Common rail -suihkutus

Järjestelmä suorasuihkutus Common Rail tai korkeapaine suoraruiskutus (vuonna Englanti Common rail tai DCI "  Direct Injection Common Rail  ") on moderni versio dieselmoottorin kanssa suorasuihkutus . Keksijä on Fiat-ryhmä , jonka patentit sisältävät numerot EP 0385399 A2 (saatu:3. maaliskuuta 1989) ja EP0548916 A1 (saatu24. joulukuuta 1991).

Fiat oli jo eronnut Croma TDidistä, joka oli ensimmäinen sedan maailmassa vuonna 1988 ja hyötyi suoraruiskutusdieselmoottorista. Mutta ensimmäinen henkilöauto, joka oli varustettu tällaisella moottorilla, oli Toyota Land Cruiser HJ61 4x4 vuonna 1986.

Kun yhteisradio-patentit on jätetty, kamppaileva Fiat myi ne Boschille, joka pystyi toimittamaan järjestelmiä monille autoryhmille. Voimme mainita PSA: n, Mercedes-Benzin, BMW: n ... Ensimmäinen henkilöauto, joka on varustettu yhteisellä kiskolla, tulee Fiat-konsernilta, koska se on Alfa Romeo 156, joka esiteltiin syksyllä 1997.

Ominaisuudet

Common-Rail- ruiskutusjärjestelmän pääominaisuus on yhden korkeapaine-akun läsnä ollessa, joka voi ylittää 2200  baaria täydellä kuormituksella ruiskutussyöttöön. Aikaisemmissa moottoreissa, joissa oli suora tai epäsuora ruiskutus, matalapainepumppu toi polttoaineen yksikön suuttimiin putken kautta, jota jälkimmäistä ohjaa nokka-akseli.

Common-Rail- ruiskutusjärjestelmissä käytetään pääasiassa pietsosähköisiä tai solenoidisia injektoreita, jotka mahdollistavat erittäin tarkan polttoaineen ruiskutuksen määrän ja ajoituksen kuhunkin sylinteriin. Tämäntyyppisten injektorien ohjaus tapahtuu sähköisesti, joten se mahdollisti tietotekniikan käyttöönoton tälle tekniikalle, mikä tuo useita etuja.

Koska ruiskutuspaine annetaan ylävirtaan, meidän tulisi puhua "ruiskutusventtiilistä", vaikka termiä "injektori" käytetään edelleen.

Solenoidi- tai pietsosähköiset ruiskutusventtiilit mahdollistavat ruiskutuksen keston elektronisen ohjauksen ja siten polttokammioon ruiskutettavan polttoaineen tarkan määrän. Lisäksi korkea paine mahdollistaa polttoainepilven paremman jakautumisen jokaisessa sylinterissä. Moottorin käyntiäänen vähentämiseksi ruiskutetaan pieni määrä polttoainetta ennen pääruiskutusta. Tämän esiruiskutukseksi kutsutun ratkaisun avulla polttoaine voi alkaa palaa tietyssä polttokammion kohdassa, toisin kuin dieselmoottoreissa, joissa sitä ei ole ja joissa on useita hallitsemattomia syttymiskohtia. Tämän seurauksena Common Rail -järjestelmällä varustetut moottorit ovat hiljaisempia eikä niillä enää ole painehuippuja, jolloin palaminen on paljon säännöllisempää; ne mahdollistavat polttamattomien kaasupäästöjen ja kulutuksen selkeän vähenemisen noin 15 prosentilla ja palvelujen kasvun 12 prosentilla . Esiruiskutusjärjestelmä antaa yhteisraiteelle samanlaisen tunnelman kuin kipinäsytytysmoottorit, kuten perinteiset bensiinimoottorit.

Kehittyneimmät moottorit voivat suorittaa jopa kahdeksan injektiota sykliä kohti, niitä kutsutaan "  Multijetiksi  ", minkä keksijät Fiat ja Magneti-Marelli ovat nimenneet .

Italialainen insinööri Alessandro Tripodi Fiat / Magneti-Marelli -yhdistyksestä on Common-Rail-järjestelmän keksijä . Alfa Romeo 156 on ensimmäinen auto maailmassa on varustettava käänteentekevä järjestelmä. PSA ja Mercedes Benz ovat ensimmäiset ulkomaiset valmistajat, jotka voivat käyttää common railia vuonna 1997 muutama kuukausi Fiat-ryhmän jälkeen.

Historiallinen

Joissakin vetureissa on aikaisemmin käytetty moottoreita, joilla on yhteisen kiskon periaatteet . Vuoden 1942 Cooper-Bessemer GN-8 -moottori on tyypillinen esimerkki tunnetuimmasta hydraulisesta common rail -dieselmoottorista .

• 1930: Zürichin ammattikorkeakoulun tutkijat kehittivät yhteisen kiskon suoraruiskutusmoottorin periaatteen 1930-luvulta lähtien, mutta sitä ei ole koskaan käytetty pienitilavuuksisissa moottoreissa.
• 1960: Sveitsiläinen Robert Huber kehitti yhteisen rautatiejärjestelmän prototyypin 1960-luvun lopulla. Sitten tekniikan kehitti D r Marco Ganser ETH Zürichistä, myöhemmin Ganser-Hydromag AG (arvio 1995) Oberägerissä.
• 1988-1989: Fiat läsnäHuhtikuu 1988Kello Torinon autonäyttelyssä , ensimmäinen auto varustettu suoraruiskutusdiesel moottori, Fiat Croma TDid . 1980-luvun lopusta lähtien Fiatin ja Magneti Marellin insinöörit ovat työskennelleet yhteisen kiskon mukauttamiseksi pienitilavuuksisiin dieselmoottoreihin. Vuonna 1996 he esiteollistivat yhteismoottorijärjestelmän, joka oli sovitettu autojen moottoreihin. Pumppu, moottorin kierrosnopeudesta riippumatta, ruiskuttaa korkeapaineista dieselpolttoainetta putkeen, yhteiseen kiskoon tai jakotukkiin, josta tulee hydraulinen akku, ts. Paineistettu polttoainesäiliö, joka on valmis injektoitavaksi moottorin sylintereihin.
• 1990-1997: yhteisen rautatiejärjestelmän esiteollistaminen alkoi vuonna 1990 Magneti-Marelli, Centro Ricerche Fiat ja Elasis -yritysten yhteisissä tutkimus- ja kehityslaboratorioissa . Hyödyntämällä Fiat-konsernin tutkimusta ja aiempia kokemuksia lisenssi myönnettiin kuukauden aikanaHuhtikuu 1994saksalaiselle Robert Bosch GmbH -yritykselle, joka käyttää Fiatin patentteja. Kolmekymmentä kuukautta kestäneen kehityksen jälkeen Bosch suorittaa massatuotannon ja markkinoinnin.
• 1995: Ensimmäinen onnistunut käyttö tuotantoajoneuvossa alkoi Japanissa 1990-luvun puolivälissä. Shohei Itoh ja Masahiko Miyaki japanilaisesta autonosia valmistavasta Denso Corporationista kehittivät rautatiejärjestelmän yhteisraitejärjestelmän raskaille ajoneuvoille ja tekivät käytännön Hino Ranger Truck -autoon asennetun ja yleiskäyttöön myytävän ECD-U2-common rail -järjestelmänsä kanssa vuonna 1995. Denso väittää ensimmäisen kaupallisen korkeapaineisen kuorma-autojärjestelmän kuorma-autoille vuonna 1995.
• 1997: ensimmäinen auto on varustettu moottorilla kanssa common rail järjestelmän markkinoi Alfa Romeo kanssa 156 .
• Vuodesta 2005 lähtien VW-ryhmä käytti hyväkseen moottorivalikoimansa uudistamista vähentämällä nelisylinteristen moottoreidensa tilavuutta korvatakseen asteittain TDI-moottorit, jotka on varustettu "injector-pump" -ratkaisulla (saksaksi "PDE"), missä sylinteri on varustettu tämän tyyppisellä tuotteella. Alkaensyyskuu 2008Ryhmän koko tuotevalikoima on varustettu common rail -tekniikalla , jolloin "pumppu-injektori" -järjestelmillä varustetut moottorit eivät pysty täyttämään Euro 4 -saasteiden vastaista standardia .
• Nykyaika: common rail -ruiskutusjärjestelmät varustavat kaikki suuren sarjan dieselmoottorit, ja useimmissa niistä on kolmas sukupolvi 2500  baarin paineella.

Kuvaus

Common rail -dieselmoottorin suoraruiskutusjärjestelmä koostuu:

• alhaisen paineen polttoainepumpun , kutsutaan tehosterokotus riippumaton moottorin, mukana 12  V , joka imee polttoainetta säiliöstä, jotta se ruiskutusjärjestelmää;
• magneettiventtiili välissä polttoainepumppu ja korkeapainepumpun, joka ohjaa polttoaineen virtausta;
• suurpainepumpun vetämänä moottorin, joka toimittaa common rail polttoaineella;
• mekaanisella tai ohjattavalla paineenrajoittimella, joka säätelee yhteisen kiskon painetta;
• paineakku , jota kutsutaan ”common rail”, joka muodostaa, että polttoainetta suurella paineella ruiskuttimiin;
• yksi suutin sylinteriä kohden, joka on sähköhydraulisesti ohjattujen venttiilien rooli .

Tätä sarjaa ohjaavat:

• paineanturin yhteisessä kiskossa;
• polttoaineen lämpötila-anturi;
• elektroninen injektio tietokone (kutsutaan yleisesti "ECU" for "  Electronic Control Unit  " in Englanti) ohjaamalla toimilaitteita  : sumuttimien, virtauksen ohjaus magneettiventtiilin ja mahdollisesti asettamalla paineen rajoitin, tiedoista antureiden avulla.

Ruiskutustietokone käyttää moottorin antureiden tietoja:

• kaasupolkimen asento;
• ilmanpaine imusarjassa;
• tuloilman lämpötila ja virtausnopeus;
• veden lämpötila sylinterikannessa;
• moottorin kierrosluku ja kulma-asento mitattuna nokka-akselilta ja / tai kampiakselilta  ;
• samoin kuin mahdollisesti sylinterilohkosta mitattu kiihtyvyys .

Huomautuksia ja viitteitä

1. "  Common rail high pressure diesel injection  " [PDF] , Educauto.org (käytetty 24. joulukuuta 2012 ) .
2. (in) "  Sähkömagneettinen polttoaineen ruiskutusventtiili  " , Google- patentit (käytetty 22. joulukuuta 2019 ) .
3. (in) Bob McDonald, "  Common rail historia  " , Engine Builder,20. elokuuta 2012(käytetty 5. kesäkuuta 2017 ) .
4. (in) "Common Rail System" (versio 7. elokuuta 2011 Internet-arkistossa ) , Denso Corporation ,2005 (arkistoitu versio).

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Suora injektio
• TDI (moottori)
• Korkeapainesuihkutus (HDI)
• JTD-moottori