STUDIUL SISTEMELOR DE INJECTIE COMMON RAIL Sistemul a fost produs in anii ’80 de catre Fiat, dar cei care l-au implementat pentru prima oara pe un vehicul in vederea comercializarii acestuia a fost Mercedes. Dupa ei au urmat si altii unul dintre ei fiind Peugeot care in anii 2000 au avut cresteri spectaculoase de vanzari pe autoutilitarele dotate cu un astfel de sitem. Sistemul in limba romana se traduce ca fiind un sistem cu rampa comuna. De ce asa? Pentru ca diferenta vizibila fata de vechile sisteme de injectie este faptul ca combustibilul nu ajunge direct la injectoare de la pompa ci se acumuleaza intr-o rampa comuna si de acolo merge direct la injectoare. Desigur ca nu toti producatorii au adoptata acest sistem, de ex grupul Volgswagen care nici in prezent nu foloseste un astfel de sistem, ei dezvoltand sistemul de la camioane cu pompa injector. Dezvoltarea sistemului de injectie common rail s-a facut incercind sa se respecte principiile injectiei pe benzina. Multe din idei sunt luate de la acest sistem. Avantajele cu care acest sistem vine fata de versiunile precedente de sisteme de injectie diesel sunt:
Fig.4.1 Injector comman rail
1.
Diminuarea noxelor datorita pulverizarii mai buna a combustibilului in
cilindrizsi datrita controlului mai bun a cantitatii de combustibil care intra in cilindru pe timpul injectiei. 2.
Pulverizarea mai buna a combustibilului se face datorita presiunilor mari de
injectie care se realizeaza pe timpul injectiei. La vechile sisteme de injectie presiunea de injectie era limitate de considerente constructive astfel: distanta mare a conductelor de combustibil de la pompa si pina la injector ceea ce facea ca presiunea sa nu poata fi marita oricit datorita fenemenelor de rezonanta care se putea produce in conducte;; 3. Controlul mai bun al momentului injectiei ceea ce duce la un mers al motorului mai linistit, la performante mai bune cu consum mai mic; 4. Fiabilitatea mare a motoarelor dotate cu un astfel de sistem. Sitemul este format (vezi figura 2) dintr-un rezervor de combustibil 7, o pompa electrica de combustibil (care poate exista sau nu) si care pe desen nu apare si are rolul de a duce combustibilul din rezervor prin filtre catre pompa de inalta presiune 1. La masinile dotate cu pompa electrica, in cazul in care ramineti fara combustibil (asta era o mare problema a motoarelor diesel) nu mai trebuie amorsata pompa de inalta presiune deoarece se amorseaza datorita pompei electrice. La cele care nu sunt dotate cu pompa electrica exista o pompitza manuala situata in apropierea cartusului filtrant 6 si care are rolul de a amorsa pompa de inalta presiune. Totusi exista masini care nu au nici una nici alta si atunci trebuie sa faci amorsarea dupa vechile metode (ex Opel Astra 1.7 CDTI nu are o astfel de pompa; Renault Megane 1.5 DCI are o astfel de pompa manuala, iar Iveco are pe toate modele pompa electrica);
Fig.2 Sistemul de injectie common rail
Din cartusul filtrant 6 combustibilul ajunge in pompa de inalta presiune 1. Rolul pompei de inalta presiune este de a ridica presiunea combustibilului in jurul valorii de 2000 de bari. Valorile difera de la masina la masina ajungand de la 1500 de bari pina la 2500 de bari. Pompa de inalta resiune are si rolul de a trage combustibil din rezervor printr-o pompa de vacuum care este inglobata in corpul pompei de inalta presiune.
Combustibilul
iese din pompa pe o singura conducta care duce la rampa centrala 3. Rampa centrala se comporta ca un acumulator de presiune si mai are si rolul de a regla presiunea existenta in sistem astfel: 1.
senzorul de presiune 2 instalat pe rampa centrala are rolul de a
masura presiunea din rampa si de a informa computerul de injectie asupra presiunii. Daca debitul de combustibil se mareste computerul comanda deschiderea unei electrovalve din pompa 1 care face ca surplusul de combustibil sa fie pompat inapoi in rezervor si nu in rampa. In momentul cind debitul de combustibil in rampa scade, electrovalva se inchide lasand combustibilul sa curga inapoi catre rampa centrala (common rail). Presiunea de combustibil se regleaza prin regulatorul de presiune 4 aflat in capatul rampei. In momentul in care presiunea creste peste o anumita valoare regulatorul se deschide lasand combustibilul sa curga pe retur catre rezervorul de combustibil, pina cind presiunea ajunge la valoarea prestabilita si se inchide. Atit regulatorul de debit din pompa cit si regulatorul de presiune de pe rampa au rolul de a mentine debitul si presiunea in volori prestabilite. Regulatorul de presiune 4 este mecanic actionarea lui facindu-se de catre un arc. La unele modele de masini, pentru a distribui uniform debitul si presiunea catre injectoare, rampa centrala s-a inlocuit cu o rampa sferica (Renault a dezvoltat aceasta solutie), in acest caz rampa seamana cu o bila goala pe interior. 2.
Avantajul
rampei
sferice
este
ca
uniformizeaza
presiunea
combustibilului catre injectoare ducind la o reducere a consumului de combustibil si la o functionare mai silentioasa a motorului. Injectoarele sunt legate printr-o conducta de rampa centrala, si aceata se afla foarte aproape de injectoare, reducand astfel foarte mult efectele daunatoare ale circulatiei combustibilului prin conducte la presiuni inalte. Deschiderea si inchiderea injectorelor este comandata de catre computer, iar comanda se face electric, in acest fel putind fi controlaa foarte precis momentul injectie si timpul de injectie. Controlarea foarte precisa a timpului de injectie se reflecta in consumul de combustibil si in noxele pe care le genereaza aceste motoare. Computerul de injectie 8 comanda tot acest proces pe baza datelor de intrare furnizate de senzori. Toate datele de intrare sunt necesare pentru a calcula momentul optim al injectie si timpul cit injectoarele stau deschise (timpul efectiv de injectie).
Computerul de injectie 8 comanda tot acest proces pe baza datelor de intrare furnizate de senzori. Toate datele de intrare sunt necesare pentru a calcula momentul optim al injectie si timpul cit injectoarele stau deschise (timpul efectiv de injectie). Computerul de injectie primeste date de la urmatorii senzori: 1.
senzorul 9- senzor de turatie este un senzor care de obicei este fixat pe
volanta si care da informatii despre turatia motorului; 2.
senzorul 10 – senzor care citeste pozitia axului cu came. Aceasta pozitie este
necesara pentru a vedea cind si care pistoane sunt aproape de Punctul Mort Superior, pentru a putea calcula momentul optim al inceputului injectiei si pentru a putea deschide injectorul care trebuie la momentul care trebuie. 3.
Senzorul 11- senzorul de acceleratie. Acest senzor este montat de obicei pe
cablul de acceleratie si este format dintr-o rezistenta variabila. Acest senzor ne da informatii despre sarcina motorului, informatie necesara computerului pentru a putea calcula timpul de injectie. (timp de injectie= cantitate de combustibil introdusa in cilindru; aceasta egalitate este adevarat deoarece, asa cum am spus mai sus controlam debitul si presiunea combustibilului, iar daca avem dimensiunile gaurilor calibrate din duzele injectorului avem cantitatea de combustibil injectata) 4.
Sistemul foloseste ca date de intrare datele furnizate de senzorul de presiune
atmosferica 12, senzorul de temperatura atmosferica 12 si temperatura motorului 13. Computerul calculeaza ca data de iesire durata timpului de injectie (timpul cit injectorul sta deschis). Aceste timp este calculat pe baza unor diagrame care tin cont de toate datele de intrare. Primordiale in acest cacul sunt turatia si sarcina motorului, iar punind aceste date intr-un grafic se obtine un grafic tridimensional al catitatii de combustibil funtie de turatie si sarcina. Acest grafic se numeste suprafata de injectie. Aceasta suprafata este frmata dintr-o infinitate de curbe numite curbe de injectie. Diagnosticarea unui astfel de sistem se face la fel ca la orice sistem modern de injectie cu scanere specializate, prin citirea codurilor de eroare si diagnosticarea pe baza
lor. Ceea ce v-am prezentat mai sus este o schema simplificata a unui sistem common
rail. Pe masinile care folosesc astfel de siteme se mai afla instalate senzori de oxigen, siteme de recirculare a gazelor arse pentru reducerea noxelor, convertoare catalitice, rezistente
pentru
incalzirea
combustibilului
etc.
Aveti in poze si poza unei pompe de inalta presiune sectionata si a unui injector, dar despe functionarea acestor sisteme intr-un alt capitol al rubricii tehnica.
Acest sistem de injectie a aparut pentru prima oara la motoarele diesel de autoturism,iar cu timpul aceasta tehnologie a ajuns sa se utilizeze si la motoarele ce echipeaza masinile de teren precum si la autovehicolele de mare tonaj. Sistemul de injectie Common Rail este un sistem de injectie electronic comandat de un calculator de bord ECU care aduna informatii de la motor cu ajutorul senzorilor,informatii utilizate la o injectie optima. 11
5
9
6
7
10
1
8
4
3
1-Rampa comuna de presiune 2-Pompa de injectie 3-Rezervorul de combustibil 4-Conducte de inalta presiune 5-Unitatea centrala de comanda(computerul de bord) 6-Piston cu camera de ardere centrata 7-Mecanismul biela-manivela 8-cabluri de legatura intre senzori si unitatea centrala ECU 9-Sistemul de distributie 10-Injectorul comandat electronic 11-Senzori(depresiune,turatie,temperatura,etc)
2
AVANTAJE: -controlul presiunii de injectie foarte exacte la toate injectoarele motorului indiferent de turatia arborelui motor. -realizeaza o dozare precisa de combustibil pentru fiecare injector,fapt care duce la o economie de combustibil considerabila. -realizeaza presiuni mari de compresie chiar si la turatii relativ mici ale arborelui motor -se poate aplica la o larga gama de motoare precum si la o gama larga de forme geometrice a camerei de ardere. -tinta acestui sistem de injectie este de a verifica consumul de combustibil a motorului diesel prin realizarea unui dozaj optim verificat si realizarea unuei pulverizari eficiente. -este un sistem care tehnologia avansata
duce la marirea puterii
motorului precum si la functionarea acstuia mult mai silentios,aproape ca si functionarea unui motor pe benzina. -presiunea se realizeaza intr-o rampa centrala de la care se alimenteaza toate injectoarele motorului,alimentare care se realizeaza cu asistenta electronica. -rampa centrala de realizare a presiunii dispune si de o rezerva de combustibil aflat la aceasi presiune ca si cea din rampa. -presiunea din rampa de presiune constanta este monitorizata de ECU si variaza in functie de regimul de functionare a motorului. -realizeaza o pornire usoara a motorului. -prin dozarea exacta si optima a combustibilului pulverizat se realizeaza o scadere
semnificativa
a
gazelor
toxice
rezultate
in
urma
arderii,deci,in
concluzie,scad noxele. -Posibilitati mai bune de control ale debitului si preinjectiei(injectiapilot).Prima injectie amorseaza combustia,a doua controleaza evolutia sa.Aceasta „dubla injectie”amelioreaza randamentul combustiei,ceea ce duce la scaderea consumului
si
diminuarea
poluarii.Preinjectia
dureaza
cateva
zecimi
de
microsecunde,cantitatea injectata fiind mai mice de 1 mg.Sistemul este de asemenea capabil sa creeze o postinjectie pentru functionarea”filtrului de particule”. -injectia este mult mai silentioasa datorita faptilui ca controlul este optimizat. -Zgomotul la „ralanti” este redus cu 3 decibeli. -Presiunea este independenta de regimul de lucru.
Proiecte de viitor:-proiectul”ECOBASIC” Firma FIAT lucreaza in prezent la o injectie tip”Rampa Comuna MULTIJET”. Aceasta va fii capabila sa efectueze 5 injectii in loc de cele doua actuale(injectia pilot si injectia principala).Cantitatea injectata va fii si mai mica,iar combustia mai bine controlata.Motorul va devenii astfel mai putin poluant si mai silentios.
Common Rail de la FORD TDCi silentios si rafinat: o placuta surpriza diesel Atat de silentioasa, lina si rafinata, noua gama de motoare common-rail Ford TDCi (injectie cu rampa comuna) surprinde prin faptul ca NU are: zgomot, miros puternic de motorina si emisii ridicate de noxe, asociate traditional cu vechile motoare diesel. "Rafinamentul este primul care se remarca", a spus Helmut Reder, Director de Proiectare a Motoarelor Ford TDCi. "Din afara autovehiculului sau din perspectiva celor care il ocupa, silentiozitatea si rularea lina ale acestui motor sunt impresionante". Motoarele cu sisteme Common Rail sunt motare motor care se caracterizeaza printro mai mare silentiozitate. Cea de-a doua generatie de motoare Ford common-rail are capacitatea unica de a "asculta" si de a se adapta caracteristicilor de operare ale motorului. Aceasta capacitate reduce zgomotul la un nivel corespunzator functionarii optime, datorita tehnologiei de reducere a zgomotului numita accelerometer pilot control, contribuie la operarea vehiculului echipat cu motor Ford TDCi in conditii extrem de silentioase si conduce totodata la o rulare lina. Calitatea sunetului este unul dintre avantajele majore ale sistemelor common-rail Ford de generatia a doua. O data cu introducerea tehnologiei Ford common-rail de generatia a doua, ne putem concentra intr-adevar pe detalii care pot oferi clientilor nostri acelasi nivel de rafinament de care beneficiaza si clientii masinilor pe benzina, a adaugat Helmut Reder. La baza rafinamentului noii game de motoare Ford TDCi se afla tehnologia de generatia a doua common-rail. Sistemul este controlat microelectronic si are capacitatea de a calcula precis procesul de combustie al motorului in toate conditiile de operare posibile. Solutia inteligenta la care s-a apelat este aplicarea precisa a injectiei pilot - un jet scurt de combustibil inaintea injectiei principale in timpul fiecarui ciclu de ardere.
Sistemul diesel common-rail cu injectie este singurul care prezinta flexibilitate completa a perioadei de injectie. Ford TDCi sunt motoarele diesel pe care merita sa le conduci. Avantajele de baza ale clientilor care aleg sa conduca un motor Ford TDCi sunt rularea lina si silentioasa a motorului, impreuna cu un cuplu motor maxim foarte bun, la care se adauga economia de combustibil si rafinamentul sofatului. Testele facute de specialisti in domeniul auto au demonstrat ca noua tehnologie diesel de la Ford a schimbat radical perceptia asupra prejudecatilor asociate in mod traditional cu motoarele diesel - emisiile ridicate de noxe, mirosul greu de motorina si zgomotul puternic. Acum motoarele Ford de generatia a doua common-rail au mult mai multe performante si sunt proiectate sa functioneze lin, silentios si fara fum. Caracteristicile lor au devenit astfel foarte apropiate de cele ale motoarelor pe benzina. De exemplu, motorul Ford Duratorq TDCi de 115 CP de pe Focus incorporeaza tehnologia unica de marire a cuplului motor introdusa pentru prima oara la Mondeo Duratorq Di. Acest sistem de crestere a cuplului motor (numit overboost) permite motoarelor sa livreze o performanta imbunatatita, mult marita, atunci cand soferul are nevoie de forta de acceleratie sporita, absolut necesara in manevrele de depasire in treptele de viteze superioare. In Romania, tehnologia commo-rail este disponibila pe Ford Mondeo TDCi in versiunea de 2.0 litri (130 CP) si Ford Focus TDCi 1.8 litri (115 CP). motoarele Ford TDCi Sistemul de injectie Common Rail ce echipeaza autoturismele FORD
Sistemul de injectie Common Rail tip”Martin” de inalta presiune si cu controlul electronic pentru motoarele diesel Marile Companii producatoare de sisteme de injectie isi concentreaza atentia spre motoarele noi,lasand motoarele existente pe seama beneficiarilor si a atelierelor de intretinere si reparatii si sa polueze in continuare atmosfera pana la casare. Agentiile care se ocupa cu reglementarea poluarii ,creaza norme de poluare si pentru motoarele diesel existente,si de aceea cerintele pentru un asemenea nou sistem de injectie care sa reactualizeze aceste utilaje si sa le aduca in limitele admisibile de emisiepoluare este foarte urgenta. Sistemul de injectie nou care va inlocui sistemul original trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte: -sa necesite foate putine schimbari la motor; -sa aiba performante mult superioare sistemului original; -costul sistemului sa fie accesibil consumatorului si sa se amortizeze in maxim un an din reducerile de combustibil create de noul sistem; -noul sistem sa demonstreze performantele dezvoltate in orice conditii de teren temperaturi si presiuni atmosferice; -sistemul sa fie omologat in urma testarilor in teren si pe o perioada de 4-6 luni. Sisemul de injectie Common Rail de tipul ”Martin” de inalta presiune si cu control electronic isi propune sa fie un sistem pentru motoarele diesel mijlocii(150-1000CP) si sa indeplineasca toate cerintele enumerate mai sus.
Acest sistem are urmatoarele parti componente:
8
2
7
3
1
5
4
6
1 - Rezervorul comun de presiune constanta(rampa de presiune) 2 – Pompa de inalta presiune 3 – Rezervor de combustibil 4 – Modul de control electronic(ECU) 5 – Injector 6 – Senzori(de:presiune,temperaturi,etc) 7 – Conducta de inalta presiune 8 – Conducta de joasa presiune
1)
Pompa de inalta presiune:
Conceptia patentata pentru pompa de inalta presiue are doua versiuni: a)
In linie-pentru motoarele diesel avand cilindrii asezati in linie;
b)
In cruce-pentru motoarele diesel cu cilindrii asezati in „V”; La pompele „in linie” elementii de pompare sunt asezati in linie si
opusi,formand perechi de elementi de pompare actionati de un ax cu came avand o cama dubla asezata in centrul carcasei pompei si actionand fiecare pereche de elementi de pompare simultan si in directii opuse,ceea ce va echilibra incarcarea camei,eliminand momentul de incovoiere,element principal la limitarea performantelor la toate celelalte sisteme de injectie. La pompele”in cruce” elementii de pompare sunt asezati in cruce in jurul axului cu came,care avand cama dubla,simetrica,actioneaza doi elementi de pompare simetrici,simultan la fiecare 90 grade de rotire,anuland incarcarea camei la pompare in directii opuse de catre elementii opusi. Motorina la presiune joasa intra in camera de pompare in ciclul de absortie al pistonasului si este pompata la sertarasul distribuitor in cursul ciclului de pompare. Pe periada ciclului de pompare,cand bobina nu este alimantata,supapa sertarasului distribuitor este deschisa ,permitand motorinei sa se reantoarca in circuitul de alimentare,ne creand presiunea necesara desciderii supapei de refulare. In momentul actionarii bobinei sertarasului ,supapa inchide calea de intoarcere
a
motorinei,facand
posibila
comprimarea
lichidului,crestera
presiunii
lichidului,deschiderea supapei de refulare si pomparea motorinei,la presiune ridicata,in rampa comuna de presiune.Terminarea procesului de pompare are loc la dezactivarea bobinei sertarasului.cantitatea de motiorina pompata este proportionala cu durata activarii solenoidului si lungimea cursei active a supapei sertarasului. Dupa deschiderea supapei sertarasului,motorina pompata de elementii de pompare se reantoarce in circuitul de alimentare.
2) Rampa comuna de presiune Common Rail: Rampa de presiune comuna are doua galerii paralele,una de admisie si una de refulare a motorinei la injectoare.Cele doua galeri sunt conectate de niste orificii transversale,calibrate pentru„filtrarea” undelor de presiune din galeria de admisie,permitand numai o presiune constanta in galeria de evacuare,ceea ce va facilita o distributie egala si uniforma la toate injectoarele.Rampa este echipata si cu un senzor de presiune pentru citirea presiunii si comunicarea ei la modulul de control. Injectorul cu control electronic:Motorina de inalta presiune din rezervorul comun intra in corpul injectorului si este retinuta de valva injectorului in zona de presiune egalizata.
In
momentul activarii bobinei injectorului,valva injectorului este ridicata deschizand un orificiu transversal prin care motorina este ghidata pana la duza. Aici,presiunea motorinei va ridica acul duzei prin comprimarea arcului injectorului si va deschide orificiile de pulverizare a duzei,injectand motorina in camera de ardere a motorului. Procesul de injectie se termina in momentul dezactivariib bobinei ceea ce va inchide accesul motorinei la duza,si arcul duzei va reaseza acul acestuia pe scaunul ei,inchizand orificiile de pulverizare. 4) Modulul de control electronic al sistemului: Tot sistemul este controlat si comandat de un modul de control electronic care va compara datele din tabelele realizate in prealabil cu datele citite prin senzorii motorului si senzorul de presiune al rezervorului comun de presiune,va comanda reglajele necesare,aducand toate caracteristicile citite la valoarea celor din tabele. In perioada de dezvoltare a sistemului pentru diferite regimuri de functionare,datele din tabelele programului sistemului vor fii alese pentru performantele optime din punct de vedere al emisilor poluante si al consumului de combustibil.
Functionarea sistemului Common Rail de Injectie tip „MARTIN” Pompa de alimentare de joasa presiune a motorinei alimenteaza pompa de inalta presiune cu motorina din rezervor la o presiune de aproximativ 1.5 atm. Acesta motorina de joasa presiune intra in pompa de inalta presiune si alimenteaza camerele de pompare a elementilor de pompare in cursul ciclului de admisie al pistonasului. Prin rotirea camei,pistonasul elementului de pompare va trece la ciclul de pompare si va pompa lichidul acumulat in camera de pompare la sertarasul de distributie. Bobina sertarasului de distributie este normal dezactivata,tinand valva sertarasului in pozitia deschisa,ceea ce va permite lichidului sa se reantoarca inapoi in circuitul de alimentare al camerei de pompare. In momentul activarii bobinei sertarasului de catre modulul de control(in perioada ciclului de pompare),circuitul lichidului este intrerupt prin ridicarea valvei sertarasului si lichidul pompat de elementul de pompare este comprimat,creand o presiune care va deschide supapa de refulare prin comprimarea arcului aesteia. Lichidul sub presiune isi va continua calea prin conducta de inalta presiune pana la rezervorul comun de presiune si va intra in galeria de admisie a acesteia. Elementii de pompare,pompand lichidul in cicluri discontinue de pompare,creaza unde de presiune in galeria de adnisie a rezervorului comun de presiune ,unde care se vor propaga in lungul galeriei de admisie si vor fii reflectate inapoi in momentul atingerii capatului galeriei de admisie.ceste unde de presiune trebuie eliminate pentru a crea o distributie uniforma si egala a motorinei la injectoare. Orificile de legatura transversale sunt calibrate de asa natura ca sa „filtreze” aceste unde si sa permita trecerea unei presiuni si a unui debit
constant in galeria
derefulare. Aceasta va crea o distributie egala si uniforma a motorinei la injectoare,creand un debit si o presiune uniforma si egala la injectie pentru acelasi injector si injectii egale la restul injectoarelor. Motorina la presiune egalizata este trimisa la injectoare prin conducta de inalta presiune. La intrarea in corpul injectorului,motorina la presiune inalta este oprita in zona de presiune egalizata a valvei injectorului.In momentul activarii bobinei injectorului de catre modulul de control,valva injectorului este ridicata,deschizand orificiul transversal din corpul injectorului,permitand lichidului sa intre si sa-si continue drumul pana la duza injectorului.
Aici presiunea lichidului va ridica acul injectorului prin comprimarea arcului duzei si va deschide orificile de pulverizae a duzei,permitand lichidului de inalta presiune sa fie injectat in camera de ardere a cilindrului motorului. Injectia motorinei se va termina prin dezactivarea bobinei de catre modulul de comanda,ceea ce va cobora valva injectorului,intrerupand alimentarea duzei cu motorina de inalta presiune,si arcul duzei
va reaseza acul pe scaunulsau,inchizand orificile de
pulverizare. Pre-injectii si post-injectii care ajuta la reducerea emisilor poluante se pot obtine prin activarea scurta a bobinei inainte si dupa injectia principala.De asemenea ,bobina injectorului se poate inlocui cu un activator de cursa scurta(valva piezoelectrica sau de alta natura) care sa permita reglarea curei valvei injectorului,ceea ce va permite un control foarte precis asupra ratei injectiei principale si a pre si post-injectie. Avantajele Sistemului de Injectie Common Rail de tip „Martin” Sistemul Common Rail de Injectie tip „Martin”,comparat cu sistemele de injectie existente prezinta urmatoarele avantaje: -Presiune de injectie reglabila si nelimitata la toate turatiile si sarcinile motorului; -Eliminarea undelor de presiune cauzate de pomparea discontinua a combustibililui de la pompa; -Actionarea directa a valvei injectorului,ceea ce permite controlul direct asupra injectiei si
si posibilitatii de pre si post-injectie,care ajuta la reducerea emisilor si a
zgomotului motorului; -Reglarea exacta si continua a debitului de injectie; -Reglaj continu si exact(electronic) al momentului de injectie pentru reducerea emisilor si a consumului; -Inlocuirea oricarui sistem existent fara modificarea motorului pentru reducerea emisilor poluante si a consumului de combustibil; -Mentine cuplul maxim al motorului chiar si la turatii scazute ale arborelui motor(1500-2000rot/min).
Rata Injectiei S-a dovedit prin testari ca prin varierea cursei valvei injectorului,a curentului de alimentare si al timpului de deschidere a valvei inlectorului se pot obtine diferite forme ale curbei pentru rata injectiei. Aceste variatii prezinta o serie de posibilitti pentru imbunatatirea procesului de ardere a combustibilului in motoarele diesel,contribuind la pre-conditionarea sio postconditionarea conditilor in care are loc arderea. O preconditionare a camerei de ardere si a amestecului combustibil-aer va ajuta la o ardere mai completa a combustibilului,iar,o post conditionare va reduce sau elimina combustibilul nears,reducand emisia acestuia in atmosfera.Ambele procese vor imbunatatii performantele motorului,si vor reduce consumul de combustibil. Acest proces de injectare in cantitati mici de combustibil si la momentul optim pentru fiecare turatie si sarcina este posibil datorita controlului electronic al procesului de injectie si de al activarii valvei injectorului. Modelarea pre si post-injectiei este posibila prin inlocuirea bobinei injectorului,care are o cursa constanta,cu valve cu actionare liniara sau rotativa,care permit reglarea cursei active a valvei injectorului in functie de curentul de alimentare. Cel mai popular sistem este cel care foloseste cristale piezoelectrice,la care deformarea este in functie de curentul de alimentare.
Concluzii: Sustemul de injectie Common Rail de tip „Martin”este un sistem superior tuturor sistemelor de injectie existente pentru motoare diesel,si este singurul sistem care permite imbunatatirea performantelor motoarelor existente fara a necesita schimbari la motor. Introducerea acestui sistem va reactualiza motoarele diesel existente,aducandu-le la nivelul de emisii poluante si consum acceptabile atat beneficiarilor cat si otrganelor care reglementeaza normele de emisie-poluare. Utilarea motoarelor diesel in uz cu sistemul Common Rail va pernite incadrarea acestor motoare in normativele prevazute de lege si reducerea poluarii mediului,iar pentru beneficiar,reducerea costului pentru combustibilul necesar functionarii.
Instalatia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin comprimare Instalatia de alimentare la MAC este alcatuita,in general,din urmatoarele componente: -rezervor de combustibil -pompa de injectie -injectoare -conducte de inalta si joasa presiune -regulator de turatie Instalatia de alimentare trebuie sa asigurue dozarea cantitatii de combustibil pe ciclu in functie de incarcarea motorului;crearea unei presiuni ridicate la injector,necesara la pulverizarea combustibilului in raport cu camera de ardere;pulverizarea combustibilului sidistributia
acestuia
in
camera
de
ardere
potrivit
cerintelor
de
formare
a
amestecului;declansarea inectiei combustibiluluice trebuie sa se realizeze dupa un criteriu stabilit in mod uniform la toti cilindrii.
Pompa de injectie Pompa de injectie trebuie sa indeplineasca urmatoarele functii in instalatia de alimentare: -sa asigure alimentarea cilindrilor cu o cantitate precis dozata,in functie de sarcina motorului; -momentul inceperii injectiei sa fie precis determinat si variabil in functie de turatie si sarcina; -sa asigure o lege optima de debitare a combustibilului; -sa asigure debitarea uniforma a combustibilului pe cilindrii; -momentul de inceput si de sfarsit de injectie sa fie brusc; Avand in vedere satisfacera acestor cerinte,s-au dezvoltatdiferite tipuri de pompe de injectie care,in general functioneaza pe principiul interactiunii cama-piston.
Clasificare: Constructiv,pompele de injectie sunt realizate in doua feluri: -cu element de pompa de injectie -cu distribuitor rotativ Pompele de injectie cu element sunt realizate la randul lor in doua variante constructive: -cu elemente grupate intr-un ansamblu,formand un agregat; -cu elementul cuplat cu injectorul,formand un ansamblu numit pompainjector Pompa de injectie a unui MAC,care lucreaza in conditiile variatiei sarcinii si turatiei,trebuie sa satisfaca anumite cerinte functionale: -limitarea turatiei maxime pentru a se preveni inrautatirea p-rocesului de ardere(depasirea limitei de fum) si cresterea excesiva a fortelor de inertie determinate de masele in miscare. -asigurarea stabilitatii la mers in sarcina. In vederea satisfacerii acestor cerinte,sistemul de injectie este echipat cu dispozitive automate numite regulatoare.Acestea actioneaza asupra cremalierei pompei de injectie modificand debitul de combustibil,obtinandu-se astfel un reglaj cantitativ. In functie de regimurile pe care le controleaza,regulatiarele se clasifica in urmatoarele categorii: -regulator de turatie maxima. -regulator pentru doua regimuri care limiteaza turatia maxima si asiogura stabilitatea turatiei minime de mers in gol. -regulator pentru toate regimurile.
Functionare
Pompa de inalta presiune este generatoarea presiunii de alimentare.Aceasta presiune,condusa electronic si independenta de regimul de lucru,variaza intre 250-1350 barr in rampa comuna,alimentand toate injectoarele cu aceasi presiune(de unde si denumirea de rampa comuna). O comanda electronica deschide injectoarele si elibereaza carburantul in camera de combustie. Injectorul-Pompa
Pentru asigurarea unei presiuni si mai inalte de injectie,pompa si injectorul sunt reunite intr-o singura piesa si fixate direct in chiuloasa. Acest montaj permite eliminarea unor canale de legatura care limiteaza presiunea de injectie. Exista deci,un injector-pompa pe cilindru,care este comandat de arborele cu came.Acest montaj face dificila montarea a 4 supape pe cilindru in chiuloasa.
Avantaje: Presiunea de injectie atinge 2.000 barr.Aceasta presiune inalta permite injectarea unor cantitati mult mai mici de combustibil si deci conduce la ameliorarea combustiei. Este de precizat ca aceasta presiune nu se atinge decat la regimul cel mai inalt si ca depaseste 400 barr la un regim de lucru slab. Obervatii Tehnice: -Pentru a putea lucra la acesta presiuni inalte,gradul de precizie in fabricarea injectorului trebuie sa fie de 0.5 microni. -Deschiderea injectorului este de 50 microni timp de 0.2 milisecunde. -Diametrul orificiului injectorului este de 0.2 mm. -Copmbustibilul lubrifiaza aceste piese.Evident,cea mai mica prezenta a apei in combustibil duce la gripajul piesei.Limita acceptata de apa in combustibil este de 0.2g apa/kg combustibil.
Optimizari: Idealul urmarit de constructori este de a cumula posibilitatea de control al „rampei comune” cu presiunea inalta a”injectorului pompa”,pe toate plajele de regim. Pompa de inalta presiune din componenta sistemului Common Rail
Injectorul Injectorul
este
dispozitivul
din
instalatia
de
slimentare,csre
asigura
introducerea,pulverizarea si distributia combustibilului in camera de ardere pentru a obtine o ardere completa si rapida a acestuia. Injectoarele se impart in doua clase: a)injectoare deschise b)injectoare inchise a)Injectoarele
deschise-au
orificiul
de
pulverizare
liber(necontrolat
de
supapa).Datorita rezistentelor hidrodinamice mari,ele necesita presiuni de injectie mari,ceea ce complica constructia motoarelor de autovehicule. b)Injectoarele inchise-au orificiul de pulverizare controlat de un ac sau o supapa.Dupa modul in care se comanda deschiderea orificiului de pulverizare,injectoarele inchise se impart in 3 grupe: -cu comanda hidraulica -cu comanda mecanica -cu comanda electrica Constructia injectoarelor depinde de tipul camerei de ardere a motorului. In cazul injectiei directe se folosesc injectoare cu ac cu varf conic si pulverizator cu unul sau mai multe orificii,care asigura penetratia optima a jetului. Orificile au in general 0.15-0.45 mm si dispunerea lor depinde de arhitectura camerei de ardere. Calitatile de pulverizare depind de presiunea de injectie,de diametrul orificilor pulverizatorului si de viteza combustibilului prin orificii.Prin micsorarea diametrelor orificilor pulverizatorului se imbunatateste pulverizarea,dar se micsoreaza penetratia jetului,ca urmare a acestui fapt trebuie ridicata presiunea de injectie. Lungimea orificiului pulverizatorului exercita o importanta influenta asupra calitatii jetului de combustibil. Injectoarele sunt comandate electric si ghidate electronic,deschizand la fiecare semnal electric dat de unitatea de control,atunci cand presiunea de injectie este optima. Schema injectorului din sistemul de injectie Common Rail
Sistemul de injecţie Delphi Common Rail cu acţionare directă
Sistemul Common Rail cu acţionare directă reprezintă un pas important a celor de la Delphi în lupta pentru menţinera pe piaţa celor mai cunoscuţi producători OE de sisteme de injecţie performante şi adaptabile pe motoare care să respecte normele de poluare din ce în ce mai drastice. Începând cu 2007 Delphi a demarat producţia acestor sisteme, adaptabile automobilelor ce urmează ca în 2009 să fie compatibile cu standardele de poluare Euro5. Delphi CR cu acţionare directă este un sistem avansat de injecţie care implementează o tehnologie inovativă. Acul injectorului nu mai este acţionat de către un circuit electro-hidraulic, ca în cazul sistemelor clasice, ci direct, de un actuator piezoceramic. Tocmai de aici şi termenul de “acţionare directă”. Un pachet de cristale piezo are proprietatea de a se dilata (pe o direcţie convenabilă) direct proporţional cu sarcina electrică aplicată asupra acestuia, iar variaţiile dilatării sunt extrem de rapide. Este exact genul de actuator de care este nevoie pentru acţionarea foarte rapidă a acului injectorului. Este nevoie de mai puţin de 100 microsecunde pentru realizarea cursei de deschidere-închidere a acului injectorului şi implicit injectarea cantităţii de combustibil prestabilite. Comparativ cu tehnologia actuală de injecţie diesel, această metodă permite injectorului să spray-eze combustibil în camera de ardere mai rapid şi cu o mai eficientă împrăştiere a jetului, deci o atomizare mai bună şi acurateţe ridicată. Rezultatul se traduce printr-o reducere
considerabilă a cantităţii de NOx emise (cu aproximativ 30% faţă de sistemele de injecţie curente) şi o creştere simţitoare a performanţelor dinamice ale automobilului (cu aproximativ 10%).
Alte elemente importante ale sistemului CR cu acţionare directă ar fi: ·
rampă comună de combustibil tubulară cu supapă de înaltă presiune (peste
2000 bar); ·
pompă modulară de înaltă presiune (0,6 – 1,2 cmc/rotaţie) care integrează:
pompă de transfer, supapă de măsurare a debitului la intrare, limitator de presiune şi senzor de temperatură; ·
unitate electronică de control (ECU) cu procesor care lucrează la 32 biţi.
