Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Common Rail. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suất cao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun. Lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi người lái xe, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được tính toán bằng ECU và các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó. Sau đó ECU sẽ điều khiển các kim phun phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu Common Rail có các chức năng sau:
a. Chức năng chính :
Chức năng chính là việc điều khiển việc phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lưu lượng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel không chỉ hoạt động êm diu mà còn tiết kiệm nhiên liệu.
b. Chức năng phụ.
Chức năng phụ của hệ thống là điều khiển vòng kín và vòng hở, không những giảm độ độc hại của khí thải và lượng nhiên liệu tiêu thụ mà còn làm tăng tính an toàn, sự thoải mái và tiện nghi. Ví dụ như hệ thống luân hồi khí thải (EGR- exhaust gas recircalation), điều khiển turbo tăng áp, điều khiển ga tự động và thiết bị chống trộm.
c. Chức năng hạn chế ô nhiễm.
[FONT="]+[/FONT]Thành phần hỗn hợp và tác động đến quá trình cháy:
So với động cơ xăng, động cơ diesel đốt nhiên liệu khó bay hơi hơn (nhiệt độ sôi cao), nên việc tạo hỗn hợp hòa khí không chỉ diễn ra trong giai đoạn phun và bắt đầu cháy, mà còn trong suốt quá trình cháy. Kết quả là hỗn hợp không đồng nhất. Động cơ diesel luôn hoạt động ở chế độ nghèo, mức tiêu hao nhiên liệu, muội than, CO, HC sẽ tăng lên nếu không đốt cháy ở chế độ nghèo hợp lý.
Tỉ lệ hòa khí được quyết định bởi các thông số :
- Áp suất phun.
- Thời gian phun.
- Kết cấu lỗ tia.
- Thời điểm phun.
- Vận tốc dòng khí nạp.
- Khối lượng không khí nạp.
Tất cả các đại lượng trên đều ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải. Nhiệt độ quá trình cháy quá cao và lượng ôxy nhiều sẽ làm tăng lượng NOx. muội than sinh ra khi hỗn hợp quá nghèo.
+Hệ thống hồi lưu khí thải ( EGR ).
Khi không có EGR, khí NOx sinh ra vượt mức quy định về khí thái, ngược lại muội than sinh ra sẽ nằm trong giới hạn. eGR là một phương pháp để giảm lượng NOx sinh ra mà không làm tăng nhanh lượng khói đen. Điều này có thể thực hiên rất hiệu quả với hệ thống Common rail với tỉ lệ hòa khí mong muốn đạt được nhờ vào áp suất phun cao. Với EGR, một phần của khí thải được đưa vào ống nạp ở chế độ tải nhỏ của động cơ. Điều này không chỉ làm giảm lượng Oxy mà còn làm giảm hiệu quả của quá trình cháy và nhiệt độ cực đại. kết quả là làm giảm lượng NOx. Nếu có quá nhiều khí thải được nạp lại (quá 40% thể tích khí nạp), thì khói đen, CO và HC sẽ sinh ra nhiều cũng như tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng vì thiếu Oxy.
+Ảnh hưởng của việc phun nhiên liệu.
Thời điểm phun, đường đặc tính phun, sự phun sương tơi của nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải.
+Thời điểm phun.
Nhờ vào nhiệt độ quá trình thấp hơn, phun nhiên liệu trễ làm giảm lượng NOx. Nhưng nếu phun quá trễ thì lượng HC sẽ tăng và tiêu hao nhiên liệu sẽ nhiều hơn, và khói đen sinh ra ở chế độ tải lớn. Nếu thời điểm phun chỉ lệch đi 1o khỏi giá trị lí tưởng thì lượng NOx có thể tăng lên 5%. Ngược lại thời điểm phun sai lệch hơn 2o thì có thể làm cho áp suất đỉnh tăng lên 10 bar, trễ đi 2o có thể làm tăng nhiệt độ khí thải thêm 20oC. Với các yếu tố cực kì nhạy cảm nêu trên, ECU cần phải điều chỉnh thời điểm phun chính xác tối đa.
+Đường đặc tính phun.
Đường đặc tính phun quy định sự thay đổi lượng nhiên liệu được phun vào trong suốt một chu kỳ phun (từ lúc bắt đầu phun cho đến lúc kết thúc phun ). Đường đặc tính phun quyết định lượng nhiên liệu phun ra trong suốt giai đoạn cháy trễ (giữa thời điểm bắt đầu phun và bắt đầu cháy). Hơn nữa nó cũng ảnh hưởng đến sự phân phối của nhiên liệu trong buồng đốt và có tác dụng tận dụng hiệu quả của dòng khí nạp. Đường đặc tính phun phải có độ dốc từ từ để nhiên liệu phun ra trong quá trình cháy trễ được giữ thấp nhất, nhiên liệu diesel bốc cháy tức thì, ngay khi quá trình cháy bắt đầu gây ra tiếng ồn và sự tạo thành NOx. Đường đặc tính phun phải có đỉnh không quá nhọn để đề phòng hiện tượng nhiên liệu không được phun sương tơi - yếu tố dẫn đến lượng HC cao, khói đen và tăng tiêu hao nhiên liệu suốt giai đoạn cuối cùng của quá trình cháy.
+Sự phun sương tơi nhiên liệu.
Nhiên liệu được phun sương tơi tốt thúc đẩy hiệu quả hòa trộn giữa không khí và nhiên liệu. Nó đóng góp vào việc giảm HC và khói đen trong khí thải. Với áp suất phun cao và hình dạng hình học tối ưu của lỗ tia kim phun giúp cho sự phun sương tơi nhiên liệu tốt hơn. Để ngăn ngừa muội than, lượng nhiên liệu phun ra phải được tính dựa vào lượng khí nạp. Điều này đòi hỏi lượng khí nạp phải nhiều hơn từ 10 - 40 % .
Hệ thống nhiên liệu Common Rail có các chức năng sau:
a. Chức năng chính :
Chức năng chính là việc điều khiển việc phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lưu lượng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel không chỉ hoạt động êm diu mà còn tiết kiệm nhiên liệu.
b. Chức năng phụ.
Chức năng phụ của hệ thống là điều khiển vòng kín và vòng hở, không những giảm độ độc hại của khí thải và lượng nhiên liệu tiêu thụ mà còn làm tăng tính an toàn, sự thoải mái và tiện nghi. Ví dụ như hệ thống luân hồi khí thải (EGR- exhaust gas recircalation), điều khiển turbo tăng áp, điều khiển ga tự động và thiết bị chống trộm.
c. Chức năng hạn chế ô nhiễm.
[FONT="]+[/FONT]Thành phần hỗn hợp và tác động đến quá trình cháy:
So với động cơ xăng, động cơ diesel đốt nhiên liệu khó bay hơi hơn (nhiệt độ sôi cao), nên việc tạo hỗn hợp hòa khí không chỉ diễn ra trong giai đoạn phun và bắt đầu cháy, mà còn trong suốt quá trình cháy. Kết quả là hỗn hợp không đồng nhất. Động cơ diesel luôn hoạt động ở chế độ nghèo, mức tiêu hao nhiên liệu, muội than, CO, HC sẽ tăng lên nếu không đốt cháy ở chế độ nghèo hợp lý.
Tỉ lệ hòa khí được quyết định bởi các thông số :
- Áp suất phun.
- Thời gian phun.
- Kết cấu lỗ tia.
- Thời điểm phun.
- Vận tốc dòng khí nạp.
- Khối lượng không khí nạp.
Tất cả các đại lượng trên đều ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải. Nhiệt độ quá trình cháy quá cao và lượng ôxy nhiều sẽ làm tăng lượng NOx. muội than sinh ra khi hỗn hợp quá nghèo.
+Hệ thống hồi lưu khí thải ( EGR ).
Khi không có EGR, khí NOx sinh ra vượt mức quy định về khí thái, ngược lại muội than sinh ra sẽ nằm trong giới hạn. eGR là một phương pháp để giảm lượng NOx sinh ra mà không làm tăng nhanh lượng khói đen. Điều này có thể thực hiên rất hiệu quả với hệ thống Common rail với tỉ lệ hòa khí mong muốn đạt được nhờ vào áp suất phun cao. Với EGR, một phần của khí thải được đưa vào ống nạp ở chế độ tải nhỏ của động cơ. Điều này không chỉ làm giảm lượng Oxy mà còn làm giảm hiệu quả của quá trình cháy và nhiệt độ cực đại. kết quả là làm giảm lượng NOx. Nếu có quá nhiều khí thải được nạp lại (quá 40% thể tích khí nạp), thì khói đen, CO và HC sẽ sinh ra nhiều cũng như tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng vì thiếu Oxy.
+Ảnh hưởng của việc phun nhiên liệu.
Thời điểm phun, đường đặc tính phun, sự phun sương tơi của nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải.
+Thời điểm phun.
Nhờ vào nhiệt độ quá trình thấp hơn, phun nhiên liệu trễ làm giảm lượng NOx. Nhưng nếu phun quá trễ thì lượng HC sẽ tăng và tiêu hao nhiên liệu sẽ nhiều hơn, và khói đen sinh ra ở chế độ tải lớn. Nếu thời điểm phun chỉ lệch đi 1o khỏi giá trị lí tưởng thì lượng NOx có thể tăng lên 5%. Ngược lại thời điểm phun sai lệch hơn 2o thì có thể làm cho áp suất đỉnh tăng lên 10 bar, trễ đi 2o có thể làm tăng nhiệt độ khí thải thêm 20oC. Với các yếu tố cực kì nhạy cảm nêu trên, ECU cần phải điều chỉnh thời điểm phun chính xác tối đa.
+Đường đặc tính phun.
Đường đặc tính phun quy định sự thay đổi lượng nhiên liệu được phun vào trong suốt một chu kỳ phun (từ lúc bắt đầu phun cho đến lúc kết thúc phun ). Đường đặc tính phun quyết định lượng nhiên liệu phun ra trong suốt giai đoạn cháy trễ (giữa thời điểm bắt đầu phun và bắt đầu cháy). Hơn nữa nó cũng ảnh hưởng đến sự phân phối của nhiên liệu trong buồng đốt và có tác dụng tận dụng hiệu quả của dòng khí nạp. Đường đặc tính phun phải có độ dốc từ từ để nhiên liệu phun ra trong quá trình cháy trễ được giữ thấp nhất, nhiên liệu diesel bốc cháy tức thì, ngay khi quá trình cháy bắt đầu gây ra tiếng ồn và sự tạo thành NOx. Đường đặc tính phun phải có đỉnh không quá nhọn để đề phòng hiện tượng nhiên liệu không được phun sương tơi - yếu tố dẫn đến lượng HC cao, khói đen và tăng tiêu hao nhiên liệu suốt giai đoạn cuối cùng của quá trình cháy.
+Sự phun sương tơi nhiên liệu.
Nhiên liệu được phun sương tơi tốt thúc đẩy hiệu quả hòa trộn giữa không khí và nhiên liệu. Nó đóng góp vào việc giảm HC và khói đen trong khí thải. Với áp suất phun cao và hình dạng hình học tối ưu của lỗ tia kim phun giúp cho sự phun sương tơi nhiên liệu tốt hơn. Để ngăn ngừa muội than, lượng nhiên liệu phun ra phải được tính dựa vào lượng khí nạp. Điều này đòi hỏi lượng khí nạp phải nhiều hơn từ 10 - 40 % .
