Injecție directă Common Rail

Sistemul de injecție directă common rail sau injecție directă de înaltă presiune (în engleză common rail sau DCI pentru "  Direct Injection Common Rail  ") este o versiune modernă a motorului diesel cu injecție directă . Inventatorul este grupul Fiat , brevetele sale purtând numerele EP 0385399 A2 (obținute la3 martie 1989) și EP0548916 A1 (obținut pe24 decembrie 1991).

Fiat se distinsese deja cu Croma TDid, primul sedan din lume în 1988 care a beneficiat de un motor diesel cu injecție directă. Dar primul vehicul de pasageri care a fost echipat cu un astfel de motor a fost Toyota Land Cruiser HJ61 4x4 în 1986.

După depunerea brevetelor de transport feroviar comun, luptându-se economic, Fiat le-a vândut către Bosch, care a reușit apoi să furnizeze sisteme multor grupuri auto. Putem cita PSA, Mercedes-Benz, BMW ... Primul autoturism echipat cu șina comună provine de la Grupul Fiat, deoarece este Alfa Romeo 156, prezentat în toamna anului 1997.

Caracteristici

Principala caracteristică a unui sistem de injecție common rail rezidă în prezența unui singur acumulator de înaltă presiune, care poate urca până la 2200  bari la sarcină maximă, pentru a alimenta injectoarele. În motoarele anterioare, cu injecție directă sau indirectă, o pompă de joasă presiune a adus combustibilul către injectoarele unității printr-o conductă, acesta din urmă fiind acționat de un arbore cu came.

Sistemele de injecție Common Rail folosesc în principal injectoare piezoelectrice sau solenoide care permit controlul foarte precis al cantității și al momentului injecției de combustibil în fiecare cilindru. Controlul acestui tip de injector se face electric și, prin urmare, a permis introducerea procesării datelor pentru această tehnologie, ceea ce aduce multiple avantaje.

Deoarece presiunea de injecție este dată în amonte, ar trebui să vorbim despre „supapă de injecție”, deși termenul „injector” este încă folosit.

Supapele de injecție solenoidale sau piezoelectrice permit controlul electronic al duratei injecției și, prin urmare, a cantității exacte de combustibil care trebuie pulverizat în camera de ardere. În plus, presiunea ridicată permite o mai bună distribuție a norului de combustibil în fiecare cilindru. Pentru a reduce zgomotul de funcționare al motorului, o cantitate mică de combustibil este injectată înainte de injecția principală. Această soluție, numită pre-injecție, permite combustibilului să înceapă să ardă într-un anumit punct al camerei de ardere, spre deosebire de motoarele diesel care nu o au, în care există mai multe puncte de aprindere necontrolate. Drept urmare, motoarele echipate cu sistemul common rail sunt mai silențioase și nu mai experimentează vârfuri de presiune, obținând o ardere mult mai regulată; acestea permit o reducere clară a emisiilor și consumului de gaze ne-arse de aproximativ 15% cu o creștere a serviciilor de 12% . Sistemul de pre-injecție face ca șina comună să se simtă mult mai asemănătoare cu motoarele cu aprindere prin scânteie, ca și motoarele tradiționale pe benzină.

Cele mai sofisticate motoare pot efectua până la opt injecții pe ciclu, sunt denumite „  Multijet  ”, așa numite de inventatorul lor Fiat și Magneti-Marelli .

Inginerul italian Alessandro Tripodi, de la consorțiul Fiat / Magneti-Marelli , este inventatorul sistemului common-rail . Alfa Romeo 156 este prima masina din lume care urmează să fie echipate cu acest sistem revoluționar. PSA și Mercedes Benz vor fi primii producători străini care vor putea folosi common rail , în 1997, la câteva luni după grupul Fiat.

Istoric

Motoarele cu principii feroviare precomune au fost utilizate în trecut în motoarele maritime și feroviare pe unele locomotive. Motorul Cooper-Bessemer GN-8 din 1942 este un exemplu tipic al celui mai cunoscut motor diesel hidraulic common rail .

• 1930: Principiul motorului cu injecție directă common rail a fost dezvoltat de cercetătorii de la Politehnica din Zurich din anii 1930, dar nu a fost folosit niciodată pe motoare cu cilindree mică.
• 1960: Prototipul sistemului de cale ferată comună a fost dezvoltat la sfârșitul anilor 1960 de către elvețianul Robert Huber. Tehnologia a fost apoi dezvoltată de D r Marco Ganser de la ETH Zurich, ulterior Ganser-Hydromag AG (est. 1995) în Oberägeri.
• 1988-1989: Fiat prezent înAprilie 1988, la Salonul Auto de la Torino , prima mașină echipată cu un motor diesel cu injecție directă, Fiat Croma TDid . De la sfârșitul anilor 1980, inginerii Fiat și Magneti Marelli au lucrat la adaptarea șinei comune la motoarele diesel cu cilindree mică. În 1996, au pre-industrializat un sistem feroviar comun adaptat motoarelor auto. O pompă, indiferent de turația motorului, injectează combustibil diesel de înaltă presiune într-o conductă, șina comună sau colector, care devine un acumulator hidraulic, adică un rezervor de combustibil presurizat gata să fie injectat în cilindrii motorului.
• 1990-1997: pre-industrializarea sistemului feroviar comun a început în 1990 în laboratoarele comune de cercetare și dezvoltare ale companiilor Magneti-Marelli, Centro Ricerche Fiat și Elasis . Profitând de cercetările și experiențele anterioare ale Grupului Fiat, a fost atribuită o licență în lunaAprilie 1994companiei germane Robert Bosch GmbH care utilizează brevete Fiat. După treizeci de luni de dezvoltare, producția și comercializarea în serie sunt efectuate de Bosch.
• 1995: Prima utilizare cu succes într-un vehicul de producție a început în Japonia la mijlocul anilor 1990. Shohei Itoh și Masahiko Miyaki de la Denso Corporation , un producător japonez de piese auto, au dezvoltat sistemul de combustibil feroviar sistem common rail pentru vehiculele grele și au făcut practic utilizarea acestuia cu sistemul lor ECD-U2 common rail montat pe camionul Hino Ranger și vândut pentru uz general în 1995. Denso revendică primul sistem comercial common rail de înaltă presiune pentru camioane în 1995.
• 1997: primul automobil echipat cu un motor cu sistemul common rail este comercializat de Alfa Romeo cu 156 .
• Din 2005, grupul VW a profitat de o reînnoire a gamei de motoare cu o reducere a cilindrării pentru motoarele sale cu patru cilindri pentru a înlocui treptat motoarele TDI echipate cu soluția „injector-pompă” („PDE” în ​​limba germană) unde fiecare cilindrul este echipat cu acest tip de produs. Dinseptembrie 2008întreaga gamă a grupului este echipată cu tehnologie common rail , motoarele echipate cu sisteme „pompă-injector” neputând să respecte standardul Euro 4 antipoluare .
• Perioada contemporană: sistemele de injecție common rail echipează toate motoarele diesel produse în serie și majoritatea sunt echipate cu a treia generație cu 2.500 de  baruri de presiune.

Descriere

Un sistem de injecție directă diesel common rail este format din:

• o pompă de combustibil de joasă presiune , numită rapel independent de motor, furnizată cu 12  V , care aspiră combustibilul din rezervor pentru a-l aduce în sistemul de injecție;
• o electrovalvă situată între pompa de combustibil și pompa de înaltă presiune, care controlează debitul de combustibil;
• o pompă de înaltă presiune , acționată de motor, care alimentează șina comună cu combustibil;
• un limitator de presiune cu reglare mecanică sau pilotată, care controlează presiunea în șina comună;
• un acumulator hidraulic , numit „common rail”, care constituie o rezervă de combustibil sub presiune ridicată pentru injectoare;
• un injector pe cilindru, jucând rolul de supape controlate electrohidraulic.

Acest set este controlat de:

• un senzor de presiune în șina comună;
• un senzor de temperatură a combustibilului;
• un computer cu injecție electronică (denumit în mod obișnuit „ECU” pentru „  Electronic Control Unit  ” în engleză) care controlează actuatoarele  : injectoarele, electrovalva de control a debitului și, eventual, setarea limitatorului de presiune, din informațiile măsurate de senzori.

Calculatorul de injecție folosește informațiile de la senzorii motorului:

• poziția pedalei de accelerație;
• presiunea aerului în galeria de admisie;
• temperatura aerului de admisie și debitul;
• temperatura apei în chiulasa;
• turația motorului și poziția unghiulară măsurată pe arborele cu came și / sau pe arborele cotit  ;
• precum și, eventual, accelerația măsurată pe blocul de cilindri.

Note și referințe

1. „  Injecție diesel de înaltă presiune Common Rail  ” [PDF] , Educauto.org (accesat la 24 decembrie 2012 ) .
2. (în) „  Supapă de injecție electromagnetică a combustibilului  ” , Brevete Google (accesat la 22 decembrie 2019 ) .
3. (în) Bob McDonald, „  Common Rail Injection History  ” , constructor de motoare,20 august 2012(accesat la 5 iunie 2017 ) .
4. (în) „Common Rail System” (versiunea din 7 august 2011 pe Internet Archive ) , Denso Corporation ,2005 (versiune arhivată).

Articole similare

• Injecție directă
• TDI (motor)
• Injecție directă de înaltă presiune (HDI)
• Motor JTD