A Common Rail Nagynyomású Dízel Befecskendező Rendszerek Átfogó Működése
A Common Rail egy nagynyomású befecskendező rendszer a modern, közvetlen befecskendezésű dízelmotorokhoz.
A Common Rail dízel befecskendező rendszerek napjaink legszélesebb körben alkalmazott dízel befecskendező rendszerei, vagy közös nyomócsöves befecskendező rendszerei.
A ma eladott dízel üzemű járművek szinte kivétel nélkül közös nyomócsöves rendszerűek.
Ezeket a különböző gyártók különböző módon jelölik (TDCi, CDI, DCI, CDTI, CRDI, HDI), de a jelzések minden esetben a common rail rendszert takarják.
A FIAT a kilencvenes évek közepén fejlesztette ki az első common-rail, azaz közös nyomócsöves dízelmotort.
Mire figyeljünk, ha közös autónk van?
A Dízelmotor alapjai
A dízelmotor szerkezetében hasonlít a nála ismertebb mechanizmusú benzinmotor (Otto-motor) felépítéséhez, hiszen alapvetően mindkettő henger(ek)ből, dugattyú(k)ból, főtengelyből, kiegyenlítő-tömeg(ek)ből, vezérműből, szelepekből stb. áll.
A fő különbség, hogy a dízelnél a tüzelőanyag (leginkább gázolaj) gyújtószikra segítsége nélkül, a legalább hússzoros kompresszió (légsűrítés) miatti felmelegedés hatására öngyulladással ég el és végez munkát a hengerben.
A dízelmotor tiszta levegőt szív be a szívólöket során.
Amikor a kompressziós löket a végéhez közeledik, a dízelolajat az üzemanyag-befecskendező szivattyú 100 MPa fölé emeli, az üzemanyag-befecskendező szelepen keresztül befecskendezi a hengerbe, és összekeveri a sűrített, magas hőmérsékletű levegővel.
A dízelmotorok magas sűrítési aránya miatt (általában 16-22) a hengerben a levegőnyomás elérheti a 3.5-4,5 MPa-t a sűrítés végén, a hőmérséklet pedig akár 750-950K.
Opel Vectra C - Common Rail rendszer áttekintése
Ez jóval meghaladja a gázolaj öngyulladási hőmérsékletét.
Ezért a gázolaj hengerbe való befecskendezése után azonnal meggyullad, és nagyon rövid időn belül megégeti magát, miután a levegővel keveredik.
A hengerben lévő légnyomás gyorsan 6-9MPa-ra, és a hőmérséklet is 2000-2500K-ra emelkedett.
A nagynyomású gáz meghajtásával a dugattyú lefelé mozog, és a főtengelyt forgatni hajtja, hogy munkát végezzen, és a kipufogógáz is a kipufogócsövön keresztül távozik a légkörbe.
A Common Rail Rendszer Működési Elve
A common rail rendszer lényege, hogy a diesel üzemanyag nyomásának előállítása és a befecskendezés ebben a rendszerben szét vannak választva.
Fiesta MK6 dízel javítási útmutató
A Common Rail nyomástárolós befecskendező rendszer esetében a nyomás előállítása és a befecskendezés szét vannak választva.
Ez a common rail rendszer egyik fontos jellemzője.
A nyomás előállítását és a befecskendezést egy tároló térfogat segítségével lehet megvalósítani.
A nyomás alá helyezett tüzelőanyag a common rail rendszer nyomástárolójában várja a befecskendezés pillanatát.
A kívánt befecskendezési nyomást egy a dízelmotorról hajtott, folyamatosan üzemelő nagynyomású szivattyú állítja elő.
Ez a rail-ben kialakuló nyomást a motor fordulatszámától és a befecskendezett mennyiségtől teljesen függetlenül adott értéken tartja.
A common rail rendszer előnye, hogy az állandó nyomásnak és hozamnak köszönhetően a nagynyomású szivattyú mérete és belső terhelése lényegesen kisebb, mint a hagyományos diesel befecskendező rendszerek esetében.
A hozzávetőleg állandó hozamú szállításnak köszönhetően a nagynyomású szivattyú mérete a hajtó nyomatéka is lényegesen kisebb lehet, mint az a hagyományos befecskendező rendszerek esetében szokásos.
Ennek következményeként a szivattyú hajtása is kisebb terhelésnek van kitéve.
Az elektronikus dízel szabályozás (EDC) az egyes részegységeket külön-külön hajtja meg.
A common rail rendszer az előbefecskendezés, illetve a többszörös befecskendezés alkalmazásának köszönhetően lehetővé teszi, hogy tovább lehessen csökkenteni az emissziós értékeket, valamint lényegesen mérsékelhető az égés zajszintje.
A befecskendezési nyomást a jellegmezőben tetszőlegesen lehet megválasztani.
A Common Rail Rendszer Főbb Elemei
A Common Rail rendszer főbb elemei:
- Alacsony nyomású üzemanyag-szivattyú (az üzemanyagtartályban található vagy a nagynyomású szivattyúba van beépítve)
- Üzemanyagszűrő
- Nagynyomású üzemanyag-szivattyú
- Üzemanyag-adagoló szelep
- Üzemanyagnyomás-érzékelő
- Üzemanyag-vezeték
- Üzemanyagnyomás-szabályzó szelep
- Injektorok
A rendszer főbb elemei a nagynyomású szivattyú, a közös nyomócső és az injektorok.
Nagynyomású Üzemanyag-szivattyúk
A common rail rendszer nyomásáért felelős egység egy általában radiál dugattyús szivattyú amit nagynyomású szivattyúként ismerünk.
A nagynyomású szivattyú feladata, hogy meghatározott nyomáson megfelelő mennyiségű üzemanyagot biztosítson a közös nyomócsövön keresztül az injektoroknak.
A nagynyomású szivattyú meghajtását a motor főtengelyéről kapja, szabályzását a motorvezérlő elektronika végzi.
A szivattyú meghajtása konstrukciótól függően történhet fogaskerékkel, hajtólánccal vagy fogasszíjjal.
A nagynyomású szivattyúk több gyártótól származhatnak, amelyek közül néhány a legnagyobb és legismertebb neveket képviseli az autóiparban és a mezőgazdasági gépekben.
Bosch a közös nyomócsöves Common Rail rendszerek egyik úttörője, és számos generációs nagynyomású szivattyút fejlesztett ki.
Delphi szintén jelentős szereplő a közös nyomócsöves rendszerek piacán.
A Denso, amely a Toyota csoporthoz tartozik, szintén vezető szerepet játszik a dízelmotorok nagynyomású üzemanyag-rendszereinek fejlesztésében.
A Continental a Siemens VDO üzletágának átvétele után vált jelentős szereplővé a nagynyomású szivattyúk piacán.
A Common Rail nagynyomású szivattyúk fejlődése és nyomástartományaik
Az alábbi táblázat bemutatja a főbb gyártók nagynyomású szivattyúinak jellemzőit:
| Gyártó | Generáció / Típus | Dugattyúk Száma | Maximális Nyomás (bar) |
|---|---|---|---|
| BOSCH | CP1 | három | 1350 |
| DENSO | HP2 | kettő | 1450 |
| BOSCH | CP1H | három | 1600 |
| SIEMENS VDO | - | három | 1600 |
| BOSCH | CP3 | három | 1600 |
| DELPHI | DFP1 | kettő, forgó elosztós | 1600 |
| BOSCH | CP4.1 | egy | 1800 |
| DENSO | HP3 | kettő | 1800 (fejlesztések után 2000) |
| BOSCH | CP4.2 | kettő | 2000 |
| DELPHI | DFP3 | kettő | 2000 |
| DELPHI | DFP6 | egy | 2200 |
| Delphi (megosztott szivattyús) | - | - | 3000 (egyes változatai elérhetik a 3400 bart) |
Nyomásszabályzás
Az adott rendszertől függően különféle nyomásszabályozási eljárásokat alkalmaznak.
Szabályozás a nagynyomású oldalon
A személygépkocsi-rendszereknél a kívánt rail-nyomást egy nyomásszabályozó-szelep a nagy nyomás oldalán állítja be.
A fölösleges tüzelőanyag mennyiség a nyomásszabályozó-szelepen keresztül visszafolyik az alacsony nyomású körbe.
Ez a szabályozási megoldás a rail-nyomás gyors módosítását teszi lehetővé a motor munkapont váltása (pl: terhelésváltozás) esetén.
Az első common rail rendszereknél a nagynyomású oldali szabályzást alkalmazták.
A nyomásszabályzó-szelep ezekben az esetekben többnyire a railen van elhelyezve, egyes alkalmazásoknál közvetlenül a nagynyomású szivattyúra szerelik.
A Common Rail rendszerek első generációjánál a rail-nyomást a nyomásszabályzó szelep segítségével állítják.
A nagynyomású szivattyú a tüzelőanyagigénytől függetlenül a maximális mennyiségű gázolajat szállítja, és a nyomásszabályzó szelep pedig a fölösleges mennyiséget visszavezeti a tüzelőanyag-tartályba.
Betáplálás oldali mennyiségszabályzás
A rail-nyomás szabályzásának egy másik módszerénél a betáplálási oldalon végeznek mennyiségszabályzást.
A nagynyomású szivattyúra rögzített mennyiségszabályozó egység feladata, hogy a szivattyú pontosan annyi tüzelő anyagot szállítson az elosztócsőbe, amennyivel a rendszer az előírt befecskendezési nyomást tudja fenntartani.
Meghibásodás esetén egy nyomáskorlátozó szelep akadályozza meg a túlságosan nagy rail-nyomás kialakulását.
A szívóoldalon megvalósított mennyiségszabályozással kevesebb tüzelőanyagot kell nagy nyomásra sűríteni, ezáltal a szivattyú teljesítményfelvétele is kisebb.
tags: #közös #csöves #nagynyomású #dízel #befecskendező #működése