Μαθήματα:
- Werking
- Διαφορές μεταξύ του συμβατικού συστήματος έγχυσης και του common rail
- Τμήμα χαμηλής πίεσης
- Τμήμα υψηλής πίεσης
- Μετρήστε την τάση και το ρεύμα στον ηλεκτρομαγνητικό εγχυτήρα
- Ηλεκτρονικά κινητήρα
Λειτουργία:
Το Common Rail είναι ένα σύστημα ψεκασμού που χρησιμοποιείται σε κινητήρες ντίζελ από το 1997. Τα μπεκ ελέγχονται από τη μονάδα ελέγχου κινητήρα. Τόσο το άνοιγμα και το κλείσιμο του μπεκ ψεκασμού (ο χρόνος έγχυσης) όσο και ο αριθμός των ψεκασμών ανά κύκλο καύσης καθορίζονται από τη μονάδα ελέγχου κινητήρα. Η μονάδα ελέγχου κινητήρα υπολογίζει τον χρόνο ψεκασμού με βάση διάφορους παράγοντες, όπως η ταχύτητα, το φορτίο, ο εξωτερικός αέρας και η θερμοκρασία του κινητήρα κ.λπ.
Η αντλία υψηλής πίεσης παρέχει πίεση καυσίμου στη συλλογή καυσίμου. Υπάρχει πάντα μια σταθερή πίεση στη συλλογή καυσίμων. Όλα τα μπεκ είναι συνδεδεμένα απευθείας στη συλλογή καυσίμου. Επομένως, η πίεση καυσίμου είναι επίσης απευθείας στη γραμμή τροφοδοσίας κάθε μπεκ ψεκασμού. Μόνο μόλις το μπεκ λάβει ένα σήμα ανοίγματος από τη μονάδα ελέγχου κινητήρα θα ανοίξει. Η πίεση από τη συλλογή καυσίμου θα εισέλθει πλέον στον κύλινδρο μέσω του μπεκ ψεκασμού. Ο ψεκασμός σταματά μόλις η μονάδα ελέγχου κινητήρα τερματίσει το σήμα.
Η πράσινη γραμμή δείχνει τη γραμμή παροχής καυσίμου χαμηλής πίεσης.
Η ηλεκτρονική αντλία καυσίμου (11) αντλεί το καύσιμο με μέγιστη πίεση 5 bar μέσω του στοιχείου φίλτρου (9) στην αντλία υψηλής πίεσης (1). Ένας σωλήνας υψηλής πίεσης (κόκκινος) περνάει από την αντλία υψηλής πίεσης στη ράγα καυσίμου. Υπάρχει μια πίεση καυσίμου στη ράγα καυσίμου που εξαρτάται από την ταχύτητα της αντλίας υψηλής πίεσης. Ο αισθητήρας πίεσης ράγας καταγράφει αυτήν την τιμή και μεταδίδει συνεχώς την τρέχουσα πίεση καυσίμου στη μονάδα ελέγχου κινητήρα.
Οι γραμμές υψηλής πίεσης όλων των μπεκ είναι συνδεδεμένες με τη ράγα καυσίμου, όπως φαίνεται στη ράγα καυσίμου με αριθμό 8 και στο μπεκ ψεκασμού με αριθμό 16. Η γραμμή επιστροφής (μπλε) διασφαλίζει ότι όλη η περίσσεια καυσίμου από το μπεκ ψεκασμού, τη ράγα καυσίμου και την αντλία υψηλής πίεσης επιστρέφεται στη δεξαμενή. Υπάρχει συνεχής κυκλοφορία καυσίμου για την ψύξη των εξαρτημάτων, τα οποία βρίσκονται συχνά στο χώρο του κινητήρα.
Διαφορές μεταξύ του συμβατικού συστήματος έγχυσης και του common rail:
Για (συμβατικούς) κινητήρες ντίζελ χωρίς έγχυση common rail (δηλαδή με α αντλία γραμμής υψηλής πίεσης, περιστροφική αντλία διανομής ή ηλεκτρονικά ελεγχόμενη αντλία διανομής) τα μπεκ ανοίγουν από την πίεση του ίδιου του καυσίμου.
Η αντλία καυσίμου περιστρέφεται με την ταχύτητα του εκκεντροφόρου και δημιουργεί πίεση την κατάλληλη στιγμή. Επομένως, η συσσώρευση πίεσης και ο ψεκασμός εξαρτώνται από το χρονισμό της αντλίας καυσίμου σε σχέση με τον εκκεντροφόρο. Επομένως, η αντλία καυσίμου πρέπει να είναι πάντα μπλοκαρισμένη κατά την αντικατάσταση του ιμάντα χρονισμού.
Στους κινητήρες common-rail, το καύσιμο ψεκάζεται όταν η μονάδα ελέγχου κινητήρα δίνει σήμα. Με την πρώτη γενιά κινητήρων common-rail, η θέση της αντλίας δεν είχε σημασία. Αυτό μπορεί να περιστραφεί σε οποιαδήποτε θέση κατά την εγκατάσταση του ιμάντα χρονισμού. Η αντλία παρέχει σταθερή πίεση καυσίμου στη ράγα του μπεκ ψεκασμού.
Σήμερα όλοι οι κινητήρες ρυθμίζονται με μεγαλύτερη ακρίβεια. Η αντλία πρέπει επίσης συχνά να μπλοκάρεται. Αυτό γίνεται για την αποφυγή κραδασμών που σχετίζονται με τη συσσώρευση πίεσης της αντλίας. Οι αντλίες κατασκευάζονται τώρα με τέτοιο τρόπο ώστε οι κορυφές της συσσώρευσης πίεσης να εμφανίζονται ταυτόχρονα με τη διαδρομή συμπίεσης του κινητήρα. Ο κινητήρας λειτουργεί πιο αθόρυβα και ο ιμάντας χρονισμού είναι λιγότερο φορτισμένος.
Τμήμα χαμηλής πίεσης:
Το τμήμα χαμηλής πίεσης περιλαμβάνει τη δεξαμενή καυσίμου, την ηλεκτρική αντλία καυσίμου, το φίλτρο καυσίμου, τη γραμμή καυσίμου χαμηλής πίεσης και τη γραμμή επιστροφής. Αυτά τα εξαρτήματα περιγράφονται παρακάτω.
- Δεξαμενή καυσίμου: εδώ αποθηκεύεται το καύσιμο. Η χωρητικότητα της δεξαμενής μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 30 και 70 λίτρων για ελαφρύτερα και βαρύτερα πολυτελή επιβατικά αυτοκίνητα. Κάντε κλικ εδώ για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη δεξαμενή καυσίμου.
- Ηλεκτρική αντλία υπερπλήρωσης: τοποθετημένη στη δεξαμενή. Αυτή η αντλία διασφαλίζει ότι το καύσιμο αντλείται από τη δεξαμενή υπό χαμηλή πίεση στην αντλία υψηλής πίεσης (στο χώρο του κινητήρα). Οι κινητήρες ντίζελ Common Rail δεν διαθέτουν πάντα ηλεκτρονική αντλία ώθησης. Μερικές φορές μια γραναζωτή αντλία είναι ενσωματωμένη στην αντλία υψηλής πίεσης. Επομένως, το καύσιμο αναρροφάται από τη δεξαμενή από την αντλία υψηλής πίεσης και η πίεση αυξάνεται μέχρι τη ράγα καυσίμου. Κάντε κλικ εδώ για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την αντλία ώθησης.
- Φίλτρο καυσίμου: το καύσιμο μπορεί να περιέχει μολυσμένα σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια παραμένουν κολλημένα στο υλικό του φίλτρου, έτσι ώστε να μην μπορούν να εισέλθουν στο σύστημα έγχυσης. Το φίλτρο καυσίμου χρησιμεύει επίσης ως διαχωριστής νερού. Το καύσιμο ντίζελ περιέχει επίσης υγρασία. Αυτή η υγρασία είναι πολύ κακή για την αντλία και τα μπεκ/σωλήνες. Αυτό μπορεί να προκαλέσει διάβρωση στο εσωτερικό των εξαρτημάτων. Για να αποφευχθεί αυτό, το νερό διαχωρίζεται επίσης από το καύσιμο και παραμένει στο φίλτρο. Αυτό το φίλτρο πρέπει να αποστραγγίζεται περιοδικά. αντικαθιστώ.
- Γραμμή καυσίμου χαμηλής πίεσης: αυτή η γραμμή καυσίμου εκτείνεται από την ηλεκτρονική αντλία καυσίμου έως την αντλία υψηλής πίεσης. Η πίεση σε αυτόν τον σωλήνα είναι περίπου 5 bar.
- Γραμμή επιστροφής καυσίμου: το καύσιμο που αντλείται πολύ επιστρέφει στη δεξαμενή μέσω της γραμμής επιστροφής. Το καύσιμο επιστροφής χρησιμεύει και για ψύξη, γιατί απομακρύνει τη θερμότητα. Επομένως, πρέπει να υπάρχει πάντα διαθέσιμο καύσιμο επιστροφής. Όταν σημειωθεί επιβράδυνση (ο κινητήρας φρενάρει), δεν εγχέεται καύσιμο στο θάλαμο καύσης. Η ποσότητα του καυσίμου επιστροφής είναι μεγαλύτερη εκείνη τη στιγμή.
Το καύσιμο επιστροφής μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να αναγνωρίσει εάν ένα μπεκ ψεκασμού παραμένει ανοιχτό ακούσια. Αυτό μπορεί να οφείλεται, για παράδειγμα, σε μόλυνση ή σε ελάττωμα του μπεκ ψεκασμού ή σε σφάλμα στον έλεγχο της μονάδας ελέγχου κινητήρα. Με την αποσύνδεση των γραμμών επιστροφής όλων των μπεκ και τη συλλογή τους ταυτόχρονα, μπορείτε να δείτε την αμοιβαία διαφορά. Εάν 1 μπεκ ψεκασμού έχει αισθητά λίγο καύσιμο επιστροφής, θα μπορούσε κάλλιστα να είναι ότι το μπεκ ψεκασμού παραμένει ανοιχτό για πάρα πολύ καιρό. Εγχέεται πολύ καύσιμο. Αυτό φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εδώ ένα μπεκ δεν έχει καύσιμο επιστροφής.
Τμήμα υψηλής πίεσης:
Το τμήμα υψηλής πίεσης περιλαμβάνει την αντλία υψηλής πίεσης, τη συλλογή καυσίμων, τις γραμμές καυσίμου υψηλής πίεσης και τα μπεκ.
- Αντλία υψηλής πίεσης
Η αντλία υψηλής πίεσης έχει σχεδιαστεί ως αντλία εμβόλου και διασφαλίζει ότι η πίεση καυσίμου στη συλλογή καυσίμου (ανάλογα με το σύστημα) παραμένει σε σταθερή πίεση. Αυτό ανέρχεται σε 1300 bar για την πρώτη γενιά κινητήρων common rail (από το 1997) έως 2000 bar για τα τρέχοντα συστήματα. Όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση ψεκασμού, τόσο μικρότερες είναι οι σταγόνες καυσίμου και τόσο καλύτερη είναι η καύση και επομένως οι εκπομπές καυσαερίων. Η ποσότητα καυσίμου που παρέχει η αντλία στη συλλογή καυσίμων είναι περιορισμένη καθώς ο κινητήρας χρειάζεται λιγότερα. Η πίεση τότε παραμένει περίπου η ίδια. Με τον έλεγχο μιας ηλεκτρομαγνητικής υπερχείλισης, ένα έμβολο ελέγχου προσαρμόζεται όλο και περισσότερο ως αποτέλεσμα της τάσης του ελατηρίου. Στη συνέχεια, η πίεση της ράγας μειώνεται. Στη σελίδα Αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης, επεξηγείται λεπτομερώς η λειτουργία πολλών τύπων αντλιών υψηλής πίεσης, συμπεριλαμβανομένου του ντίζελ κοινής γραμμής.
- Πινακοθήκη καυσίμων
Το καύσιμο αντλείται από την αντλία υψηλής πίεσης στη συλλογή καυσίμου. Υπάρχει σταθερή πίεση καυσίμου στη συλλογή καυσίμου. Οι γραμμές καυσίμου εκτείνονται από τη συλλογή καυσίμων μέχρι τα μπεκ. Ο αισθητήρας πίεσης ράγας συνδέεται επίσης με τη συλλογή καυσίμου (εάν η πίεση της ράγας είναι πολύ υψηλή, η διαχείριση του κινητήρα θα διασφαλίσει ότι η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης ανοίγει) και υπάρχει γραμμή επιστροφής.
- Γραμμές καυσίμου υψηλής πίεσης
Επειδή οι γραμμές καυσίμου υψηλής πίεσης πρέπει να αντέχουν υψηλές πιέσεις, πρέπει να είναι ισχυρές. Είναι κατασκευασμένα από μέταλλο και συνδέονται τόσο με την αντλία όσο και με τα μπεκ με ρακόρ. Αυτές οι γραμμές καυσίμου υψηλής πίεσης μεταφέρουν το καύσιμο από την αντλία υψηλής πίεσης στη ράγα καυσίμου και από τη ράγα καυσίμου στα μπεκ. Οι σωλήνες μεταξύ της ράγας καυσίμου και των μπεκ είναι όλοι το ίδιο μήκος και πάχος. Αυτό αποτρέπει τις αμοιβαίες διαφορές έγχυσης. Εάν η απόσταση μεταξύ της γκαλερί καυσίμου και του κυλίνδρου 1 είναι μεγαλύτερη από ό,τι μεταξύ της θήκης και του κυλίνδρου 4, γίνεται μια κάμψη στον σωλήνα του κυλίνδρου 4. Λόγω αυτής της κάμψης, η απόσταση που πρέπει να διανύσει το καύσιμο από τον κύλινδρο 4 είναι η ίδια με τον κύλινδρο 1. - Ψεκαστήρας
Υπάρχουν ηλεκτρομαγνητικά ή πιεζοηλεκτρικά μπεκ εφαρμοσμένος. Με αυτούς τους εγχυτήρες μπορεί να ελεγχθεί η ποσότητα της έγχυσης, η σειρά της έγχυσης και η στιγμή της έγχυσης. Υπάρχει σταθερή πίεση καυσίμου στην είσοδο του μπεκ. Αυτή είναι η ίδια πίεση που υπάρχει στη ράγα καυσίμου. Αυτή η πίεση υπάρχει και στον θάλαμο ελέγχου όσο η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι κλειστή. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ελέγχεται από την ECU.
Μόλις ενεργοποιηθεί η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα από τη διαχείριση του κινητήρα, η βελόνα του μπεκ ανυψώνεται και το μπεκ ψεκάζει μια συγκεκριμένη ποσότητα καυσίμου. Επειδή η πίεση της ράγας και τα ανοίγματα των μπεκ είναι πάντα σταθερά, η διαχείριση του κινητήρα γνωρίζει ακριβώς πόσο καύσιμο ψεκάζεται σε συγκεκριμένο χρόνο. Δεδομένου ότι μια ελάχιστη απόκλιση εμφανίζεται πάντα μετά την κατασκευή, αυτή η απόκλιση πρέπει να κοινοποιείται στη μονάδα ελέγχου κινητήρα. Μετά την κατασκευή, ο εγχυτήρας δοκιμάζεται. Ένας κωδικός καθορίζεται χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα, μεταξύ άλλων, της πίεσης ανοίγματος και της ποσότητας του μπεκ. Αυτός ο κωδικός είναι χαραγμένος στο μπεκ και μπορεί να διαβαστεί από τον τεχνικό (δείτε την παρακάτω εικόνα, ο κωδικός είναι 574-221). Αυτή η μέθοδος εκμάθησης είναι η ίδια τόσο για έναν βενζινοκινητήρα όσο και για έναν κινητήρα ντίζελ. - Μέτρηση τάσης και ρεύματος στον ηλεκτρομαγνητικό εγχυτήρα:
Η εξέλιξη της τάσης και του ρεύματος κατά μήκος του ηλεκτρομαγνητικού εγχυτήρα μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τον παλμογράφο. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί εάν ο εγχυτήρας ελέγχεται σωστά από την ECU.
Στην παρακάτω εικόνα εύρους, η κόκκινη γραμμή είναι η καμπύλη τάσης και η μπλε γραμμή είναι η καμπύλη ρεύματος. Η παραπάνω εικόνα εμβέλειας δείχνει δύο ενέσεις. Η αριστερή είναι η προένεση και η δεξιά είναι η κύρια ένεση. Με άλλους κινητήρες, μπορούν να πραγματοποιηθούν διαδοχικά έως και τρεις ψεκασμούς.
Το μπεκ ανοίγει σε υψηλή τάση και ρεύμα. Η τάση είναι περίπου 80 βολτ. Αυτή η υψηλή τάση μπορεί να επιτευχθεί χάρη σε έναν πυκνωτή στην ECU. Αυτή η υψηλή τάση σε συνδυασμό με μια χαμηλή αντίσταση πηνίου εξασφαλίζει γρήγορη απόκριση από το μπεκ. Επομένως, ο εγχυτήρας έχει μια μικρή καθυστέρηση ενεργοποίησης και απενεργοποίησης. Επειδή το ρεύμα μέσω του πηνίου προκαλεί πολλή θερμότητα, πρέπει να περιοριστεί. Χωρίς περιορισμό ρεύματος, το πραγματικό ρεύμα θα ήταν τόσο υψηλό όσο 300 αμπέρ. Ωστόσο, αυτή η τιμή δεν θα επιτευχθεί ποτέ επειδή το πηνίο του μπεκ θα έχει καεί εδώ και πολύ καιρό.
Ο περιορισμός του ρεύματος μπορεί να φανεί από την τάση που ενεργοποιείται και απενεργοποιείται συνεχώς, μεταξύ 4,6 και 5,1 ms. Κατά τη διάρκεια αυτού του περιορισμού ρεύματος, η τάση (12 βολτ) και το ρεύμα (12 αμπέρ) εξακολουθούν να είναι αρκετά υψηλά ώστε να κρατούν τη βελόνα του μπεκ ανοιχτή.
Στα 5,1 ms ο έλεγχος σταματά και η βελόνα του εγχυτήρα θα κλείσει.
Ηλεκτρονικά κινητήρα:
Η διαχείριση κινητήρα (ECU) υπολογίζεται με βάση δεδομένα από αισθητήρες (αισθητήρας θέσης πεντάλ γκαζιού, θερμοκρασία κινητήρα, ταχύτητα οδήγησης, ταχύτητα στροφαλοφόρου άξονα, όγκος αέρα (μετρητής μάζας αέρα), τη θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής, την ποιότητα των καυσαερίων (NOx) την ποσότητα του καυσίμου που θα εγχυθεί και τον χρόνο κατά τον οποίο πρέπει να εγχυθεί. Ο έλεγχος των μπεκ είναι μια δύσκολη δουλειά. Για να μπορέσετε να τροφοδοτήσετε ρεύμα μεγαλύτερο από 300 αμπέρ σε σύντομο χρονικό διάστημα (μέγ. 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου), απαιτείται τάση έως και 80 βολτ.
Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρέωση του πυκνωτές και στάδια ενισχυτή ισχύος.
