Funktionsprinzip des Dieselmotor-Hochdruck-Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems

Funktionsprinzip des Dieselmotor-Hochdruck-Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems

Zuvor haben wir über das Funktionsprinzip der mechanischen Kraftstoffpumpe des Dieselmotors und das Funktionsprinzip der elektronisch gesteuerten Kraftstoffpumpe gesprochen.

https://www.zwcummins.com/news/working-Prinzip-der-mechanischen-Kraftstoffeinspritzung-85619231.html
 

Funktionsprinzip der mechanischen Einspritzpumpe für Dieselmotoren (Kolbeneinspritzpumpe)

https://www.zwcummins.com/news/working-Prinzip-des-Diesel-Motors-electronic-85619240.html

Funktionsprinzip der elektronisch gesteuerten Dieselmotorpumpe (elektronisch gesteuerte Einspritzpumpe/elektronische Reglerpumpe)
 

Lassen Sie uns nun über das Funktionsprinzip des Hochdruck-Common-Rail-Kraftstoffsystems des Dieselmotors sprechen (sowohl Laien- als auch Profiversion).

 

Ⅰ. Verstehen Sie zunächst die Kernessenz:

Hochdruck-Common-Rail:Diesel wird kontinuierlich unter Druck gesetzt und zur Druckstabilisierung und -speicherung in einem gemeinsamen Hochdruck-Rail (Common-Rail-Rohr) gespeichert. Alle Einspritzdüsen teilen sich diese Hochdruck-Kraftstoffquelle; Das Steuergerät steuert direkt die Magnetventile der Einspritzdüsen, um die Einspritzung für jeden Zylinder unabhängig zu steuern.

 

Drei Hauptmodule:Hochdruck-Kraftstoffversorgungseinheit, Common-Rail-Druckstabilisierungseinheit, elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit, ECU mit fahrzeugweiten Sensoren.

 

Ⅱ. Kompletter Kraftstoffsystemprozess (Schritt-für-Schritt-Aufschlüsselung):

1. Kraftstoffversorgungsstufe mit niedrigem -Druck (Kraftstofftank → Pumpeneinlass mit hohem -Druck):

1. Eine im Kraftstofftank eingebaute elektrische Kraftstoffpumpe saugt den Diesel an;
2. Grobfilter → Feinfilter, der Verunreinigungen und Wasser herausfiltert;
3. Diesel gelangt in die Niederdruck-Einlasskammer der Hochdruck-Kraftstoffpumpe. Überschüssiger Diesel wird über die Rücklaufleitung in den Kraftstofftank zurückgeführt, wodurch eine vorläufige Druckstabilisierung erreicht wird.

 

2. Hochdruck-Kraftstoffpumpe: erzeugt kontinuierlich Hochdruck (Kerndruckkomponente)

 

Bei Hochdruckpumpen handelt es sich meist um Radialpumpen mit drei-Kolben, die von den Kurbelwellenrädern des Motors angetrieben werden. Sie unterscheiden nicht zwischen Zylindern und sind nur dafür verantwortlich, den Diesel kontinuierlich unter Druck zu setzen:
 

1. Abwärtsbewegung des Kolbens:Das Einlassventil öffnet sich und Nieder-druck-Diesel wird in die Kolbenkammer gesaugt;

2. Kolben nach oben bewegen: Das Einlassventil schließt sich und der Diesel wird zwangsweise komprimiert, wobei der Druck auf 1300 bis 2200 bar ansteigt (weit mehr als bei mechanischen Pumpen);

3. Hochdruck-Diesel wird in eine Richtung in das Common-Rail-Speicherrohr gedrückt.

4. Die Pumpe verfügt über ein eingebautes -Kraftstoffdruckregelventil (PCV-Ventil):Das Steuergerät stößt überschüssiges Hochdrucköl in Echtzeit entsprechend dem Rail-Druckbedarf aus und hält den eingestellten Druck innerhalb der Common Rail dynamisch aufrecht.

 

Kernpunkt:Die Hochdruckpumpe hält nur den Raildruck aufrecht und steuert weder den Einspritzzeitpunkt noch das Einspritzvolumen, was den wesentlichen Unterschied zu einer Kolbenpumpe darstellt.

 

3. Common-Rail-Rohr:Öffentlicher Hochdruckspeicher „Hochdruckölreservoir“ Ein dickes, versiegeltes Hochdruckstahlrohr speichert Hochdruckdiesel und dient drei Zwecken:

1. Druckaufbau und -stabilisierung:Puffert die Pulsationsversorgung des Kolbens von der Hochdruckpumpe und hält den Rail-Druck durchgehend stabil, ohne mit der Motordrehzahl zu schwanken;

 

2. Gleichmäßige Verteilung von Hochdrucköl:Alle Zylinderinjektoren nutzen die gleiche Druckölquelle;

 

3. Ausgestattet mit einem Raildrucksensor und einem Überdruckventil:

- Raildrucksensor:Sendet den tatsächlichen Raildruck in Echtzeit zur-Regelung zurück an das Steuergerät;

- Überdruckventil:Löst den Druckschutz aus, wenn der Raildruck den Grenzwert überschreitet, um einen Rohrbruch zu verhindern.

 

4. Elektronisch gesteuerter Injektor:Steuert unabhängig die Einspritzung (Betätigungsterminal)

 

Hochdrucköl von der Common Rail wird über Hochdruckzweigrohre zu jedem Zylinderinjektor geleitet. Der Injektor verfügt über ein eingebautes-Hochgeschwindigkeits-Magnetventil (piezoelektrisch/elektromagnetisch), das zum Öffnen und Schließen direkt durch die ECU-Stromversorgung gesteuert wird.

 

Führen Sie die Kraftstoffeinspritzung in vier-Schritten durch
1. Standby-Zustand:Das Magnetventil ist ausgeschaltet und geschlossen. Das Hochdrucköl in der Steuerkammer des Einspritzventils hält das Nadelventil dicht geschlossen, dichtet die Düse ab und verhindert die Kraftstoffeinspritzung.

2. Einspritzbeginn:Das Steuergerät versorgt das Magnetventil mit Strom und öffnet das Druckentlastungsloch, wodurch das Hochdrucköl in der Steuerkammer schnell abgelassen wird. Der Druck über dem Nadelventil sinkt, und Hochdruckdiesel aus der Common Rail hebt das Nadelventil an und zerstäubt Kraftstoff mit ultrahohem Druck in den Zylinder.

3. Kontinuierliche Injektion:Das Magnetventil bleibt mit Strom versorgt, wodurch das Nadelventil angehoben bleibt und kontinuierlich Kraftstoff eingespritzt wird. Je länger es betrieben wird, desto mehr Kraftstoff wird eingespritzt.

4. Stoppen Sie die Injektion: Das Magnetventil wird ausgeschaltet und die Entlastungsöffnung geschlossen. Die Steuerkammer baut wieder hohen Druck auf, drückt das Nadelventil nach unten, um die Düse abzudichten, und stoppt die Kraftstoffeinspritzung sofort.

Erweiterte Funktionen:Vor-Einspritzung, Haupteinspritzung, Nach-Einspritzung (etwas, das mechanische Pumpen einfach nicht leisten können)

Das Steuergerät kann das Magnetventil mehrmals in einem Arbeitstakt ansteuern:

1. Vor-Einspritzung:Spritzt eine kleine Menge Diesel frühzeitig in den Zylinder ein, wärmt den Brennraum vor, reduziert Klopfgeräusche und verhindert eine unruhige Verbrennung.

2. Haupteinspritzung:Spritzt eine große Menge Diesel ein, um Strom bereitzustellen.

3. Post-Injektion:Spritzt am Ende des Arbeitstakts eine kleine Menge ein, um die Abgastemperatur zu erhöhen, was zur Regeneration der DPF-Partikelfalle und zur Optimierung der Emissionen beiträgt.

3. Elektronisches Regelkreissystem (ECU Brain).)

1. Verschiedene Sensoren erfassen Betriebszustände:
- Gaspedal:Fahrerauslastungsbedarf;
- Kurbelwellendrehzahl-/Nockenwellenpositionssensoren:Bestimmen Sie die Zündreihenfolge des Zylinders und den Referenzwert für den Einspritzzeitpunkt.
- Common-Rail-Drucksensor:Bietet Echtzeit-Feedback zum Schienendruck;
- Wassertemperatur, Ansaugdruck/-temperatur, Ladedruck, Abgassensoren: Korrekte Einspritzparameter.

2. ECU-Berechnungen und -Ausgaben:
Das Steuergerät verfügt über umfangreiche Kalibrierungs-MAPs, die in Echtzeit auf der Grundlage von Drehzahl, Last, Wassertemperatur und Höhe berechnen:

1. Der benötigte Soll-Rail-Druck, der den Hochdruckpumpenregler anweist, ihn anzupassen;
2. Einspritzvorlaufzeitpunkt pro Zylinder (wann soll mit der Einspritzung begonnen werden);
3. Einspritzdauer (wie viel Kraftstoff eingespritzt werden soll);
4. Zeitpunkt für den Beginn der Vor-{1}}-Einspritzung, der Haupt-Einspritzung und der Nach---Einspritzung.
3. Korrektur im geschlossenen-Loop.

Der Raildruck und die Motordrehzahl werden in Echtzeit übertragen, wobei die Parameter ständig fein-abgestimmt und sich während des gesamten Prozesses dynamisch und adaptiv an alle Betriebsbedingungen anpassen.

 

4. Äußerst prägnante Zusammenfassung in einem Satz:

 

Die elektrische Niederdruckpumpe liefert Kraftstoff → die Hochdruckpumpe erhöht kontinuierlich den Druck und speichert Hochdruckdiesel im gemeinsamen „Hochdruckkraftstofftank (Common Rail)“, um den Druck zu stabilisieren.

Das Steuergerät liest die allgemeinen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, steuert jedes Zylinder-Einspritzventil-Magnetventil individuell und steuert flexibel den Einspritzzeitpunkt, die Dauer und mehrere Einspritzungen.

Der Raildruck bleibt unabhängig von der Motordrehzahl unabhängig stabil und ermöglicht so eine hochpräzise Verbrennungssteuerung.