Évolutions technologiques du système d'injection common rail

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CNAM SIA 18.3.2008

DS/EVL-So | 26.02.2008 | © Robert Bosch GmbH 2007. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Diesel Systems

Évolutions technologiques du système d‘injection common rail

Robert Bosch / Diesel Systems R. Schmitt

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Diesel Systems

Évolutions technologiques du système d'injection common rail

Introduction

Présentation du système common rail

Evolutions

Perspectives

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Diesel Systems

Historique du système d‘injection diesel

Période de développement : 1922-1927

Pompe en ligne mécanique : 1927-1960

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Diesel Systems

Historique du système d‘injection diesel

Passage à la pompe distributrice : 1960-1980

Systèmes d‘injection électronique : 1980-2008…VP44, CRS, UIS, UPS.

5 DS/BGE1; 5164.19 / 283 e*

Systèmes d‘injection diesel pour VP: Evolution de la pression d‘injection

2500

500

1000

1500

2000

Pression aunez de buse

(bar)

1980 20001990 19950

1975

UIS

Pompe distributrice

Common Rail

1985Eu

ro I

Euro

II

Euro

III

Euro

0


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Diesel Systems


Introduction


Evolutions

Perspectives

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Evolutions technologiques du système d'injection common rail


Diesel Systems

Système d‘injection common rail pour moteurs VP

Principales caractéristiquesSeparation entre la génération de pression et l’injection.Plage de pression : 250 à 1800 bar .Début d’injection, durée d’injection et pression, ( tauxd’introduction) calibrables aisément.Injections multiples.Couple d’entraînement de pompe faible.

Principaux avantagesAmélioration des performances, du bruit, des émissions.Système modulaire.Facile à adapter sur moteur.Potentiel important pour atteindre les futures normes.

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Diesel Systems

Évolution des moteurs diesel durant les 20 dernières années.

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Diesel Systems

Système Common Rail de première génération avec pompe CP1

Engine speed(crank)

Engine speed(cam)

Acceleratorpedal

Othersensors

Rail pressure sensor

Common Rail

Injector (1...n)

Tank

Control unitEDC

Highpressure

pumpCP1

Otheractuators

Prefilter

Fuel filter with:- Water separator- Heater (optional)

High pressure

Low pressure

DRV

+ -

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Diesel Systems

Fonctionnement de l‘injecteur CR à commande par électrovanne

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Diesel Systems

Coupe de pompe CP1

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Diesel Systems

Système Common Rail de deuxième génération avec pompe CP3

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Diesel Systems

Coupe de pompe HP CP3

Régulateur dedébit d‘admission

Clapet de régulation depression intermédiaire

Sortie HP

Arbre avec excentrique

Clapet d‘admission BP

Anneau

Piston

Carter

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Diesel Systems

Système Common Rail de 2ème génération avec pompe CP3 et injecteur piézo

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Diesel Systems

Injecteur à commande piézoélectrique

Principaux avantagesVitesse d‘ouverture et de fermeture augmentéeAugmentation de la précision de dosage des faibles débitsPossibilité de réduire le délai entre 2 injections. Amélioration des performances et/ou des émissionsRéduction du poids / de la longueur Retour avec

contre pression

Injection multiple

Coupleur hydraulique

Vanne de commande

Module de buse

Actuateur piézo

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Diesel Systems


Introduction


EvolutionsContrôle en boucle fermé du débit d‘injection piloteCorrection du débit individuel des injecteursOptimisation des busesPression d‘injectionContrôle en boucle fermée de la richesse

Perspectives

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Diesel Systems

Champ de débit caractéristique (avec zone plateau)

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Diesel Systems

Mouvement balistique de l‘électrovanne : Course = f (m, l, F) Ex : de 200 à 240 us le mouvement de l‘électrovanne n‘est pas affecté par la durée d‘activation débit quasi constant sur cette plage = plateau de débit.

Fermeture électrovanne

Fin de commandeElectrovanne ouverte

Electrovanne ferméeLevé

ede

pal

ette

(µm

)

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Diesel Systems

Boucle d‘apprentissage par capteur d‘accélération.

Source : Renault

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Diesel Systems

Stabilisation du débit pilote boucle d‘apprentissageD

ébit

inje

cté

Injecteurneuf

Injecteurvieilli

Injecteurvieilli

Durée d‘activation

Correctionpositive

Correctionnégative

Débit pilote trop élevéémissions

Débit pilote trop faiblebruit

Débit pilotenominal

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Diesel Systems

Stabilisation du débit pilote boucle d‘apprentissage

Dispersions entre cylindresavant et après correctionde la durée d‘activationdu débit pilote pour un jeud‘injecteurs vieilis.

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Diesel Systems

Champ de débit caractéristique (sans plateau)D

ébit

(mm

3/co

up)

Durée d‘activation (ms)Points de contrôle du cahier des charges

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Diesel Systems

Correction du débit individuel des injecteurs

Puissance

Couple

Débit

Caractéristiques moteur sanset avec correction individuelle des injecteurs

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Diesel Systems

Optimisations de la géométrie des trous de buse

Sans optimisation

Avec optimisations

Risque de déviation du jetsi le profil de vitessen‘est pas symétrique

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Diesel Systems

Comparaison écoulement buse sans /avec sac

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Diesel Systems

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Diesel Systems

Buse : Interface système d‘injection / chambre de combustion

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Diesel Systems

Influence de la pression d‘injection (Moteur industriel mi-charge)

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Diesel Systems

Contrôle de richesse en boucle fermée

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Diesel Systems

Dispersions des émissions dues aux tolérancesde l‘injection et du management de l‘air

Contrôle de richesse en boucle fermée

NOx

Particules

Dispersions des émissionssans contrôle de richesse

Dispersions des émissionsavec contrôle de richesse

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Diesel Systems


Introduction


Evolutions

Perspectives

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Diesel Systems

ProgrProgrèèss du Dieseldu Diesel

ConsommateursConsommateurs DDééfisfis / / ContraintesContraintes

AgrAgréémentment

PerfoPerfo. . SpSpéécc. . éélevlevééeses

ConsommationConsommation

EmissionsEmissions rrééduitesduites

BruitBruit

CoCoûûtt du du systsystèèmeme

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Diesel Systems

Evolution du moteur diesel

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Diesel Systems

Optimisations du système d‘injection

Traitement des gaz d‘échappement

Réduction du bruit

Optimisation de la combustion

Injection haute pressionRéduction des tolérancesTaux d‘introduction

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Diesel Systems

Arbre avec 2 cames

Clapet d‘admission

Culasse acier.

Electrovannede dosage de débit

Carter Alu

Piston.Poussoir galet

Pompe CP4 2000bar

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Diesel Systems

Injecteur piézo 2000 bar.

Géométrie optimisée et matériaux haute performance

Actuateur piézo à performances augmentée.

Optimisation de la chaîne de commande ( géométrie et matériaux)

Amélioration de la tenue du gicleur.

Amélioration de l‘étanchéité.

Optimisation du siège de buse.

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Diesel Systems

Émissions de CO2 (source : vehicle certification agency)

Cylindrée (l)

Essence ( Asp. Nat.)Diesel

CO

2 su

rcyc

leEu

rope

en

g/km

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Abteilung | 10.03.2008 | © Robert Bosch GmbH 2007. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Diesel Systems

Essence injection directe

Essence conventionnel

Diesel

Hybride Diesel

Hybride essence

Hypothèse :100kW; 2l; 4cyl; 1400 kg

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Diesel Systems

Évolution des performances du calculateur de contrôle moteur

Source : BMW

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