Werkingsprincipe van het hogedruk-Common Rail-brandstofinjectiesysteem met dieselmotor

Werkingsprincipe van het hogedruk-Common Rail-brandstofinjectiesysteem met dieselmotor

Eerder hadden we het over het werkingsprincipe van de mechanische brandstofpomp van de dieselmotor en het werkingsprincipe van de elektronisch geregelde brandstofpomp.

https://www.zwcummins.com/news/working-principe-van-mechanische-brandstof-injectie-85619231.html
 

Werkingsprincipe van de mechanische injectiepomp van een dieselmotor (plunjerinjectiepomp)

https://www.zwcummins.com/news/working-principe-van-diesel-motor-electronic-85619240.html

Werkingsprincipe van de elektronisch geregelde pomp van de dieselmotor (elektronische besturingsinjectiepomp/elektronische gouverneurspomp)
 

Laten we het nu hebben over het werkingsprincipe van het hogedruk-commonrail-brandstofsysteem met dieselmotoren (zowel leken- als professionele versies).

 

Ⅰ. Begrijp eerst de kernessentie:

Hogedruk-commonrail:diesel wordt continu onder druk gezet en opgeslagen in een gemeenschappelijke hogedrukrail (common rail pipe) voor drukstabilisatie en opslag. Alle injectoren delen deze hogedrukbrandstofbron; de ECU stuurt rechtstreeks de elektromagnetische kleppen van de injector aan, zodat de injectie voor elke cilinder onafhankelijk wordt geregeld.

 

Drie hoofdmodules:Hogedruk-brandstoftoevoereenheid, Common Rail-drukstabilisatie-eenheid, elektronisch geregelde injectoruitvoeringseenheid, ECU met voertuig-brede sensoren.

 

Ⅱ. Compleet brandstofsysteemproces (stap-voor-stapsgewijze analyse):

1. Brandstoftoevoerfase onder lage- druk (brandstoftank → hoge- pompinlaat):

1. Een in de brandstoftank ingebouwde elektrische brandstofpomp zuigt de diesel aan;
2. Grof filter → fijn filter, filtert onzuiverheden en water eruit;
3. Diesel komt de lage-inlaatkamer van de hoge- brandstofpomp binnen; overtollige diesel keert via de retourleiding terug naar de brandstoftank, waardoor een voorlopige drukstabilisatie wordt bereikt.

 

2. Hoge-brandstofpomp: genereert continu hoge druk (kerncomponent voor het onder druk zetten)

 

Hogedrukpompen zijn meestal drie- radiale plunjerpompen, aangedreven door de krukastandwielen van de motor. Ze maken geen onderscheid tussen cilinders en zijn alleen verantwoordelijk voor het continu op druk brengen van diesel:
 

1. Neerwaartse slag plunjer:De inlaatklep gaat open en diesel onder lage- druk wordt in de plunjerkamer gezogen;

2. Opwaartse slag van de plunjer: De inlaatklep sluit en de diesel wordt met kracht gecomprimeerd, waarbij de druk stijgt tot 1300 ~ 2200 bar (de mechanische pompen ver overschrijden);

3. Hoge-dieselolie wordt in één- richting in de common-rail-accumulatorleiding geperst;

4. De pomp heeft een ingebouwde-brandstofdrukregelklep (PCV-klep):De ECU voert overtollige hogedrukolie in realtime af, afhankelijk van de vraag naar raildruk, waarbij de ingestelde druk dynamisch binnen de common rail wordt gehandhaafd.

 

Belangrijk punt:De hogedrukpomp handhaaft alleen de raildruk en heeft geen controle over het injectiemoment of het injectievolume, wat het essentiële verschil is met een plunjerpomp.

 

3. Common-railbuis:Openbare hoge-drukaccumulator "hoge- oliereservoir" Een dikke, afgedichte stalen hoge- hogedrukleiding slaat hoge- diesel op en dient drie doelen:

1. Drukaccumulatie en stabilisatie:Buffert de pulsatietoevoer van de plunjer van de hogedrukpomp, waardoor de raildruk overal stabiel blijft, zonder te fluctueren met het motortoerental;

 

2. Uniforme verdeling van hogedrukolie:-Alle cilinderinjectoren delen dezelfde oliebron onder druk;

 

3. Uitgerust met een raildruksensor en overdrukventiel:

- Raildruksensor:Stuurt de werkelijke raildruk in real-time terug naar de ECU voor gesloten-lusregeling;

- Overdrukventiel:Geeft drukbescherming vrij wanneer de raildruk de limiet overschrijdt om leidingbreuk te voorkomen.

 

4. Elektronisch geregelde injector:Regelt de injectie onafhankelijk (bedieningsterminal)

 

Hogedrukolie uit de common rail wordt via hogedrukaftakleidingen naar elke cilinderinjectie gevoerd. De injector heeft een ingebouwde-in hoge- magneetklep met hoge snelheid (piëzo-elektrisch/elektromagnetisch), die rechtstreeks wordt aangestuurd door ECU-vermogen om te openen en te sluiten.

 

Voltooi de brandstofinjectie in vier- stappen
1. Stand-bystatus:De magneetklep is uitgeschakeld en gesloten. De olie onder hoge-druk in de regelkamer van de injector houdt de naaldklep goed gesloten, waardoor het mondstuk wordt afgedicht en brandstofinjectie wordt voorkomen.

2. Injectiestart:De ECU drijft de magneetklep aan, waardoor het drukontlastingsgat wordt geopend, waardoor de hoge-olie onder hoge druk snel vrijkomt in de regelkamer. De druk boven de naaldklep daalt, en hoge-dieseldruk uit de common rail tilt de naaldklep omhoog, waardoor de brandstof onder ultra-hoge druk in de cilinder wordt verstoven.

3. Continue injectie:De magneetklep blijft bekrachtigd, waardoor de naaldklep omhoog blijft staan ​​en er continu brandstof wordt ingespoten. Hoe langer hij wordt aangedreven, hoe meer brandstof er wordt ingespoten.

4. Stop de injectie: De magneetklep wordt uitgeschakeld, waardoor het ontlastgat wordt gesloten. De controlekamer herbouwt de hoge druk, duwt de naaldklep naar beneden om het mondstuk af te dichten en stopt de brandstofinjectie onmiddellijk.

Geavanceerde mogelijkheden:Pre-injectie, hoofdinjectie, post-injectie (iets wat mechanische pompen eenvoudigweg niet kunnen)

De ECU kan de magneetklep meerdere keren in één arbeidsslag aandrijven:

1. Pre-injectie:Injecteert een kleine hoeveelheid diesel vroeg in de cilinder, waardoor de verbrandingskamer wordt voorverwarmd, waardoor het kloppende geluid wordt verminderd en een ruwe verbranding wordt voorkomen.

2. Hoofdinjectie:Injecteert een grote hoeveelheid diesel om stroom te leveren.

3. Na-injectie:Injecteert een kleine hoeveelheid aan het einde van de arbeidsslag om de temperatuur van de uitlaatgassen te verhogen, waardoor de DPF-deeltjesvanger wordt geregenereerd en de emissies worden geoptimaliseerd.

3. Elektronisch gesloten-regelsysteem (ECU Brain)

1. Verschillende sensoren verzamelen bedrijfsomstandigheden:
- Gaspedaal:Vraag naar chauffeursbelasting;
- Krukassnelheid/nokkenaspositiesensoren:Bepaal de ontstekingsvolgorde van de cilinder en de referentie van het injectietijdstip;
- Common rail-druksensor:Biedt real-time feedback over de spoordruk;
- Watertemperatuur, inlaatdruk/temperatuur, vuldruk, uitlaatsensoren: corrigeer de injectieparameters.

2. ECU-berekeningen en -uitvoer:
De ECU beschikt over enorme kalibratiekaarten, die in realtime -time berekenen op basis van toerental, belasting, watertemperatuur en hoogte:

1. De benodigde doelraildruk, waarbij de hogedrukpompregelaar wordt geïnstrueerd om af te stellen;
2. Injectievervroegingstijdstip per cilinder (wanneer de injectie moet worden gestart);
3. Injectieduur (hoeveel brandstof moet worden ingespoten);
4. Timing voor het starten van de pre-injectie, de hoofdinjectie en de post-injectie.
3. Gesloten-luscorrectie.

De raildruk en het motortoerental worden in realtime verzonden, waarbij de parameters voortdurend worden verfijnd- en dynamisch en adaptief worden aangepast aan alle bedrijfsomstandigheden gedurende het hele proces.

 

4. Uiterst beknopte samenvatting in één zin:

 

De elektrische lage{0}}pomp levert brandstof → de hoge-pomp verhoogt voortdurend de druk, waarbij diesel onder hoge-druk wordt opgeslagen in de gemeenschappelijke 'hoge-brandstoftank (common rail)' om de druk te stabiliseren;

de ECU leest de algemene bedrijfsomstandigheden van het voertuig, bestuurt afzonderlijk de elektromagnetische klep van elke cilinderinjector en regelt op flexibele wijze de injectietiming, -duur en meerdere injecties;

De raildruk blijft de hele tijd onafhankelijk stabiel, losgekoppeld van het motortoerental, waardoor een zeer nauwkeurige verbrandingscontrole wordt bereikt.