Közös nyomócsöves közvetlen befecskendezés

A rendszer közvetlen befecskendezéses, közös nyomócsöves , vagy nagy nyomású közvetlen befecskendezés (angolul common rail vagy DCI "  Direct Injection Common Rail  ") egy modern változata a dízelmotor a közvetlen befecskendezés . A feltaláló a Fiat csoport , amelynek szabadalmai az EP 0385399 A2 számot viselik ( 20051989. március 3és EP0548916 A1 (nyert:1991. december 24).

A Fiat már megkülönböztette magát a Croma TDid-től, amely a világ első olyan szedánja volt 1988-ban, amely a közvetlen befecskendezésű dízelmotor előnyeit élvezte. De az első ilyen motorral felszerelt személygépjármű a Toyota Land Cruiser HJ61 4x4 volt 1986-ban.

Miután benyújtotta a közös nyomon követésű szabadalmakat, a Fiat a gazdasági nehézségek tombolában eladta azokat a Boschnak, amely aztán számos autóipari csoport számára képes volt ellátni a rendszereket. Idézhetjük a PSA-t, a Mercedes-Benz-t, a BMW-t ... Az első személygépkocsi, amelyet közös nyomócsővel szereltek fel, a Fiat-csoporttól származik, mivel ez az Alfa Romeo 156, amelyet 1997 őszén mutattak be.

Jellemzők

A közös nyomócsöves befecskendező rendszer fő jellemzője egyetlen nagynyomású akkumulátor jelenlétében rejlik, amely  teljes terheléssel akár 2200 bar is képes a befecskendezők ellátására. A korábbi motorokban közvetlen vagy közvetett befecskendezéssel egy alacsony nyomású szivattyú vezetéken keresztül juttatta az üzemanyagot az egység befecskendezőihez, utóbbiakat vezérműtengely hajtotta.

A közös nyomócsöves befecskendező rendszerek főként piezoelektromos vagy mágnesszelepeket használnak, amelyek lehetővé teszik az egyes hengerekbe történő üzemanyag-befecskendezés mennyiségének és időzítésének nagyon pontos ellenőrzését. Az ilyen típusú injektorok vezérlése elektromosan történik, ezért lehetővé tette az adatfeldolgozás bevezetését ehhez a technológiához, amely számos előnnyel jár.

Mivel a befecskendezési nyomást az áramlási irány előtt adják meg, "befecskendező szelepről" kell beszélnünk, bár az "injektor" kifejezést továbbra is használják.

A mágnesszelepes vagy piezoelektromos befecskendező szelepek lehetővé teszik a befecskendezés időtartamának elektronikus vezérlését és ezáltal a tüzelőanyag pontos mennyiségét az égéstérbe permetezni. Ezenkívül a magas nyomás lehetővé teszi az üzemanyag felhő jobb eloszlását az egyes hengerekben. A motor működési zajának csökkentése érdekében a fő befecskendezés előtt apró mennyiségű üzemanyagot injektálnak. Ez az előinjektálásnak nevezett megoldás lehetővé teszi az üzemanyag égését az égéstér egy bizonyos pontján, ellentétben azokkal a dízelmotorokkal, amelyekben több ellenőrizetlen gyújtási pont van. Ennek eredményeként a common rail rendszerrel felszerelt motorok csendesebbek, és már nem tapasztalnak nyomáscsúcsokat, sokkal szabályosabb égést eredményezve; lehetővé teszik az égetetlen gázkibocsátás és -fogyasztás egyértelmű , körülbelül 15% -os csökkentését, a szolgáltatások 12% -os növekedésével . Az előbefecskendező rendszer a common rail érzetét sokkal jobban hasonlítja a szikragyújtású motorokhoz, mint a hagyományos benzinmotorok.

A legfejlettebb motorok ciklusonként akár nyolc befecskendezést is képesek végrehajtani, ezeket " Multijet  " -nek hívják  , így nevezték ki feltalálójuk, a Fiat és a Magneti-Marelli .

Az olasz mérnök, Alessandro Tripodi, a Fiat / Magneti-Marelli konzorciumtól , a common-rail rendszer feltalálója . Az Alfa Romeo 156 az első autó a világon, amelyet ezzel a forradalmi rendszerrel szereltek fel. A PSA és a Mercedes Benz lesz az első külföldi gyártó , amely 1997-ben néhány hónappal a Fiat-csoport után használhatja a common rail -t.

Történelmi

A közös vasúti elvet megelőző motorokat a múltban a tengeri és vasúti motorokban használták néhány mozdonyon. Az 1942-es Cooper-Bessemer GN-8 motor a legismertebb hidraulikus common rail dízelmotor tipikus példája .

• 1930: A közös nyomócsöves közvetlen befecskendezésű motor elvét a Zürichi Műszaki Egyetem kutatói dolgozták ki az 1930-as évektől, de soha nem működött kis térfogatú motoroknál.
• 1960: A common rail rendszer prototípusát az 1960-as évek végén dolgozta ki a svájci Robert Huber. A technológiát ezután D r Marco Ganser fejlesztette ki az ETH Zürichből, később az Oberägeriben található Ganser-Hydromag AG (kb. 1995).
• 1988-1989: A Fiat jelen van1988. április, a torinói autókiállításon az első közvetlen befecskendezésű dízelmotorral felszerelt autó, a Fiat Croma TDid . Az 1980-as évek vége óta a Fiat és a Magneti Marelli mérnökei azon dolgoztak, hogy a common rail- t kis térfogatú dízelmotorokhoz igazítsák . 1996-ban előindítottak egy közös vasúti rendszert, amelyet az autómotorokhoz igazítottak. A szivattyú, függetlenül a motor fordulatszámától, nagynyomású dízelüzemanyagot vezet be egy vezetékbe, a közös nyomócsőbe vagy az elosztócsőbe, amely hidraulikus akkumulátorrá, azaz nyomás alatt álló üzemanyagtartályká válik, amely készen áll a motor hengerébe történő befecskendezésre.
• 1990-1997: 1990-ben a Magneti-Marelli, a Centro Ricerche Fiat és az Elasis társaság közös kutatási és fejlesztési laboratóriumaiban megkezdődött a közös vasúti rendszer előindusztrializációja . Kihasználva a Fiat-csoport kutatásait és korábbi tapasztalatait, a hónapban engedélyt osztottak ki1994. áprilisa Fiat szabadalmakat használó német Robert Bosch GmbH cégnek. Harminc hónapos fejlesztés után a tömegtermelést és a marketinget a Bosch végzi.
• 1995: Az 1990-es évek közepén Japánban megkezdődött az első sikeres használat egy gyártmányú járműben . Shohei Itoh és Masahiko Miyaki , a japán autóalkatrészeket gyártó Denso Corporation fejlesztette ki a nehéz tehergépjárművek számára a vasúti üzemanyag-rendszer közös vasúti rendszerét használata a Hino Ranger teherautóra szerelt és 1995-ben általános használatra értékesített ECD-U2 közös nyomócsöves rendszerükkel. A Denso 1995-ben állítja az első kereskedelmi nagynyomású közös teherautó-rendszert.
• 1997: az első közös nyomócsöves rendszerű motorral felszerelt autót az Alfa Romeo forgalmazza a 156- mal .
• 2005-től a VW-csoport kihasználta motorpalettájának megújítását, négyhengeres motorjainak lökettérfogatának csökkentésével, fokozatosan felváltva az „injektor-szivattyú” megoldással (németül „PDE”) felszerelt TDI motorokat, ahol mindegyik henger ilyen típusú termékkel van felszerelve. Tól től2008. szeptembera csoport teljes palettája közös nyomócsöves technológiával van felszerelve , a „szivattyú-befecskendező” rendszerrel felszerelt motorok nem képesek megfelelni az Euro 4 szennyezésgátló szabványnak .
• Kortárs időszak: a közös nyomócsöves befecskendező rendszerek felszerelik az összes sorozatgyártású dízelmotort, és a legtöbbet 2500  bar nyomással a harmadik generációval szerelik fel .

Leírás

A közös nyomócsöves dízel közvetlen befecskendező rendszer a következőkből áll:

• Egy alacsony nyomású üzemanyag-szivattyú , az úgynevezett emlékeztető független a motor mellékelt 12  V , ami szar az üzemanyag a tartályból, hogy azt a befecskendező rendszerrel;
• egy szolenoid szelep között helyezkedik el az üzemanyag-szivattyú és a nagynyomású szivattyú, amely szabályozza a tüzelőanyag-áram;
• a nagynyomású szivattyú , motor által meghajtott, amely ellátja a közös nyomócsöves üzemanyag;
• mechanikus vagy pilóta beállítású nyomáskorlátozó, amely szabályozza a nyomást a közös nyomócsőben;
• egy hidraulikus akkumulátor , úgynevezett „common rail”, amely rendszer a tartalék üzemanyag magas nyomás alatt a injektorok;
• hengerenként egy injektor , amely az elektrohidraulikus vezérlésű szelepek szerepét tölti be .

Ezt a készletet a következők vezérlik:

• nyomásérzékelő a közös nyomócsőben;
• üzemanyag-hőmérséklet-érzékelő;
• egy elektronikus befecskendező számítógép (angolul "ECU" néven "  elektronikus vezérlőegység  ")  , amely az érzékelők által mért információkból vezérli a működtetőket : az injektorokat, az áramlásszabályozó mágnesszelepet és esetleg a nyomáskorlátozó beállítását.

Az befecskendező számítógép a motor érzékelőiből származó információkat használja:

• a gázpedál helyzete;
• légnyomás a szívócsatornában;
• a beáramló levegő hőmérséklete és áramlási sebessége;
• a víz hőmérséklete a hengerfejben;
• a motor fordulatszáma és szöghelyzete a vezérműtengelyen és / vagy a főtengelyen mérve  ;
• valamint esetleg a hengerblokkon mért gyorsulás .

Megjegyzések és hivatkozások

1. "  Common rail nagynyomású dízel befecskendezés  " [PDF] , Educauto.org (hozzáférés : 2012. december 24. ) .
2. (in) "  Elektromágneses üzemanyag-befecskendező szelep  " , Google Patents (hozzáférés: 2019. december 22. ) .
3. (in) Bob McDonald, "  közös nyomócsöves befecskendezéssel History  " , gépgyártó,2012. augusztus 20(megtekintve 2017. június 5-én ) .
4. (in) "Common Rail System" (2011. augusztus 7-i verzió az Internet Archívumban ) , Denso Corporation ,2005 (archivált változat).

Kapcsolódó cikkek

• Közvetlen befecskendezés
• TDI (motor)
• Nagynyomású közvetlen befecskendezés (HDI)
• JTD motor