СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ ТОПЛИВОПОДАЧИ COMМON RAIL
Аннотация
Современный поршневой двигатель внутреннего сгорания невозможно представить без систем подачи топлива с электронным управлением, изменения фаз газораспределения, наддува и т. д. Таким образом, под программное управление электроникой переданы важнейшие процессы, протекающие в ДВС на всех эксплуатационных режимах.Настоящая статья сосредоточена на рассмотрении направлений создания и развития аккумуляторных систем топливоподачи высокого давления. Показано, что необходимый уровень давления и требуемые характеристики впрыска могут быть обеспечены современными системами c электронным управлением типа Common Rail. Внедрение подобных систем как одного из способов улучшения топливной экономичности и повышения экологической безопасности судовых дизельных установок вызвано жизненной необходимостью. Показаны достижения в части разработки и организации процесса топливоподачи высокого давления применительно к двигателям различной мощности судового и наземного назначения, выбора соответствующих материалов для агрегатов и элементов как направления повышения надежности и долговечности систем. Рассмотрены аспекты создания программного и аппаратного обеспечения процессов управления. Представлены технические характеристики топливной аппаратуры фирмы L’Orange, созданной для двигателей, выпускаемых в странах Азии. Приведено описание систем топливоподачи судовых двигателей фирм Bosch, Wartsila, Woodward, МАN-B & W, Mitsubishi Heavy Industries. Краткому анализу посвящены перспективы дальнейшего повышения давления впрыска топлива в цилиндры двигателя.
Ключевые слова
двигатель внутреннего сгорания, система управления электронная, блок управления электронный, топливоподача, впрыск топлива, система топливоподачи аккумуляторная, насос высокого давления, форсунка, клапан гидравлический, рабочий процесс
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Петров А. П. Развитие электронных систем управления судовыми двигателями внутреннего сгорания / А. П. Петров, Г. Е. Живлюк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 5 (33). - С. 152-169.
Казедорф Ю. Системы впрыска дизельных двигателей: пер. с нем. ООО «СтарСПб» / Ю. Казедорф, Э. Войзетшлегер. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2012. - 320 с.
Гюнтер Г. Диагностика дизельных двигателей. Серия «Автомеханик»: пер. с нем. Ю. Г. Грудского / Г. Гюнтер. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2004. - 176 с.
Системы управления дизельными двигателями / пер. с нем. С40. Первое русское издание. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2004. - 480 с.
Мельник Г. В. Обзор докладов по системам «Сommon Rail» на конгрессе СIMAC-2004, Киото / Г. В. Мельник // Двигателестроение. - 2006. - № 2. - С. 44-52.
Caterpillar Common Rail. Catalog. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://pdf.nauticexpo.com/ pdf/caterpillar-marine-power-systems/caterpillar-common-rail/19997-40609.html (дата обращения: 29.10.2015).
Haas S. Introduction of the Caterpillar Common Rail on M32 engine family - Operational experience / Haas // Ship&Offshore / Schiff&Hafen. - 2010. - N. 3. - Pp. 37-38.
Heller M. The new HEINZMANN Common-Rail and EFI Engine Control System for medium-speed and high-speed engines / M. Heller, A. Jaufmann // Ship & Offshore. - 2010. - N 3. - Pp. 88-89.
Vogt E. Economical and technical aspects of DUAP’s fuel Injection parts and systems. [Электронный ресурс] / E. Vogt, S. Jung, M. Poletti. - Режим доступа: http://www.duap.ch/wp-content/uploads/2013/07/paper131_ cimac_2010.pdf (дата обращения: 22.01.2015).
Matsumoto S. Concepts and Evolution of Injector for Common Rail System / S. Matsumoto, K. Yamada, K. Date. - SAE Technical Paper, 2012. - № 2012-01-1753. DOI: 10.4271/2012-01-1753.
Matsumoto S. 4th Generation Diesel Common Rail System: Realizing Ideal Structure Function for Diesel Engine / S. Matsumoto, C. Klose, J. Schneider, N. Nakane, D. Ueda, S. Kondo. - SAE Technical Paper, 2013. - № 2013-01-1590. DOI: 10.4271/2013-01-1590.
Jay D. Common rail experiences & new developments - 4-stroke Wärtsilä engines / D. Jay, A. Järvi, K. Ehrstrom // The 25th CIMAC World Congress on Combustion Engines, 21-24 May 2007, Vienna, Austria. - 2007. - Vol. 2. - Pp. 1040-1056.
Jay D. C. Latest fuel injection systems on medium speed engines used for IMO tier 3 requirements in 2016 / D. C. Jay, D. Delneri, F. Cavressi // Fuel Systems for IC Engines. - 2012. - Pp. 89-102. DOI:10.1533/9780857096043.4.89.
Иванов М. Ю. Современные средне- и высокооборотные дизели с электронными системами управления / М. Ю. Иванов, В. А. Шишкин, А. П. Петров // Двигателестроение. - 2006. - № 4. - С. 40-45.
Senghaas C. New Heavy Fuel Oil Injection System / C. Senghaas, H. Schneider, S. Reinhard, D. Jay, K. Ehrstroem // MTZ worldwide eMagazine. - January 2011 - Volume 72 - Issue 1- pp. 10-15.
Senghaas C. New platform based Common Rail Injector for MTU series 1163. [Электронный ресурс] / C. Senghaas, M. Ligensa, K. Reischmann. - Режим доступа: http://www.shipandoffshore.net/fileadmin/user_ upload/pdf/CIMAC2013.pdf (дата обращения: 15.09.2013).
Rabe R. Fuel injection strategies for heavy fuel medium speed engines to comply with future emission limits / R. Rabe, M. Epp, C. Fink, H. Harndorf, E. Hassel // Ship & Offshore. - 2010. - № 3. - Pp. 66.
Fink C. Hydraulic measures to improve common-rail injection system performance - Impact of injection rate shaping on emissions of a medium speed diesel engine. [Электронный ресурс] / C. Fink, M. Dresche, J. R. Rabe, H. Harndorf. - Режим доступа: http://www.shipandoffshore.net/fileadmin/user_upload/pdf/CIMAC2013.pdf (дата обращения: 23.02.2015).
Kech J. Common Rail Fuel Injection: Key technology for clean and economical combustion. [Электронный ресурс] / J. Kech, M. Willmann, P. Gorse, M. Boog. - Режим доступа: http://www.mtu-online.com/fileadmin/ fm-dam/mtu-global/technical-info/white-papers/3100651_MTU_General_WhitePaper_CommonRail_2011.pdf (дата обращения: 22.11.2014).
Heim K. Advanced Common Rail Injection for Medium Speed Engines / K. Heim, M. Coppo // MTZ industrial. - 2013. - Vol. 3. - Is. 2. - Pp. 28-35.
Coppo M. Advanced HFO Common Rail Injector for Maximising the Performance of Medium Speed Engines. [Электронный ресурс] / M. Coppo, C. Negri, K. Heim, A. Banno. - Режим доступа: http://www. shipandoffshore.net/fileadmin/user_upload/pdf/CIMAC2013.pdf (дата обращения: 02.12.2013).
Brunner H. Common Rail Wärtsilä 2-Stroke Engines in Practice / H. Brunner, M. Betschart, S. Fankhauser // The 25th CIMAC World Congress on Combustion Engines, 21-24 May 2007, Vienna, Austria. - 2007. - Vol. 2. - Pp. 995-1009.
Vogel C. The new MAN 32/44 CR - efficient, clean and compact / C. Vogel, G. Heider, S. Haas, A. Marzinek // The 25th CIMAC World Congress on Combustion Engines, 21-24 May 2007, Vienna, Austria. - 2007. - Vol. 2. - Pp. 36-46.
New HFO Common Rail System for Medium speed Diesel Engines. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docslide.us/documents/man-common-rail-cimac1.html (дата обращения: 19.02.2014).
Шишкин В. А. Развитие двухтактных малооборотных ДВС с электронным управлением / В. А. Шишкин, А. П. Петров, М. Ю. Иванов // Двигателестроение. - 2006 - № 2. - С. 26-31.
Heim K. Latest developments of Wärtsilä low-speed engines to meet current and future customer demands / K. Heim // The 25th CIMAC World Congress on Combustion Engines, 21-24 May 2007, Vienna, Austria. - 2007. - Vol. 2. - Pp. 10-23.
Sugihara M. Creating a Whole Range of Benefits with the MITSUBISHI UEC Eco-Engine / M. Sugihara, K. Edo, T. Tanida // The 25th CIMAC World Congress on Combustion Engines, 21-24 May 2007, Vienna, Austria. - 2007. - Vol. 2. - Pp. 1009-1019.
Hiraoka N. Exhaust Emission Control of Mitsubishi UE Diesel Engine / N. Hiraoka, K. Imanaka. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.shipandoffshore.net/fileadmin/user_upload/pdf/ CIMAC2013. pdf (дата обращения: 22.08.2013).
Kendlbacher C. The 2200 bar Modular Common Rail Injection System for Large Diesel and HFO Engines. [Электронный ресурс] / C. Kendlbacher D. Blatterer, M. Bernhaupt. - Режим доступа: http://www. shipandoffshore.net/fileadmin/user_upload/pdf/CIMAC2013.pdf (дата обращения: 20.02.2015).
Rehbichler G. The Bosch Electronic Diesel Control System for Medium and High Speed Engines. [Электронный ресурс] / G. Rehbichler, C. Kendlbacher, M. Bernhaupt. - Режим доступа: http://www.shipandoffshore. net/fileadmin/ user_upload/pdf/ CIMAC2013.pdf (дата обращения: 22.05.2014).
Heller M.-T. L’Orange Fuel Injection Systems in China & Asia -Past Experience, Today’s Expertise and Examples for Tomorrow’s Excellence. [Электронный ресурс] / M.-T. Heller, T. Stelzer, M. Riegert, S. Li. - Режим доступа: http://www.shipandoffshore.net/fileadmin/user_upload/pdf/CIMAC2013.pdf (дата обращения: 22.11.2015).
Result Type 51223 - Energy Control Technologies on the Queen Mary 2. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.woodward.com/searchpublications.aspx (дата обращения: 20.07.2014).
Батаев А. А. Композиционные материалы: строение, получение, применение / А. А. Батаев, В. А. Батаев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 383 с.
Батаев А. А. Композиционные материалы / А. А. Батаев, В. А. Батаев. - М.: Логос, Университетская книга. Серия Новая университетская библиотека, 2006. - 400 с.
Машиностроение: Энциклопедия: в 40 т. Технология производства изделий из композиционных материалов, пластмасс, стекла и керамики. - Т. 3 - Т. 6. - М.: Машиностроение, 2006.
Дизельные аккумуляторные топливные системы СOMMON RAIL (Bosch). - М.: Легион- Aвтодата, 2010. - 94 с.
Oki M. 180MPa Piezo Common Rail System / M. Oki, S. Matsumoto, Y. Toyoshima, K. Ishisaka. - SAE Technical Paper. - № 2006-01-0274. DOI: 10.4271/2006-01-0274.
Oh B. Development of an Injector Driver for Piezo Actuated Common Rail Injectors / S. Oh, K. Lee, M. Sunwoo. - SAE Technical Paper. - № 2007-01-3537. DOI: 10.4271/2007-01-3537.
Lazarev V. A Method for the Estimation of the Service Life of a Precision Guiding Interface “Needle - Nozzle Body” of a Common-Rail-Injector for High Rail Pressures / V. Lazarev, J. Wloka, G. Wachtmeister. - SAE Technical Paper. - № 2011-01-2020. DOI:10.4271/2011-01-2020.
Minamino R. Fuel injection concept for the future clean diesel engines / R. Minamino, T. Kawabe, Omote, S. Okada // Schiff & Hafen / Ship & Offshore. - 2013. - Special. - Pp. 8-9.
Развитие систем топливоподачи дизельных двигателей (материалы конгресса CIMAC 2013) // Двигателестроение. - 2014. - № 4. - С. 46-57.
Об авторах
Живлюк Григорий Евгеньевич - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Петров Александр Павлович - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
