BOSCH DIESEL SERVICE | ZASADA DZIAŁANIA SILNIKA DIESLA COMMONRAIL

Silnik Diesla Common Rail to rodzaj silnika wysokoprężnego, który działa na zasadzie wtrysku paliwa pod wysokim ciśnieniem. W tym silniku paliwo jest przechowywane w zbiorniku i pobierane przez pompę paliwową, która zasysa je do wysokociśnieniowej rury nazywanej rail (czyli "szyna"). W rail paliwo jest przechowywane pod wysokim ciśnieniem, a następnie wtryskiwane do komory spalania przez specjalne wtryskiwacze. Wtryskiwacze Common Rail pozwalają na bardziej precyzyjny wtrysk paliwa, co przekłada się na lepszą wydajność i ekonomikę silnika. Dzięki temu, że paliwo jest podawane pod wysokim ciśnieniem, dochodzi do lepszego rozpylenia i mieszania się z powietrzem, co zwiększa efektywność spalania.

1. Wymagania i zasada działania – silniki Common Rail | Bosch Diesel Service

Wprowadzenie elektronicznego systemu sterowania miało na celu w głównej mierze zmniejszyć zużycie paliwa oraz spowodować wzrost mocy i momentu obrotowego silnika. Wykorzystanie elektronicznych elementów, przy wsparciu technologii informatycznej, w procesie sterowania dało możliwość uwzględnienia dużo większej liczby sygnałów zależnych w regulacji pracy wysokoprężnego silnika spalinowego. Dodatkowo taki system pozwala na uwzględnianie wszystkich istotnych czynników wpływających na pracę silnika diesla i zapewnienie ich realizacji w czasie szybkozmiennych charakterystyk regulacji, czego nie można osiągnąć przy sterowaniu mechanicznym. Wraz z upowszechnieniem i rozwojem elektronicznych układów sterowania silników Common Rail wysokoprężnych zostało im przypisane wiele wymagań. Nie dotyczą one jednak specyfikacji systemu sterowania a zadań, jakie powinny spełniać. W stosunku do EDC odnoszą się głównie do możliwości poprawy komfortu jazdy, które jednocześnie wpływają na zwiększenie wymagań dotyczących nowoczesnych jednostek napędowych. Bosch Diesel Service jest przygotowany pod kątem wiedzy i narzędzi do diagnozowania i regeneracji, naprawy tych systemów sterowania. Do podstawowych zadań, jakie stawia się przed elektronicznymi układami sterowania, zaliczyć można m.in.:
- ograniczenie emitowanego hałasu przez silnik,
- ograniczenie szkodliwych składników zawartych w spalinach (PM, CH, NO, CO) poprzez odpowiednie kształtowanie przebiegu wtrysku paliwa,
- podział wtrysku na kilka odpowiednio dobranych części (wstępny, właściwy, dotrysk),
- wzrost ciśnienia wtrysku i odpowiednie jego dostosowanie w poszczególnych warunkach pracy silnika,
- poprawa możliwości rozruchowych (tzw. zimnego silnika) poprzez odpowiednio dobraną dawkę rozruchową paliwa dostosowaną do temperatury,
- dostosowanie do warunków pracy silnika ciśnienia doładowania i czasu wtrysku,
- zapewnienie możliwości realizowania zmiennego kąta wyprzedzenia wtrysku,
- autonomiczne dostosowanie regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego w całej charakterystyce pracy silnika spalinowego,
- wprowadzenie regulowanej recyrkulacji spalin,
- możliwość swobodnej regulacji prędkości jazdy.
Znając zasadę działania silnik diesla, wiemy, jak ważne są wszystkie nastawy regulacje oraz zależności między nimi. W celu spełnienia wymienionych powyżej wymagań w ostatnich latach zwiększyła się znacząco moc obliczeniowa mikroprocesorów sterownika, dzięki czemu współpraca z poszczególnymi blokami funkcyjnymi może odbywać się w znacznie szybszy i dokładniejszy sposób, co przekłada się na zwiększenie jakości pracy silnika wysokoprężnego. Dodatkowo wraz ze wzrostem możliwości obliczeniowych uzyskano możliwość przetwarzania dużo większej ilość danych odbieranych z czujników i nadajników wartości znamionowych. Zatem możliwe stało się wykorzystanie ich w znacznie większej liczbie. Wobec tego liczne czujniki i nadajniki są w stanie dokładnie określić aktualne warunki pracy silnika Common Rail, które następnie w postaci sygnału elektrycznego trafiają do jednostki sterującej, gdzie poddawane są obróbce. Informacje pozyskiwane przez czujniki (analogowe, indukcyjne lub cyfrowe) dostarczają aktualnych danych m.in. o:
- temperaturze cieczy chłodzącej,
- temperaturze, ciśnieniu, masie dostarczanego powietrza,
- temperaturze paliwa,
- temperaturze oleju silnikowego,
- prędkości obrotowej wału korbowego,
- prędkości, z jaką porusza się pojazd,
- położeniu pedału przyśpieszenia,
- określeniu faz rozrządu (położeniu wałka rozrządu),
- położeniu iglicy rozpylacza,
- położeniu nastawnika dawki paliwa,
- położeniu pedału hamulca,
- położeniu pedału sprzęgła.
Następnie sygnały z poszczególnych elementów zbierających informacje trafiają do elektronicznego sterownik (ang. Electronic Control Unit w skrócie ECU albo Electronic Control Module – ECM), a dokładniej do serca układu, którym jest mikroprocesor. Elektroniczny moduł sterujący oprócz mikroprocesora zabudowanego w postaci układu scalonego z innymi układami elektronicznymi rozlokowanymi na krzemowej płytce, posiada również układ scalony odpowiedzialny za przechowywanie danych (pamięć). Pamięć ta zawiera niezbędne informacje, które są później wykorzystywane w naprawie samochodu lub regeneracji danego podzespołu np. wtryskiwaczy, pomp wysokiego ciśnienia, pompowtryskiwaczy, pomp PLD.

Systemy wspomagające prawidłowe funkcjonowanie wtryskiwaczy

Wyróżnia się następujące rodzaje pamięci:
- EPROM (ang. Erasable Programmable Read Only Memory), w której zawarte są informacje o wzorcowych charakterystykach pracy silnika; przy wykorzystaniu danego rodzaju pamięci można jedynie odczytywać dane w niej zawarte bez możliwości ich modyfikacji,
- EEPROM (ang. Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) służy do zapisu i odczytu informacji o nieprawidłowościach w pracy silnika diesla (usterki); na tym rodzaju pamięci bazują pokładowe systemy diagnostyczne, przy pomocy, których można rozszyfrować przyczyny uszkodzenia poszczególnych elementów układu,
- RAM (ang. Random Access Memory) jest to chwilowa pamięć, która w chwili zaniku zapłonu resetuje swoją zawartość, wykorzystywana przez procesor w celu gromadzenia i błyskawicznego odczytu danych potrzebnych do aktualnego użytku. Dla zabezpieczenia modułu przed niepożądanymi zjawiskami, na przykład zakłóceniami elektromagnetycznym, wstrząsami, wysoką temperaturą, uszkodzeniami mechanicznymi, całość została zamknięta w szczelnej hermetycznej obudowie. Na rysunku 3.2 przedstawiono przykładową budowę modułu sterującego z uwzględnieniem jego wewnętrznej części.

Rys. 3.2. Przykład budowy modułu sterującego Common Rail firmy Bosch

W ECU dochodzi do porównania otrzymanych wartości z czujników z wartościami znamionowymi zaprogramowanymi w pamięci sterownika w postaci map lub tablic. Przy wykorzystaniu dwu- lub trójwymiarowych tablic dochodzi do regulacji wszystkich podstawowych funkcji pracy silnika Common Rail na przykład czasu i momentu wtrysku, ciśnienia doładowania. Dokładność sterowania uzależniona jest od wymiaru tablicy. Przy-kładowo, do obliczenia ciśnienia doładowania stosowane są tablice 8x8, które generują 64 wartości, dla których przebiega proces sterowania pracą turbosprężarki. Dla porównania tablice sterujące czasem i momentem wtrysku paliwa mogą posiadać wymiar 16x16, co ukazuje jak wielką dokładnością charakteryzuje się przebieg tego procesu. Następnie zgromadzone dane są obliczane przez procesor na podstawie metod numerycznych, takich jak interpolacja. Dalej, w wyniku porównania oraz dokonanych obliczeń, mikroprocesor określa, jakie sygnały zostaną wysłane do sterowników i urządzeń wykonawczych. W większości przypadków dane te dotyczą głównie wielkości dawki wtryskiwanego paliwa oraz czasu i momentu jego wtrysku. Poniżej na rysunku 3.3 przedstawiono kompletny schemat blokowy elektronicznego układu sterowania silników o zapłonie samoczynnym.

Rys. 3.3. Schemat przebiegu pracy układu elektronicznego sterowania silnika zapłonie samoczynnym Common Rail

W czasach współczesnych dąży się do w pełni zautomatyzowanego procesu pracy silnika. Obecne systemy sterowania wtryskiwaczy, pomp wysokiego ciśnienia Common Rail są ciągle udoskonalane albo wprowadzane są nowe rozwiązania. Ponadto stały się one najważniejszym układem współpracującym z podzespołami i samym silnikiem spalinowym diesla, który dzięki swoim właściwościom pozwala na sprostanie nowym restrykcyjnym normom emisji spalin. Dodatkowo wyręczają kierowcę z potrzeby zapewnienia odpowiedniej pracy silnika, uzyskując tym samym poprawę bezpieczeństwa jazdy i samego komfortu jazdy. Już teraz kierujący pojazdem bezpośrednio nie oddziałuje na wiele ważnych parametrów jego pracy, np. na zwiększanie bądź zmniejszanie prędkości obrotowej silnika. Realizuje to jednostka sterująca poprzez czujnik położenia pedału przyśpieszenia, a nie, jak to miało miejsce w klasycznych układach, bezpośrednio poprzez cięgło mechaniczne. W najbliższych czasach należy się spodziewać, iż elektroniczna jednostka sterująca przejmie zupełną kontrolę nad całym procesem przemieszczania samochodu z punktu A do punktu B, z minimalną ingerencją człowieka, który jedynie wyznaczy miejsce docelowe podróży.
W naszych pracowniach regeneracji aparatury wtryskowej diesla wykonujemy naprawy pompowtryskiwaczy, wtryskiwaczy i pomp Common Rail, oraz pomp PLD. Mieszkasz w Krakowie, Warszawie, Łodzi, lublinie, Szczecinie, Rzeszowie, Jaworznie, Mielcu, Kielcach, Katowicach, Poznaniu, Bydgoszczy, Wrocławiu, Białymstoku, Gdańsku, Gorzowie Wielkopolskim, Sochaczewie, Radomiu, Suchedniowie, Dzierżoniowie, Włocławku, Zielonej Górze, Olsztynie, Elblągu, Tarnowie, Częstochowie, Krośnie, Opolu, Legnicy, Rybnika, Zielonej Górze, Wałbrzychu, Toruniu, Rudzie Śląskiej, Gdyni, Koszalinie, Kaliszu, Włocławku, Mrągowie, Sochaczewie, Siedlcach, Suchedniowie, Suwałkach, Zamościa, Lubartowa, Piły, Ciechanowa, Pisza, Płocka, Grudziądza, Leszna, Wieluń, Radlin, Konin, Sztum, Tczew, Kwidzyn, Iława, Myślibórz, Kamień Pomorski, Przemyśl, Włodawa, Hrubieszów, Tomaszów Lubelski, Lubaczów, Siemiatycze, Sobótka, Parczew, Bielsk Podlaski, Ełk, Skierniewice, Sieradz, Żagań, Krotoszyn, Bielsko Biała, Nowy Sącz, Nowy Targ, Kędzierzyn Koźle, Polkowice, Prudnik, Ząbkowice Śląskie, Strzelin, Słupsk, Świdwin, Bytów, Mława, Płońsk, Bartoszyce, Złotów, Choszczno, Kutno i inne. Bosch Service – Pawlik wyśle do Ciebie naszego kuriera i odbierze części. Czas całej usługi wysyłkowo to zaledwie 1-2 dni. Zapraszamy.