Pompa bahan bakar-bertekanan tinggi menyalurkan bahan bakar ke pipa pasokan bahan bakar umum, dan bahan bakar langsung disuntikkan ke dalam silinder dengan mengontrol injektor bahan bakar. Common rail bertekanan tinggi-memisahkan sepenuhnya proses injeksi dari pembentukan tekanan oli, memastikan bahwa tekanan pasokan bahan bakar tidak terpengaruh oleh kecepatan engine.
Keuntungan
Tekanan injeksi bahan bakar di-sistem common rail bertekanan tinggi dapat disesuaikan secara fleksibel. Tekanan injeksi optimal yang diperlukan untuk kondisi kerja yang berbeda dapat ditentukan, sehingga mengoptimalkan kinerja keseluruhan mesin diesel.
2. Dapat secara mandiri dan fleksibel mengontrol waktu injeksi bahan bakar. Dikombinasikan dengan tekanan injeksi tinggi (120MPa hingga 200MPa), alat ini secara bersamaan dapat mengendalikan NOx dan partikel (PM) dalam kisaran yang relatif kecil untuk memenuhi persyaratan emisi.
3. Kontrol yang fleksibel terhadap perubahan laju injeksi bahan bakar dapat mencapai pola injeksi bahan bakar yang ideal, sehingga memudahkan penerapan pra-injeksi dan beberapa injeksi. Hal ini tidak hanya mengurangi NOx pada mesin diesel tetapi juga memastikan kinerja daya dan penghematan yang sangat baik.
4. Injeksi bahan bakar dikendalikan oleh katup elektromagnetik, yang memiliki akurasi kontrol tinggi. Tidak akan ada gelembung atau tekanan sisa nol di-sirkuit bahan bakar bertekanan tinggi. Oleh karena itu, dalam rentang pengoperasian mesin diesel, variasi volume injeksi bahan bakar yang bersirkulasi menjadi kecil, dan pasokan bahan bakar yang tidak merata ke setiap silinder dapat ditingkatkan, sehingga mengurangi getaran mesin diesel dan menurunkan emisi.
Ringkasan teknis
Pada mesin diesel, pengoperasian-kecepatan tinggi membuat proses injeksi diesel hanya memerlukan waktu seperseribu detik. Eksperimen telah membuktikan bahwa tekanan di berbagai titik pipa minyak bertekanan tinggi-berubah menurut waktu dan posisi selama proses injeksi. Karena kompresibilitas solar dan fluktuasi tekanan solar dalam pipa bahan bakar bertekanan tinggi, kondisi injeksi bahan bakar sebenarnya berbeda secara signifikan dari aturan pasokan bahan bakar pendorong yang ditentukan oleh pompa injeksi bahan bakar.
Terkadang, setelah injeksi utama, fluktuasi tekanan di pipa bahan bakar akan menyebabkan tekanan-pipa bahan bakar bertekanan tinggi naik lagi, mencapai tekanan yang menyebabkan katup jarum injektor bahan bakar terbuka. Hal ini akan membuka kembali katup jarum yang sudah tertutup, sehingga mengakibatkan fenomena injeksi bahan bakar sekunder. Karena injeksi bahan bakar sekunder tidak dapat terbakar sempurna, hal ini meningkatkan emisi asap dan hidrokarbon (HC), dan konsumsi bahan bakar meningkat. Selain itu, tekanan sisa dalam pipa oli bertekanan tinggi-berubah setelah setiap siklus injeksi, yang selanjutnya menyebabkan injeksi tidak stabil. Fenomena ini kemungkinan besar terjadi pada-rentang kecepatan rendah. Dalam kasus yang parah, tidak hanya injeksi bahan bakar yang tidak merata, namun non-injeksi yang terputus-putus juga dapat terjadi. Untuk mengatasi cacat variasi tekanan bahan bakar pada mesin diesel, mesin diesel modern mengadopsi teknologi yang disebut common rail.
Teknologi common rail-tekanan tinggi mengacu pada metode pasokan bahan bakar yang menghasilkan tekanan injeksi dan proses injeksi sepenuhnya dipisahkan dalam sistem-loop tertutup yang terdiri dari-pompa bahan bakar bertekanan tinggi, sensor tekanan, dan ECU. Pompa bahan bakar-tekanan tinggi menyalurkan bahan bakar-tekanan tinggi ke pipa pasokan bahan bakar umum, dan tekanan oli di pipa pasokan bahan bakar umum dikontrol dengan tepat, sehingga tekanan di pipa bahan bakar-tekanan tinggi tidak bergantung pada kecepatan mesin. Hal ini dapat secara signifikan mengurangi variasi tekanan pasokan bahan bakar mesin diesel dengan kecepatan mesin, sehingga mengurangi cacat pada mesin diesel tradisional. ECU mengontrol volume injeksi bahan bakar dari injektor bahan bakar. Besar kecilnya volume injeksi bahan bakar tergantung pada tekanan rel bahan bakar (pipa suplai bahan bakar umum) dan lamanya pembukaan katup solenoid.
Prinsip teknis
Sistem common rail-tekanan tinggi sebagian besar terdiri dari unit kontrol elektronik,-pompa oli bertekanan tinggi, akumulator (pipa common rail), injektor bahan bakar kontrol elektronik, dan berbagai sensor, dll. Pompa bahan bakar-tekanan rendah memasukkan bahan bakar ke dalam-pompa bahan bakar bertekanan tinggi. The high-pressure fuel pump pressurizes the fuel and sends it into the high-pressure fuel rail (accumulator). Tekanan dalam rel bahan bakar bertekanan tinggi-disesuaikan oleh unit kontrol elektronik berdasarkan tekanan rel bahan bakar yang diukur oleh sensor tekanan rel bahan bakar dan sesuai kebutuhan. The fuel in the high-pressure fuel rail passes through the high-pressure oil pipe. Berdasarkan status pengoperasian alat berat, waktu dan durasi injeksi bahan bakar yang tepat ditentukan oleh unit kontrol elektronik. Bahan bakar disuntikkan ke dalam silinder melalui injektor bahan bakar elektronik yang dikontrol secara elektro-hidraulik.
1.-Pompa oli bertekanan tinggi
Kriteria desain untuk volume pasokan bahan bakar dari pompa bahan bakar-tekanan tinggi adalah untuk memastikan bahwa jumlah volume injeksi bahan bakar dan volume bahan bakar yang dikontrol mesin diesel dalam keadaan apa pun, serta permintaan perubahan volume bahan bakar selama start dan akselerasi, terpenuhi. Karena pembangkitan tekanan injeksi bahan bakar di sistem common rail tidak bergantung pada proses injeksi bahan bakar dan waktu injeksi bahan bakar tidak dijamin oleh CAM pompa bahan bakar-tekanan tinggi, CAM tekanan pompa bahan bakar-tekanan tinggi dapat dirancang sesuai dengan prinsip desain torsi puncak terendah, tegangan kontak terkecil, dan ketahanan aus tertinggi.
Sebagian besar perusahaan menggunakan pompa piston radial tiga{0}}silinder yang digerakkan oleh mesin diesel untuk menghasilkan tekanan hingga 135MPa. Pompa oli-tekanan tinggi ini mengadopsi beberapa kamera tekanan oli di setiap unit tekanan oli, sehingga mengurangi torsi puncaknya hingga 1/9 torsi puncak-pompa oli tradisional. Bebannya juga relatif seragam, dan kebisingan pengoperasian berkurang. Kontrol tekanan di rongga common rail bertekanan tinggi pada sistem ini dicapai dengan mengeluarkan bahan bakar di rongga common rail. Untuk mengurangi kehilangan daya, bila volume injeksi bahan bakar kecil, salah satu unit tekanan bahan bakar di pompa pendorong radial tiga silinder akan dimatikan untuk mengurangi pasokan bahan bakar.
2. Rel oli bertekanan tinggi-(pipa rel umum)
Pipa common rail mendistribusikan bahan bakar-bertekanan tinggi yang disediakan oleh pompa pasokan bahan bakar ke setiap injektor, yang berfungsi sebagai akumulator. Volumenya harus mengurangi fluktuasi tekanan pasokan bahan bakar dari-pompa bahan bakar bertekanan tinggi dan osilasi tekanan yang disebabkan oleh proses injeksi bahan bakar di setiap injektor, menjaga fluktuasi tekanan di-rel bahan bakar bertekanan tinggi di bawah 5MPa. Namun, volumenya tidak boleh terlalu besar untuk memastikan bahwa common rail memiliki kecepatan respons tekanan yang cukup untuk melacak perubahan kondisi pengoperasian mesin diesel dengan cepat.
Sensor tekanan, penyangga aliran cairan (pembatas arus), dan pembatas tekanan juga dipasang pada-pipa common rail bertekanan tinggi. Sensor tekanan memberikan sinyal tekanan-rel oli bertekanan tinggi ke ECU. Penyangga aliran cairan (pembatas aliran) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen memastikan bahwa pasokan bahan bakar ke injektor bahan bakar terputus ketika terjadi kesalahan kebocoran bahan bakar pada injektor bahan bakar, dan juga dapat mengurangi fluktuasi tekanan pada common rail dan saluran bahan bakar-tekanan tinggi. Pembatas tekanan memastikan bahwa ketika tekanan abnormal terjadi pada-rel oli bertekanan tinggi, tekanan pada-rel oli bertekanan tinggi akan dilepaskan dengan cepat.
3. Injektor bahan bakar yang dikontrol secara elektronik
Injektor bahan bakar yang dikontrol secara elektronik adalah komponen paling penting dan kompleks dalam sistem bahan bakar common rail. Fungsinya, berdasarkan sinyal kontrol yang dikirim oleh ECU, mengontrol pembukaan dan penutupan katup solenoid untuk menginjeksikan bahan bakar dalam rel bahan bakar bertekanan tinggi ke dalam ruang bakar mesin diesel pada waktu injeksi, volume injeksi, dan laju injeksi yang optimal.
Untuk mencapai bentuk injeksi bahan bakar yang telah ditentukan, diperlukan desain injektor bahan bakar yang masuk akal dan optimal. Volume ruang kendali menentukan sensitivitas katup jarum saat dibuka. Jika volume ruang kendali terlalu besar, katup jarum tidak dapat dengan cepat memutus pasokan bahan bakar di akhir injeksi bahan bakar, sehingga mengakibatkan atomisasi bahan bakar yang buruk pada tahap selanjutnya. Volume ruang kontrol terlalu kecil untuk memberikan langkah efektif yang cukup untuk katup jarum, sehingga meningkatkan hambatan aliran selama proses injeksi. Oleh karena itu, volume ruang kontrol juga harus dipilih secara wajar berdasarkan volume injeksi bahan bakar maksimum model tersebut.
Selain itu, tekanan injeksi bahan bakar minimum pada injektor bahan bakar bergantung pada laju aliran lubang volume bahan bakar balik dan lubang volume bahan bakar masuk serta luas permukaan ujung piston kontrol. Setelah menentukan dimensi struktural lubang masuk bahan bakar, lubang pengembalian bahan bakar dan ruang kendali, ditentukan proses injeksi bahan bakar yang stabil dan terpendek agar katup jarum injektor bahan bakar terbuka penuh, dan pada saat yang sama, volume injeksi bahan bakar minimum yang stabil dari injektor bahan bakar ditentukan. Mengurangi volume ruang kendali dapat mempercepat kecepatan respons katup jarum dan meminimalkan dampak suhu bahan bakar terhadap volume injeksi bahan bakar di nosel.
However, the volume of the control room cannot be reduced without limit. It should be able to ensure the lift of the fuel injector needle valve to fully open the needle valve. The two control holes determine the dynamic pressure in the control chamber, which in turn determines the movement law of the needle valve. By carefully adjusting the flow coefficients of these two holes, an ideal fuel injection law can be produced.
Karena tekanan injeksi yang sangat tinggi pada-sistem injeksi common rail bertekanan tinggi, luas-penampang lubang nosel injektor bahan bakarnya sangat kecil. Misalnya, diameter lubang nosel injektor bahan bakar Perusahaan BOSCH adalah 0,169mm×6. Di bawah diameter lubang nosel yang kecil dan tekanan injeksi yang tinggi, aliran bahan bakar berada dalam keadaan yang sangat tidak stabil, sudut kerucut semprotan berkas bahan bakar menjadi lebih besar, dan atomisasi bahan bakar lebih baik. Namun, jarak penetrasi telah menurun. Oleh karena itu, intensitas pusaran udara masuk mesin diesel asli dan bentuk struktur ruang bakar harus diubah untuk menjamin proses pembakaran terbaik.
Untuk katup solenoid injektor bahan bakar, karena sistem common rail memerlukan kecepatan pembukaan yang memadai, dan mengingat bahwa pra{0}}injeksi merupakan metode injeksi yang penting untuk meningkatkan kinerja mesin diesel, waktu respons katup solenoid kontrol harus lebih dipersingkat.
4.-Pipa minyak bertekanan tinggi
Pipa bahan bakar-bertekanan tinggi adalah saluran yang menghubungkan pipa common rail dan injektor bahan bakar yang dikontrol secara elektronik. Saluran tersebut harus memiliki aliran bahan bakar yang cukup untuk mengurangi penurunan tekanan selama aliran bahan bakar dan meminimalkan fluktuasi tekanan dalam-sistem pipa bertekanan tinggi. Kereta ini harus mampu menahan dampak bahan bakar-bertekanan tinggi dan tekanan di common rail harus ditetapkan dengan cepat saat penyalaan. Panjang pipa bahan bakar-bertekanan tinggi di setiap silinder harus sama mungkin untuk memastikan bahwa setiap injektor mesin diesel memiliki tekanan injeksi bahan bakar yang sama, sehingga mengurangi penyimpangan volume injeksi bahan bakar antar silinder mesin. Di Shenzhen,-pipa minyak bertekanan tinggi harus dibuat sependek mungkin untuk meminimalkan kehilangan tekanan dari common rail ke injektor bahan bakar. Diameter luar pipa minyak bertekanan tinggi milik BOSCH Company adalah 6 mm dan diameter dalam adalah 2,4 mm. Diameter luar pipa minyak bertekanan tinggi milik Perusahaan Denso Jepang adalah 8 mm dan diameter dalam adalah 3 mm.
Tekanan tinggi di rongga common rail langsung digunakan untuk injeksi, sehingga menghilangkan kebutuhan akan mekanisme booster di dalam injektor bahan bakar. Selain itu, rongga common rail berada di bawah tekanan tinggi terus-menerus, dan torsi penggerak yang dibutuhkan oleh-pompa oli bertekanan tinggi jauh lebih kecil dibandingkan pompa oli tradisional.
Melalui katup solenoid pengatur tekanan pada-pompa oli bertekanan tinggi, tekanan oli di rongga common rail dapat diatur secara fleksibel sesuai dengan kondisi beban engine serta persyaratan keekonomian dan emisi, terutama mengoptimalkan performa-kecepatan rendah dari engine.
Waktu injeksi, volume injeksi bahan bakar, dan laju injeksi dikendalikan oleh katup solenoid pada injektor bahan bakar. Volume injeksi bahan bakar sebelum-injeksi dan pasca-injeksi dalam kondisi kerja yang berbeda dan interval dengan injeksi utama juga dapat disesuaikan secara fleksibel.
Sistem common rail-tekanan tinggi terdiri dari lima bagian, yaitu-pompa oli bertekanan tinggi, rongga common rail dan pipa oli-tekanan tinggi, injektor bahan bakar, unit kontrol listrik, berbagai sensor dan aktuator. Pompa pasokan bahan bakar memompa bahan bakar dari tangki bahan bakar ke saluran masuk bahan bakar-pompa bahan bakar bertekanan tinggi. Pompa bahan bakar-bertekanan tinggi yang digerakkan oleh mesin memberi tekanan pada bahan bakar dan mengirimkannya ke rongga common rail. Kemudian, katup solenoid mengontrol injektor bahan bakar di setiap silinder untuk menyemprotkan bahan bakar pada waktu yang sesuai.
Pra-injeksi mengacu pada proses menginjeksikan sejumlah kecil bahan bakar ke dalam silinder sebelum injeksi utama, di mana pra-pencampuran atau pembakaran sebagian terjadi di dalam silinder, sehingga memperpendek periode tunda penyalaan injeksi utama. Dengan cara ini, laju kenaikan tekanan silinder dan tekanan puncak akan menurun, sehingga pengoperasian mesin menjadi lebih moderat. Pada saat yang sama, penurunan suhu silinder menyebabkan penurunan emisi NOx. Pra-injeksi juga dapat mengurangi kemungkinan terjadinya misfire dan meningkatkan kinerja start dingin pada-sistem common rail bertekanan tinggi.
Mengurangi laju injeksi pada tahap awal injeksi utama juga dapat menurunkan jumlah oli yang diinjeksikan ke dalam silinder selama periode penundaan pengapian. Meningkatkan laju injeksi pada tahap tengah injeksi utama dapat mempersingkat waktu injeksi, sehingga mengurangi periode-pembakaran yang lambat, memungkinkan pembakaran diselesaikan dalam rentang Sudut poros engkol mesin yang lebih efektif, meningkatkan daya keluaran, mengurangi konsumsi bahan bakar, dan menurunkan emisi jelaga. Pemutusan bahan bakar secara cepat-di akhir injeksi utama dapat mengurangi pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna, menurunkan asap dan emisi hidrokarbon.
Bacaan Diperpanjang:
Sistem common rail diesel telah dikembangkan selama tiga generasi dan memiliki potensi teknis yang kuat. Pompa-tekanan tinggi common rail generasi pertama-selalu dipertahankan pada tekanan tertinggi, sehingga mengakibatkan pemborosan energi dan suhu bahan bakar yang sangat tinggi. Generasi kedua dapat menyesuaikan tekanan keluaran sesuai kebutuhan mesin dan memiliki fungsi pra-injeksi dan pasca-injeksi. Pra-injeksi mengurangi kebisingan mesin: sejumlah kecil bahan bakar disuntikkan ke dalam silinder untuk penyalaan kompresi dalam sepersejuta detik sebelum injeksi utama, sehingga memanaskan ruang bakar. Silinder yang dipanaskan membuat penyalaan kompresi setelah injeksi utama menjadi lebih mudah. Tekanan dan suhu di dalam silinder tidak lagi meningkat secara tiba-tiba, sehingga mengurangi kebisingan pembakaran. Selama proses ekspansi, terjadi pasca-injeksi, yang menghasilkan pembakaran sekunder, yang meningkatkan suhu di dalam silinder sebesar 200 hingga 250 derajat Celcius dan mengurangi hidrokarbon di saluran pembuangan.
Karena potensi teknisnya yang kuat, saat ini produsen telah mengarahkan perhatian mereka pada sistem common rail generasi ketiga - sistem common rail piezo. Aktuator piezoelektrik telah menggantikan katup solenoid, sehingga menghasilkan kontrol injeksi yang lebih presisi. Tanpa pipa oli balik, strukturnya lebih sederhana. Tekanan dapat disesuaikan secara fleksibel dari 200 hingga 2000 bar. Volume injeksi minimum dapat dikontrol pada 0,5 mm³, sehingga mengurangi asap dan emisi NOX.
Kontrol elektronik mengacu pada sistem injeksi bahan bakar yang dikendalikan oleh komputer. The ECU (commonly known as the computer) precisely controls the fuel injection volume and timing of each fuel injector, which can achieve the best balance between the fuel economy and power performance of the diesel engine. Sebaliknya, mesin diesel tradisional dikendalikan secara mekanis, dan keakuratan pengendaliannya tidak dapat dijamin. "High pressure" refers to the fuel injection system pressure being three times higher than that of traditional diesel engines, reaching up to 200MPa (while the fuel injection pressure of traditional diesel engines is between 60 and 70 MPa). Tekanan tinggi memastikan atomisasi dan pembakaran sempurna lebih baik, sehingga meningkatkan kinerja daya dan pada akhirnya mencapai penghematan bahan bakar.
Common rail menyuplai bahan bakar ke setiap injektor secara bersamaan melalui pipa suplai bahan bakar umum. Volume injeksi bahan bakar dihitung secara tepat oleh ECU, dan massa serta tekanan bahan bakar yang sama diberikan ke setiap injektor pada saat yang bersamaan, membuat mesin bekerja lebih lancar dan dengan demikian mengoptimalkan kinerja mesin diesel secara keseluruhan. Sebaliknya, mesin diesel tradisional memiliki setiap silinder yang menginjeksikan bahan bakar secara independen, dengan volume dan tekanan injeksi bahan bakar yang tidak konsisten, mengakibatkan pengoperasian yang tidak merata, pembakaran yang tidak stabil, kebisingan yang tinggi, dan konsumsi bahan bakar yang tinggi.
Saat ini, mesin diesel yang diproduksi di dalam negeri, yang dilengkapi dengan teknologi common rail bertekanan tinggi-tekanan tinggi yang dikontrol secara elektronik dan canggih secara internasional, telah mengadopsi teknologi inti mesin diesel terbaru dari Eropa dan Amerika, dan jauh lebih unggul dibandingkan mesin diesel turbocharged tradisional. Mesin ini memiliki efisiensi pembakaran 8% lebih tinggi, emisi karbon dioksida 10% lebih rendah, dan pengurangan kebisingan sebesar 15% dibandingkan mesin diesel turbocharged tradisional, sehingga benar-benar mengubah gambaran mesin diesel di benak masyarakat sebagai mesin yang berisik dan mengeluarkan asap hitam.