ميزات الجهاز ومزايا نظام وقود السكك الحديدية المشتركة

في المركبات الحديثة ، يتم استخدام أنظمة حقن الوقود. إذا كان هذا التعديل في وقت سابق في وحدات طاقة الديزل فقط ، فإن العديد من محركات البنزين اليوم تتلقى أحد أنواع الحقن. تم وصفها بالتفصيل في مراجعة أخرى.

الآن سوف نركز على التطوير الذي أطلق عليه اسم Common Rail. دعونا نرى كيف ظهرت ، ما هي خصوصيتها ، وكذلك ما هي مزاياها وعيوبها.

ما هو نظام وقود السكك الحديدية المشتركة

يترجم القاموس مفهوم السكك الحديدية المشتركة باسم "نظام الوقود المجمع". خصوصيتها هي أن جزءًا من وقود الديزل مأخوذ من خزان يكون فيه الوقود تحت ضغط مرتفع. يقع المنحدر بين مضخة الحقن والحقن. يتم الحقن بواسطة الحاقن الذي يفتح الصمام ويتم إطلاق الوقود المضغوط في الأسطوانة.

هذا النوع من أنظمة الوقود هو أحدث خطوة في تطور محركات الديزل. بالمقارنة مع نظير البنزين ، يعتبر الديزل أكثر اقتصادا ، حيث يتم حقن الوقود مباشرة في الاسطوانة ، وليس في مجمع السحب. ومع هذا التعديل ، تزداد كفاءة وحدة الطاقة بشكل كبير.

أدى حقن الوقود عبر القضيب المشترك إلى تحسين كفاءة السيارة بنسبة 15٪ ، اعتمادًا على إعدادات وضع تشغيل المحرك. في هذه الحالة ، عادةً ما يكون أحد الآثار الجانبية لاقتصاد المحرك هو انخفاض في أدائه ، ولكن في هذه الحالة ، تزداد قوة الوحدة ، على العكس من ذلك.

والسبب في ذلك يكمن في جودة توزيع الوقود داخل الاسطوانة. يعلم الجميع أن كفاءة المحرك لا تعتمد بشكل مباشر على كمية الوقود الوارد بقدر ما تعتمد على جودة اختلاطه بالهواء. نظرًا لأنه أثناء تشغيل المحرك ، تحدث عملية الحقن في غضون أجزاء من الثانية ، فمن الضروري أن يختلط الوقود بالهواء في أسرع وقت ممكن.

يتم استخدام ترذيذ الوقود لتسريع هذه العملية. نظرًا لأن الخط الموجود خلف مضخة الوقود به ضغط مرتفع ، يتم رش وقود الديزل عبر الفتحات بشكل أكثر كفاءة. يحدث احتراق خليط الهواء والوقود بكفاءة أكبر ، حيث يُظهر المحرك زيادة في الكفاءة عدة مرات.

قصة

كان إدخال هذا التطور هو تشديد المعايير البيئية لمصنعي السيارات. ومع ذلك ، ظهرت الفكرة الأساسية في أواخر الستينيات من القرن الماضي. تم تطوير النموذج الأولي من قبل المهندس السويسري روبرت هوبر.

بعد ذلك بقليل ، تم الانتهاء من هذه الفكرة بواسطة موظف في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا ، ماركو جانسر. تم استخدام هذا التطوير من قبل موظفي Denzo وإنشاء نظام سكة وقود. حصلت الجدة على اسم غير معقد Common Rail. في السنوات الأخيرة من التسعينيات ، ظهر التطور في المركبات التجارية على محركات EDC-U1990. تلقت شاحنات هينو (طراز Rising Ranger) نظام الوقود هذا.

في العام 95 ، أصبح هذا التطوير متاحًا أيضًا للمصنعين الآخرين. قام مهندسو كل علامة تجارية بتعديل النظام وتكييفه مع خصائص منتجاتهم الخاصة. ومع ذلك ، تعتبر دينزو نفسها رائدة في استخدام هذا الحقن على السيارات.

هذا الرأي محل خلاف من قبل علامة تجارية أخرى ، FIAT ، التي حصلت في عام 1987 على براءة اختراع لمحرك ديزل يعمل بالحقن المباشر (Chroma TDid model). في نفس العام ، بدأ الموظفون الإيطاليون العمل على إنشاء الحقن الإلكتروني ، الذي له مبدأ مماثل للعمل مع السكك الحديدية المشتركة. صحيح ، تم تسمية النظام UNIJET 1900cc.

يعمل متغير الحقن الحديث على نفس مبدأ التصميم الأصلي ، بغض النظر عمن يعتبر مخترعه.

تصميم

ضع في اعتبارك جهاز هذا التعديل لنظام الوقود. تتكون دائرة الضغط العالي من العناصر التالية:

• خط قادر على تحمل الضغوط العالية ، أضعاف نسبة ضغط المحرك. وهي مصنوعة على شكل أنابيب من قطعة واحدة تتصل بها جميع عناصر الدائرة.
• مضخة الحقن عبارة عن مضخة تخلق الضغط المطلوب في النظام (اعتمادًا على وضع تشغيل المحرك ، يمكن أن يكون هذا المؤشر أكثر من 200 ميجا باسكال). هذه الآلية لها هيكل معقد. في تصميمها الحديث ، يعتمد عملها على زوج مكبس. تم وصفه بالتفصيل في مراجعة أخرى... تم وصف الجهاز ومبدأ تشغيل مضخة الوقود أيضًا على حدة.
• سكة الوقود (سكة أو بطارية) عبارة عن خزان صغير سميك الجدران يتراكم فيه الوقود. يتم توصيل الفوهات بالرشاشات وغيرها من المعدات باستخدام خطوط الوقود. تتمثل الوظيفة الإضافية للمنحدر في ترطيب تقلبات الوقود التي تحدث أثناء تشغيل المضخة.
• مستشعر ضغط الوقود ومنظمه. تتيح لك هذه العناصر التحكم في الضغط المطلوب في النظام والحفاظ عليه. نظرًا لأن المضخة تعمل باستمرار أثناء تشغيل المحرك ، فإنها تضخ وقود الديزل باستمرار في الخط. لمنعه من الانفجار ، يقوم المنظم بتفريغ وسيط العمل الزائد في خط العودة المتصل بالخزان. للحصول على تفاصيل حول كيفية عمل منظم الضغط ، راجع هنا.
• توفر الحاقنات الجزء المطلوب من الوقود لأسطوانات الوحدة. قرر مطورو محركات الديزل وضع هذه العناصر مباشرة في رأس الأسطوانة. هذا النهج البناء جعل من الممكن حل العديد من القضايا الصعبة في وقت واحد. أولاً ، يقلل من فقد الوقود: في مشعب السحب لنظام الحقن متعدد النقاط ، يبقى جزء صغير من الوقود على الجدران المتعددة. ثانيًا ، لا يشتعل الديزل من شمعة توهج وليس من شرارة ، كما هو الحال في محرك البنزين - لا يسمح رقم الأوكتان الخاص به باستخدام مثل هذا الاشتعال (ما هو رقم الأوكتان ، اقرأ هنا). يقوم المكبس بضغط الهواء بقوة عند إجراء شوط انضغاطي (كلا الصمامين مغلقين) ، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الوسط إلى عدة مئات من الدرجات. بمجرد أن تقوم الفوهة بتفتيت الوقود ، فإنها تشتعل تلقائيًا من ارتفاع درجة الحرارة. نظرًا لأن هذه العملية تتطلب دقة مثالية ، فقد تم تجهيز الأجهزة بصمامات ملف لولبي. يتم تشغيلها بواسطة إشارة من وحدة التحكم الإلكترونية.
• تقوم المستشعرات بمراقبة تشغيل النظام وإرسال الإشارات المناسبة إلى وحدة التحكم.
• العنصر المركزي في Common Rail هو وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) ، والتي تتم مزامنتها مع أدمغة النظام الداخلي بأكمله. في بعض طرازات السيارات ، يتم دمجها في وحدة التحكم الرئيسية. لا يمكن للإلكترونيات تسجيل مؤشرات المحرك فحسب ، بل تسجل أيضًا المكونات الأخرى للسيارة ، والتي يتم من خلالها حساب كمية الهواء والوقود ، وكذلك لحظة الرش ، بدقة أكبر. الإلكترونيات مبرمجة في المصنع. بمجرد أن تتلقى وحدة التحكم الإلكترونية المعلومات الضرورية من المستشعرات ، يتم تنشيط الخوارزمية المحددة ، وتتلقى جميع المشغلات الأمر المناسب.
• أي نظام وقود لديه مرشح في خطه. يتم تثبيته أمام مضخة الوقود.

يعمل محرك الديزل المجهز بهذا النوع من أنظمة الوقود وفقًا لمبدأ خاص. في الإصدار الكلاسيكي ، يتم حقن جزء الوقود بالكامل. يتيح وجود مجمع الوقود توزيع جزء واحد على عدة أجزاء أثناء قيام المحرك بدورة واحدة. هذه التقنية تسمى الحقن المتعدد.

يتلخص جوهرها في حقيقة أنه قبل توفير الكمية الرئيسية من وقود الديزل ، يتم إجراء حقنة أولية ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة غرفة العمل بشكل أكبر ، ويزيد أيضًا من الضغط فيها. عندما يتم رش بقية الوقود ، فإنه يشتعل بشكل أكثر كفاءة ، مما يعطي السكة المشتركة لعزم الدوران العالي لـ ICE حتى عندما تكون RPM منخفضة.

اعتمادًا على وضع التشغيل ، سيتم توفير جزء من الوقود مرة أو مرتين. عندما يكون المحرك في وضع الخمول ، يتم تسخين الأسطوانة عن طريق الحقن المسبق المزدوج. عندما يزداد الحمل ، يتم إجراء حقن مسبق واحد ، مما يترك المزيد من الوقود للدورة الرئيسية. عندما يعمل المحرك بأقصى حمل ، لا يتم إجراء حقن مسبق ، ولكن يتم استخدام حمولة الوقود بالكامل.

آفاق

من الجدير بالذكر أن نظام الوقود هذا قد تم تحسينه مع زيادة ضغط وحدات الطاقة. اليوم ، يتم تقديم الجيل الرابع من السكك الحديدية المشتركة لمالكي السيارات. فيه ، الوقود تحت ضغط 4 ميجا باسكال. تم تثبيت هذا التعديل على السيارات منذ عام 220.

كان للأجيال الثلاثة السابقة معلمات الضغط التالية:

1. منذ عام 1999 ، كان ضغط السكك الحديدية 140 ميجا باسكال ؛
2. في عام 2001 ، زاد هذا الرقم بمقدار 20 ميجا باسكال ؛
3. بعد 4 سنوات (2005) ، تم تجهيز السيارات بالجيل الثالث من أنظمة الوقود ، والتي كانت قادرة على خلق ضغط 180 ميجا باسكال.

تسمح زيادة الضغط في الخط بحقن كمية أكبر من وقود الديزل في نفس الفترة الزمنية كما في التطورات السابقة. وبناءً على ذلك ، فإن هذا يزيد من شراهة السيارة ، لكن الزيادة في القوة تزداد بشكل ملحوظ. لهذا السبب ، تتلقى بعض الطرز المعاد تصفيفها محركًا مطابقًا للموديل السابق ، ولكن مع زيادة المعلمات (تم وصف كيفية اختلاف إعادة التصميم عن طراز الجيل التالي على حدة).

يتم تحسين كفاءة هذا التعديل بسبب إلكترونيات أكثر دقة. تسمح لنا هذه الحالة باستنتاج أن الجيل الرابع لم يصل بعد إلى قمة الكمال. ومع ذلك ، فإن الزيادة في كفاءة أنظمة الوقود ناتجة ليس فقط عن رغبة صانعي السيارات في تلبية احتياجات سائقي السيارات الاقتصاديين ، ولكن في المقام الأول من خلال رفع المعايير البيئية. يوفر هذا التعديل احتراقًا أفضل لمحرك الديزل ، وذلك بفضل قدرة السيارة على اجتياز مراقبة الجودة قبل مغادرة خط التجميع.

مزايا وعيوب السكك الحديدية المشتركة

أتاح التعديل الحديث لهذا النظام زيادة قوة الوحدة عن طريق رش المزيد من الوقود. نظرًا لأن الشركات المصنعة للسيارات الحديثة تقوم بتثبيت عدد كبير من جميع أنواع أجهزة الاستشعار ، فقد بدأت الإلكترونيات في تحديد كمية وقود الديزل المطلوبة بدقة أكبر لتشغيل محرك الاحتراق الداخلي في وضع معين.

هذه هي الميزة الرئيسية للقضيب المشترك على تعديلات السيارة الكلاسيكية باستخدام حاقنات الوحدة. ميزة أخرى لصالح الحل المبتكر هي أنه من الأسهل إصلاحه ، لأنه يحتوي على جهاز أبسط.

تشمل العيوب التكلفة العالية للتركيب. كما يتطلب وقودًا عالي الجودة. عيب آخر هو أن الحاقنات لها تصميم أكثر تعقيدًا ، وبالتالي فهي تتمتع بعمر عمل أقصر. إذا فشل أي منها ، فسيكون الصمام الموجود فيه مفتوحًا باستمرار ، مما سيؤدي إلى كسر ضيق الدائرة وسيغلق النظام.

لمزيد من التفاصيل حول الجهاز والإصدارات المختلفة لدائرة الوقود ذات الضغط العالي ، شاهد الفيديو التالي:

مبدأ تشغيل مكونات دائرة الوقود لنظام السكك الحديدية المشتركة. الجزء 2

أسئلة وأجوبة:

ما هو الضغط على السكك الحديدية المشتركة؟ في سكة الوقود (أنبوب المجمع) ، يتم توفير الوقود تحت ضغط منخفض (من الفراغ إلى 6 ضغط جوي) وفي الدائرة الثانية تحت ضغط مرتفع (1350-2500 بار.)

ما هو الفرق بين السكك الحديدية المشتركة ومضخة الوقود؟ في أنظمة الوقود ذات المضخة عالية الضغط ، تقوم المضخة على الفور بتوزيع الوقود على الحاقنات. في نظام Common Rail ، يتم ضخ الوقود في مجمع (أنبوب) ، ومن هناك يتم توزيعه على الحاقنات.

من اخترع السكك الحديدية المشتركة؟ ظهر نموذج أولي لنظام وقود السكك الحديدية المشتركة في أواخر الستينيات. تم تطويره من قبل السويسري روبرت هوبر. بعد ذلك ، تم تطوير التكنولوجيا بواسطة Marco Ganser.