المواضيع:
- Werking
- الاختلافات بين نظام الحقن التقليدي والسكك الحديدية المشتركة
- قسم الضغط المنخفض
- قسم الضغط العالي
- قياس الجهد والتيار في الحاقن الكهرومغناطيسي
- إلكترونيات المحركات
عملية:
السكك الحديدية المشتركة هي نظام حقن تم استخدامه في محركات الديزل منذ عام 1997. يتم التحكم في الحاقنات بواسطة وحدة التحكم في المحرك. يتم تحديد كل من فتح وإغلاق الحاقن (وقت الحقن) وعدد الحقن لكل دورة احتراق بواسطة وحدة التحكم في المحرك. تقوم وحدة التحكم في المحرك بحساب وقت الحقن بناءً على عدد من العوامل، مثل السرعة والحمل والهواء الخارجي ودرجة حرارة المحرك وما إلى ذلك.
تقوم مضخة الضغط العالي بتزويد ضغط الوقود إلى معرض الوقود. يوجد دائمًا ضغط مستمر في مخزن الوقود. جميع الحاقنات متصلة مباشرة بمعرض الوقود. وبالتالي فإن ضغط الوقود يكون أيضًا مباشرًا على خط الإمداد لكل حاقن. فقط عندما يتلقى الحاقن إشارة فتح من وحدة التحكم في المحرك، سيتم فتحه. سوف يدخل الآن الضغط من مخزن الوقود إلى الأسطوانة عبر الحاقن. يتوقف الحقن بمجرد انتهاء وحدة التحكم في المحرك من الإشارة.
يوضح الخط الأخضر خط إمداد الوقود ذو الضغط المنخفض.
تقوم مضخة الوقود الإلكترونية (11) بضخ الوقود عند ضغط بحد أقصى 5 بار عبر عنصر الفلتر (9) إلى مضخة الضغط العالي (1). يمتد خط الضغط العالي (الأحمر) من مضخة الضغط العالي إلى حاجز الوقود. يوجد ضغط وقود في سكة الوقود يعتمد على سرعة مضخة الضغط العالي. يسجل مستشعر ضغط السكة هذه القيمة وينقل ضغط الوقود الحالي باستمرار إلى وحدة التحكم في المحرك.
ترتبط خطوط الضغط العالي لجميع الحاقنات بسكة الوقود، كما هو موضح على سكة الوقود ذات الرقم 8 والحاقن ذو الرقم 16. يضمن خط الإرجاع (الأزرق) إعادة كل الوقود الزائد من الحاقن وقضيب الوقود ومضخة الضغط العالي إلى الخزان. هناك دوران مستمر للوقود لتبريد المكونات، والتي غالبًا ما تكون موجودة في حجرة المحرك.
الاختلافات بين نظام الحقن التقليدي والسكك الحديدية المشتركة:
بالنسبة لمحركات الديزل (التقليدية) التي لا تحتوي على حقن السكك الحديدية المشتركة (أي مع أ مضخة خط الضغط العالي، مضخة توزيع دوارة أو مضخة توزيع يتم التحكم فيها إلكترونيًا) يتم فتح الحاقنات بضغط الوقود نفسه.
تدور مضخة الوقود بنفس سرعة عمود الكامات وتزيد الضغط في الوقت المناسب. ولذلك يعتمد تراكم الضغط والحقن على توقيت مضخة الوقود بالنسبة لعمود الكامات. ولذلك، يجب دائما أن تكون مضخة الوقود مسدودة عند استبدال حزام التوقيت.
في المحركات ذات السكك المشتركة، يتم حقن الوقود عندما تعطي وحدة التحكم في المحرك إشارة. مع الجيل الأول من المحركات ذات السكك المشتركة، لم يكن موضع المضخة مهمًا. يمكن تحويل هذا إلى أي موضع عند تثبيت حزام التوقيت. توفر المضخة ضغطًا ثابتًا للوقود إلى حاجز الحاقن.
في الوقت الحاضر يتم ضبط جميع المحركات بشكل أكثر دقة. غالبًا ما يجب أيضًا حظر المضخة. وذلك لمنع الاهتزازات المرتبطة بتراكم الضغط في المضخة. يتم الآن تصنيع المضخات بطريقة تجعل ذروة تراكم الضغط تحدث في نفس وقت شوط ضغط المحرك. يعمل المحرك بهدوء أكبر ويتم تحميل حزام التوقيت بشكل أقل.
قسم الضغط المنخفض:
ويشتمل قسم الضغط المنخفض على خزان الوقود ومضخة الوقود الكهربائية وفلتر الوقود وخط الوقود منخفض الضغط وخط العودة. يتم وصف هذه المكونات أدناه.
- خزان الوقود: هذا هو المكان الذي يتم فيه تخزين الوقود. يمكن أن تتراوح سعة الخزان بين 30 و70 لترًا لسيارات الركاب الفاخرة الأخف والأثقل. انقر هنا لمزيد من المعلومات حول خزان الوقود.
- مضخة التعزيز الكهربائية: مثبتة في الخزان. تضمن هذه المضخة ضخ الوقود من الخزان تحت الضغط المنخفض إلى مضخة الضغط العالي (في حجرة المحرك). لا تحتوي محركات الديزل ذات السكك المشتركة دائمًا على مضخة تعزيز إلكترونية. في بعض الأحيان يتم دمج مضخة تروس في مضخة الضغط العالي. وبالتالي يتم امتصاص الوقود من الخزان من مضخة الضغط العالي ويتراكم الضغط حتى حاجز الوقود. انقر هنا لمزيد من المعلومات حول مضخة التعزيز.
- فلتر الوقود: قد يحتوي الوقود على جزيئات ملوثة. تبقى هذه الجزيئات عالقة في مادة الفلتر، بحيث لا تتمكن من الدخول إلى نظام الحقن. يعمل فلتر الوقود أيضًا كفاصل للمياه. يحتوي وقود الديزل أيضًا على رطوبة. هذه الرطوبة سيئة للغاية بالنسبة للمضخة والحاقن / الأنابيب. هذا يمكن أن يسبب التآكل في الجزء الداخلي من المكونات. ولمنع حدوث ذلك، يتم أيضًا فصل الماء عن الوقود ويبقى في الفلتر. يجب أن يتم تصريف هذا الفلتر بشكل دوري. ليحل محل.
- خط الوقود منخفض الضغط: يمتد خط الوقود هذا من مضخة الوقود الإلكترونية إلى مضخة الضغط العالي. يبلغ الضغط على هذا الأنبوب حوالي 5 بار.
- خط عودة الوقود: الوقود الذي يتم ضخه بشكل زائد يعود إلى الخزان عبر خط العودة. ويعمل الوقود العائد أيضًا على التبريد، لأنه يزيل الحرارة. ولذلك يجب أن يكون هناك دائما وقود العودة متاحا. عند حدوث التباطؤ (فرملة المحرك)، لا يتم حقن أي وقود في غرفة الاحتراق. تكون كمية الوقود الراجع أكبر في ذلك الوقت.
يمكن أيضًا استخدام الوقود العائد للتعرف على ما إذا كان الحاقن يظل مفتوحًا دون قصد. وقد يرجع ذلك، على سبيل المثال، إلى التلوث أو وجود خلل في الحاقن، أو خطأ في التحكم في وحدة التحكم في المحرك. ومن خلال فصل خطوط الإرجاع لجميع المحاقن وتجميعها في نفس الوقت، يمكن رؤية الفرق المتبادل. إذا كان لدى أحد الحاقنات كمية قليلة من الوقود العائد بشكل ملحوظ، فمن المحتمل جدًا أن يظل الحاقن مفتوحًا لفترة طويلة جدًا. يتم حقن كمية كبيرة من الوقود. ويمكن رؤية هذا في الصورة أدناه. هنا حاقن واحد ليس لديه وقود العودة.
قسم الضغط العالي:
يشتمل قسم الضغط العالي على مضخة الضغط العالي ومعرض الوقود وخطوط الوقود عالي الضغط والحاقن.
- مضخه عالية الضغط
تم تصميم مضخة الضغط العالي كمضخة مكبس وتضمن بقاء ضغط الوقود في مخزن الوقود (حسب النظام) عند ضغط ثابت. يصل هذا إلى 1300 بار للجيل الأول من محركات السكك الحديدية المشتركة (من عام 1997) إلى 2000 بار للأنظمة الحالية. كلما زاد ضغط الحقن، قلت قطرات الوقود وكان الاحتراق أفضل وبالتالي انبعاثات غازات العادم. كمية الوقود التي تزودها المضخة لمعرض الوقود محدودة حيث يحتاج المحرك إلى كمية أقل. ثم يظل الضغط كما هو تقريبًا. من خلال التحكم في التدفق الكهرومغناطيسي، يقوم مكبس التحكم بضبط المزيد والمزيد نتيجة لشد الزنبرك. ثم ينخفض ضغط السكك الحديدية. في صفحة مضخة الوقود ذات الضغط العالي، يتم شرح تشغيل عدة أنواع من مضخات الضغط العالي، بما في ذلك الديزل ذو السكة المشتركة، بالتفصيل.
- معرض الوقود
يتم ضخ الوقود من مضخة الضغط العالي إلى مخزن الوقود. يوجد ضغط وقود ثابت في مخزن الوقود. تمتد خطوط الوقود من معرض الوقود إلى الحاقنات. يتم أيضًا توصيل مستشعر ضغط السكة بمعرض الوقود (إذا كان ضغط السكة مرتفعًا جدًا، ستضمن إدارة المحرك فتح صمام تخفيف الضغط) ويوجد خط إرجاع.
- خطوط الوقود ذات الضغط العالي
ولأن خطوط الوقود عالية الضغط يجب أن تتحمل ضغوطًا عالية، فيجب أن تكون قوية. إنها مصنوعة من المعدن ومتصلة بكل من المضخة والمحاقن بصواميل موحدة. تحمل خطوط الوقود عالية الضغط الوقود من مضخة الضغط العالي إلى حاجز الوقود ومن حاجز الوقود إلى الحاقنات. الأنابيب بين حاجز الوقود والحاقن كلها بنفس الطول والسمك. وهذا يمنع اختلافات الحقن المتبادل. إذا كانت المسافة بين معرض الوقود والأسطوانة 1 أكبر من المسافة بين المعرض والأسطوانة 4، يتم إجراء ثني في أنبوب الأسطوانة 4. وبسبب هذا الانحناء، فإن المسافة التي يجب أن يقطعها الوقود من الأسطوانة 4 هي نفس المسافة من الأسطوانة 1. - فيرستويفر
هناك عن طريق الحقن الكهرومغناطيسي أو بيزو مُطبَّق. باستخدام هذه الحاقنات، يمكن التحكم في كمية الحقن وتسلسل الحقن ولحظة الحقن. يوجد ضغط وقود ثابت عند مدخل الحاقن. وهذا هو نفس الضغط الموجود في سكة الوقود. يوجد هذا الضغط أيضًا في غرفة التحكم طالما أن صمام الملف اللولبي مغلق. يتم التحكم في صمام الملف اللولبي بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية.
بمجرد تنشيط صمام الملف اللولبي عن طريق إدارة المحرك، يتم رفع إبرة الحاقن ويقوم الحاقن بحقن كمية معينة من الوقود. ونظرًا لأن ضغط السكة وفتحات الحاقنات تكون ثابتة دائمًا، فإن إدارة المحرك تعرف بالضبط مقدار الوقود الذي يتم حقنه في وقت معين. نظرًا لأن الحد الأدنى من الانحراف يحدث دائمًا بعد التصنيع، فيجب إبلاغ هذا الانحراف إلى وحدة التحكم في المحرك. بعد التصنيع، يتم اختبار الحاقن. يتم تحديد الكود باستخدام نتائج، من بين أمور أخرى، ضغط الفتح وكمية الحاقن. هذا الرمز محفور على الحاقن ويمكن للفني قراءته (انظر الصورة أدناه، الرمز هو 574-221). طريقة التعلم هذه هي نفسها بالنسبة لمحرك البنزين ومحرك الديزل. - قياس الجهد والتيار عند الحاقن الكهرومغناطيسي:
يمكن قياس تقدم الجهد والتيار عبر الحاقن الكهرومغناطيسي باستخدام راسم الذبذبات. يمكن استخدام هذا لتحديد ما إذا كان الحاقن يتم التحكم فيه بشكل صحيح بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية.
في صورة النطاق أدناه، الخط الأحمر هو منحنى الجهد والخط الأزرق هو المنحنى الحالي. تظهر صورة النطاق أعلاه حقنتين. اليسار هو الحقن المسبق واليمين هو الحقن الرئيسي. ومع المحركات الأخرى، يمكن إجراء ما يصل إلى ثلاث عمليات حقن متتالية.
يفتح الحاقن عند الجهد العالي والتيار. الجهد حوالي 80 فولت. يمكن تحقيق هذا الجهد العالي بفضل مكثف في وحدة التحكم الإلكترونية. يضمن هذا الجهد العالي مع مقاومة الملف المنخفضة استجابة سريعة من الحاقن. وبالتالي فإن الحاقن لديه تأخير قصير في التشغيل والإيقاف. لأن التيار الذي يمر عبر الملف يسبب الكثير من الحرارة، فيجب أن يكون محدودًا. وبدون القيود الحالية، فإن التيار الفعلي يصل إلى 300 أمبير. ومع ذلك، لن يتم الوصول إلى هذه القيمة أبدًا لأن ملف الحاقن سيكون قد احترق منذ وقت طويل.
يمكن ملاحظة محدودية التيار من خلال الجهد الذي يتم تشغيله وإيقافه باستمرار، بين 4,6 و5,1 مللي ثانية. خلال هذا القيد الحالي، لا يزال الجهد (12 فولت) والتيار (12 أمبير) مرتفعين بما يكفي لإبقاء إبرة الحاقن مفتوحة.
عند 5,1 مللي ثانية، يتم إيقاف التحكم وسيتم إغلاق إبرة الحاقن.
إلكترونيات المحرك:
يتم حساب إدارة المحرك (ECU) بناءً على بيانات من أجهزة الاستشعار (مستشعر موضع دواسة الوقود، ودرجة حرارة المحرك، وسرعة القيادة، وسرعة العمود المرفقي، وحجم الهواء (مقياس كتلة الهواء)، درجة حرارة الهواء الداخل، جودة غاز العادم (NOx)، كمية الوقود المراد حقنه والوقت الذي يجب حقنه فيه. السيطرة على الحاقنات مهمة صعبة. لتتمكن من توفير تيار يزيد عن 300 أمبير في وقت قصير (بحد أقصى 20 مللي ثانية)، يلزم وجود جهد يصل إلى 80 فولت.
ويتحقق ذلك بتهمة المكثفات ومراحل مضخم الطاقة.
