ŠPECIALISTI V ODBORE DIAGNOSTIKY A OPRÁV
VYSOKOTLAKOVÝCH VSTREKOVACÍCH SYSTÉMOV NAFTY

Kontakty

TSA, s.r.o., Slavkovská 36
060 01 Kežmarok
 

Telefón

052 452 5271
0911 904 975
0911 868 680

E-mail

tsa.robo@mail.t-com.sk
tsa.odbyt@stonline.sk

 

www.tsa-kk.sk

História

Prototyp common rail systému vyvinul koncom 60. rokov Švajciar Robert Huber. Vo vývoji v období rokov 1976 až 1992 pokračoval Swiss Federal Institute of Technology.

V polovici 90tych rokov Dr. Shohei Itoh a Masahiko Miyaki z firmy Denso, vyvinuli common rail pre veľké nákladné automobily. Prvým prakticky použiteľným systémom označeným ECD-U2 Common Rail bol vybavený automobil Hino Raising Ranger. V 90tych rokoch na vývoji spolupracovali firmy Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat a Elasis, táto fáza skončila v roku 1994.

Koncom roku 1993 patenty odkúpila nemecká firma Robert Bosch GmbH a pokračovala vo výskume a vývoji pre uvedenie do sériovej výroby.

V roku 1997 prišli na trh prvé modely osobných systémom automobilov vybavené týmto systémom.

Systém Common Rail

Na rozdiel od konvenčných mechanicky zabudovaných vstrekovacích čerpadiel, tento systém ovláda vstrekovacie čerpadlo riadiacej jednotky motora elektronicky. K vstrekovaciemu čerpadlu paliva namiesto elektrického kábla je pripojený plynový kábel.

Na Mezinárodnom veľtrhu automobilov v Nemeckom Frankfurte nad Mohanom, v roku 1989, Audi predstavil prvý dieselový motor s priamym vstrekovaním a elektronicky ovládaný motor pre použitie v automobiloch – vznik TDI. Bývalý negatívny imidž dieselových motorov – ktoré boli pomalé, hlučné a primitívne – s TDI motorom automobilky Audi bol zmenený na pozitívny. Od tej doby, športový dizajn, pohodlnosť a vysoká úspornosť sú najväčšími výhodami TDI technológie.

Princíp práce

Na rozdiel od bežných systémov, kde je palivo pomocou čerpadla dopravované z palivovej nádrže nízkotlakovým potrubím cez jemný čistič paliva do vysokotlakových čerpadiel a z nich vysokotlakovým potrubím rovno do vstrekovača, je v common rail palivo vedené z vysokotlakového čerpadla do vstrekovača cez zásobník tlaku – rail. Vysokotlakové čerpadlo je u common rail jedno a obvykle je trojpiestové. U najmodernejších prevedení tohto systému dosahuje vstrekovací tlak 1 800 barov, ku koncu roka 2007 sa vyrábali systémy s tlakom okolo 2 000 barov[1]. Táto sústava je veľmi vhodná pre súčasné viacvalcové motory s priamym vstrekovaním paliva. Správny moment, kedy sa má palivo vstreknúť do valca a jeho množstvo určuje elektronická riadiaca jednotka a v každom valci motora je palivo vstrekované prostredníctvom vstrekovačov. Vstrekovače boli v prvých dvoch generáciách riadené pomocou elektromagnetického ventilu.

Prvá generácia systému common rail z roku 1997 používala tlak 1 350 barov, druhá generácia z roku 2001 už 1 600 b. Tretia generácia s novými, ešte presnejšími a rýchlejšími piezoelektrickými vstrekovačmi bola predstavená v roku 2003. Štvrtá generácia systému firmy Bosch sa začala vyrábať od roku 2008, inovácie majú zaistiť tlak až 2 500 baru.

Common rail sa uplatňuje v stále väčšom počte automobilov, začal sa používať aj v nákladných vozidlách, jedným z prvých výrobcov bola firma MAN (modelové rady TGS, TGX). V súčasnosti vyrábajú systémy common rail spoločnosti Bosch, L'Orange, Delphi, Denso, Magneti Marelli a Siemens-VDO.

Ako funguje radiálne piestové čerpadlo Bosch VP 44 alebo vstrekovacie čerpadlo Nippon- Denso? CHIP V-VP (Ex Audi V6 TDI, BMW 320 d, Mazda DITD)

Všeobecne

Radiálne piestové čerpadlá sú používané pre priame vstrekovanie, pre vysoko výkonné dieselové motory používané v osobných, ľahkých a stredne veľkých nákladných automobiloch. Využívaním tlakovej pulzácie v hadiciach vstrekovania paliva je možné dosiahnúť tlak až do 1750 barov. Tieto vysoké vstrekovacie tlaky spôsobujú veľmi jemné striekanie nafty, výsledkom čoho je takmer úplné spaľovanie.
Vstrekovací tlak tohto vačkovo poháňaného systému CAM je generovaný závisle od ot. / min. Z toho dôvodu sa tlak zvyšuje lineárne zo zvýšenými ot./min. V súvislosti s elektronickým kontrolným systémom a vysokotlakovým elektromagnetickým ventilom takzv. EDC (Electronic Diesel Control), táto programovo riadená technológia vstrekovania nafty poskytuje vysokú flexibilitu variantov vstrekovacích parametrov. To znamená, že je možné niekoľko vstrekovaní za jeden vstrekovací cyklus a môže sa vykonať pilotné vstrekovanie pred hlavním vstrekom, čo má za následok hladšie spaľovanie a menej hlučný motor , hlavne pri studenom štarte.

Funkcia

Preprava motorovej nafty z nádrže do čerpadla sa uskutočňuje pomocou krídlového dodávacieho čerpadla. Vysoký tlak je generovaný pomocou radiálneho piestového čerpadla s vačkovým krúžkom, v závislosti od modelu, 2 až 4 radiálnymi piestami. Množstvo vstrekovaného paliva je kontrolované kým sa elektromagnetický ventil otvorí. Čas keď sa to začína je determinovaný uzatvorením ventilu. Zmena začiatku vstrekovania, na rozdiel od uhla kľukového hriadeľa motora sa uskutočňuje pomocou integrovaného časového spínača, ktorá je riadená pomocou elektromagnetického ventilu.

Rozvoj:

Testovanie prebieha na VP44 (štatistický pomer množstva vstrekovaného paliva v závislosti od rôznych parametrov(elektromagnetický ventil, otáčky, teploty). Okrem toho, návrhy na citlivosť a presnosť pre rôzne zariadenie (možnosti montáže držiaku dýzy) môžu byť použité. Použité zariadenie (testovací stôl vstrekovacieho čerpadla Moehwald, kontinuálne meranie množstva [KMM], ..) umožňuje získať podrobné výsledky.

Ako Common-Rail systém (spoločné rozvodné vedenie vstrekovača paliva) funguje? Chip V-CR (Ex CDI, HDI, JTD)

Palivo je vysoko stlačený pomocou čerpadla a je dodané priblížne všetkým injektorom valca cez spoločné rozvodné vedenie vstrekovača paliva (1350 barov).

Rozdiel od iných systémov je predovšetkým v oddeľovaní vstrekovania a generovaní napätia. Generovanie vysokého tlaku sa uskutočňuje pomocou radiálneho piestového čerpadla. Vstrekovanie do spaľovacej komory je uskutočnené elektricky ovládanými injektormi. Čas vstrekovania je voliteľný a umožňuje niekoľko vstrekovaní za jeden spaľovací cyklus. Pred hlavným vstrekom je injektované iba veľmi málo množstva paliva, čo výrazne znižuje oneskorenie zapaľovania a hlučnosť hlavného spaľovania.

Common-Rail systém (spoločné rozvodné vedenie vstrekovača paliva) sa skladá z 3 funkčných a priestorových separovaných častí:

  • Vysokotlakové čerpadlo poskytuje potrebný tlak pre injektovanie. Obyčajne sa jedná o axiálne alebo radiálne recipročné piestové čerpadlo.
  • Rozvodné vedenie vstrekovača paliva je skladom tlaku, ktorý je zásobovaný vysokotlakovým čerpadlom. V závislosti od konfigurácie valca motora existujú rôzne modely. V prípade sériových motorov sa používa valcové rozvodné vedenie vstrekovača paliva. V rozvodnom vedení vstrekovača paliva sa nachádza bod merania tlaku, ktorý je zodpovedný za rozlišovanie tlaku v systéme. Na čerpadle alebo v rozvodnom vedení vstrekovača paliva je umiestnený riadiaci ventil, ktorý s regulovaním množstva paliva v v rozvodnom vedení vstrekovača má za úlohu udržiavať konštantný tlak systému.
  • Injektory k rozvodnému vedeniu vstrekovača paliva sú pripojené hydraulicky. Na rozdiel od konvenčných držiakov dýzy aj elektromagnetický ventil je zahrnutý.

Ako funguje jednotka vstrekovacieho systému? CHIP V-VP (Ex VW TDI-PD, Rover TD5)

Vysoký tlak je generovaný zvlášť, a to v vstrekovacej časti každého valca. To znamená pre každý valec a vstrekovacie čerpadlo riadenie dýzou závislou na operačnom stave. Vstrekovací tlak sa pohybuje okolo 2050 barov. Okrem toho funguje podobne ako rozvodné vedenie vstrekovača paliva.

Jednotkový injektorový systém (PDE- inštalácia vstrekovania paliva)

Zo štyroch vstrekovacích systémov, jednotkový injektorový systém dosahuje najvyšší vstrekovací tlak.
Jednotka generovania tlaku (čerpadlo, 1), rozprašovacia jednotka(dýzy, 5) a riadiaca jednotka (elektromagnetické ventily, 4). Každý valec motoru disponuje takým jednotkovým injektorovým systémom, ktorý se nachádza v hlave valcov a je ovládaný spínačom (3) vačkového hriadeľa (2), ktorá sa nachádza v hlave valca.

Ku dodávke paliva dôjde v priebehu zostupného pohybu piestu vstrekovacieho čerpadla. Avšak vstrekovanie sa začína až po uzavretí elektromagnetického ventilu. Prúdenie paliva v nízkotlakovom systéme je prerušené. V dýzovej a riadiacej komore tlak sa rýchlo zvyšuje. Po dosiahnutí tlaku otvorenia dýzy sa začína zdvyhnutie ihly dýzy a predvstrek je vykonaný. S dalším zvyšovaním tlaku vyrovnávací piest sa dostane do pohybu a vytvorí ďalší priestor. V dýzovej komore sa znižuje tlak. Ihla dýzy sa dostane pod tlak, otvárací tlak sa výrazne zvyšuje a ihla dýzy sa znovu zatvorí. Dosiahnutím vyššieho vstrekovacieho tlaku sa začína hlavné vstrekovanie. Hlavné vstrekovanie potrvá až do znvuotvorenia elektromagnetického ventilu. Čerpadlo a dýzová komora strácajú tlak a ihla dýzy sa zatvorí. Pre zostupný pohyb piestu zodpovedá pružina. Komora čerpadla sa znovu naplní palivom. Piest a dýza sa znovu dostane do pôvodnej pozície.

Rozvoj:

Výskumy cieľom získat informácie o vplyvoch na tvorbu zmesí boli vykonané pomocou skúšebného motora. Aby sme boli blízko k realite použili sme modifikovaný motor iba s jedným valcom. Kvôli nastaviteľným hodnotám a ľahšiemu nastaveniu výskum bol uskutočnený na 1 valcovom operačnom zariadení.
Cieľom výskumu bolo nájsť takú konfiguráciu spaľovacej komory, ktorá vedie efektívnemu strednému tlaku, nízkej spotrebe paliva a nízkej škodlivej emisie. Výsledok zatiaľ nám ukazuje, že v súčasnej dobe preferované spaľovacie metódy majú značný potenciál pre rozvoj.

Aplikácie pre vývoj Eprom softvéra umožňuje presnú kalibráciu riadenia podľa mapy, závislej na viacerých parametroch.