کاموریل – نوفروش

کامان ریل (Common Rail) با نام اختصاری (CRI) که به آن کاموریل نیز میگویند نام سیستم سوخت رسانی در خودروهای جدید است، که فشار پاشش سوخت را تا ۵۰ برابر بیشتر از سیستم های سوخت رسانی ردیفی قبلی انجام میدهد. در این مطلب به بررسی چگونگی عملکرد سیستم کاموریل می پردازیم و به سوالات زیر پاسخ میدهیم.

کامون ریل چیست؟

کامون ریل چگونه کار می کند؟

تفاوت کامون ریل با سیستم سوخت قدیمی در چیست؟

تاریخچه

ویکرز پیشگام استفاده از تزریق توسط کاموریل در موتورهای زیردریایی بود. موتورهای ویکرز با سیستم سوخت کاموریل برای اولین بار در سال ۱۹۱۶ در زیردریایی های کلاس G استفاده شد . از چهار پمپ پیستونی برای ایجاد فشار تا ۳۰۰۰ پوند بر اینچ مربع (۲۱۰ بار؛ ۲۱ مگاپاسکال) در هر ۹۰ درجه چرخش استفاده می‌کرد تا فشار سوخت را به اندازه کافی در ریل ثابت نگه دارد. تحویل سوخت به سیلندرهای جداگانه می تواند توسط سوپاپ هایی در خطوط انژکتور قطع شود. موتورهای داکسفورد از یک سیستم کاموریل در موتورهای دریایی پیستونی مخالف خود از سال ۱۹۲۱ تا ۱۹۸۰ استفاده کردند، جایی که یک پمپ سوخت رفت و برگشتی چند سیلندر فشاری در حدود ۶۰۰ بار (۶۰ مگاپاسکال؛ ۸۷۰۰ psi) ایجاد می‌کرد و سوخت در بطری‌های انباشته ذخیره می‌شد. کنترل فشار با یک حرکت تخلیه قابل تنظیم پمپ و یک “دریچه نشت” به دست آمد. دریچه‌های زمان‌بندی مکانیکی با میل بادامک برای تامین انژکتورهای بریس/CAV/Lucas با فنر مورد استفاده قرار گرفتند، که از طریق کناره سیلندر به محفظه‌ای که بین پیستون‌ها تشکیل شده بود تزریق می‌شد. موتورهای اولیه دارای یک جفت بادامک زمان‌بندی بودند، یکی برای حرکت جلو و دیگری برای عقب. موتورهای بعدی دارای دو انژکتور در هر سیلندر بودند و سری نهایی موتورهای توربوشارژ با فشار ثابت دارای چهار انژکتور در هر سیلندر بودند. این سیستم برای تزریق گازوئیل و نفت کوره سنگین (۶۰۰cSt گرم شده تا دمای نزدیک به ۱۳۰ درجه سانتیگراد) استفاده شد.

موتورهای ریل مشترک برای مدتی در کاربردهای دریایی و لوکوموتیو مورد استفاده قرار گرفته اند . Cooper – Bessemer GN-8 ( حدود ۱۹۴۲) نمونه ای از موتور دیزل راه آهن مشترک هیدرولیکی است که به عنوان ریل مشترک اصلاح شده نیز شناخته می شود.

نمونه اولیه سیستم کامان ریل برای موتورهای خودرو در اواخر دهه ۱۹۶۰ توسط رابرت هوبر از سوئیس توسعه یافت و این فناوری توسط دکتر مارکو گانسر در موسسه فناوری فدرال سوئیس در زوریخ، بعداً توسط Ganser-Hydromag AG 1995) در Oberägeri توسعه یافت.

اولین موتور دیزلی کامو ریلی که در یک وسیله نقلیه جاده ای استفاده شد، موتور MN 106 توسط VEB IFA Motorenwerke Nordhausen آلمان شرقی بود. در سال ۱۹۸۵ در یک IFA W50 ساخته شد. به دلیل کمبود بودجه، توسعه لغو شد و تولید انبوه هرگز به دست نیامد.

اولین استفاده موفق در خودروهای تولید انبوه در اواسط دهه ۱۹۹۰ در ژاپن آغاز شد. دکتر Shohei Itoh و Masahiko Miyaki از Denso Corporation ، یک سازنده ژاپنی قطعات خودرو، سیستم سوخت کامون‌ریل را برای وسایل نقلیه سنگین توسعه داد و آن را به استفاده عملی در سیستم ریلی مشترک ECD-U2 خود که بر روی کامیون هینو رنجر نصب شده بود تبدیل کرد. و برای استفاده عمومی در سال ۱۹۹۵ فروخته شد. دنسو ادعا می کند که اولین سیستم کامون ریل تجاری فشار بالا در سال ۱۹۹۵ ساخته شده است.

سیستم‌های کامون ریل مدرن، اگرچه بر اساس یک اصل کار می‌کنند، اما توسط یک واحد کنترل موتور کنترل می‌شوند که هر انژکتور را به‌جای نیروی مکانیکی، نیروی الکتریکی باز می‌کند. این به طور گسترده در دهه ۱۹۹۰ با همکاری Magneti Marelli ، Centro Ricerche Fiat و Elasis ساخته شد. پس از تحقیق و توسعه توسط گروه فیات، این طرح توسط شرکت آلمانی Robert Bosch GmbH جهت تکمیل توسعه و پالایش برای تولید انبوه خریداری شد. با نگاهی به گذشته، به نظر می رسید که فروش یک خطای استراتژیک برای فیات باشد، زیرا فناوری جدید بسیار سودآور است. این شرکت چاره ای جز فروش مجوز بوش نداشت، زیرا در آن زمان در وضعیت مالی ضعیفی قرار داشت و منابع لازم برای تکمیل توسعه خود را نداشت. در سال ۱۹۹۷، آنها استفاده از آن را برای خودروهای سواری گسترش دادند. اولین خودروی سواری که از سیستم ریل مشترک استفاده کرد، مدل ۱۹۹۷ آلفارومئو ۱۵۶ با موتور ۲٫۴ لیتری JTD بود ، و در اواخر همان سال، مرسدس بنز آن را در مدل W202 خود معرفی کرد .

در سیستم کامون ریل، سوخت از یک انژکتور با فشار بالا به نام ریل به انژکتورها توزیع می شود. ریل توسط یک پمپ گازوئیل فشار قوی تغذیه می شود. فشار در ریل و همچنین شروع و پایان سیگنالی که انژکتور را برای هر سیلندر فعال می کند به صورت الکترونیکی کنترل می شود. از مزایای سیستم کامون ریل می توان به انعطاف پذیری در کنترل زمان تزریق و سرعت تزریق اشاره کرد.

مزایای معماری سیستم تزریق سوخت کامون ریل از زمان توسعه موتور دیزل شناخته شده است. محققان اولیه، از جمله رودولف دیزل، با سیستم‌های سوختی کار می‌کردند که حاوی برخی از ویژگی‌های اساسی سیستم‌های تزریق سوخت دیزل ریلی معمولی بود. به عنوان مثال، در سال ۱۹۱۳، یک حق اختراع برای سیستم تزریق سوخت راه آهن مشترک با انژکتورهای فعال مکانیکی برای Vickers Ltd. بریتانیای کبیر [ McKechnie 1913 ] صادر شد . تقریباً در همان زمان، حق اختراع دیگری در ایالات متحده به توماس گاف برای یک سیستم سوخت برای موتور جرقه ای تزریق مستقیم سیلندر با استفاده از سوپاپ های برقی صادر شد. سوخت با کنترل مدت زمان باز بودن سوپاپ ها اندازه گیری می شد. ایده استفاده از دریچه تزریق الکتریکی بر روی یک موتور دیزل با سیستم سوخت ریل مشترک توسط بروکس واکر و هری کندی در اواخر دهه ۱۹۲۰ توسعه یافت و در اوایل دهه ۱۹۳۰ توسط شرکت موتور دیزلی اطلس امپریال کالیفرنیا در یک موتور دیزلی اعمال شد.

کار بر روی سیستم های تزریق سوخت ریل معمولی امروزی در دهه ۱۹۶۰ توسط Societe des Procedes Modernes D’Injection (SOPROMI) [ Huber 1969 ] پیشگام شد . با این حال، هنوز ۲ تا ۳ دهه طول می کشد تا فشار نظارتی باعث توسعه بیشتر شود و این فناوری به بلوغ تجاری برسد. فناوری SOPROMI توسط CAV Ltd. در اوایل دهه ۱۹۷۰ مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که مزایای کمی نسبت به سیستم‌های PLN موجود در آن زمان دارد. هنوز کار قابل توجهی برای بهبود دقت و قابلیت محرک های برقی مورد نیاز بود.

توسعه بیشتر سیستم های کاموریلی در موتورهای دیزل به طور جدی در دهه ۱۹۸۰ آغاز شد. تا سال ۱۹۸۵، Industrieverband Fahrzeugbau (IFA) از آلمان شرقی سابق یک سیستم تزریق ریل مشترک برای کامیون W50 خود توسعه داد، اما نمونه اولیه هرگز وارد تولید سری نشد و این پروژه چند سال بعد رها شد. در همان زمان، جنرال موتورز همچنین در حال توسعه یک سیستم راه آهن مشترک برای کاربرد در موتورهای سبک IDI خود بود. با این حال، با لغو برنامه دیزل سبک آنها در اواسط دهه ۱۹۸۰، توسعه بیشتر متوقف شد.

چند سال بعد، در اواخر دهه ۱۹۸۰ و اوایل دهه ۱۹۹۰، تعدادی از پروژه های توسعه توسط OEM های موتور آغاز شد و بعداً توسط سازندگان تجهیزات تزریق سوخت انجام شد.

Nippondenso بیشتر یک سیستم راه آهن مشترک را برای وسایل نقلیه تجاری توسعه داد که آنها از رنو خریداری کردند و در سال ۱۹۹۵ در کامیون های هینو رایزینگ رنجر به تولید رسید.
در سال ۱۹۹۳، بوش – شاید به دلیل فشارهای دایملر-بنز – فناوری UNIJET را که در ابتدا با تلاش فیات و الاسیس (یکی از شرکت های تابعه فیات) برای توسعه و تولید بیشتر توسعه یافته بود، به دست آورد . سیستم ریل مشترک خودروهای سواری بوش در سال ۱۹۹۷ برای مدل سال ۱۹۹۸ آلفارومئو ۱۵۶ و کلاس C مرسدس بنز وارد تولید شد.
مدت کوتاهی بعد، لوکاس قراردادهای مشترک ریل با فورد، رنو و کیا را اعلام کرد که تولید آن از سال ۲۰۰۰ آغاز می شود.
در سال ۲۰۰۳، فیات نسل بعدی سیستم ریل مشترک با قابلیت ۳-۵ تزریق / چرخه موتور را برای موتور Multijet Euro 4 معرفی کرد.
اطلاعات بیشتر در مورد تاریخچه سیستم های راه آهن مشترک را می توان در ادبیات یافت.

هدف از این برنامه های توسعه ای که در اواخر دهه ۱۹۸۰ / اوایل دهه ۱۹۹۰ آغاز شد، توسعه سیستم سوخت رسانی برای خودروهای سواری دیزلی آینده بود. در اوایل این تلاش ها، آشکار بود که خودروهای دیزلی آینده به دلیل مزیت آشکار در مصرف سوخت و چگالی توان نسبت به سیستم احتراق تزریق غیر مستقیم رایج در آن زمان، از سیستم احتراق تزریق مستقیم استفاده خواهند کرد. اهداف توسعه شامل راحتی رانندگی قابل مقایسه با خودروهای بنزینی، رعایت محدودیت های آلایندگی آتی و بهبود مصرف سوخت بود. سه گروه از ساختارهای سیستم سوخت مورد بررسی قرار گرفتند: (۱) یک پمپ توزیع کننده کنترل شده الکترونیکی ، (۲) یک انژکتور واحد کنترل الکترونیکی(EUI یا واحد پمپ-نازل) و (۳) سیستم تزریق ریل مشترک (CR). در حالی که تلاش‌ها پیرامون هر یک از این رویکردها منجر به سیستم‌های سوخت تجاری برای وسایل نقلیه تولیدی می‌شود، سیستم راه‌آهن مشترک تعدادی از مزایا را ارائه می‌دهد و در نهایت به عنوان سیستم سوخت اولیه مورد استفاده در وسایل نقلیه سبک تسلط پیدا می‌کند. این مزایا عبارت بودند از:

فشار سوخت مستقل از سرعت موتور و شرایط بار. این امکان انعطاف پذیری در کنترل مقدار پاشش سوخت و زمان تزریق را فراهم می کند و نفوذ اسپری و مخلوط کردن بهتر را حتی در سرعت ها و بارهای پایین موتور ممکن می کند. این ویژگی سیستم ریل مشترک را از سایر سیستم های تزریق متمایز می کند، جایی که فشار تزریق با سرعت موتور افزایش می یابد، این ویژگی همچنین به موتورها اجازه می دهد تا گشتاور بالاتری را در دور موتور پایین تولید کنند – به خصوص اگر از یک توربوشارژر هندسه متغیر (VGT) استفاده شود. لازم به ذکر است که در حالی که سیستم های ریل مشترک می توانند با حداکثر فشار ریل ثابت در محدوده وسیعی از سرعت ها و بارهای موتور کار کنند، این کار به ندرت انجام می شود. همانطور که در جای دیگر بحث شده استفشار سوخت در سیستم های ریل مشترک را می توان به عنوان تابعی از سرعت و بار موتور کنترل کرد تا آلایندگی و عملکرد را بهینه کند و در عین حال اطمینان حاصل شود که دوام موتور به خطر نمی افتد.

نیاز به حداکثر گشتاور پمپ بنزین کمتر. همانطور که موتورهای تزریق مستقیم با سرعت بالا (HSDI) توسعه یافتند، انرژی بیشتری برای مخلوط کردن هوا با سوخت در مقایسه با مکانیسم‌های چرخشی به کار رفته در سیستم‌های احتراق IDI قدیمی‌تر، از تکانه پاشش سوخت ناشی می‌شد. فقط سیستم های تزریق سوخت فشار بالا قادر به تامین انرژی اختلاط و آماده سازی اسپری خوب مورد نیاز برای انتشار کم PM و HC بودند. برای تولید انرژی مورد نیاز برای تزریق سوخت در حدود ۱ میلی ثانیه، پمپ توزیع کننده معمولی باید نزدیک به ۱ کیلو وات توان هیدرولیک را در چهار انفجار (در یک موتور ۴ سیلندر) ۱ میلی ثانیه در هر دور پمپ ارائه کند، بنابراین فشار قابل توجهی بر روی پمپ وارد می کند. محور محرک . یکی از دلایل گرایش به سمت سیستم های ریلی مشترک، به حداقل رساندن حداکثر گشتاور پمپ مورد نیاز بود. در حالی که نیرو و گشتاور متوسط مورد نیاز پمپ ریل مشترک مشابه بود، تحویل سوخت با فشار بالا به یک انباشته انجام می شود و بنابراین پیک دبی (و حداکثر گشتاور مورد نیاز برای به حرکت درآوردن پمپ) لازم نیست با رویداد تزریق مطابقت داشته باشد. مورد با پمپ توزیع کننده. جریان تخلیه پمپ را می توان در بخش طولانی تری از چرخه موتور پخش کرد تا تقاضای گشتاور پمپ را یکنواخت نگه دارد.
کیفیت نویز بهبود یافته است. موتورهای DI با فشار احتراق بالاتر و در نتیجه نویز بالاتر نسبت به موتورهای IDI مشخص می شوند. مشخص شد که نویز بهبود یافته و انتشار کم NOx با معرفی تزریق (های) پایلوت به بهترین وجه به دست آمد. این امر در سیستم راه آهن مشترک، که قادر به تحویل پایدار مقادیر کوچک سوخت پایلوت در کل محدوده بار/سرعت موتور بود، به راحتی قابل درک بود.

آشنایی با سیستم سوخت رسانی CRI ( کامان ریل )

در موتورهای جدید از سیستم سوخت رسانی CRI ( کامان ریل ) استفاده می گردد . در این سیستم ها بر خلاف سیستم های ردیفی ساده که بالاترین فشار پاشش در آن حدود ۲۴۰ بار می باشد کمترین فشار ۴۰۰ بار بوده که هنگام تحت بار قرار گرفتن دستگاه تا ۱۲۰۰ بار بالا خواهد رفت.

در این سیستم همه انژکتورها به یک انباره مشترک ( ریل ) سوخت متصل شده اند سوخت تحت فشار در این انباره تا ورودی انژکتورها موجود می باشد که کنترلر با لحاظ کردن شرایط کاری دستگاه که از حسگرهای مرتبط دریافت داشته است میزان فشار پاشش را با استفاده از عملگرهای پمپ ( پمپچه ها ) تنظیم و مقدار پاشش را با تحریک یونیت انتهای سوزن کنترل می کند.

بدلیل افزایش فشار پاشش در این سیستم میزان مصرف سوخت بیش از ۳۰ درصد و میزان گازهای آلایند تا ۷۰ درصد ( بسته به نوع دستگاه ) کاهش یافته است .

در این سیستم داده های مورد نیاز کنترلر ( ECM ) از طریق حسگرهای مختلف موجود بر روی موتور مانند سنسور وضعیت میل لنگ ( نصب بر روی فلایویل ) سنسور موقعیت میل بادامک ( نصب بر روی پمپ انژکتور یا همان ساپلای پمپ ) سنسور دمای گازوییل برگشتی، سنسور فشار روغن ، سنسور فشار دمش توربوشارژر، سنسور دور موتور و… تامین می گردد.

این داده ها توسط کنترلر پردازش شده، فشار و مقدار مورد نیاز سوخت بوسیله میزان جریان الکتریکی که به عملگرها فرستاده می شود کنترل می شود.

ساپلای پمپ

سنسورهای اصلی این سیستم : جی سنسور ( G ) حسگر موقعیت میل بادامک، ان ایی سنسور ( NE ) حسگر موقعیت میل لنگ، سنسور کامان ریل حسگر فشار سوخت موجود در ریل سوخت و سنسور موقعیت پدال گاز

منابع:https://dieselnet.com/tech/diesel_fi_common-rail.php

https://en.wikipedia.org/wiki/Common_rai

آشنایی با سیستم سوخت رسانی CRI ( کامان ریل )

ساپلای پمپ

مطالب مرتبط

سگدست

کله گاوی

سرسیلندر