รายละเอียดเทคโนโลยีรถไฟสามัญแรงดันสูง

เทคโนโลยีรถไฟสามัญคืออะไร

เทคโนโลยีรถไฟสามัญหมายถึงวิธีการจัดหาเชื้อเพลิงที่แยกการสร้างแรงดันฉีดออกจากกระบวนการฉีดในระบบวงปิดอย่างสมบูรณ์ซึ่งประกอบด้วยปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูงเซ็นเซอร์ความดันและ ECU ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงแรงดันสูงมอบเชื้อเพลิงแรงดันสูงให้กับท่อจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงสาธารณะ การควบคุมความดันน้ำมันในท่อจ่ายน้ำมันทั่วไปอย่างแม่นยำทำให้ความดันของท่อน้ำมันแรงดันสูงเป็นอิสระจากความเร็วของเครื่องยนต์ซึ่งสามารถลดความแปรปรวนของแรงดันน้ำมันของเครื่องยนต์ดีเซลได้อย่างมากด้วยความเร็วของเครื่องยนต์ซึ่งจะช่วยลด ข้อบกพร่องของเครื่องยนต์ดีเซลแบบดั้งเดิม ECU ควบคุมปริมาณการฉีดเชื้อเพลิงของหัวฉีดและปริมาณการฉีดเชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับความดันของรางเชื้อเพลิง (ท่อจ่ายเชื้อเพลิงทั่วไป) และเวลาเปิดของวาล์วโซลินอยด์

รายละเอียดเทคโนโลยีรถไฟสามัญแรงดันสูง
ระบบรถไฟสามัญแยกการสร้างแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงออกจากการฉีดเชื้อเพลิง หากเทคโนโลยีการฉีดดีเซลปั๊มปั๊มถูกนำมาเปรียบเทียบกับการปฏิวัติเทคโนโลยีดีเซลรางคอมมอนอาจเรียกได้ว่าเป็นการกบฏเพราะมันเบี่ยงเบนไปจากระบบดีเซลแบบดั้งเดิมและประมาณในระบบฉีดเบนซินตามลำดับ ระบบรถไฟสามัญเปิดวิธีการใหม่ ๆ เพื่อลดการปล่อยเครื่องยนต์ดีเซลและเสียงรบกวน
ยุโรปสามารถกล่าวได้ว่าเป็นสวรรค์สำหรับรถยนต์ดีเซล ในประเทศเยอรมนีรถยนต์ดีเซลคิดเป็น 39% รถยนต์ดีเซลมีประวัติเกือบ 70 ปีและอาจกล่าวได้ว่าเครื่องยนต์ดีเซลได้รับการพัฒนาโดยการก้าวกระโดดในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ในปี 1997 Bosch และ Mercedes-Benz ร่วมกันพัฒนาระบบฉีดดีเซลแบบรถไฟร่วม (ระบบรถไฟสามัญ) วันนี้ในยุโรปรถยนต์หลายยี่ห้อมีเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไปเช่น Peugeot มีเครื่องยนต์ดีเซลคอมมอนทั่วไป HDI เครื่องยนต์ JTD ของ Fiat และ Delphi ได้พัฒนาระบบคอมมอนเรลดีเซล Multec DCR

ความแตกต่างระหว่างระบบรถไฟสามัญและระบบฉีดดีเซล

ระบบรถไฟสามัญแตกต่างจากระบบฉีดดีเซลก่อนหน้านี้ซึ่งขับเคลื่อนโดยเพลาลูกเบี้ยว ระบบฉีดดีเซลแบบรถไฟสามัญจะแยกการสร้างแรงดันฉีดและกระบวนการฉีดจากกันและกันอย่างสมบูรณ์ หัวฉีดควบคุมโดยโซลินอยด์วาล์วแทนที่หัวฉีดกลไกแบบดั้งเดิม แรงดันเชื้อเพลิงในรางเชื้อเพลิงถูกสร้างขึ้นโดยปั๊มแรงดันสูงของลูกสูบเรเดียล ความดันไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับความเร็วของเครื่องยนต์และสามารถตั้งค่าได้อย่างอิสระในช่วงที่กำหนด . แรงดันเชื้อเพลิงในรางสามัญถูกควบคุมโดยวาล์วควบคุมความดันไฟฟ้าแม่เหล็กซึ่งปรับความดันอย่างต่อเนื่องตามความต้องการการทำงานของเครื่องยนต์ สัญญาณชีพจรว่าชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ทำหน้าที่บนวาล์วโซลินอยด์ของหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงควบคุมกระบวนการฉีดเชื้อเพลิง ปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดขึ้นอยู่กับแรงดันน้ำมันในรางเชื้อเพลิงเวลาเปิดทำการของวาล์วโซลินอยด์และลักษณะการไหลของของไหลของหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง แรงดันการฉีดเชื้อเพลิงเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของเครื่องยนต์ดีเซลเนื่องจากเกี่ยวข้องกับกำลังเครื่องยนต์การใช้เชื้อเพลิงการปล่อยมลพิษ ฯลฯ ในปัจจุบันระบบฉีดดีเซลทางรถไฟสามัญได้เพิ่มแรงดันการฉีดเชื้อเพลิงเป็น 1,800 บาร์

การพัฒนาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ในช่วงสองปีที่ผ่านมารถยนต์ที่ติดตั้งเครื่องยนต์ดีเซลแบบฉีดโดยตรงได้พัฒนาขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในยุโรปซึ่งมีประสิทธิภาพสูงประหยัดเชื้อเพลิงที่ยอดเยี่ยมและเสียงเครื่องยนต์ลดลง เครื่องยนต์ดีเซลฉีดโดยตรงใช้ระบบหัวฉีดปั๊มซึ่งใช้ใน 1.9TDI Bora ที่ผลิตในประเทศและแรงดันการฉีดสูงสุดสามารถเข้าถึงได้ 1800 บาร์ ระบบฉีดโดยตรงหัวฉีดปั๊มเป็นสิ่งที่ดี แต่ความดันน้ำมันเชื้อเพลิงไม่สามารถรักษาได้คงที่ เนื่องจากการควบคุมการปล่อยมลพิษนั้นเข้มงวดมากขึ้นแรงดันการฉีดดีเซลที่สูงขึ้นและคงที่และจำเป็นต้องมีการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ดีขึ้นดังนั้นผู้ผลิตจำนวนมากจึงมีข้อได้เปรียบมากขึ้นระบบรถไฟดีเซลสามัญหลายระบบถูกใช้เป็นทิศทางการพัฒนาของเครื่องยนต์ดีเซล ระบบนี้มีแรงดันเชื้อเพลิงสูงและสามารถให้การควบคุมการกระจายเชื้อเพลิงที่ยืดหยุ่นและการกระจายเชื้อเพลิงเวลาฉีดเชื้อเพลิงความดันฉีดและอัตราการฉีดสามารถควบคุมได้อย่างยืดหยุ่นผ่าน ECU ผ่านการควบคุมลักษณะข้างต้นรถไฟสามัญได้ตอบสนองและขับเคลื่อนความสะดวกสบายของเครื่องยนต์ดีเซลถึงระดับของเครื่องยนต์เบนซินและมีการประหยัดเชื้อเพลิงที่น่าทึ่งและลักษณะการปล่อยก๊าซต่ำ
รับประกันแรงดันเชื้อเพลิงสูงในทุกช่วงความเร็วของเครื่องยนต์ความดันการฉีดสูงสามารถได้รับลักษณะการเผาไหม้ที่ดีในสภาพความเร็วต่ำที่ขับเคลื่อนโดยเพลาลูกเบี้ยวเพื่อควบคุมการกระจายตัวของลูกสูบตามแนวแกน แรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงไม่เพียงพอที่ความเร็วเครื่องยนต์ต่ำในขณะที่ระบบรถไฟสามัญสามารถรับแรงดันเชื้อเพลิงที่สูงมากในช่วงความเร็วของเครื่องยนต์ทั้งหมด ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นควบคุมเวลาและความดันฉีดเพื่อให้ได้การปล่อยมลพิษต่ำและมีประสิทธิภาพสูงภายใต้สภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ต่างๆ เนื่องจากการสะสมความดันถูกแยกออกจากกระบวนการฉีดนักออกแบบเครื่องยนต์มีอิสระมากขึ้นเมื่อศึกษากระบวนการเผาไหม้และการฉีด ความดันการฉีดและเวลาการฉีดสามารถปรับได้ตามข้อกำหนดของสภาพการทำงานของเครื่องยนต์เพื่อให้เครื่องยนต์สามารถเผาไหม้ได้อย่างสมบูรณ์ด้วยความเร็วต่ำดังนั้นแม้ที่ความเร็วต่ำมากแรงบิดสูงสามารถรับได้ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการฉีดล่วงหน้าได้ดำเนินการต่อไปในการลดการปล่อยมลพิษและเสียงรบกวน

การควบคุมระบบจ่ายน้ำมันที่แม่นยำ

ปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันต่ำดูดน้ำมันดีเซลออกจากถังน้ำมันเชื้อเพลิงและส่งไปยังปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูงหลังจากการกรอง มีวาล์วโซลินอยด์ในปั๊มแรงดันต่ำเพื่อควบคุมเชื้อเพลิงไปยังห้องปั๊มแรงดันสูงและเชื้อเพลิงจะเข้าสู่รางเชื้อเพลิงแรงดันไฟฟ้า มีเซ็นเซอร์ความดันบนรางคอมมอนเพื่อตรวจสอบแรงดันเชื้อเพลิงเป็นครั้งคราวและส่งสัญญาณนี้ไปยัง ECU เพื่อควบคุมแรงดันเชื้อเพลิงในรางคอมมอนกับค่าที่ต้องการโดยการปรับการไหล แรงดันการฉีดอยู่ในช่วง 200 ถึง 1800 บาร์ตามสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ที่แตกต่างกันจากนั้นจะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบแยกต่างหากผ่านการควบคุมคอมพิวเตอร์ รถไฟสามัญไม่เพียง แต่รักษาแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิง แต่ยังช่วยลดความผันผวนของแรงดัน
การฉีดเชื้อเพลิงเป็นการทำงานร่วมกันที่ซับซ้อนมากของระบบกลไกไฮดรอลิกและอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานของเครื่องยนต์ภายใต้สภาพการทำงานที่หลากหลายเชื้อเพลิงจะต้องถูกกรองและรับแรงดันก่อนการเผาไหม้และฉีดในอัตราการฉีดที่แน่นอนในเวลาที่แม่นยำ ภายในแต่ละกระบอก คอมพิวเตอร์เครื่องยนต์ควบคุมการหมุนเวียนก๊าซไอเสียการเพิ่มและระบบการปรับสภาพของไอเสียสำหรับลักษณะของเครื่องยนต์ที่เหมาะสมและการปล่อยไอเสีย

เครื่องยนต์รถไฟสามัญรุ่นล่าสุด

โครงสร้างขนาดกะทัดรัดของหัวฉีดทำให้ระบบรถไฟสามัญเป็นโซลูชันที่ใช้งานได้จริงแม้สำหรับเครื่องยนต์ 4 วาล์วขนาดเล็ก ในตอนท้ายของปี 1999 สมาร์ทมาพร้อมกับเครื่องยนต์ดีเซลสามัญ 3 สูบเกิด การกระจัดของมันมีเพียง 799 มล. พลังงานสูงสุดคือ 30kW และแรงบิดสูงสุดคือ 100Nm ที่ 1800-2800 รอบต่อนาที ที่
เครื่องยนต์รถไฟสามัญรุ่นที่สองถูกติดตั้งบน E320 ที่เปิดตัวโดย Mercedes-Benz โดยมีกำลังสูงสุด 150kW แรงบิดเอาต์พุต 250Nm ที่ 1,000 รอบต่อนาทีและ 85% ของแรงบิดสูงสุดที่ 1400 รอบต่อนาทีและค่าสูงสุด 500nm แรงบิด 1800-2600rpm ที่หลากหลาย เวลาเร่งความเร็วจาก 0 ถึง 100km/h เพียง 7.7 วินาทีและความเร็วสูงสุดคือ 243km/h ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงที่ครอบคลุมคือ 6.9L/100km และถังเชื้อเพลิง 80L ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สูงถึง 1,000 กม. การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงแบบรวมของ E320 ที่ติดตั้งเครื่องยนต์เบนซินคือ 9.9L/100km

ระบบรถไฟร่วมดีเซลสามรุ่น

ระบบรถไฟดีเซลคอมมอนได้รับการพัฒนามา 3 ชั่วอายุคนมีศักยภาพทางเทคนิคที่แข็งแกร่ง
ปั๊มแรงดันสูงของรถไฟสามัญรุ่นแรกมักจะรักษาความดันสูงสุดส่งผลให้เสียพลังงานและอุณหภูมิเชื้อเพลิงสูง รุ่นที่สองสามารถเปลี่ยนแปลงแรงดันเอาท์พุทตามความต้องการของเครื่องยนต์และมีฟังก์ชั่นการฉีดล่วงหน้าและโพสต์ฉีด การฉีดล่วงหน้าช่วยลดเสียงรบกวนของเครื่องยนต์: เชื้อเพลิงจำนวนเล็กน้อยจะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบเป็นเวลาหนึ่งล้านวินาทีก่อนการฉีดหลัก กระบอกสูบอุ่นทำให้เกิดการจุดระเบิดการบีบอัดหลังจากการฉีดหลักง่ายขึ้นและความดันและอุณหภูมิในกระบอกสูบจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไปซึ่งเป็นประโยชน์ในการลดเสียงรบกวนจากการเผาไหม้ โพสต์ฉีดจะดำเนินการในระหว่างกระบวนการขยายเพื่อสร้างการเผาไหม้ที่สองเพิ่มอุณหภูมิในกระบอกสูบโดย 200-250 ° C และลดไฮโดรคาร์บอนในไอเสีย
เนื่องจากศักยภาพทางเทคนิคที่แข็งแกร่งผู้ผลิตในปัจจุบันได้กำหนดสถานที่ท่องเที่ยวในระบบรถไฟสามัญรุ่นที่สาม - ระบบรถไฟสามัญ Piezoelectric (Piezo) แอคทูเอเตอร์แบบ piezoelectric แทนที่วาล์วโซลินอยด์ดังนั้นการควบคุมสเปรย์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น หากไม่มีท่อส่งคืนน้ำมันโครงสร้างนั้นง่ายกว่า ความดันสามารถปรับได้อย่างยืดหยุ่นจาก 200 ถึง 2000 บาร์ ปริมาณการฉีดขั้นต่ำสามารถควบคุมได้ที่ 0.5mm3 ลดควันและการปล่อย Nox
"การควบคุมอิเล็กทรอนิกส์" หมายความว่าระบบการฉีดเชื้อเพลิงถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์และ ECU (ที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นคอมพิวเตอร์) สามารถควบคุมปริมาณการฉีดเชื้อเพลิงและเวลาฉีดเชื้อเพลิงของหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงแต่ละตัวเพื่อให้การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงและพลังงานของ เครื่องยนต์ดีเซลสามารถให้ความสมดุลที่ดีที่สุดในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลแบบดั้งเดิมถูกควบคุมโดยใช้กลไกและไม่สามารถรับประกันความแม่นยำในการควบคุมได้
"แรงดันสูง" หมายความว่าความดันของระบบฉีดเชื้อเพลิงนั้นสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซลแบบดั้งเดิมสามเท่าถึง 200 MPa (ในขณะที่ความดันการฉีดเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลแบบดั้งเดิมคือ 60-70 MPa) ขนาดใหญ่และอะตอมนั้นดีพอที่จะเผาไหม้ได้ดังนั้นจึงปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ในที่สุดเป้าหมายของการประหยัดเชื้อเพลิงก็บรรลุผล
"Common Rail" คือการจัดหาหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงแต่ละตัวในเวลาเดียวกันผ่านท่อจ่ายเชื้อเพลิงทั่วไป ปริมาณการฉีดเชื้อเพลิงถูกคำนวณอย่างแม่นยำโดย ECU และในเวลาเดียวกันเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพและความดันเท่ากันจะถูกจัดเตรียมให้กับหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงแต่ละตัวเพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้น ประสิทธิภาพที่ครอบคลุม เครื่องยนต์ดีเซลแบบดั้งเดิมฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงจากแต่ละกระบอกแยกกันปริมาณการฉีดเชื้อเพลิงและความดันไม่สอดคล้องกันและการดำเนินการไม่สม่ำเสมอส่งผลให้เกิดการเผาไหม้ที่ไม่เสถียรเสียงดังและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสูง
ในปัจจุบันเครื่องยนต์ดีเซลที่ผลิตในประเทศพร้อมกับเทคโนโลยีคอมมอนเรลที่มีความดันสูงในระดับสากลที่มีการควบคุมด้วยความดันสูงในระดับสากลใช้เทคโนโลยีหลักล่าสุดของเครื่องยนต์ดีเซลในยุโรปและอเมริกาซึ่งเหนือกว่าเครื่องยนต์ดีเซลที่มีน้ำหนักมาก เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซลที่มีน้ำหนักมากเกินไปนั้นมีประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่สูงขึ้น 8% การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดลง 10% และเสียงรบกวนที่ต่ำกว่า 15% เปลี่ยนภาพเครื่องยนต์ดีเซลอย่างสมบูรณ์เป็น "ควันที่มีเสียงดังและดำ" ในใจของผู้คน

หลักการ

ระบบรถไฟสามัญแรงดันสูงใช้โพรงทั่วไปในปริมาณมากในการสะสมน้ำมันเชื้อเพลิงแรงดันสูงโดยปั๊มน้ำมันกำจัดความผันผวนของแรงดันในเชื้อเพลิงแล้วส่งไปยังหัวฉีดแต่ละตัวและตระหนักถึงการฉีดโดยการควบคุม โซลินอยด์วาล์วบนหัวฉีดเริ่มต้นและสิ้นสุด

คุณสมบัติ

คุณสมบัติหลักของมันสามารถสรุปได้ดังนี้:
แรงดันสูงในโพรงรถไฟสามัญใช้โดยตรงสำหรับการฉีดซึ่งสามารถประหยัดกลไกการบูสเตอร์ในหัวฉีด; ยิ่งไปกว่านั้นแรงดันสูงในโพรงรถไฟสามัญนั้นสูงอย่างต่อเนื่องและแรงบิดในการขับขี่ที่ปั๊มน้ำมันแรงดันสูงต้องการน้อยกว่าปั๊มน้ำมันแบบดั้งเดิม
ผ่านวาล์วโซลินอยด์ที่ควบคุมแรงดันบนปั๊มน้ำมันแรงดันสูงแรงดันน้ำมันในโพรงรางทั่วไปสามารถปรับได้อย่างยืดหยุ่นตามสภาพโหลดเครื่องยนต์ความต้องการทางเศรษฐกิจและการปล่อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มประสิทธิภาพความเร็วต่ำของเครื่องยนต์
เวลาในการฉีดปริมาณน้ำมันฉีดและอัตราการฉีดจะถูกควบคุมโดยวาล์วโซลินอยด์บนหัวฉีดและปริมาณน้ำมันฉีดของการฉีดล่วงหน้าและหลังการฉีดและช่วงเวลาที่มีการฉีดหลักสามารถปรับได้อย่างยืดหยุ่นภายใต้สภาพการทำงานที่แตกต่างกัน
ระบบรถไฟสามัญแรงดันสูงประกอบด้วยห้าส่วน ได้แก่ ปั๊มน้ำมันแรงดันสูงช่องทางรถไฟสามัญและท่อน้ำมันแรงดันสูงหัวฉีดเชื้อเพลิงชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์เซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ต่างๆ ปั๊มจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงปั๊มเชื้อเพลิงจากถังน้ำมันเชื้อเพลิงไปยังทางเข้าเชื้อเพลิงของปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูง ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงแรงดันสูงที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ดันเชื้อเพลิงและส่งเข้าไปในโพรงรางสามัญจากนั้นวาล์วโซลินอยด์จะควบคุมหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงของแต่ละกระบอกสูบเพื่อฉีดเชื้อเพลิงในเวลาที่สอดคล้องกัน ก่อนการฉีดหลักการฉีดล่วงหน้าจะฉีดส่วนเล็ก ๆ ของเชื้อเพลิงลงในกระบอกสูบและการเผาไหม้ premixing หรือบางส่วนเกิดขึ้นในกระบอกสูบทำให้สั้นลงระยะเวลาการจุดระเบิดของการฉีดยาหลัก ด้วยวิธีนี้ทั้งอัตราการเพิ่มขึ้นของความดันทรงกระบอกและความดันสูงสุดจะลดลงเครื่องยนต์จะทำงานเบา ๆ และอุณหภูมิในกระบอกสูบจะลดลงเพื่อลดการปล่อย NOx การฉีดล่วงหน้ายังสามารถลดความเป็นไปได้ของ Misfire และปรับปรุงประสิทธิภาพการเริ่มต้นเย็นของระบบรถไฟสามัญความดันสูง
การลดอัตราการฉีดที่จุดเริ่มต้นของการฉีดหลักยังสามารถลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปในกระบอกสูบในช่วงระยะเวลาการชะลอการจุดระเบิด การเพิ่มอัตราการฉีดในระยะกลางของการฉีดหลักสามารถทำให้เวลาการฉีดสั้นลงและลดระยะเวลาการเผาไหม้ที่ช้าลงเพื่อให้การเผาไหม้สามารถทำให้เสร็จภายในช่วงมุมข้อเหวี่ยงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นของเครื่องยนต์เพิ่มกำลังเอาท์พุทลดการใช้เชื้อเพลิงเชื้อเพลิง และลดการปล่อยเขม่า การตัดเชื้อเพลิงอย่างรวดเร็วเมื่อสิ้นสุดการฉีดหลักสามารถลดการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงลดการปล่อยควันและไฮโดรคาร์บอน