Układ wtrysku oleju napędowego

Funkcja

Współczesne silniki wysokoprężne muszą spełniać rygorystyczne kryteria jakości. Kierowcy oczekują wysokiej mocy i wysokiego momentu obrotowego, niskiego zużycia paliwa oraz cichej pracy silnika.

Ponadto silniki wysokoprężne muszą spełniać surowe wymagania dotyczące emisji spalin wynikające z obecnych i przyszłych norm emisji. Prawidłowe tworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej jest warunkiem koniecznym do pełnego i efektywnego spalania paliwa w silniku wysokoprężnym. Aby to osiągnąć, paliwo musi być wtryskiwane w odpowiedniej ilości i we właściwym momencie pod jak najwyższym ciśnieniem. Zadanie to spoczywa na układzie wtrysku paliwa do silników wysokoprężnych, w którym system Common Rail (CRS) uznawany jest za najbardziej zaawansowane rozwiązanie technologiczne.

Układy Common Rail

CRS2 o ciśnieniu od 1 600 do 2 000 barów i wtryskiwaczami elektromagnetycznymi

W związku z rosnącymi cenami paliwa i coraz bardziej rygorystycznymi normami emisji coraz częściej wybiera się nowoczesne, oszczędne i przyjazne dla środowiska silniki wysokoprężne. Systemy Common Rail serii CRS2 stanowią ekonomiczne i zoptymalizowane pod kątem wydajności rozwiązanie, pozwalające na dalsze obniżenie zużycia paliwa, a tym samym kosztów eksploatacji pojazdów. System składa się z następujących elementów:

• Pompa wysokociśnieniowa
• Szyna wysokociśnieniowa
• Wtryskiwacz dla każdego cylindra
• Elektroniczny układ sterowania
• Elektroniczna regulacja silnika wysokoprężnego (EDC)

Ten ostatni system reguluje zarówno cały proces wtrysku, jak i ciśnienie doładowania oraz recyrkulację spalin.

Kluczowym elementem tych układów są szybko działające wtryskiwacze elektromagnetyczne z technologią . Umożliwiają one krótkie odstępy między wtryskami. Wydajne wtryskiwacze elektromagnetyczne drugiej generacji zapewniają konstruktorom silników dużą swobodę w kształtowaniu przebiegu wtrysku. W ich przypadku w wąskim przedziale czasowym realizowanych jest do ośmiu pojedynczych wtrysków na jeden takt roboczy. Możliwość wielokrotnego wtrysku przyczynia się do dalszego obniżenia zużycia paliwa, a tym samym emisji CO₂, zanieczyszczeń oraz hałasu silnika.

Wtryskiwacze z zaworem elektromagnetycznym CRS2 są dostępne w różnych wersjach. Na przykład zoptymalizowany rdzeń magnetyczny wtryskiwacza CRI2-16 zapewnia duże siły podczas otwierania zaworu elektromagnetycznego. Dwuczęściowy moduł kotwy zapewnia większą dynamikę sterowania iglicą wtryskiwacza oraz bardzo krótkie odstępy między wtryskami. Wtryskiwacz systemu CRS2-18 posiada zawór elektromagnetyczny z wyrównaniem ciśnienia. Dzięki temu możliwe jest dalsze zwiększenie ciśnienia w układzie. Model CRI2-20 z zaworem elektromagnetycznym z wyrównaniem ciśnienia posiada zintegrowaną dodatkową objętość szyny, która redukuje wahania ciśnienia. Wydajność hydrauliczna jest zwiększona dzięki zmniejszonej ilości powrotu.

Seria CRS2 jest przeznaczona do silników wysokoprężnych o maksymalnie ośmiu cylindrach i szerokim zakresie mocy oraz momentu obrotowego. Systemy modułowe można dostosować do wielu różnych typów silników. Zwiększone ciśnienie w tych układach oraz modyfikacje techniczne pozwalają na spełnienie obecnych i przyszłych celów emisyjnych. Ponadto wyższe ciśnienia wtrysku zwiększają swobodę producenta silników w zakresie projektowania silnika bazowego oraz układu oczyszczania spalin. System CRS2 jest dostępny w wersjach przeznaczonych do lekkich pojazdów użytkowych, a po odpowiednim dostosowaniu – również do zastosowań poza drogami publicznymi (maszyny rolnicze i budowlane).

CRS3 o ciśnieniu od 1 800 do 2 000 barów i wtryskiwaczach piezoelektrycznych

Zużycie paliwa jest ważnym czynnikiem wpływającym na ekonomiczność, a tym samym na sukces rynkowy pojazdu, zwłaszcza przy dużym przebiegu. Innymi istotnymi czynnikami są emisje, hałas pracy oraz moc silnika. Nowoczesne układy Common Rail CRS3-18 o ciśnieniu systemowym 1 800 barów oraz CRS3-20 o ciśnieniu 2 000 barów umożliwiają, dzięki wtryskiwaczom piezoelektrycznym, konstruowanie silników o idealnym profilu właściwości.

Każdy z tych systemów składa się z pompy wysokociśnieniowej, szyny wysokociśnieniowej, wtryskiwacza dla każdego cylindra oraz elektronicznego układu sterowania. Wtryskiwacze piezoelektryczne CRS3-18/-20, dzięki wysokiej szybkości przełączania, osiągają bardzo małe ilości wtrysku wstępnego. Zmniejszone straty mocy hydraulicznej prowadzą do obniżenia temperatury paliwa, dzięki czemu nie jest wymagane dodatkowe chłodzenie paliwa. Systemy Common Rail CRS3-18 i CRS3-20 są stosowane w samochodach osobowych i lekkich pojazdach użytkowych o najwyższym zakresie mocy.

Wyzwaniem dla każdego układu wtryskowego są zróżnicowane jakości paliwa. Dzięki wytrzymałemu siłownikowi piezoelektrycznemu wtryskiwacze CRS3-18/-20 są do tego doskonale przygotowane. Siłownik piezoelektryczny wytwarza około dziesięciokrotnie większą siłę w porównaniu z zaworem elektromagnetycznym, dzięki czemu jest mniej wrażliwy na niewielkie zanieczyszczenia w paliwie. Wtryskiwacze piezoelektryczne CRI3-18 i -20 są wiodące w przypadku wtrysków wielokrotnych pod względem minimalnej ilości wtrysku wstępnego, szybkiej sekwencji wtrysków oraz stabilności ilości wtryskiwanego paliwa przez cały czas pracy.

Ponieważ siłownik piezoelektryczny jest zintegrowany z obudową, wtryskiwacze piezoelektryczne mają smukłą budowę i zajmują znacznie mniej miejsca montażowego niż wtryskiwacze z zaworem elektromagnetycznym. Siłownik piezoelektryczny umożliwia wielokrotne wtryski z minimalnymi odstępami czasowymi. Ponieważ siłownik steruje iglicą dyszy bezpośrednio, bez hydraulicznego obwodu regulacyjnego, zapewnia krótsze czasy reakcji. Zoptymalizowane charakterystyki wtryskiwaczy umożliwiają korektę dawki przez cały okres eksploatacji. W tym celu wykorzystywane są funkcje uczenia się, zapisane w postaci oprogramowania w elektronicznym module sterującym.

Ochrona środowiska

Systemy Common Rail umożliwiają optymalizację procesów spalania. Dzięki temu znacznie zmniejsza się zużycie paliwa, a także emisję spalin i hałas związany ze spalaniem. Bardziej kompaktowa konstrukcja nowoczesnych układów wtrysku oleju napędowego zmniejsza masę pojazdu, co dodatkowo obniża zużycie paliwa. Ponadto precyzyjne sterowanie procesami zwiększa sprawność układu i zmniejsza straty mocy. Funkcja start/stop w układach wtrysku oleju napędowego dodatkowo zwiększa wydajność i przyczynia się do obniżenia zużycia paliwa.