Характеристики форсунок bosch таблица: Характеристики форсунок bosch таблица – Определение производительности форсунок и таблица для бош, сименс, денсо, форд и др

2111-1132010-03

Форсунка bosch А371 длинная для 1,5-литровых ВАЗ 2108-15, ВАЗ 2110-12, Лада Калина, Приора

1790й

Купить

Оплачивайте товары банковской картой, с помощью QIWI, Яндекс. Деньги или WebMoney и экономьте на покупке от 4%, избегая почтовые комисии

Таблица соответствия моделей форсунок двигателям

Дизельные системы COMMON RAIL типа BOSCH

Статьи

Технология COMMON RAIL BOSCH

После получения технологии прямого впрыска дизельного двигателя с системой COMMON RAIL компании ROBERT BOSCH Gmbh удалось с успехом разработать эффективную схему контроля впрыска, которая получила наибольшее распространение и в мире, благодаря своей простоте и надежности. Системы COMMON RAIL от BOSCH классифицируются по типам насоса высокого давления и могут иметь несколько разновидностей в зависимости от задач двигателя. Системы управления топливоподачей BOSCH могут быть трех типов: с регулированием давления в рампе на стороне высокого давления, регулирование потока топлива на стороне высокого давления при выходе топлива из ТНВД и так называемый “двойной контроль”, когда регулировка происходит с помощью датчика контроля потока в ТНВД и посредством регулятора давления на топливной рампе с помощью дозирующего клапана на линии низкого давления на входе в ТНВД.

Система Bosch CP1

Насосы Bosch первого поколения типа CP1 приводятся в работу с помощью вала, соединенного с распредвалом двигателя. Они могут иметь модификации CP1K – компактный дизайн и CP1S – стандартный дизайн, но с регулятором давления на корпусе насоса. Система характеризуется наличием погружного электрического топливного насоса, который подает топливо к ТНВД под давлением 2,6 бар и с производительностью 160 л/час (может меняться в зависимости от модели автомобиля). Электрический топливный насос постоянно активирован при работающем двигателе. Лишнее топливо отводится через предохранительный клапан на блоке топливного фильтра в топливный бак. Блок топливного насоса и указателя уровня топлива оснащен еще одним предохранительным клапаном. При заблокированном топливопроводе предохранительный клапан открывается и подаваемое топливо снова возвращается напрямую в топливный бак. Это позволяет избежать повреждений топливной системы.

ТНВД системы СР1 имеет три плунжера, расположенных радиально к друг другу под углом в 120 градусов. В центре корпуса топливного насоса установлен приводной вал. Привод плунжерных пар осуществляется посредством эксцентрикового кулачка напрямую от выпускного распределительного вала через соединительный элемент. Передаточное число привода топливного насоса соответствует передаточному числу коленчатого вала относительно распределительного вала 2 : 1. ТНВД СР1 не имеет клапана дозирования топлива. Давление в топливной рампе регулируется исключительно посредством регулятора давления топлива (DRV). ТНВД должен создавать минимальное давление в рампе на уровне 170-200 бар на холостом ходе и 1350 бар на максимальных оборотах. После входного штуцера на линии низкого давления в ТНВД имеется специальный клапан, который переводит часть топлива для смазки внутренних поверхностей насоса. Пружина клапана настроена так, что если давление в магистрали ниже 0,8 бар, то топливо направляется на смазку и охлаждение насоса и затем сливается в линию обратки. Если давление выше 0,8 бар, то пружина сжимается и большая часть топлива подаётся к плунжерам для сжатия. По мере вращения приводного вала, эксцентрик нажимает на трехгранную втулку, а она надавливает на поршень плунжера. Когда эксцентрик не давит на поршень плунжера, поршень под действием возвратной пружины двигается к центру насоса, создавая разряжение в камере, которое открывает впускной клапан и топливо попадает в камеру. После нажима эксцентрика на поршень, тот двигается вверх, сжимая топливо и высокое давление в камере перекрывает впускной клапан (как только давление станет около 1 бара), одновременно выдвигая шарик контрольного клапан на впуске и выпуская топливо из камеры уже под высоким давлением. После этого движение поршня вниз снова создает разряжение и шарик перекрывает выпускное отверстие и впускной клапан открывается снова. Такт повторяется. Некоторые варианты насоса могут иметь клапан деактивации одного из плунжеров. Причина его использования – снижение нагрузки на ТНВД на малых оборотах, а также быстрое понижение давления в системе при переходе блока управления в аварийный режим. Клапан деактивации состоит из электромагнита и штока, который перекрывает подачу топлива для сжатия. После подачи сигнала с ЭБУ на клапан, соленоид прижимает шток с золотником клапана к впускному отверстию.

Регулятор давления топлива является частью топливной рампы или расположен на корпусе ТНВД. Клапан на насосе располагается после выпускного штуцера подачи топлива в рампу и отводит часть топлива в линию обратки. Клапан состоит из соленоида и подпружиненного штока, который упирается в шарик для перекрытия сливного канала. Открытие форсунок и работа плунжеров приводят к сильным гидравлическим колебаниям топлива. Шарик в клапане призван гасить эти колебания. Если давление в клапане больше 100 бар, то пружина сжимается и топливо утекает в магистраль обратки. Под управлением сигнала частоты с ЭБУ соленоид двигает шток вперед и он перекрывает слив в обратку, повышая давление в линии. Если ЭБУ не управляет клапаном, то давление находится на уровне 100 бар. Если клапан на рампе, то он находится на линии слива топлива в магистраль обратки и регулирует топливо по сигналу частотной модуляции с блока управления двигателем.

Также на рампе устанавливается датчик измерения давления. Он с высокой точностью и за соответственно короткое время измеряет мгновенное давление топлива в рампе и передает в ЭБУ сигнал напряжения, соответствующий имеющемуся давлению. Датчик функционирует вместе с регулятором давления топлива в замкнутом контуре регулирования. Также в рампе может располагаться датчик температуры топлива. Его сопротивление при температуре 25 градусов – 2400 Ом, при температуре 80 градусов – 270 Ом.

Обычно в двигателях с системой Bosch СР1 используются форсунки электромагнитного типа CRI 1 и CRI 2. Принцип работы в следующем: 
Топливо из рампы под высоким давлением через трубку направляется к форсунке и далее по топливной галерее в форкамеру распылителя, а также через впускной дроссель в управляющую камеру клапана. Управляющая камера клапана соединена с линией возврата топлива в бак через выпускной дроссель, который может открываться электромагнитным клапаном. В закрытом состоянии (электромагнитный клапан обесточен) выпускной дроссель закрыт шариком клапана, поэтому топливо не может выйти из управляющей камеры клапана. В этом положении в форкамере распылителя и в управляющей камере клапана устанавливается одинаковое давление (баланс давления). На иглу распылителя действует дополнительно усилие собственной пружины, поэтому игла распылителя остается закрытой (гидравлическое давление и усилие пружины иглы распылителя). Топливо не попадает в камеру сгорания. При активации электромагнитного клапана открывается выпускной дроссель. За счет этого возрастает давление в управляющей камере клапана, а также гидравлическое усилие, действующее на управляющий золотник клапана. Как только гидравлическая сила в управляющей камере клапана станет меньше гидравлической силы в форкамере распылителя и пружины иглы распылителя, игла распылителя открывается. Топливо через отверстия распылителя впрыскивается в камеру сгорания. Спустя заданное программой время подача электропитания к электромагнитному клапану прерывается. После этого выпускной дроссель снова закрывается. С закрытием выпускного дросселя в управляющей камере клапана через впускной дроссель восстанавливается давление из топливной рампы. Это повышенное давление с большим усилием воздействует на управляющий золотник клапана. Эта сила и сила упругости пружины иглы распылителя теперь превосходят силу в форкамере распылителя и игла распылителя закрывается. Скорость закрывания иглы распылителя определяется расходом впускного дросселя. Впрыск прекращается, как только игла распылителя достигает своего нижнего упора. Косвенное приведение в действие иглы распылителя посредством системы гидравлического сервопривода применяется, когда усилие, необходимое для быстрого открывания иглы распылителя с помощью электромагнитного клапана, не может быть создано напрямую. Для этого дополнительно к объему впрыскиваемого топлива в возврат топлива через дроссели управляющей камеры подается требуемый “управляющий объем”. Дополнительное к управляющему объему имеются объемы утечек на перемещение иглы распылителя и управляющего золотника клапана. Электромагнитные форсунки калибруются во время производства и имеют несколько вариантов кодировки. Ранние версии разделены на классы (например, Х, Y, Z у Hyundai) и в случае замены классы форсунок необходимо комбинировать по определенному принципу. В более поздних системах используется код : 8-значный (ЕВРО IV) или 9-значный (ЕВРО V), который представляет собой поправочный коэффициент для коррекции топлива и выгравирован на поверхности головки топливной форсунки. В случае замены форсунок в память ЭБУ необходимо вводить новый код. Также необходимо вводить коды форсунок при замене ЭБУ на новый в память нового блока.

Система Bosch CP1Н

Система Bosch CP1H относится к второму поколению и стала применяться с 2001 года. В отличие от насосов CP1 в СР1Н на стороне подачи топлива в рампу расположен соленоидный клапан контроля количества топлива, подаваемого из насоса в рампу. Эта конструкция впервые была применена на типе СР3, но добавлена к СР1 для увеличения производительности насоса. Это позволяет увеличить эффективность насоса, понизив температуру топлива, нагрузку и повысив создаваемое давление. Привод топливного насоса осуществляется напрямую от выпускного распределительного вала через соединительный элемент. Передаточное число привода соответствует передаточному числу коленчатого вала относительно распределительного вала 2 : 1. Топливный насос может вырабатывать максимальное давление топлива от 1600 до 1800 бар. Еще одна особенность системы СР1Н – использование деактиватора одного из плунжеров в случае, если нет необходимости развивать максимальное давление в рампе.

В случае, если в системе не используется погружной электрический насос, ТНВД может быть оборудован подкачивающим насосом шестеренного типа. Основные конструктивные детали – две находящихся в зацеплении шестерни, вращающиеся друг навстречу другу и подающие топливо, защемленное во впадинах между зубьями, из полости всасывания в полость нагнетания. Контактная линия шестерен между полостью всасывания и полостью нагнетания уплотнена, что исключает возможность обратного перетекания топлива. Подача насоса примерно пропорциональна частоте вращения двигателя. В этой связи требуется регулирование подачи / переходного давления. Величина переходного давления, нагнетаемого зубчатыми колесами, зависит от дросселирующих отверстий и их проходного сечения в перепускном дроссельном клапане. Перепускной дроссельный клапан интегрирован в контур низкого давления топливного насоса. Создание высокого давления (до 1800 бар) вызывает высокую температурную нагрузку на отдельные детали топливного насоса. Поэтому для обеспечения выносливости механические детали топливного насоса должны обильно смазываться. Перепускной дроссельный клапан спроектирован так, чтобы при любом режиме эксплуатации обеспечить оптимальное смазывание и, соответственно, охлаждение. При низкой частоте вращения топливного насоса (низкое давление подкачивающего насоса) управляющий золотник лишь немного смещается со своего седла. Потребность в смазке/охлаждении, соответственно, мала. Открывается малая подача топлива через дроссель на конце управляющего золотника для смазки/охлаждения насоса. Некоторые ТНВД могут быть снабжены автоматической вентиляцией (Форд). Через дроссель отводится воздух, который может находиться в топливном насосе. С ростом частоты вращения топливного насоса (ростом давления подкачивающего насоса) управляющий золотник сильнее поджимает нажимную пружину. При растущей частоте вращения топливного насоса требуется усиленное охлаждение топливного насоса. При заданном давлении открывается байпасное охлаждение топливного насоса и расход топливного насоса увеличивается. При высокой частоте вращения топливного насоса (высоком давлении подкачивающего насоса) управляющий золотник сильнее поджимает нажимную пружину. Теперь байпасное охлаждение топливного насоса полностью открыто (максимальное охлаждение). Избыток топлива через байпас обратного потока возвращается в полость всасывания подкачивающего насоса. Таким образом внутреннее давление топливного насоса СР1Н (как и СР1) ограничивается значением 6 бар.

Привод топливного насоса осуществляется от приводного вала, а конструкция, в целом, аналогична CP1. На приводном валу жестко смонтирован эксцентрик, который перемещает три плунжера насоса возвратно-поступательно в соответствии с профилем кулачка эксцентрика. На впускной клапан подается давление топлива от подкачивающего насоса. Если переходное давление превышает внутреннее давление камеры высокого давления (плунжер превышает положение TDC (верхняя мертвая точка)), то впускной клапан открывается. Заполнение камеры высокого давления функционирует комбинировано: С одной стороны, топливо под воздействием переходного давления нагнетается в камеру высокого давления. Давление при этом зависит от проходного сечения клапана дозирования топлива. С другой стороны, топливо при движении плунжера вниз засасывается в камеру высокого давления. Если пройдена BDC (нижняя мертвая точка) плунжера, то впускной клапан закрывается вследствие возросшего давления в камере высокого давления. Топливо больше не может проходить в камеру высокого давления. Как только давление в камере высокого давления превысит давление в топливной рампе, открывается выпускной клапан, и топливо через подсоединение высокого давления нагнетается в топливную рампу (ход подачи). Плунжер насоса подает топливо до тех пор, пока не будет достигнута TDC. Затем давление падает, и выпускной клапан закрывается. Оставшееся топливо более не находится под давлением; плунжер насоса движется вниз. Если давление в камере высокого давления ниже переходного давления, впускной клапан снова открывается, и процесс начинается сначала.

Линия подачи топлива под высоким давлением в рампу имеет ответвление, которое проходит через Клапан регулировки давления для слива лишнего топлива в бак. Клапан установлен или сбоку или позади ТНВД в зависимости от конструкции.

Система Bosch CP3

Система BOSCH CP3 появилась в 2003 году и стала третьим поколением систем BOSCH для прямого впрыска дизельного топлива. Принцип дизайна насоса CP3 идентичен СР1 и СР1Н (технология СР3 использована для насосов СР1Н). Но в этом типе применена новая технология управления давлением: управление осуществляется не в линии высокого давления, а на стороне подачи топлива в ТНВД. Для этого применен новый элемент – клапан контроля количества подаваемого в насос топлива (IMV). Корпус имеет новую форму моноблока со сниженным уровнем трения. Другая отличительная особенность – не прямое воздействие эксцентрика на плунжер, а передача усилия через толкатель, что позволяет увеличить нагрузку и добиться максимального давления в 1800 бар. Причина использования моноблочной систему корпуса в том, что такое исполнение уменьшает число мест в контуре высокого давления, где возможны утечки, и допускает более высокую производительность. Также в насосах типа СР3 применены толкатели со специальной опорой. Поперечные силы, возникающие в результате действия поперечного момента эксцентрика привода, воспринимаются не плунжерами, а специальной опорной втулкой на стенке корпуса насоса. ТНВД этого типа отличается большей стабильностью работы под нагрузкой и способностью противостоять более высокому давлению.

Еще одна из отличительных особенностей системы СР3 – использование механического передающего насоса, расположенного в задней части ТНВД на линии низкого давления. Насос шестеренчатого типа, как у CP1H, но может применяться электрический роторный насос роликового типа, который находится на линии низкого давления. Такой тип насоса включает в себя камеру с внутренним эксцентриком и с установленным в ней ротором и роликами, которые могут перемещаться в прорезях ротора. Вращение ротора вместе с создаваемым давлением топлива заставляют ролики перемещаться на периферию прорези, прижимаясь к рабочим поверхностям. В результате ролики действуют как вращающиеся уплотнители, посредством чего между роликами соседних прорезей и внутренней, рабочей поверхностью корпуса насоса, образуется камера. Создание давления определяется тем, что при закрытии входной серпообразной полости объем камеры постоянно уменьшается, и когда выходное отверстие открывается, топливо течет через электромотор и выходит из штуцера в крышке на нагнетательной стороне насоса. 
Шестеренчатый насос является исключительно механическим топливоподкачивающим насосом. Он увеличивает нагнетаемое одним или двумя электрическими топливными насосами в топливном баке давление топлива. Этим гарантируется обеспечение топливом насоса высокого давления во всех режимах работы. В корпусе насоса, который крепится на задней части ТНВД находятся две встречно движущихся шестерни, при чем одна шестерня приводится в действие сквозным приводным валом. Шестерни вращаются, топливо в пространство между зубьями шестерен и подается по топливным магистралям в полость давления. Оттуда оно поступает корпус насоса высокого давления. Зацепление зубьев обоих шестерен исключает обратный отток топлива. Предохранительный клапан открывается при повышении давления топлива в полости давления шестеренчатого насоса свыше 5,5 бар. Топливо откачивается тогда в полость всасывания шестренчатого насоса.

Клапан дозировки топлива встроен в насос высокого давления. Он обеспечивает необходимое регулирование давления топлива в области высокого давления. Клапан дозировки топлива регулирует количество топлива, которое поступает в насос высокого давления. Преимущество системы состоит в том, что насос высокого давления должен создавать только то давление, которое необходимо для рабочей ситуации на данное время. Таким образом, сокращается потребляемая мощность насоса высокого давления и предотвращается ненужный разогрев топлива. В обесточенном состоянии клапан дозировки открыт. Дозирующий плунжер усилием пружины сдвинут в сторону и предоставляет минимальное поперечное сечение к насосу высокого давления. Через него только небольшое количество топлива проходит в камеру сжатия насоса высокого давления. Для увеличения количества подаваемого топлива к насосу высокого давления, клапан дозировки топлива управляется импульсным сигналом (PWM) блока управления дизельной системы впрыска. PWM-сигналом клапан дозировки топлива синхронно закрывается. Благодаря этому за клапаном создается давление, которое воздействует на регулирующий плунжер. Вариацией сигналов изменяется давление и вместе с этим положение плунжера. Давление падает и регулирующий плунжер сдвигается вправо. Это увеличивает подачу топлива к насосу высокого давления. В случае отказа клапана двигатель переходит в аварийный режим и мощность его резко падает.

Принцип создания высокого давления в целом идентичен типу СР1Н. Также на рампе находится датчик измерения давления. В нем находится чувствительный элемент, который состоит из стальной мембраны и тензодатчика. Давление топлива воздействует на чувствительный элемент. При изменении давления изменяется прогиб стальной мембраны и также вместе с этим меняет сопротивление и тензодатчик. Электронный блок обработки данных вычисляет по сопротивлению сигнал напряжения и передает его на блок управления дизельной системы впрыска. C помощью запрограммированных в памяти блока управления характеристик подсчитывается текущее давление топлива. При отказе в работе датчика давления топлива блок управления дизельной системы впрыска подсчитывает значение давления по умолчанию. Мощность падает.

Регулировочный клапан давления топлива находится на топливной рампе. Регулировочным клапаном устанавливается давление топлива в области высокого давления. При этом им управляет блок управления дизельной системы впрыска. В зависимости от режима работы двигателя давление составляет от 230 до 1800 бар. При слишком высоком давлении топлива регулировочный клапан открывается и часть топлива из топливной рампы через обратную магистраль попадает в топливный бак. При слишком низком давлении регулировочный клапан закрывает и герметизирует область высокого давления от обратной магистрали. Если регулировочный клапан не управляется, то игла клапана под действием клапанной пружины придавлена в свое гнездо. Этим область высокого давления отделена от обратной магистрали. Клапанная пружина сконструирована так, что в топливной рампе создается давление топлива приблизительно 80 бар. Если давление топлива в топливной рампе больше усилия клапанной пружины, то регулировочный клапан открывается и топливо течет по обратной магистрали в топливный бак. Для создания рабочего давления от 230 до 1800 бар в топливной рампе, регулировочным клапаном управляет пусковой сигнал (PWM) блока управления дизельной системы впрыска. За счет этого в магнитной катушке возникает магнитное поле. Якорь клапана притягивается и придавливает иглу клапана в ее гнездо. Силе давления топлива в топливной рампе и дополнительно усилию пружины клапана противостоит магнитная сила. В зависимости от нажимного отношения управления, изменяется проходное сечение к магистрали обратного течения и вместе с этим количество возвращающегося топлива. Кроме того, за счет этого выравниваются перепады давления в топливной рампе. При отказе регулировочного клапана давления топлива двигатель не будет работать, поскольку не будет создаваться необходимое для впрыска высокое давление топлива.

На некоторых модификациях системы в цепи низкого давления может находится температурный датчик топлива. По сигналу датчика температуры топлива блок управления дизельной системы подсчитывает плотность топлива. Она является величиной коррекции для подсчета необходимого для впрыска количества топлива, регулировки давления топлива в топливной рампе и для регулировки количества топлива, которое поступает в насос высокого давления. При отказе датчика температуры топлива блок управления дизельной системы подсчитывает постоянное значение по умолчанию. При слишком высокой температуре в подающей магистрали, для защиты насоса высокого давления мощность двигателя ограничивается. Этим также косвенно уменьшается количество сжатого в насосе высокого давления топлива и таким образом температура топлива падает.

Некоторые типы систем имеют клапан постоянного давления. Клапан постоянного давления является абсолютно механическим клапаном. Он находится между обратными магистралями от клапанов впрыска и обратной магистралью топливной системы. Клапан постоянного давления в обратной топливной магистрали со стороны клапанов впрыска поддерживает давление топлива приблизительно на уровне 10 бар. Это давление топлива необходимо для работы клапанов впрыска. При работе двигателя топливо поступает от клапанов впрыска через обратные магистрали к клапану постоянного давления. При давлении топлива свыше 10 бар шарик под усилием пружины поднимается из своего гнезда. Топливо протекает через открывшийся клапан в обратную топливную магистраль к топливному баку.

Еще одна важная отличительная особенность системы CP3 – это применение пьезофорсунок, которые относятся к поколению CRI 3. Скорость включения пьезофорсунок этого типа в 4 раза быстрее, чем у предыдущего поколения элекстромагнитных форсунок CRI 2. Кроме того, технология применения пьезофорсунок по сравнению с электромагнитными клапанами впрыска имеет приблизительно на 75% меньше подвижной массы на игле распылителя. Из этого складываются преимущества очень короткого времени включения, возможности большого количества циклов впрыска в течение рабочего такта и точно дозируемое количество топлива. За счет очень короткого времени включения пьезофорсунок можно гибко и точно управлять фазами и циклами впрыска. Благодаря этому процесс впрыска можно приспособить к соответствующим требованиям условий работы двигателя. В течение каждого процесса впрыска может производиться до пяти частичных циклов впрысков. Перед основным впрыском в камеру сгорания впрыскивается небольшое количество топлива. Это способствует повышению температуры и давления в камере сгорания. За счет этого сокращается задержка самовоспламенения основного впрыска и вместе с этим снижается быстрое возрастание давления и его пик. Следствием этого являются незначительные шумы сгорания топлива и низкий уровень токсичности выхлопных газов. Число, время и количество впрыскиваемого топлива для предварительного впрыска зависят от режима работы двигателя. В холодном двигателе и при низком числе оборотов по шумовым причинам происходят два предварительных впрыска. При более высокой нагрузке и высоком числе оборотов проходит только один предварительный впрыск для уменьшения уровня токсичности выхлопных газов. При полной нагрузке и высоком числе оборотов не происходит предварительного впрыска, поскольку для высокого коэффициента полезного действия должно впрыскиваться большое количество топлива. После предварительного впрыска и короткой паузы в камеру сгорания впрыскивается основное количество топлива. Уровень давления впрыска всего процесса остается примерно равным. Для регенерации сажевого фильтра происходят два пост впрыска. За счет их повышается температура выхлопных газов, которая необходима для сгорания частиц сажи в сажевом фильтре. 

 
Для управления клапаном впрыска применяется пьезопривод. Он находится в корпусе клапана и управляется электрическим соединением блока управления системы впрыска. Пьезопривод имеет высокую скорость включения, он включается за менее чем, десятитысячную долю секунды. Для управления пьезоприводом используется обратный пьезоэлектрический эффект. Пьэзопривод состоит из множества пьезоэлементов, для достижения достаточно большого хода контактов управления клапанами впрыска. При подаче напряжения пьезопривод расширяется до 0,03 мм. (Для сравнения: человеческий волос имеет диаметр приблизительно 0,06 мм). К пьезоприводам подается напряжение от 110 до 148 В. Модуль сопряжения состоит из соединительной и клапанной колбы. Модуль связи действует как гидравлический цилиндр. Он очень быстро гидравлически преобразовывает линейное расширение пьезопривода и приводит в действие клапан переключения. Гидравлической передачей клапан переключения мягко открывается и за счет этого происходит точное управление впрыском. Преимущества гидравлической передачи: незначительная сила трения, амортизация подвижных конструктивных элементов, компенсация изменения длины конструктивных элементов за счет теплового расширения и отсутствие механического воздействия на иглу распылителя. Модуль сопряжения является гидравлической системой, в которой силы соотносятся друг к другу как площади колб. В модуле сопряжения площадь соединительной колбы больше площади клапанной колбы. Клапанная колба приводится, таким образом, в действие силой соединительной колбы. Отношение площади соединительной колбы к площади клапана переключения во много раз больше. За счет этого клапан переключения приводится в действие против давления топливной рампы от модуля сопряжения. Давление топлива в модуле сопряжения поддерживается клапаном постоянного давления в обратной магистрали приблизительно на уровне 10 бар. Это давление топлива служит в качестве воздушной подушки для гидравлической передачи между колбой соединения и клапанной колбой. В состоянии покоя клапан впрыска закрыт. Пьезопривод выключен. В пространстве управления выше иглы распылителя и к клапану переключения подается высокое давление топлива. Клапан переключения за счет высокого давления топлива и усилия пружины клапана переключения прижат в своем гнезде. За счет этого высокое давление топлива отделено от обратной топливной магистрали. Игла распылителя закрывается усилием пружины и высоким давлением топлива в пространстве управления выше распылителя. В обратной топливной магистрали давление топлива составляет приблизительно на уровне 10 бар, которое поддерживается клапаном постоянного давления в обратной магистрали клапанов впрыска. Начало впрыска проводит ЭБУ. При этом он посылает управляющие сигналы на пьезопривод. Пьезопривод расширяется и передает усилие на соединительную колбу. Движением соединительной колбы назад, в модуле сопряжения создается гидравлическое давление, которое через клапанную колбу воздействует на клапан переключения. Клапан переключения открывается гидравлическим усилием модуля сопряжения и освобождает путь высокому давлению топлива в обратную магистраль. Топливо в области управления через сливной дроссель попадает в обратную магистраль. При этом резко падает давление топлива выше иглы распылителя. Игла распылителя поднимается и начинается впрыск. Завершение впрыска происходит, когда блок ЭБУ больше не подает управляющие сигналы на пьезопривод. Пьезопривод возвращается в свое исходное положение. Обе колбы модуля сопряжения двигаются вверх, а клапан переключения прижимается в своем гнезде. За счет этого перекрывается путь высокому давлению топлива к обратной магистрали. Через дроссель подачи топливо поступает в область управления выше иглы распылителя. Давление топлива в области управления снова растет до уровня топливной рампы и закрывает иглу распылителя. Процесс впрыска завершен и клапан впрыска находиться снова в состоянии покоя. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью нахождения под управлением пьезопривода и давлением топливной рампы. Благодаря быстрым промежуткам включения пьезопривода можно совершить большее число циклов впрыска за рабочий такт и точно определить количество впрыскиваемого топлива. 

На каждой форсунке нанесен семизначный код для адаптации. Это значение для адаптации может состоять из букв и/или цифр. Значение (IMA код) определяется при изготовлении клапана впрыска на испытательном стенде. Оно представляет разность заданной величины и описывает этим параметры работы клапана впрыска. C помощью значения IMA ЭБУ дизельной системы впрыска может точно рассчитать необходимое время срабатывания для впрыска топлива через каждый отдельный клапан форсунки. За счет регулировки количества топлива для впрыска выравниваются различные параметры работы форсунок, которые возникают на основе производственных допусков. Целями данных коррекций количества впрыскиваемого топлива являются: сокращение расхода топлива, сокращение количества выхлопных газов, тихая работа двигателя. Насосы типа СР3 используются как на легковых, так и на коммерческих автомобилях. Версии СР3.1 ~ СР3.4 отличаются размером и уровнем давления в зависимости от выполняемой автомобилем задачи. Версия СР3.4 используется только на грузовиках и автобусах. В лёгких грузовиках и коммерческих автомобилях других типов (пикапы) могут также использоваться ТНВД, первоначально спроектированные для легковых автомобилей. Особенностью топливных систем тяжёлых грузовиков, а также грузовиков средней грузоподъёмности, является топливный фильтр, расположенный на стороне давления. Он устанавливается между шестерёнчатым топливоподкачивающим насосом и ТНВД и благодаря большей ёмкости для отсеиваемых частиц, допускает длительный интервал замены фильтрующего элемента. В любом случае ТНВД требует внешнего соединения на впуске топлива, даже если шестерёнчатый топливоподкачивающий насос закреплён на фланце ТНВД.

Система Bosch CP2 / СPN2.2

Насосы типа BOSCH CP2 используются только в коммерческих автомобилях. Их отличие – два вертикально расположенных в линию качающих плунжера. В некоторых редких случаях применялись насосы с четырьмя качающими элементами. Причина использования схемы с вертикальными плунжерами в возможности взаимозаменять ТНВД на традиционные плунжерные насосы, где максимальное давление не превышает 400-1150 бар, без необходимости радикального изменения компонентов. Передаточное отношение между валом ТНВД и коленвалом равно 1:2. Еще одна особенность системы СР2 в применении охлаждения насоса маслом, а не дизельным топливом. Поскольку такие системы применяются только на габаритных двигателях крупных коммерческих автомобилей, диаметр отверстий распылителя форсунок достаточно большой, чтобы форсунки не закоксовывались фракциями масла, которое попадает в топливо. Оно подаётся непосредственно через присоединительный фланец или через впускной канал, который находится сбоку в зависимости от конструкции насоса.

Передающий насос интегрирован в ТНВД и находится на конце кулачкового вала. Он имеет стандартную для системы Bosch шестеренчатый принцип и высокое передаточное отношение. Насос выкачивает топливо из бака под отрицательным давлением и передает его к интегрированному фильтру тонкой очистки. После фильтра топливо проходит в клапан дозирования, который находится в верхней части головки ТНВД. Клапан контролирует объём подаваемого в плунжеры топлива в зависимости от сигнала частоты с ЭБУ. В верхней части плунжерной пары расположен комбинированный клапан для впуска и выпуска топлива. Под давлением топлива открывается впускной клапан в плунжере в момент, когда плунжер перемещается вниз, и топливо попадает в камеру для сжатия. Движением вниз плунжер как бы всасывает топливо внутрь. Под действием пружины выпускной клапан перекрывается, когда плунжер находится в мертвой нижней точке. Двигаясь вверх поршень сжимает топливо и как только давление в камере станет равным давлению в рампе, выпускной клапан открывается, а впускной перекрывается. Топливо выходит из насоса в сторону топливной рампы. Пружина плунжера обеспечивает постоянный контакт между плунжером и роликовым толкателем. Посредством кулачков вращательное движение кулачкового вала преобразуется в возвратно-поступательное движение плунжеров. Пружина плунжера обеспечивает его возврат в исходное положение.

Сравнительная Таблица Насосов Высокого давления Bosch

Тип ТНВД	Максимальное давление в рампе (Бар)	Тип смазки
CP1	1350	Диз. Топливо
CP1+	1350	Диз. Топливо
CP1H	1600 / 1800	Диз. Топливо
CP1H+OWH	1100	Диз. Топливо
CP3.2	1600	Диз. Топливо
CP3.2+	1100	Диз. Топливо
CP3.3	1600	Диз. Топливо
CP3.4	1600 / 1800	Масло
CP3. 4+	1600	Диз.Топливо
CP2	1400	Масло
CP2.2	1600	Масло
CP2.2+	1600	Масло
CP2.4	1600	Масло
CP4.1	1800 / 2000	Диз. Топливо
CP4.2	1100 / 2000	Диз. Топливо

Список автомобилей, на которых используется система COMMON RAIL типа BOSCH:

IVECO 190 E40=EUROTECH CURSOR 10 IVECO 380/400/410 T42 IVECO 180E24,E27,190224, 190E27,190E31,190E35,260E24,260E27  IVECO CURSOR 8  IVECO STRALIS SCANIA DSC MERCEDES ACTROS SCANIA R420/R500/R580 SCANIA R380/480  MERCEDES ACTROS  MERCEDES ACTROS/TRAVEGO VOLVO Fh22 / BOSCH  VOLVO FH 12 / EURO I-II (BOSCH – MARK2 PUMP) VOLVO Fh22 EURO II / BOSCH EQUIP.  MERCEDES ATEGO,CITARO  MERCEDES ACTROS  MERCEDES CITARO/AXOR/TRAVEGO IVECO 180=190 E38 EUROSTAR=400/440 E38 EUROSTAR  RENAULT MAGNUM 400/440/480 E-TECH=DAF=KHD AUDI A4/A6=SKODA SUPERB=VW PASSAT 1. 9TDI  AUDI A3=SEAT LEON/TOLEDO=VW BORA/PASSAT/GOLF 1.9 TDI  AUDI A2/A4/A6 1.4/1.9 TDI=SEAT AROSA 1.4 TDI=VW LUPO AUDIA3/A4=VW PASSAT/POLO/BORA=SKODA FABIA/SUPERB 1.9TDI VW 1.9 TD ENGINE AXR  VW VAN  BMW 330D/XD/530D/730D/X5 3.0D  LAND ROVER FREELANDER I 2.0 TD4 CHRYSLER VOYAGER 2.5/2.8 CRD  RENAULT KERAX/PREMIUM 370 Dci with pump CP2 OPEL MOVANO+RENAULT MASTER 2.5 Dci 16v. TOYOTA SR  VW LT 28/35/46 2.8 Tdi+CHEVY BLAZER 2.8 DE+NISSAN FRONTIER 2.8  ISUZU  FIAT=OPEL ASTRA/VECTRA/ZAFIRA 1.9 Cdti  HYUNDAI ACCENT II/MATRIX/i30 1.5 CRDi, TUSCAN/SANTA FE’/TRAJET 2.0 CRDi, h2/STAREX/PORTER/IX35/IX55 RENAULT KERAX/PREMIUM 370/420 Dci with pump CP2  KIA 2.0 CRDi-VGT  FIAT DOBLO’/IDEA/PANDA/G.PUNTO+LANCIA MUSA/Y 1.3 MULTIJET  ALFA MITO+FIAT 500/PANDA/QUBO+OPEL CORSA 1.3  MERCEDES C/E/S/ 200/220/270/280/320 CDI MERCEDES VITO 108/110/112/E/ML/S/V/CLK 200/220/320/370 CDI MERCEDES G 270 CDI/E/ML/S 400 CDI/SPRINTER  KIA SORENTO 2. 5 CRDI ALLA156P1265+  MERCEDES C30 CDI AMG/C30 CDI AMG  HYUNDAI LIBERO/STAREX+KIA SORENTO 2.5 CRDI  MERCEDES SPRITER 208/308/408 CDI 2.2cc BMW 320D/330D/530D/730D/740D  DODGE RAM 2500/3500  IVECO DAILY/DUCATO 2.8/ RENAULT MASTER 2.8  IVECO DAILY 29L 10/L12/35C10/C12/35S10/S12//RENAULT MASTER VOLVO  RENAULT/MACK TRUCKS  RENAULT ESPACE IV+LAGUNA II+MASTER+MEGANE+SCENIC 1.9 DCI REMAULT MEGANE/ LAGUNA 1.9 DCI FIAT ULYSSE/DUCATO 2.0 JTD ENGINE PSA  CITROEN XANTIA+PEUGEOT 406 2.0 HDI FIAT ULYSSE 2.0 JTD (MOTORE PEUGEOT)  IVECO 100 E 17/65+CUMMINS  VW CONTELLATION+VOLKSBUS+13.180/15.190 ELECTRONIC  ALFA ROMEO 147/156/166(1.9/2.4 JTD)  CITROEN 2.0 HDI/PEUGEOT 2.0 HDI  FIAT PUNTO JTD  OPEL MOVANO/VIVANO+RENAULT MASTER+TRAFIC 2.5 DCI  ALFA ROMEO 166+FIAT BRAVO/BRAVA+MULTIPLA+LANCIA 1.9/2.4 JTD BMW 530D+730D ENGINE E39  TOYOTA HILUX VIGO 3.0 TD  OPEL MOVANO 2.2 DTI  PEUGEOT 206.307 1.4 HDI=CITROEN XSARA 1. 4 HD MERCEDES CDI VARIE CC./SPRINTER VARIE  MERCEDES 316CDI SPRINTER/VITO 108/110/112 CDI/V200/220 CDI  MERCEDES E 200 CDI / E 220 CDI / E 270 CDI MERCEDES CLASSE A 160/170 CDI  MERCEDES C/E/VITO/SPINTER 220/270 CDI  MERCEDES CLASSE A 160/170 CDI  * Вся информация на этой странице получена из открытых источников или составлена нашими специалистами в целях пропаганды систем COMMON RAIL, а также для самообучения. Если вы увидели неточности или ошибки, то просим сообщить нам об этом по электронной почте через форму обратной связи вверху страницы.

Топливные форсунки Bosch, расход, разъем форсунок EV1 и EV6

Топливные форсунки Bosch, расход и разъемы форсунок

Топливные форсунки Bosch широко представлены на рынке как для оригинального оборудования, так и для послепродажного обслуживания.

На работу топливной форсунки могут влиять частицы размером всего 10 микрон (0,01 мм). Основной причиной износа или выхода из строя топливных форсунок является загрязнение топливной системы. Коррозия из-за влаги в топливе также вносит свой вклад. Эти топливные форсунки можно очищать, воздействуя на них тысячами импульсов, пока они находятся в ультразвуковой очистке. После этого форсунки должны быть проверены на предмет распыления. Расход инжектора также должен быть подтвержден.

Расходы топливных форсунок Bosch, указанные ниже, основаны на тестировании потока с помощью нашего оборудования для проверки топливных форсунок и не обязательно отражают данные других производителей.

Bosch Top Feed Fuel Injectors	OHM’s	CC/Min	Lb/hr
0 280 150 061	12,1	264	25,1
0 280 150 102	2. 4	192	18.3
0 280 150 105	2.5	196	18.6
0 280 150 116	2.8	200	19
0 280 150 034	2.6	344	32.7
0 280 150 125	2.3	192	18
0 280 150 126	2.2	192	18
0 280 150 130	2.2	192	18
0 280 150 036	2.5	504	48
0 280 150 151	2.2	248	23.6
0 280 150 157	2.3	240	23
0 280 150 158	2.1	236	23
0 280 150 201	2.8	240	22.82
0 280 150 203	16	192	18
0 280 150 209	15. 6	185	18
0 280 150 210	16	152	14
0 280 150 211	15.7	148	14
0 280 150 218	15.6	300	29
0 280 150 223	16	248	24
0 280 150 227	15	200	19.04
0 280 150 235	15,8	190	18
0 280 150 237	15,7	153	15
083	15
0 2800 357
0 2800 357
0 2800 357
0 2800 357
0 2800 357	.0017
0 280 150 415	15.9	166	16
0 280 150 419 (Ferrari )	14. 9	212	20.2
0 280 150 431	12	350	33
0 280 150 432	14.2	250	24
0 280 150 440	14.4	208	20
0 280 150 454	15.9	214	20.4
0 280 150 500	15.5	212	20
0 280 150 503	15.5	212	20
0 280 150 556	14.4	210	20
0 280 150 558	14.2	440	42
0 280 150 945	14.6	320	30.5
0 280 150 701	15.8	226	22
0 280 150 706	15.4	240	23
0 280 150 710	14. 2	144	14
0 280 150 712		240	23
0 280 150 714	15.8	192	18
0 280 150 715	15.4	154	15
0 280 150 718	14.2	194	18
0 280 150 727	14.3	142	14
0 280 150 730	15.7	192	18
0 280 150 731	15.7	192	18
0 280 150 737	15.7	304	29
0 280 150 746	17.3	212	20.2
0 280 150 749	15.7	198	19
0 280 150 756	14.4	295	28
0 280 150 759	14. 4	240	23
0 280 150 762	15.7	194	18
0 280 150 764	15.8	196	18.6
0 280 150 766	15.5	192	18
0 280 150 767	15.6	188	18
0 280 150 778	14.2	182	17
0 280 150 779	15.9	196	19
0 280 150 785	14.2	308	29
0 280 150 786	15.6	234	22
0 280 150 799		122	11.6
0 280 150 803	4.7	370	35
0 280 150 804	2.2	312	30
0 280 150 811	2. 2	264	25
0 280 150 834	2.9	328	31
0 280 150 837	4.7	1580	150
0 280 150 839	4.5	1600	152
0 280 150 840	4.7	1550	147
0 280 150 845 (SeaDoo)	2.6	660	62.9
0 280 150 846	4.7	1580	150
0 280 150 902	15.7	218	21
0 280 150 905	15.8	264	25
0 280 150 911	14.2	312	30
0 280 150 927	14.3	222	21
0 280 150 934	14.4	308	29
0 280 150 937	14. 5	152	14
0 280 150 941 (Ford FOSE-B5A)	14.3	152	14
0 280 150 945	14.5	320	30.5
0 280 150 947	14.3	260	25
0 280 150 951	15.5	286	27
0 280 150 953	12.1	210	20
0 280 150 955	15.8	196	19
0 280 150 965	12.1	238	23
0 280 150 967	14.3	265	25
0 280 150 972	14.9	256	24.4
0 280 150 973	11.6	218	20
0 280 150 998	12	232	22
0 280 155 008	15	188	18
0 280 155 010	15. 2	296	28
0 280 155 101	12.5	256	24
0 280 155 203 (00000787123 M Benz)	14.5	212	20.12
0 280 155 127	14.5	412	39
0 280 155 217	13.1	218	20.8
0 280 155 700	14.2	204	19
0 280 155 703	12	238	23
0 280 155 705	14.2	194	18
0 280 155 715	14	256	24
0 280 155 721	11.8	250	24
0 280 155 734	14.5	260	25
0 280 155 737	12.2	352	34
0 280 155 740	12. 2	240	23
0 280 155 784	12.2	256	24.4
0 280 155 787	15.3	200	19
0 280 155 789	12	240	23
0 280 155 791	15.9	190	18
0 280 155 811	12.2	354	34
0 280 155 825	12	250	24
0 280 155 830 (	60)	12.9	360	34.3
0 280 155 857	14.6	208	20
0 280 155 861	13.8	202	19.3
0 280 155 869 (Maserati Coupe M138)	15.3	296	28.2
0 280 155 892	12. 4	365	35
0 280 155 897	12.6	310	29.5
0 280 155 900	14.7	210	20
0 280 155 948	18.6	216	20.5
0 280 155 954	15.2	300	29
0 280 155 956	14	255	24
0 280 156 013	12.5	480	45.7
0 280 156 028	15.7	264	25.1
0 280 156 036	12	190	18
0 280 156 072 (A1120780349)	15	420	38.9
0 280 156 180	15.2	212	20.2
0 280 156 081	12	260	25
0 280 156 095	15. 1	332	31.6
0 280 156 127	14.7	410	39
0 280 156 208 (Polaris RZR800)	15	192	18
0 280 156 235	15.6	424	40.3
0 280 155 931	12.1	276	26.3
0 280 156 937	14.5	208	20
0 280 157 012 ( 022 906 031)	12.5	272	25.9
0 280 158 037	12.9	240	22.85
0 280 158 038	12.9	324	30.8
0 280 158 085	12.2	420	40
0 280 158 197	12.1	272	25.8
0 280 158 165 (Volvo Penta Морской)	12. 4	282	26.8
0 280 158 337	12.4	360	34.3
0 280 158 821	9.0	2120	201
0 280 155 787	14,6	200	19

Bosch Direct Incection Ful InjectorCC/Min	Lb/hr
0 280 500 112 (Buick)	1.6	312	29.67
0 280 500 020	1.3	224	21.3
0 260 500 037	1.5	264	25.1
0 260 500 059 (06H 906 036 E)	1.6	240	22.8
0 260 500 071	1.6	304	29
0 261 500 105 (Supercharged Jaguar)	1. 7	248	23.6
0 261 500 112	1.7	304	29

Bosch Hose End Fuel Injectors	OHM’s	CC/Min	Lb/hr
0 280 150 009	2.5	340	32
0 280 150 015	2.1	480	46
0 280 150 022	2.1	240	23
0 280 150 024	2.1	490	47
0 280 150 034	2.3	340	32
0 280 150 036	2. 2	495	47
0 280 150 038	2.3	400	38
0 280 150 100	2.1	186	18
0 280 150 102	2.1	186	18
0 280 150 105	2.2	188	18
0 280 150 112	2.2	186	18
0 280 150 114	2.2	186	18
0 280 150 116	2.2	185	18
0 280 150 123	2	186	18
0 280 150 124	2.2	495	47
0 280 150 128	2.2	186	18
0 280 150 153	2,7	248	23.6
0 280 150 154	2. 3	240	23
0 280 150 206	15.8	188	18
0 280 150 252	15,8	242	23

Fuel Injectors Under Лицензия от Bosch	OHM’s	куб.0033	25008X4 (Kawasaki Tyrex 750 L)	12. 8	248	23.7
CDh310	15.1	240	22.8
CDh310N	15.6	240	22.8
731075A	15.1	240	22.8
CDh340	15.1	260	24.76
CDh375	15.1	296	28. 1
EAT153 – (152118K)	12.5	300	28.57
EAT251	12.6	296	28.19
EAT287	12.5	340	32.4
EAT317	13	164	15.6
INP-077	15.1	200	19
INP-771   (627303, 12632014791)	14.6	240	22. 9
INP-780  (627303, 12632014791)	15.4	246	23.4
INP-781	15.4	246	23.4
MD319793	15.1	296	18.1
2500793	11.8	280	26.6
281061F	12.6	192	17,7

Коннекторы инжекторов, используемые с топливными инжекторами Bosch

EV1 Connector Fula Injector

EV1 Connector

For Pula Injector

EV6 Connector

For For For For For For -Concector

EV6.

Перейти к началу

Расход и характеристики топливных форсунок — MotorWest Performance

Ниже вы найдете список форсунок и их соответствующие характеристики. Обратите внимание, что они приведены только для справки, поэтому используйте их по своему усмотрению. Если вы не видите номер детали форсунки, которую ищете, отправьте нам сообщение для получения дополнительной информации

Bosch- Верхняя подача

Bosch- Боковая подача

Разное – Bosch- Верхняя подача

Дельфи

Manufacturer	Part Number	CCs/Min @ 3bar	Resistance (Ohms)
Delphi	17113870	200	12. 0
Delphi	12586554	200	12,0
Delphi	25176061	370	12,0
Delphi	25178968	15017	25178968	15017	25178968	15017	25178968	15017	25178968	15017	25178968	15017	25178968	15017	25178968.0017
Delphi	25313185	245	12.0
Delphi	25317628	220	12.0

Denso- Top Feed

Denso- Side Feed

Форд

Hyundai

г. JECS- Верхняя подача

JECS- Боковая подача

Лукас

Magnetti Marelli — боковая подача

Toggle Content

Никки

Рочестер

Siemens/ Bendix с верхней подачей

Siemens/ Bendix- Боковая подача

г. Вебер

Идентификация топливной форсунки GM и перекрестная ссылка

Было бы неплохо, если бы каждый новый мобильный телефон и электронное устройство были оснащены одним и тем же зарядным шнуром. То же самое можно сказать и об электронных топливных форсунках. Как раз в то время, когда мы привыкаем к определенной форсунке, дебютирует новая версия, и нам нужно изучить новый набор параметров.

Это неплохая сделка для ремонтной отрасли — вы просто заменяете неисправную форсунку предполагаемой заменой, и ремонт завершен. Тем не менее, для производителей высокопроизводительных двигателей, специалистов по замене EFI и заядлых ремонтников двигателей этот постоянно расширяющийся ассортимент топливных форсунок предлагает как возможности, так и путаницу. Изучив эти различные инъекторы для собственного назидания, мы поняли, что могли бы сэкономить нашим друзьям кучу времени, если бы просто передали то, что обнаружили. Или вы могли бы просто послушать своего зятя — он все знает, верно?

В этой статье будет рассмотрен обзор топливных форсунок GM. Мы сосредоточимся на всех важных характеристиках установки инжектора, таких как общая длина, размеры уплотнительных колец и электрические разъемы. Мы даже изучили адаптеры, которые позволят вам установить инжектор последней модели, например, в более ранний двигатель грузовика, а также информацию о запутанном наборе электрических разъемов. Соединительная часть этой истории была бы не так уж плоха, если бы отрасль могла придерживаться одного имени, но с несколькими именами для каждого соединителя это может вызвать недоумение. Это как иметь друга, которого зовут Боб по нечетным дням и Фред по четным дням.

Этот портрет семейства форсунок включает четыре из пяти популярных топливных форсунок GM. Слева направо: оригинальный Bosch Jetronic EV1, высокий стиль LS1, за которым следует ранний инжектор для грузовиков LS, и крайний справа поздний стиль LS3 EV6. Единственная отсутствующая версия – это инжектор для позднего грузовика, который имеет ту же высоту, что и деталь LS для раннего грузовика, но с электрическим разъемом EV6.

Что вы заметите, так это отсутствие информации о скорости потока, так как это добавило бы громоздкий объем материала к этой истории. Если есть достаточный спрос, мы можем легко создать часть II и добавить этот материал вместе с описанием различий между форсунками с высоким и низким импедансом, а также почему это важно и как рассчитать расход при различном давлении топлива.

Мы также создали таблицу со всеми физическими размерами инжектора. В сочетании с сопровождающими изображениями эта таблица, вероятно, является самым простым способом дифференцировать и понимать все различные форсунки GM.

Все двигатели LS с портом собора используют одинаковое расстояние между форсунками, что позволяет использовать топливные рампы вторичного рынка, такие как этот Holley. Мы поместили эту топливную рампу Holley LS1 / LS2 на впускной коллектор TrailBlazer SS с портом собора, используя Z-образные алюминиевые адаптеры крепления. Aeromotive не рекомендует смешивать и подбирать топливные рампы из-за возможности утечки топлива под высоким давлением.

Физические размеры и разъемы

Начнем с физических размеров форсунок, потому что с годами они сильно изменились. Мы начнем с самых ранних многоточечных форсунок типа Bosch, которые впервые появились в двигателях GM TPI примерно в 1985 году. Эти форсунки физически являются самыми большими и высокими из всех форсунок GM. В настоящее время эти агрегаты становятся менее популярными, главным образом потому, что они не обеспечивают высокую скорость потока, необходимую для современных более мощных двигателей.

В этих форсунках Bosch используется разъем, имеющий не менее трех различных псевдонимов. Самая ранняя ссылка – Jetronic – название Bosch для его ранней системы впрыска топлива. Этот разъем превратился в Minitimer, который теперь превратился в EV1. Сразу же это становится загадочным с тремя различными способами описания этого электрического разъема. Этот инжектор использовался в некоторых автомобилях вплоть до середины 2000 модельного года.

(слева) Высокий инжектор типа LS1 справа немного короче старых инжекторов Bosch TPI слева и сохраняет электрический разъем EV1. (Справа) Новейшая форсунка в стиле Gen IV, которую иногда называют LS3, является самой короткой из форсунок GM.

Следующим по высоте является инжектор LS1 первого поколения. Этот блок намного тоньше и немного короче, чем ранние форсунки Bosch, и занимает гораздо меньше места. Эти ранние форсунки использовались в легковых автомобилях LS1 и, хотя и выглядели более современными, сохранили разъем EV1 или Minitimer / Jetronic. К сожалению, GM не перенесла эту форсунку на грузовики, вместо этого выбрав совершенно другую форсунку.

Ранние двигатели грузовиков поколения III, такие как двигатели LS 4,8 л, 5,3 л и 6,0 л, имели гораздо более короткий корпус форсунки, который сохранил размеры верхнего и нижнего уплотнительных колец LS1/EV1, но значительно короче, чем Форсунка LS1. Уникальность этой ранней форсунки для грузовиков заключается в разъеме Multec 2. Поскольку большинство систем EFI вторичного рынка ориентированы на более современные форсунки EV6, для использования ранних форсунок для грузовиков часто требуется электрический адаптер.

(слева) Это оригинальный инжектор Bosch Jetronic с разъемом EV1, который также называется Minitimer. (В центре) Уникальной среди форсунок GM LS является ранняя версия грузовика GM, которая лишь немного выше, чем более поздняя форсунка LS3, использующая разъем Mini-Delphi. Это единственная форсунка, в которой используется этот электрический разъем. (Справа) Это разъем USCAR/EV6 в стиле LS3.

Становимся современными

Где-то в 2007 модельном году форсунки снова поменялись. Их высота и размеры уплотнительного кольца остались прежними, но электронный разъем изменился, чтобы соответствовать текущим форсункам в стиле LS3 с использованием разъема USCAR (Совет по автомобильным исследованиям США) / EV6. Этот инжектор для грузовиков на 0,370 дюйма выше, чем его двоюродный брат LS3, но использует тот же электрический разъем.

Возможно, чуть раньше, примерно в 2005 году, GM переключила инжектор легкового автомобиля на Gen IV, короткий стиль LS3, в котором используется разъем EV6 или USCAR. Это самая короткая форсунка из всех заводских распылителей, но ее размер не следует путать с отсутствием потенциала потока, поскольку эти форсунки могут проворачивать топливо.

(слева) Переходники с косичками позволяют использовать существующие форсунки с другим жгутом проводов. Эти разъемы FAST позволяют использовать старую форсунку Bosch Jetronic EVI с более поздней жгутом проводов, разработанным для форсунок EV6. (Справа) Мы видели жгуты проводов форсунок, сращенные с дрянными стыковыми разъемами с использованием проводов разного размера. Хотя это может работать как временное решение, даже минимальное сопротивление в цепи может повлиять на работу форсунки. Лучше избегать самодельных сращиваний проводов и использовать специальные переходники

Замена этих более новых, более коротких форсунок на более высокие впускные коллекторы открывает возможность для алюминиевых удлинителей, которые могут увеличить длину форсунки, чтобы адаптировать эти форсунки к более ранним применениям. Например, ICT Billet предлагает три адаптера разной длины для конкретных применений. Мы перечислили их характеристики в отдельной таблице.

Другим незначительным изменением, которое произошло с форсунками типа LS3 поколения IV, является диаметр нижнего уплотнительного кольца, который увеличился с 0,540 дюйма до 0,565 дюйма. Эти большие уплотнительные кольца иногда различаются по цвету. Версии AC Delco имеют синие 0,540-дюймовые уплотнительные кольца сверху, а более крупные 0,565-дюймовые нижние уплотнительные кольца красные. Важно следить за этими вещами, потому что использование комплекта форсунок типа LS3 в более раннем двигателе потребует замены нижних уплотнительных колец на меньшую версию, чтобы форсунка правильно поместилась в коллекторе.

В новейшей топливной форсунке LS3 используется нижнее уплотнительное кольцо большего диаметра по сравнению со всеми предыдущими форсунками. Разница составляет от 0,025 до 0,030 дюйма (см. таблицу). Если вы добавляете более раннюю форсунку к более позднему впуску, такому как LS2 или LS3, вам понадобятся уплотнительные кольца большего диаметра 0,570 дюйма. Эти уплотнительные кольца легко доступны. Мы нашли их для более поздних моделей двигателей LS3 через RockAuto. AC Delco имеют цветовую маркировку: синий сверху и красный снизу.

Следует также отметить, что Aeromotive предупредила нас, что они не рекомендуют адаптировать топливные рампы к различным двигателям из-за возможности утечки топлива под высоким давлением между топливной форсункой и рампой. Это предупреждение, вероятно, также распространяется на использование адаптеров. Таким образом, смысл здесь в том, чтобы действовать осторожно и следить за тем, чтобы любая замена топливной рампы или форсунки выполнялась правильно.

Это довольно много материала, который можно усвоить за один присест, но изучение этой информации поможет ответить на большинство, если не на все ваши вопросы о взаимозаменяемости топливных форсунок.

(слева) Благодаря этим адаптерам ICT немного упрощает изменение высоты форсунок. В этом случае адаптеры ICT превращают короткий инжектор LS3 в высоту высокого типа LS1. ICT Billet также производит два более коротких адаптера: один для адаптации короткого LS3 к воздухозаборнику FAST LSX, а третий набор для адаптации воздухозаборников LS1 к LS3. (Справа) Чтобы показать, как работают топливные адаптеры, мы поместили эти форсунки FAST 65 lb/hr в стиле LS3 на впуск FAST LSXr. Впуск предназначен для размещения более высоких форсунок, поэтому мы добавили промежуточные адаптеры для направляющих ICT Billet. Для коллектора FAST также требуются нижние уплотнительные кольца большего размера, которые поставляются вместе с коллектором. Будьте осторожны с этими адаптерами, чтобы убедиться в отсутствии утечек топлива в рампе.

Геометрия форсунки Spray A — Система сгорания двигателя

Компания Bosch пожертвовала пять номинально идентичных форсунок с одним отверстием для исследования «Spray A». Подробно описаны все условия окружающей среды и работы форсунки для исследования спрея А. Технические характеристики форсунки и форсунки следующие:

Технические характеристики форсунок Spray A системы сгорания двигателя
Топливная форсунка Common Rail	Электромагнитный привод Bosch, поколение 2. 4
Номинальный диаметр выходного отверстия сопла топливной форсунки	0,090 мм
Форсунка Коэффициент К	K = (d вход – d выход )/10 [использовать мкм] = 1,5
Форсунка	Сглаженный гидроэрозией
Объем мини-мешка	0,2 мм 3
Коэффициент расхода при перепаде давления 10 МПа	C d = 0,86 (комнатная температура при использовании дизельного топлива)
Количество отверстий	1 (одно отверстие)
Ориентация отверстия	Аксиальный (0°, полный угол прилегания)

Обратите внимание, что фактический диаметр сопла, а также коэффициенты расхода и площади сужения, измеренные в условиях распыления А, значительно отличаются от номинальных значений, указанных в таблице.

В таблице ниже представлена ​​информация об измерении геометрии сопла, полученная с помощью различных методов, описанных в Kastengren, 2012. Анализ силиконовой формы также был выполнен для сопла 675. Границы выхода отверстия (профили X-Y, измеренные с помощью оптической микроскопии) представлены в таблице в виде текста. файлы (*.txt), центрированные по оси инжектора, чтобы выделить смещение отверстия на выходе. Эквивалентный диаметр по оси отверстия дается на основании томографии или фазово-контрастного анализа. Чтобы удалить артефакты скругления на входе, мы подбираем эквивалентный диаметр от 10 до 80% длины отверстия, а затем экстраполируем эту подгонку на вход и выход сопла, чтобы определить коэффициент К.

Серийный номер форсунки	Выходной диаметр [мкм]	Граница выхода [мкм]	θ [град. ]	Файл поверхности .stl	Выходное смещение [мкм]	Профиль осевого диаметра [мм]	К-фактор	Входной радиус [мкм]	Профиль осевого диаметра [мкм]	К-фактор
210370	90,8	В1	-90	стл	50	Ч1	1,5	23	–	–
210675	89,4	В1	9	стл *; стл	53	Р1	1,3	25	–	–
210677	83,7	В1	32	стл	37	Р1	1,8	20	Р2	1,8
210678	88,6	В1	36	стл	39	Р1	1,8	19	Р2	1,7
210679	84. 1	В1	-22	стл	22	Р1	1,8	17	Р2	1,8

*Примечание 210675 Томография была обновлена ​​на основе рентгеновской томографии высокого разрешения, выполненной Али Чирази в CNRS, Франция. Необработанные данные были сглажены для создания данного файла stl, который был рекомендован для построения расчетной сетки для ECN3.

Ниже приведена схема определения, используемого для ориентации отверстия. Выход отверстия расположен в начале используемой декартовой системы координат (X, Y, Z). Угол ориентации θ вместе со смещением на выходе представляют расположение отверстия относительно оси корпуса форсунки и топливной трубки. Обратите внимание, что угол ориентации также выражается как φ, угол, используемый производителем. Однако φ обозначен двумя штифтами для удержания сопла в положении относительно корпуса форсунки, которые не видны снаружи (без демонтажа сопла). По этой причине θ определяется как угол между топливной трубкой и фактическим отверстием в направлении против часовой стрелки, если смотреть на наконечник форсунки. Смещение, представленное в таблице выше, соответствует расстоянию между осью форсунки и осью отверстия на выходе.

Рис. 6.3.1. Схематическое определение ориентации отверстий для распылителя A (аксиальная форсунка с одним отверстием).

Файлы стереолитографии (.stl), полученные на основе рентгеновской томографии, предоставляются для каждого сопла в таблице в соответствии с соглашением об ориентации инжектора, за исключением того, что осевое расстояние в этих файлах представляет собой координату z. При моделировании этих форсунок имейте в виду, что реальная поверхность форсунки не отображается идеально в этих файлах stl из-за артефактов измерений, как обсуждалось Kastengren, 2012. В настоящее время предпринимаются усилия по созданию более точных файлов поверхности. Идеализированная шестигранная сетка также была создана для сопла 675.

Геометрия вверх по потоку над седлом иглы.

Также доступна геометрия сопла для форсунок Spray B с тремя отверстиями.

Также доступна геометрия сопла для форсунок Spray C с одним отверстием.

Также доступна геометрия сопла для форсунок Spray D с одним отверстием.

ParaView рекомендуется как просмотрщик stl файлов.

Моделирование форсунки Common Rail Bosch

• Статьи, ДПМ

Система впрыска топлива Bosch подает отмеренное количество под высоким давлением для смешивания со сжатым воздухом внутри камеры сгорания для эффективного сгорания. технология впрыска, которая делает современные автомобили более привлекательными, чем когда-либо прежде.

Система Common Rail компании Bosch состоит из насоса высокого давления , рампы и форсунки , , который впрыскивает точное количество топлива в камеру сгорания в нужное время и в нужном количестве, его можно активировать с помощью соленоида на форсунке, он также контролирует продолжительность и время с помощью ECU (электронный блок управления).

Особенности:

• Работает при давлении впрыска до 2050 бар, равном весу седана на ногте человека.
• Множественные инъекции до 8 за ход
• Поддерживает качество и производительность
• Проведен процесс гидроэрозионной обработки отверстий сложной формы, размер которых равен одной трети диаметра человеческого волоса
• Самая сложная в мире конструкция форсунки для дизельного топлива
• Разработано и спроектировано так, что каждый компонент представляет собой уникальную технологию

Инжектор — это устройство, используемое для распыления жидкости (разложения ее на мелкие капли), а также инжектор — это просто распылитель, который преобразует поток жидкости в аэрозоль. Полное определение инжектора — это тип насоса, который преобразует энергию сжатия жидкости в динамическую энергию (скорость) с использованием эффекта Вентури сужающегося-расходящегося сопла . Также даны другие названия, такие как распылитель и эжектор (инжектор или сопло).

Форсунки используются при необходимости быстрого впрыска жидкости, например, для впрыска топлива в камеру сгорания или при необходимости более высокой скорости обмена с окружающей средой. Как правило, инжектор будет использоваться всякий раз, когда требуется контролируемое распыление жидкости.

В этой работе мы будем моделировать форсунку Common Rail Bosch, форсунка Common Rail bosch имеет семь отверстий. Приведены другие условия, это выглядит следующим образом, а схема этой форсунки представлена ​​на следующем рисунке:

• Давление впрыска = 1600 бар
• Диаметр отверстия = 0,167 мм
• Дан профиль впрыска

• Распылительная камера:
• Скорость воздушного потока = 0,05 м/с
• Температура воздуха = 710 К
• Давление воздуха = 50 бар
• Топливо : Летнее дизельное топливо EN 590

Рисунок 1. Инжектор системы впрыска топлива Bosch Common Rail

Инжектор системы впрыска топлива Bosch Common Rail подаваемое в двигатель под давлением с электронным управлением в системах Common Rail, оно обеспечивает уровень гибкости, который можно использовать для лучших в своем классе уровней контроля выбросов, мощности и расхода топлива.

Топливо распределяется к форсункам от аккумулятора высокого давления в системе Common Rail, называемой рампой, топливный насос высокого давления питает рампу, также давление в рампе и начало и конец сигнала, который активирует инжектор для каждого цилиндра с электронным управлением. Преимущества системы Common Rail включают гибкость в управлении моментом впрыска и скоростью впрыска.

В этой форсунке ожидается кавитация при высоком давлении впрыска в течение большей части времени впрыска.

Типичный коэффициент расхода для этого режима впрыска составляет 0,7 ~ 0,8.

• Начальный диаметр струи должен быть меньше диаметра сопла
• Скорость впрыска можно рассчитать по давлению впрыска и коэффициенту расхода

Анализ экспериментальных установок: Топливо

В этом разделе обсуждается используемое топливо и его компоненты. Дизельное топливо – это любое жидкое топливо, специально предназначенное для использования в дизельном двигателе, типе двигателя внутреннего сгорания, в котором воспламенение топлива происходит без искра из-за сжатия впускного воздуха и последующего впрыска топлива. Поэтому дизельному топливу необходимы хорошие характеристики воспламенения от сжатия. Большинство людей обычно используют один компонент для представления природного дизельного топлива.

Виды, представляющие дизельное топливо:

н-гептан (C7h26):

• Дизельное топливо содержит большой процент н-гептана
• н-гептан – хороший выбор для сжигания дизельного топлива;
• н-гептан имеет очень отличные характеристики испарения от реального дизельного топлива

топливо, поэтому оно не подходит для исследования распыления дизельного топлива

н-додекан (C12h36): модель Cummins

н-тридекан (C13h38): модель UIUC

н-тетрадекан (C14h40): модель UW

Модель многокомпонентного топлива

Анализ экспериментальных установок: окружающая среда

• Скорость воздушного потока = 0,05 м/с
• Температура воздуха = 710 К
• Давление воздуха = 50 бар
• Низкая скорость воздуха => струя будет двигаться почти прямо в направлении впрыска
• При температуре 710К скорость испарения высокая
• Плотность воздуха довольно высокая + высокое давление впрыска => быстрое распыление
• Длина разрыва должна быть короткой
• Скорость замедления капель может быть высокой => важен разрыв ВУ
• Состояние распылительной камеры аналогично обычному дизельному распылителю в цилиндре
• Неправильный угол распыления 9~10

Настройки модели от авторов

И улучшенные настройки модели в этой модели представлены на следующем рисунке:

Как вы можете видеть в таблицах выше, ряд строк был изменен разными цветами.

В этой работе для впрыска использовался метод впрыска твердого конуса , волновая модель подходит для высокоскоростного впрыска, где Кельвина-Гельмгольца 9Считается, что нестабильность 0020 преобладает над каплей при распаде ( ). Поскольку эта модель разделения может увеличить количество вычислительных посылок, вы можете изначально захотеть ввести небольшое количество капель.

В модели распада KH-RT , B ₀ , B ₁ , C _3, и c равны 0,61, 18, 2,5 и 30 соответственно.

Где B ₀ и B ₁ — постоянная времени разрушения модели соответственно.

Из-за комментариев мы использовали вторичное дробление, где ANSYS FLUENT предлагает две модели дробления капель: модель аналогии распада Тейлора (TAB) и волновую модель, модель TAB рекомендуется для инъекций с низким числом Вебера и хорошо подходит для низкоскоростных распылителей в стандартной атмосфере, для чисел Вебера больше 100 волновая модель более применима. Волновая модель популярна для использования в высокоскоростных двигателях с впрыском топлива .

Также установите капельку коллизии в форму по умолчанию и измените начальный диаметр капли.

Измените скорость впрыска и тип топлива на C ₁₂ H ₂₆ лучшее представление для моделирования распыления, потоки впрыскиваемых частиц составляют 500 пакетов за временной шаг, а временной шаг впрыска составляет 50 мс, вы можете видеть топливо спецификации в следующей таблице:

Там, где в свойствах топлива указаны данные автора и описание.

Чтобы определить кусочно-линейную функцию температуры для свойства материала, выполните следующие действия:

В диалоговом окне «Создание/редактирование материалов» выберите кусочно-линейную функцию в раскрывающемся списке справа от имени свойства, поэтому автоматически откроется диалоговое окно «Кусочно-линейный профиль».

Анализ результатов: Форма струи

Согласно следующему моделированию форма струи была следующей:

Анализ результатов: длина проникновения

Как видно из рисунка ниже, модельный прогноз изменения длины проникновения брызг во времени сравнивается с экспериментальными данными. Сравнение показывает, что модель до 1,4 мс Симуляционная и экспериментальная модели имеют меньшую ошибку, чем друг друга, но ошибка увеличивается от 1,4 мс и далее.

Из этой таблицы можно сделать следующие выводы:

Наблюдение за длиной проходки

• Прогнозируемая длина проходки растет почти линейно со временем в начале, что хорошо согласуется с экспериментальными данными

• Прогнозируемая длина проникновения растет, не достигая « стационарного состояния », в то время как экспериментальные данные показывают очевидную стационарную длину проникновения

• Вопрос: Почему в этом случае следует ожидать, что длина проходки станет установившейся?

• Вопрос: При каких условиях длина проходки не может достигать

установившееся состояние?

• Возможные причины несоответствия:
• Неверное определение длины проникновения
• Распыление или испарение предсказано неправильно

Анализ результатов: распределение капель по размеру

• Наблюдение:
• Размер капли уменьшается от центра
• Размер капель значительно уменьшается в начале введения и остается почти постоянным до конца введения.

Ansys FluentatomizeBoschBosch Common Rail InjectorBosch CRSBreakupCollisioncombustioncombustion chamberconvergent-divergent nozzleDPM SprayECUFuelfuel injectionhigh pressurehigh-pressure pumphigh-speed fuelInjectorKelvin-HelmholtzKH-RTKH-RT breakup modellow-speed spraysmodern diesel enginesn-heptanepenetration lengthSolid ConeSolid Cone Injectionsolid cone injection methodSprayTABTaylor AnalogyTaylor Analogy Breakupwave modelWeberWeber number

Characterization скорости впрыска дизельных соленоидных форсунок, работающих в режиме многократного впрыска: сравнение методов импульса распыления и трубок Bosch

1 Введение

Существенный прогресс в области систем впрыска за последнее десятилетие внес существенный вклад в повышение эффективности двигателей с воспламенением от сжатия. Благодаря системам впрыска под сверхвысоким давлением и точному управлению впрыском топлива выбросы на выходе из двигателя, такие как сажа, несгоревшие углеводороды, окись углерода и оксиды азота (NOx), были снижены в соответствии со строгими нормами. Современные системы прямого впрыска обеспечивают большую гибкость при работе при сверхвысоких давлениях впрыска и множественных повторяющихся импульсах впрыска. Эта разработка облегчает управление расходом топлива для формирования скорости тепловыделения, что впоследствии может повысить эффективность двигателя и сократить выбросы (Mohan et al., 2013; Lam et al., 2015; Cung et al., 2017; Bhavani Shankar et al. и др., 2017 г. Лам и др., 2019 г.; Аль-Рамадан и др., 2020 г.; Харш и др., 2020 г.; Тан и др., 2020 г.; Джин и др., 2021 г.; Альджабри и др., 2022 г.; Чжан и др., 2022). Концепция многократного впрыска была исследована для устранения связи между NOx и сажей, например, в работе Nehmer and Reitz (1994) при работе при высоком давлении впрыска с раздельным впрыском. Затем было показано, что выбросы NOx при раздельном впрыске могут быть уменьшены за счет управляемости скорости тепловыделения (ступенчатого включения топлива), при которой начинается основное сгорание. Предельные уровни сажи наблюдались в зависимости от адаптированной стратегии впрыска, поскольку основное сгорание было больше смещено в сторону впрыска, при котором сгорание происходило поэтапно. При обычном сгорании дизельного топлива образование сажи на наконечнике форсунки при однократном впрыске уменьшалось при раздельном впрыске, поскольку это приводило к улучшению смешивания топлива с воздухом (Nehmer and Reitz, 19).94).

В условиях высокой плотности окружающей среды мы исследовали возможность использования многократного впрыска для достижения изобарического сгорания с использованием двигателя Volvo D13 для тяжелых условий эксплуатации (Бабаев и др., 2019). В контексте сгорания под высоким давлением изобарическое сгорание имеет перспективу достижения высокой эффективности за счет увеличения степени сжатия или сверхвысокого наддува. Пиковое давление в цилиндре не превышает максимально допустимого для этого двигателя, что ограничивает работу с обычным дизельным двигателем (CDC). Исследование продемонстрировало преимущества изобарического сжигания с точки зрения эффективности и выбросов по сравнению со стратегией однократного впрыска, используемой CDC. Контроль скорости выделения тепла имеет решающее значение для изобарного горения, и это было продемонстрировано в нашем исследовании . in-situ исследований по измерению скорости закачки (Aljohani et al., 2019; Babayev et al., 2019), где поэтапная закачка была связана с формой тепловыделения.

Впрыск топлива под сверхвысоким давлением представляет собой сложный процесс, на который сильно влияют условия работы двигателя с точки зрения температуры топлива, давления и компоновки системы (форсунка, рампа, трубопроводы и т. д.). Впрыск создает волны давления с большими градиентами, которые отражаются от общей топливной рампы, трубопроводов и форсунок. Это оказывает значительное влияние на результирующую скорость закачки (ROI) (Catania et al., 2008; Manin et al., 2012; Payri et al., 2012; Mohan et al., 2018). При измерении ROI более точно воспроизвести как можно больше условий, подобных двигателю (AlRamadan et al., 2019).; Алджохани и др., 2019). Выбор методологии измерения рентабельности инвестиций имеет решающее значение, особенно для схем многократного закачивания (Martínez-Martínez et al., 2021). Например, метод импульса распыления не может характеризовать окупаемость коротких ранних инъекций, как показано в AlRamadan et al. (2019). При разделенной закачке на поведение форсунки сильно влияло время выдержки, так как гидравлические задержки второй закачки были значительно сокращены, что приводило к объединению закачек. Это вызывает вопросы о технических ограничениях такого метода для многократных инъекций с короткими импульсами инъекций.

В литературе было предложено несколько методов для характеристики рентабельности инвестиций при высоких давлениях закачки. Несмотря на новизну и точность каждого метода, методы с использованием трубки Боша, Цойха и потока импульса были хорошо проверены с помощью вычислительной гидродинамики. Метод трубки Боша (ВМ) является эталонным методом для определения скорости впрыска при определенном противодавлении. Его принципы включают измерение волны давления, возникающей, когда топливо впрыскивается в измерительную трубку, заполненную и удерживаемую при постоянном давлении, через обратный клапан на конце измерительной трубки (Bosch, 19).67). Обратный клапан отражает генерируемую волну давления, чтобы вызвать отраженный сигнал давления на датчике давления. Этот датчик давления обычно помещается в приспособление рядом с соплом форсунки и измеряет падающие и отраженные волны давления во время впрыска. Таким образом, профиль давления и скорость звука выводятся для расчета инжектируемой массы. Метод потока импульса измеряет поток импульса падающего факела распыления на датчике силы, установленном перпендикулярно отверстию сопла форсунки. Поскольку преобразователь расположен на расстоянии от сопла форсунки, что позволяет распылу развиваться во время впрыска, результирующий поток импульса пропорционален скорости впрыска и используется для оценки скорости распыления на выходе из сопла форсунки на основе геометрии сопла, расхода коэффициент и предполагаемая плотность топлива (Naber and Siebers, 1996; Пайри и др., 2005). Торелли и др. (2018) оценили изменение потока от выстрела к выстрелу с помощью рентгеновского метода и показали, что поток был постоянным и повторяемым, что демонстрирует, что коэффициент расхода можно считать постоянным.

Метод Zeuch основан на принципе измерения давления, сходном с методом трубки Боша (Matsuoka et al. , 1969). Однако метод Zeuch регистрирует увеличение давления, когда топливо впрыскивается в камеру постоянного объема, в которой поддерживается давление (т.е. p). Это впрыскиваемое топливо увеличивает давление в камере (становится p+dp), а результирующее увеличение давления пропорционально объемному модулю топлива и позволяет оценить скорость впрыска с учетом перепада давления. Сравнение методов трубки Bosch и Zeuch для характеристики ROI не показало каких-либо существенных различий. Несмотря на то, что при использовании метода Zeuch наблюдался выраженный и более крутой начальный подъем (Bower and Foster, 1991), позже было показано, что методы с трубкой Боша и метод Цойха дают разную среднюю скорость введения (Arcoumanis and Baniasad, 1993). Одним из недостатков метода Zeuch по сравнению с Bosch является его ограничение в реализации минимального противодавления из-за кавитации (Takamura et al., 1992).

При использовании форсунок с несколькими отверстиями изменение количества впрыскиваемого топлива между отверстиями форсунки немного изменяет среднюю скорость впрыска, как показано в Luo et al. (2014), Чжоу и соавт. (2016) и Luo et al. (2018). Численная проверка по набору экспериментальных данных многоканальных инжекторов была изучена в Zeng et al. (2012), чтобы понять различия от одного отверстия к другому. Исследование выявило большие потери потока и их влияние на закачку из разных отверстий. Была реализована макроскопическая лазерная методика с численным анализом, которая позволила визуализировать доминирующие силы, связанные с разрушением струей жидкости многоканальных инжекторов. Их результаты показали, что силы инерции, вязкости, поверхностного натяжения и аэродинамические силы (то есть силы сопротивления) являются основными действующими силами на чувствительный элемент для метода потока импульса (Zeng et al., 2012). Луо и др. (2014) изучили скорость впрыска с помощью метода потока импульса (MFM) для дизельной форсунки с шестью отверстиями и использовали регулируемую подставку для выравнивания чувствительного элемента для каждого отверстия по перпендикулярному направлению распыления. Они продемонстрировали незначительную степень зависимости от количества топлива от расстояния до цели и от угла цели, под которым падал струйный шлейф. Однако при расстоянии между выпускным отверстием и мишенью 12 мм и больше наблюдалась заметная задержка в начале впрыска и более низкий пик скорости впрыска. В этом исследовании (Luo et al., 2014) расстояние распыления до мишени было зафиксировано на оптимальном расстоянии для захвата одного распылительного шлейфа, выходящего из одного из шести сопловых отверстий форсунки, без помех для других выходящих распыляющих шлейфов. Коэффициент расхода некавитационной дизельной форсунки был исследован с помощью MFM, и было показано, что он сильно коррелирует с давлением впрыска, в то время как на средние коэффициенты расхода существенного влияния не оказывалось. Теоретически были получены сравнимые результаты для коэффициента расхода, который находится в диапазоне 0,9.при высоком давлении нагнетания (Desantes et al., 2016). Изменения коэффициента расхода от одной скважины к другой находились в диапазоне 0,8–0,9, как также показано Zhou et al. (2016). Влияние физических свойств на дизельные форсунки с использованием трехмерного моделирования с заменителями дизельного топлива сравнивалось с бензиновым топливом в Torelli et al. (2017). Эффект кавитации во время полного подъема иглы был менее выражен для дизельного топлива, чем для других испытанных видов топлива, и эта кавитация согласуется со значением коэффициента расхода, выбранным для этого исследования. Таким образом, в настоящей работе для оценки скорости на выходе из сопла форсунки рассматривалось постоянное значение расходного коэффициента. Подробная оценка скорости описана в следующем подразделе «Постобработка данных».

Ге и др. (2019) использовали модель CFD для прогнозирования начальной длины проникновения жидкости с учетом скорости нагнетания, измеренной с помощью методов Zeuch и измерения потока импульса. Профиль ROI, измеренный методом потока импульса, привел к более высокой скорости увеличения во время начального разгона по сравнению с начальным профилем разгона, измеренным методом Zeuch. Согласованные результаты были получены с длиной проникновения жидкости при использовании профиля ROI, созданного с помощью MFM. Профили скорости из этих двух профилей ROI использовались в качестве входных данных для прогнозирования длины проникновения жидкости и сравнения с измеренной длиной проникновения. Моделирование показало, что профиль скорости, созданный с помощью MFM, может предсказать смоделированные данные и был более последовательным, чем моделирование, полученное из профилей скорости через профиль ROI Zeuch.

В этом исследовании мы изучаем два хорошо проверенных метода измерения рентабельности инвестиций, метод потока импульса и метод трубки Боша, чтобы охарактеризовать дизельный соленоидный инжектор с несколькими отверстиями, работающий в стратегиях одинарного и двойного впрыска с заметно коротким временем задержки. Эта статья разделена на три основных раздела. Во-первых, экспериментальная конфигурация и постобработка описаны для методов импульсного потока и трубки Боша. Во-вторых, представлен краткий обзор теоретических основ этих методов. Наконец, представлены экспериментальные результаты текущего исследования, а также продемонстрированы и обсуждены различия между BM и MFM.

2 Экспериментальная установка и испытательный стенд

Один общий испытательный стенд использовался для получения измерений скорости впрыска для метода импульсного потока и метода трубки Боша. Испытательный стенд был гибким и позволял быстро переходить из одной конфигурации в другую.

2.1 Система впрыска топлива

Система впрыска топлива состояла из: топливного бака, насоса низкого давления, топливного фильтра, пневматического насоса высокого давления (до 3000 бар), грузового автомобиля. дизельный Common Rail, инжектор F2 Delphi с шестью отверстиями (Meek et al., 2014) и регулятор обратного давления для контроля давления в обратной линии. Расположение этих компонентов показано на рис. 1. Схема впрыска воспроизводила условия работы двигателя, поскольку использовались последовательная рампа и трубы высокого давления (ВД). В качестве топлива для данного исследования использовалось товарное дизельное топливо с плотностью 835 кг/м3 и кинематической вязкостью 2,43 мм2/с. В таблице 1 приведены характеристики топлива.

РИСУНОК 1 . Схема экспериментальных установок БМ и МФМ. Список основных компонентов: (1) соленоидный инжектор Delphi F2; (2) последовательная общая магистраль; 3 – пневматический насос высокого давления; (4) топливный фильтр; (5) насос низкого давления; (6) предохранительный клапан; (7) держатель форсунки; (8/8′) держатель датчика давления; (9) датчик давления; (10) труба длиной 25 м; 11 – клапан, отражающий волны давления; (12) манометр; 13 – топливная шкала; (14) топливный бак.

ТАБЛИЦА 1 . Свойства сертифицированного дизельного топлива, используемого в текущих измерениях рентабельности инвестиций.

2.2 Измерение потока импульса

В МСМ пьезоэлектрический датчик давления (AVL GU22C, используемый в качестве датчика силы) располагался перед одним из отверстий форсунки на расстоянии 4 мм от сопла, как показано на рисунке. 1. Контейнер использовался для сбора общей массы впрыскиваемого топлива за достаточно большое количество испытаний. Таким образом, средний показатель ROI может быть откалиброван по введенной массе за испытание (цикл). Усилитель заряда Kistler 5051A использовался для усиления сигнала датчика при применении аппаратного фильтра нижних частот на частоте 6 кГц. Стоит отметить, что собственная частота датчика составляет 100 кГц, а примененный фильтр был направлен на устранение колебаний силы, вызванных попаданием струи на чувствительный элемент. Мы обнаружили, что частота колебаний соответствует собственной частоте датчика. Система National Instruments CompactRIO использовалась для управления инжектором и для записи измеренных сигналов с частотой дискретизации 500 кГц хорошо синхронизированным образом.

2.3 Измерение трубками Bosch

Испытательная установка, используемая в MFM, была адаптирована для использования в методе трубок Bosch. Часть, удерживающая пьезоэлектрический датчик давления перед соплом форсунки, была заменена новой частью, удерживающей другой датчик давления, установленный вертикально к топливному каналу (см. иллюстрацию на рис. 1). Та же система впрыска (привод, рейка, трубопроводы и т. д.), усилитель заряда и комплектация использовались в БМ. Использовались те же методы фильтрации сигналов. Топливный канал, охватывающий наконечник сопла форсунки, имел диаметр 7,2 мм и длину 7 мм. Измерительная труба (длиной 25 м) устанавливалась на конце топливного канала и имела внутренний диаметр 3,9мм. Клапан был установлен на конце измерительной трубки для отражения волны давления, а предохранительный клапан использовался для регулирования противодавления на уровне 4 бар. Влияние различных уровней противодавления было исследовано при эталонных условиях давления впрыска 1500 бар. Впрыскиваемая масса сравнивалась с экспериментальными данными по потреблению топлива двигателем, и наблюдаемые различия находились в пределах вариаций между испытаниями. Это предположение о влиянии противодавления остается в силе до тех пор, пока давление впрыска значительно выше, чем противодавление, рассматриваемое в целевом приложении к двигателям.

3 Теоретическая основа и методология

В общем, уравнение сохранения массы применяется для количественной оценки массового расхода. Изменение плотности закачиваемой жидкости обычно считается незначительным, а плотность считается постоянной, поскольку объемная температура и давление окружающей среды поддерживаются близко к стандартным условиям (T∞=298,15 ℃ и давление p∞=1 атм). Это предположение приводит к следующему виду интегрального уравнения сохранения массы:

m˙(t)=∫ρfueffdA,(1)

где ρf — плотность топлива, а ueff — скорость на выходе из сопла факела струи жидкости.

Скорость на выходе из форсунки учитывает жидкую фазу при неиспаряющейся конфигурации распыления дизельного топлива. Для оценки скорости распыляемого шлейфа в методах трубки Боша и потока импульса применяются разные принципы измерения.

3.1 Метод трубки Bosch

При измерении с помощью трубки Bosch определение дополнительного количества топлива основано на уравнении давление-скорость, полученном из теоремы о гидравлическом импульсе, предполагающей наличие одиночной волны давления в поле потока. Волны давления в жидкости распространяются со скоростью звука. Предполагая равномерный одномерный поток жидкости, теорема о гидравлическом импульсе позволяет хорошо оценить скорость потока жидкости. Уравнение ROI оценивается в соответствии с работой Bosch (1967) как

m˙(t)=Aa(t)p(t), (2)

где A — площадь поперечного сечения арматуры, a(t) — скорость звука волны давления, а p(t) — скорректированный сигнал давления.

В текущей работе скорость звука измерялась для каждого тестового случая путем регистрации задержки между падающей волной давления (определяющей ROI) и ее отражением на клапане, установленном на конце длинной трубы. Это заменило необходимость использования дизельного суррогатного топлива с хорошо известными скоростно-звуковыми характеристиками. Скорость измерения звука была постоянной во всей тестовой матрице, так как ее стандартное отклонение было ниже 1,5%. Площадь поперечного сечения рассчитывалась с учетом среднего внутреннего диаметра топливного канала и измерительной трубы. Количественный ROI был скорректирован на основе подхода к калибровке, как описано в следующем разделе постобработки.

Теория метода Боша подходит для одиночной однородной волны давления, распространяющейся со скоростью звука. Это вызывает вопросы об адекватности такого подхода для характеристики ROI множественных инъекций. Текущая работа решает эту проблему путем сравнения BM с MFM в схеме раздельного впрыска, где время пребывания варьировалось.

3.2 Метод потока импульса

Метод потока импульса включает измерение потока импульса, создаваемого столкновением факела распыления с чувствительным к силе элементом. Впрыск жидкого топлива подвергается физическим ограничениям потока и граничным условиям, которые вызывают сложные явления, такие как кавитация и перепад давления. Для упрощения моделирования потока импульса считалось, что факелы факела, развивающиеся перед отверстиями сопла форсунки, находятся в жидкой фазе с постоянной плотностью. Кроме того, были приняты эффективная площадь и скорость, что упростило определение коэффициентов потока, как сообщается в Payri et al. (2005). Импульс струи обозначается в следующем виде:

M˙(t)=∫ρfueff2dA.(3)

На основании закона сохранения импульса уравнение импульса можно рассматривать в виде потока импульса струи, эквивалентного силе струи, действующей вверх по потоку на чувствительную область мишени датчик силы. Следовательно, уравнение импульса обозначается как

M˙(t)=F. (4)

С уравнениями. 2, 3, 4, поэтому массовый расход можно рассматривать как пропорциональный потоку импульса струи следующим образом:

m˙(t)~F(t), (5)

сила импульса распыления, действующая на датчик.

Скорость впрыска может быть получена количественно двумя методами: 1) измерение силы с помощью калиброванного датчика и определение пропорциональных коэффициентов на основе плотности топлива и эффективной площади отверстия форсунки, или 2) измерение силы для получения Формирование ROI и применение калибровки на основе взвешивания общего количества впрыскиваемого топлива. В текущем исследовании для получения количественного измерения ROI использовался второй вариант.

3.3 Постобработка данных

В дополнение к аппаратной фильтрации к необработанным сигналам был применен КИХ-фильтр нижних частот с порогом 4 кГц. Профили давления и силы были привязаны и скорректированы для компенсации утечки заряда. Подробнее об этой постобработке сообщалось в (Aljohani et al., 2019). Затем сигналы корректировались на незначительные флуктуации шумов на эталонных уровнях и усреднялись по циклам (тестам), зарегистрированным в каждом конкретном случае. В BM для усреднения учитывалось 5 циклов, а для измерений МСМ учитывалось 30 циклов. Это было мотивировано небольшим изменением от цикла к циклу, наблюдаемым в BM по сравнению с конфигурацией MFM.

В методе импульсного потока важно учитывать время, необходимое для прохождения факела распыла от отверстия сопла до мембраны датчика, расположенной на расстоянии 4 мм от отверстия сопла инжектора. Скорость факела факела на сопловом отверстии оценивалась по расходу впрыска, плотности топлива, количеству сопловых отверстий, их площади и предполагаемому расходному коэффициенту. Следующее уравнение использовалось для расчета скорости распыления:

v(t)=m˙(t)NhρfAhCd,(6)

где m˙(t) – скорость впрыска, полученная методом импульсного потока, Nh – количество отверстий, ρf – плотность топлива, Ач – площадь поперечного сечения отверстия сопла, Cd – коэффициент расхода.

Рассматриваемый коэффициент расхода составлял 0,9, и это было основано на информации, предоставленной производителем форсунки (используемая форсунка имела коэффициент k, равный 3). Эта оценка согласуется с типичными дизельными форсунками высокого давления (Desantes et al., 2016; Zhou et al., 2016). Следовательно, скорость интегрировалась по времени для получения определенного расстояния между отверстиями сопла и кромкой факела. Поскольку профиль скорости является функцией скорости закачки, время прохождения было рассчитано для каждого тестового случая. Время, необходимое для прохождения факела распыления от отверстия сопла до мембраны датчика, было меньше при более высоком давлении впрыска. Эта задержка перемещения реализована для смещения сигналов метода потока импульса для корректировки гидравлических задержек. Гидравлическая задержка начала впрыска определялась как временной интервал между началом подачи питания на форсунку и моментом выхода факела из сопловых отверстий (часто описывается как эффективное начало впрыска).

В БМ была небольшая потребность в коррекции гидравлической задержки. Время прохождения волн давления между соплом инжектора и датчиком, расположенным на расстоянии 22 мм, составляло приблизительно 12 мкс. Это было в четыре раза ниже, чем типичная гидравлическая коррекция задержки, применяемая в MFM. Однако нам пришлось скорректировать форму хвоста необработанного сигнала в BM, как показано на рисунке 2. Хорошо известно, что окончание инъекции определяется закрытием иглы инжектора. Таким образом, ожидается, что ROI будет уменьшаться линейно в конце инъекции. Форма хвоста необработанного сигнала измерения BM вызвана интерференцией с поперечными акустическими волнами.

РИСУНОК 2 . Иллюстрация примера необработанного сигнала по сравнению со средней областью интереса после обработки [ (A) методом потока импульса MFM. (B) Трубка Bosch, метод BM]. Условия: давление впрыска 1500 бар; продолжительность инъекции (DOI) 1 мс.

Метод калибровки был использован для преобразования качественного ROI из MFM в количественное измерение. Не менее 6 г топлива было собрано из определенного количества впрысков в каждом тестируемом случае. Это определяло вводимую массу за ход, которая использовалась для калибровки средних профилей ROI. Такая же калибровка использовалась для расчета поправочного коэффициента для метода трубки Боша. Окончательные измерения ROI были основаны на наиболее точных калибровках, что соответствовало среднему поправочному коэффициенту 1,14.

Тестовая матрица в текущей работе представлена ​​ниже в Таблице 2. В случаях двойных инъекций применялись те же алгоритмы постобработки, и требовались незначительные корректировки, чтобы обеспечить надлежащую коррекцию профилей ROI, измеренных с помощью BM.

ТАБЛИЦА 2 . Резюме условий испытаний для одинарного и двойного впрыска, выполненных как с MFM, так и с BM.

4 Результаты и обсуждение

4.1 Неопределенности измерений

4.1.1 Циклическая изменчивость

Циклическая изменчивость измерений ROI была оценена путем расчета стандартного отклонения (STD) массы впрыскиваемого топлива по каждому методу (BM и MFM) во всех условиях испытаний. Результаты представлены на рис. 3. В целом БМ имел очень низкую циклическую изменчивость, не зависящую от уровня давления закачки. Тем не менее, MFM имел более высокие колебания от цикла к циклу, и это было еще больше при малых объемах закачки. STD массы впрыскиваемого топлива был выше при более низком давлении впрыска и меньшей продолжительности впрыска (DOI). При разделенной/двойной закачке влияние давления закачки на рентабельность инвестиций, измеренное с помощью MFM, также было значительным, поскольку случаи с более высоким давлением закачки имели меньшую циклическую изменчивость. При меньшем времени выдержки STD вводимой массы с MFM уменьшался, и это также коррелирует с увеличением вводимой массы, вызванным слиянием инъекций (см. следующий раздел, в котором сообщается о сравнении ROI BM и MFM). Более высокая циклическая изменчивость с MFM была в основном вызвана изменчивостью ROI от шлейфа к шлейфу. В текущем исследовании была охарактеризована инжектор с шестью отверстиями, и перед одним из шлейфов был установлен один датчик силы. С другой стороны, на BM не влияла изменчивость от факела к факелу, поскольку измеренная волна давления после форсунки была результатом впрыска топлива из всех отверстий форсунки.

РИСУНОК 3 . Сравнение циклических изменчивостей BM и MFM, наблюдаемых при различных давлениях закачки, DOI и времени выдержки для тестов с разделенной закачкой.

4.1.2 Гидравлические задержки

Гидравлические задержки впрыска определялись как промежутки времени между моментом подачи питания (ET) и эффективным впрыском топлива, известные как положительный ROI. Гидравлическая задержка начала впрыска (SOI) соответствует промежутку времени между началом подачи тока впрыска на электромагнитный клапан форсунки и моментом выброса первых жидких топлив из отверстий форсунок. Гидравлическая задержка окончания впрыска (EOI) соответствует промежутку времени между окончанием ET и эффективным окончанием впрыска. Результаты гидравлической задержки представлены на рисунке 4. Как для BM, так и для MFM гидравлическая задержка SOI в основном зависит от давления нагнетания, тогда как гидравлическая задержка EOI больше зависит от DOI. Гидравлические задержки SOI BM и MFM были постоянными при высоких давлениях впрыска, тогда как они имели значительные отклонения при давлениях ниже 1000 бар. Это продемонстрировало адекватность поправки, применяемой при постобработке, особенно при высоких давлениях закачки. При более низком давлении в рампе гидравлические задержки SOI MFM имели более высокие циклические колебания, что продемонстрировало ограничение этого метода при низких давлениях впрыска и малых количествах впрыска. В таких условиях измерение импульса струи является сложной задачей, поскольку на него сильно влияет форма факела струи и положение датчика силы. В целом гидравлическая задержка EOI с BM была постоянно выше, чем с MFM (примерно на 0,2 мс дольше). Таким образом, при идентичных условиях контроля закачки DOI, измеренный с помощью BM, был больше, чем измеренный с помощью MFM. Гидравлические задержки EOI BM и MFM были постоянно постоянными и стабильными при ET выше 1 мс. При более короткой продолжительности закачки циклические вариации были значительно выше, а средние задержки увеличивались с увеличением ET. Вероятно, это объясняется динамикой открытия иглы форсунки. Кажется, что игла достигает полностью открытого положения при ET более 1 мс.

РИСУНОК 4 . Сравнение расчетных гидравлических задержек от БМ и МФМ; (А) при различных давлениях впрыска; (B) в разных DOI.

4.1.3 Продолжительность инъекции

В этом разделе исследуются несоответствия в формах ROI BM и MFM. На рисунке 5 ROI и совокупная закачиваемая масса BM и MFM сравниваются при эталонных условиях давления закачки 1500 бар и 1 мс ET. Показано, что ROI MFM имел более крутой рост при SOI и более резкое снижение при EOI по сравнению с BM. Как показано в предыдущем разделе, эффективная DOI, измеренная с помощью MFM, была короче. Метод высокоскоростного рассеяния Ми был применен для измерения эффективной гидравлической задержки и ГИ при вышеуказанных эталонных условиях с временным разрешением 25 мкс. Подборка этих изображений в КНИ и ВЗ представлена ​​на рисунке 6. Изображения обеспечили качественную оценку жидкой фазы в эти моменты. Это иллюстрирует различия в форме от одного шлейфа к другому. Результаты также показали, что гидравлическая задержка КНИ правильно измеряется обоими методами при давлении в рампе 1500 бар. Однако гидравлическая задержка EOI и DOI MFM больше соответствуют технике визуализации, поскольку BM завышает DOI.

РИСУНОК 5 . Средняя скорость закачки из BM и MFM при давлении закачки 1500 бар и DOI 1 мс.

РИСУНОК 6 . Визуализация проникновения жидкости с помощью метода высокоскоростного рассеяния Ми, выполненного в инертных условиях в камере сгорания постоянного объема (CVCC). Условия испытаний: давление в рампе, 1500 бар; ЭТ, 1 мс; плотность окружающей среды, 50,8 кг/м ³ ; температура окружающей среды, 1000 К; частота кадров, 40 кГц (время отсчитывается от начала ET).

Максимальная скорость роста области интереса, измеренная с помощью BM и MFM, сравнивается при различных давлениях впрыска на рисунке 7. Это иллюстрирует различия в форме области интереса в SOI и демонстрирует чувствительность области интереса к увеличению давления в рампе. Можно сделать вывод, что оба метода способны обнаруживать более быструю окупаемость на SOI в результате повышенного давления закачки. Однако MFM продемонстрировал более высокую чувствительность к изменению давления в рампе. Важно подчеркнуть, что ROI, измеренный с помощью BM, основан на измерении волны давления ниже по потоку от форсунки. Волна давления, учитываемая в расчетах, не корректируется с учетом возможных значительных эффектов дисперсии и затухания волны. Инжекция могла вызвать ударные волны, вызывающие взаимодействие и затухание за счет отражений в поперечном направлении. Принимая во внимание эти явления и приведенные выше результаты, можно сделать вывод, что эффективный ROI по форме довольно похож на тот, который был измерен с помощью MFM. Это согласуется с Ge et al. работа (Ге и др., 2019), в котором авторы продемонстрировали, что ROI, измеренный с помощью MFM, больше подходит для рассмотрения в моделировании CFD. В работе Bower and Foster (1991) также было продемонстрировано, что ROI, измеренная с помощью метода Zeuch, имела выраженный и более крутой начальный рост по сравнению с BM.

РИСУНОК 7 . Сравнение максимальной скорости роста рентабельности инвестиций при различных давлениях закачки.

Следует подчеркнуть, что, согласно измерению BM, количество впрыскиваемого топлива во время коррекции гидравлической задержки MFM было ниже 0,18% от общей массы впрыскиваемого топлива при эталонных условиях, показанных на рисунке 5. В тот же момент ( примерно через 0,05 мс после эффективной СОВ), накопленная масса, по данным МСМ, составляет примерно 1,9% от общей вводимой массы. Таким образом, какой-либо потенциальный эффект накопления массы не может объяснить значительную разницу в форме ROI на SOI.

4.2 Однократный впрыск

Были выполнены однократные впрыски с ET от 0,5 до 2 мс, и ROI был измерен на основе BM и MFM при давлении в рампе от 500 до 2000 бар. Результаты обобщены и представлены на рисунке 8. Результаты подтвердили, что различия в форме ROI между BM и MFM наблюдаются во всех исследованных случаях давления в рампе и DOI. В целом, MFM показал более динамичный ROI с колебаниями, особенно выраженными при высоких давлениях впрыска, и достиг пика примерно через 1,2 мс после начала подачи питания на клапан форсунки. ROI, измеренный с помощью BM, имеет значительно более низкий уровень колебаний и достигает плато примерно через 1,5 мс после начала подачи питания. Пик ROI, вероятно, указывает на момент, когда игла форсунки полностью открыта, а спад после пика объясняется падением давления в рампе. Падение давления было особенно значительным при давлении в рампе выше 500 бар и колебалось от 50 бар (при давлении в рампе 500 бар и ГИ 2 мс) до 155 бар (при давлении в рампе 2000 бар и ГИ 2 мс). ). Было подтверждено, что падение давления является явлением, наблюдаемым аналогичным образом в экспериментах с одноцилиндровыми двигателями, в которых использовались те же последовательно расположенные рельсы и трубы высокого давления.

РИСУНОК 8 . Сравнение измерения ROI с BM и MFM при разных давлениях закачки и разных DOI.

Окупаемость инвестиций, измеренная с помощью BM, не показала аналогичной тенденции по мере увеличения DOI, особенно при давлении в рампе 1000, 1500 и 2000 бар. Пиковые значения ROI при длительных инъекциях были ниже, чем при более коротких инъекциях. Вероятно, это объясняется эффектами дисперсии и затухания, которые не исправлены в текущей БМ.

4.3 Двойной впрыск

Стратегия двойного/раздельного впрыска, изученная в текущем исследовании, была направлена ​​на изучение влияния короткого времени выдержки на рентабельность инвестиций. DOI для каждого впрыска был зафиксирован на значении, представляющем стратегии многократного впрыска, используемые в других связанных исследованиях двигателей (Al Ramadan et al., 2020; Harsh et al., 2020; Tang et al., 2020). Одна и та же система впрыска использовалась как в текущих, так и в предыдущих исследованиях. Измерения рентабельности инвестиций с помощью BM и MFM сравниваются при различных давлениях нагнетания и времени выдержки на рисунке 9.. Хотя время выдержки оставалось постоянным для обоих методов, измеренные профили ROI существенно различались. Как подчеркивалось в предыдущем разделе, ROI, измеренный с помощью MFM, был более динамичным, поскольку у него были более быстрые фазы нарастания и спада. По мере увеличения давления нагнетания и уменьшения времени выдержки разделенные нагнетания объединялись. В таких условиях игла форсунки не достигала полностью закрытого положения, так как ее электромагнитный клапан все еще находился под напряжением. Это показано на рисунке 9.что BM завышает слияние закачек, что подтверждает, что этот метод не подходит для характеристики множественных закачек. Это можно объяснить двумя явлениями: 1) рассеивание и затухание волн давления после сопла форсунки, это было определено и обсуждено в предыдущих разделах; 2) взаимодействие волн давления при отражении первой падающей волны от датчика давления. На рисунке 9 показано, что инжектированная масса из второго импульса выше, чем масса первого во всех исследованных случаях, особенно при времени задержки 0,5 мс, когда МСМ показала одинаково распределенные количества между первой и второй инъекцией.

РИСУНОК 9 . Сравнение измерений окупаемости двойной/раздельной закачки, выполненной с помощью BM и MFM при разных давлениях закачки и разном времени выдержки.

5 Заключительные замечания

Стратегии однократного и многократного впрыска были исследованы и оценены путем детального изучения профилей скорости впрыска, измеренных двумя методами: импульсный поток и трубка Боша. ET варьировали при стратегии однократной инъекции от 0,5 до 2 мс. Стратегия множественных инъекций была сосредоточена на влиянии времени пребывания на профиль ROI при постоянном времени возбуждения для двух последовательных инъекций. Эти разделенные/двойные инъекции выполнялись при фиксированной ET, равной 0,5 мс, тогда как время пребывания варьировалось от 1 до 0,1 мс. Все испытания проводились при давлении впрыска от 500 до 2000 бар. Для исследования эффективных гидравлических задержек и ГИ в эталонных условиях (давление в рампе 1500 бар и T 1 мс) был применен метод высокоскоростной визуализации Ми-рассеяния. Можно сделать следующие заключительные замечания:

• Измерение ROI с помощью BM имело более низкую циклическую изменчивость по сравнению с MFM.

• Гидравлические задержки SOI лучше прогнозируются с помощью BM, который кажется более подходящим для характеристики ROI при коротких закачках и, как правило, малых объемах закачки.

• BM завышал прогноз DOI, поскольку на него, по-видимому, повлияла дисперсия и затухание волны давления ниже по потоку от форсунки.

• Измерение ROI с помощью MFM показало более динамичное поведение, особенно с более крутым нарастанием и спадом на фазах SOI и EOI.

• Показано, что MFM более подходит для описания стратегий раздельной закачки, поскольку на результаты BM влияют акустические эффекты, возникающие в результате взаимодействия волн давления.

• Хотя измерение ROI с помощью MFM показало более высокую изменчивость от цикла к циклу, особенно при малых объемах закачки, их средний профиль лучше отражает эффективную ROI. MFM, по-видимому, обеспечивает более реалистичные профили ROI, которые больше подходят для рассмотрения при моделировании CFD.

Текущая работа выявила плюсы и минусы использования BM и MFM для характеристики рентабельности инвестиций жидкостных инжекторов высокого давления. Это открыло перспективы для будущих работ по исправлению установки BM и корректировке эффектов дисперсии и затухания волн давления, которые были продемонстрированы в этом исследовании. В будущей работе будет проведено моделирование для исследования и сравнения профилей ROI, измеренных с помощью BM и MFM.

Заявление о доступности данных

Первоначальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал; дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору.

Вклад авторов

MBH, BA, JD и AD участвовали в разработке концепции, конструкции и создании экспериментальной установки. BA, MBH и JD провели эксперименты. MBH и BA выполнили постобработку и анализ данных. Б.А. и М.Б.Х. написали первый черновик рукописи. WLR, BM и AAR внесли свой вклад в концептуализацию и рассмотрение/утверждение рукописи.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Центра исследований и разработок Saudi Aramco в рамках программы FUELCOM (номер основного соглашения об исследованиях 6600024505/01). Эта работа также была поддержана Центром исследований чистого сгорания (CCRC) Центра конкурентного фонда (CCF) Университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Благодарности

Это исследование основано на работе, поддержанной программой FUELCOM Центра исследований и разработок Саудовской Арамко в соответствии с Генеральным соглашением об исследованиях № 6600024505/01. FUELCOM (Fuel Combustion for Advanced Engines) — это совместное исследование, проведенное компаниями Saudi Aramco и KAUST, направленное на рассмотрение фундаментальных аспектов сгорания углеводородного топлива в двигателях и разработку инструментов проектирования топлива/двигателя, подходящих для усовершенствованных режимов сгорания. Это исследование основано на работе, поддержанной Конкурентным фондом центра KAUST-CCRC (CCF). Авторы благодарят Кристиана Авила Хименеса за помощь в разработке деталей экспериментальной установки.

Ссылки

Аль Рамадан, А., Ниренстедт, Г., Бен Хуиди, М. , и Йоханссон, Б. (2020). Оптическая диагностика изобарического горения изооктана и N-гептана . Технический документ SAE. doi:10.4271/2020-01-1126

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Aljabri, H., Liu, X., Al-lehaibi, M., Cabezas, K.M., AlRamadan, A.S., Badra, J., et al. (2022). Потенциал гибкости топлива для изобарического сгорания в двигателе с воспламенением от сжатия: вычислительное исследование. Fuel 316, 123281. doi:10.1016/j.fuel.2022.123281

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алджохани Б., Бен Хуиди М., Бабаев Р., Алджохани К. и Йоханссон Б. (2019). In Situ Измерение скорости впрыска для изучения однократного и раздельного впрыска в дизельном двигателе большой мощности . Технический документ SAE. doi:10.4271/2019-24-0136

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аль-Рамадан, А., Бен Хуиди, М., Алджохани, Б.С., Эйд, Х., и Йоханссон, Б. (2019 г.). Влияние степени сжатия и температуры воздуха на впуске на топливную гибкость двигателя с воспламенением от сжатия. Международный SAE. Дж. Адв. Курс. Практика Моб. 2, 623–637. doi:10.4271/2019-24-0110

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аркуманис, К., и Баниасад, М. (1993). Анализ последовательных сигналов скорости впрыска топлива, полученных методами Zeuch и Bosch . Технический документ SAE. doi:10.4271/1

CrossRef Полный текст | Академия Google

Бабаев Р., Хуиди М. Б., Шанкар В., Алджохани Б. и Йоханссон Б. (2019). «Стратегии впрыска для изобарического сгорания», в материалах JSAE/SAE Powertrains, Fuels and Lubricants 2019 г., декабрь 2019 г.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бхавани Шанкар В., Лам Н., Андерссон А. и Йоханссон Б. (2017). Оптимальные скорости тепловыделения для двигателя с двойным расширением сжатия (DCEE) . Технические документы SAE. дои: 10.4271/2017-01-0636

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Бош, В. (1967). Индикатор расхода топлива: новый измерительный прибор для отображения характеристик индивидуального впрыска . Транзакции SAE, 641–662.

Google Scholar

Бауэр Г. и Фостер Д. (1991). Сравнение счетчиков скорости впрыска Bosch и Zuech . Технический документ SAE. doi:10.4271/4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Катания А.Э., Феррари А., Манно М. и Спесса Э. (2008). Экспериментальное исследование влияния динамики на производительность системы Common Rail с несколькими впрысками. Дж. Инж. Gas Turbines Power 130, 032806. doi:10.1115/1.2835353

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кунг К.Д., Чиатти С.А., Танов С. и Андерссон О.Е. (2017). Низкотемпературное горение высокооктановых топлив в бензиновом двигателе с воспламенением от сжатия. Перед. мех. англ. 3, 22. doi:10.3389/fmech.2017.00022

CrossRef Full Text | Google Scholar

Десантес, Дж. М., Лопес, Дж. Дж., Карререс, М., и Лопес-Пинтор, Д. (2016). Характеристика и прогнозирование коэффициента нагнетания некавитирующих дизельных форсунок. Топливо 184, 371–381. doi:10.1016/j.fuel.2016.07.026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ge, H., Johnson, J.E., Krishnamoorthy, H., Lee, S.-Y., Naber, J.D., Robarge, N., et al. (2019). Сравнение расчетной гидродинамики, спрогнозированной начальным проникновением жидкости с использованием профилей скорости нагнетания, созданных с использованием двух различных методов измерения. Междунар. J. Рез. двигателя 20, 226–235. doi:10.1177/1468087417746475

Полный текст CrossRef | Академия Google

Харш Г., Дюисенахметов А., Бен Хуиди М., Йоханссон Б., Бадра Дж., Ценкер Э. и др. (2020). Влияние частоты вращения двигателя, рециркуляции отработавших газов и степени сжатия на изобарическое сгорание. Международный SAE. J. Двигатели 13 (5), 603–16.

Google Scholar

Jin, Y., Wu, Q., Zhai, C., Kim, J., Luo, H.-l., Ogata, Y., et al. (2021). Испарительные характеристики дизельных форсунок в условиях раздельного впрыска с отрицательным временем выдержки. Энерг. Матер. Фронт. 2, 265–271. doi:10.1016/j.enmf.2021.08.003

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Лам Н., Тюнер М., Тунестал П., Андерссон А., Лундгрен С. и Йоханссон Б. (2015). Концепции двигателя расширения с двойным сжатием: путь к высокой эффективности. Международный SAE. J. Двигатели 8, 1562–1578. doi:10.4271/2015-01-1260

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лам Н., Тунестал П. и Андерссон А. (2019). Моделирование эффективности тормозной системы в двигателе с двойным сжатием-расширением (DCEE) на основе экспериментальных данных о сгорании . Технический документ SAE. дои: 10.4271/2019-01-0073

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луо Ф., Цуй Х. и Донг С. (2014). Переходный метод измерения скорости впрыска каждого отверстия сопла на основе потока импульса распыления. Топливо 125, 20–29. doi:10.1016/j.fuel.2014.02.011

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Луо Т. , Цзян С., Моро А., Ван К., Чжоу Л. и Луо Ф. (2018). Измерение и проверка скорости впрыска топлива от отверстия к отверстию дизельной форсунки. Расход изм. Инструм. 61, 66–78. doi:10.1016/j.flowmeasinst.2018.03.014

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Манин Дж., Кастенгрен А. и Пайри Р. (2012). Понимание акустических колебаний, наблюдаемых в скорости впрыска дизельного инжектора Common-Rail с непосредственным впрыском. Дж. Инж. мощность газовых турбин 134, 122801. doi:10.1115/1.4007276

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартинес-Мартинес С., де ла Гарса О. А., Гарсия-Йера М., Мартинес-Каррильо Р. и Санчес-Крус Ф. А. (2021). Гидравлические взаимодействия между событиями впрыска с использованием стратегий многократного впрыска и соленоидного дизельного инжектора. Energies 14, 3087. doi:10.3390/en14113087

CrossRef Full Text | Google Scholar

Мацуока С., Ёкота К. и Камимото Т. (1969). Измерение скорости закачки. Проц. Учреждение мех. англ. конф. проц. 184, 87–94. doi:10.1243/pime_conf_1969_184_323_02

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мик Г., Уильямс Р., Торнтон Д., Кнапп П. и Коссер С. (2014). F2E-распределенная система Common Rail насоса сверхвысокого давления . Технический документ SAE. дои: 10.4271/2014-01-1440

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Мохан Б., Ян В. и Чоу С. к. (2013). Стратегии впрыска топлива для повышения производительности и сокращения выбросов в двигателях с воспламенением от сжатия – обзор. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 28, 664–676. doi:10.1016/j.rser.2013.08.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мохан, Б., Ду, Дж., Сим, Дж., и Робертс, В.Л. (2018). Гидравлические характеристики бензиновых форсунок высокого давления с несколькими отверстиями. Расход изм. Инструм. 64, 133–141. doi:10.1016/j.flowmeasinst.2018.10.017

CrossRef Full Text | Google Scholar

Naber, JD, and Siebers, DL (1996). Влияние плотности газа и испарения на проникновение и рассеивание дизельных аэрозолей . Транзакции SAE, 82–111.

Google Scholar

Немер, Д. А., и Рейц, Р. Д. (1994). Измерение влияния скорости впрыска и раздельного впрыска на выбросы дизельного двигателя сажи и NOx . Транзакции SAE, 1030–1041.

Google Scholar

Пайри Р., Гарсия Дж., Сальвадор Ф. и Химено Дж. (2005). Использование измерений потока импульса распыления для понимания влияния геометрии дизельного сопла на характеристики распыления. Топливо 84, 551–561. doi:10.1016/j.fuel.2004.10.009

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Пайри Р., Сальвадор Ф. Дж., Марти-Алдарави П. и Мартинес-Лопес Дж. (2012). Использование одномерного моделирования для анализа влияния использования биодизеля на динамическое поведение электромагнитных форсунок в системах Common Rail: подробная модель системы впрыска. Преобразование энергии. Управление 54, 90–99. doi:10. 1016/j.enconman.2011.10.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Такамура А., Охта Т., Фукусима С. и Камимото Т. (1992). Исследование точного измерения скорости впрыска дизельного топлива . Технический документ SAE. doi:10.4271/0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Танг К., Сампат Р., Шарма П., Ниренстедт Г., Аль Рамадан А., Хуиди М. Б. и др. (2020). Оптическое исследование характеристик распыления топлива при стратегии четырех последовательных впрысков, используемой в изобарическом сгорании высокого давления . Технический документ SAE. дои: 10.4271/2020-01-1129

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Торелли Р., Сом С., Пей Ю., Чжан Ю. и Травер М. (2017). Влияние свойств топлива на развитие внутреннего течения в форсунке многоканального дизельного инжектора. Топливо 204, 171–184. doi:10.1016/j.fuel.2017.04.123

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Торелли Р., Матусик К.