Wtryskiwacze Piezoelektryczne

Wtryskiwacze piezoelektryczne i ich zastosowanie w Common Rail

Common Rail stał się standardem układu zasilania silnika w 2009 roku, kiedy w życie weszła norma EURO 5. Według unijnych dyrektyw, dopuszczalna ilość wydzielanych przez samochody tlenków azotu NOx została zmniejszona do 180 mg/km, co dla pompowtryskiwaczy jest wartością nie do uzyskania, stąd też, czołowi, rynkowi producenci samochodów, odeszli od tego rozwiązania i podobnie zasilanych samochodów już się nie produkuje. Jak przez lata system Common Rail ewoluował by stać się czempionem układów zasilania silnika diesla? Czym różni się do stosowanych wcześniej rozwiązań? Czym są piezoelektryki i w jaki sposób znalazły swoje zastosowanie w silniku diesla?

Zamówienia złożone do godz. 15 wysyłamy tego samego dnia!

Common rail

FIAT w 1997 roku we współpracy z (a raczej dzięki współpracy z) japońskimi inżynierami, wprowadził jako pierwszy w historii układ zasilania silnika wykorzystujący w swojej budowie zbiornik wysokiego ciśnienia. Alfa romeo która stała się prekursorem najbardziej współcześnie zaawansowanego układu zasilania silnika, ze względu na niedoskonałą konstrukcję, a w efekcie zawodność układu, stała się obiektem żartów całej rzeszy ludzi. Wyposażona w common rail tzw. UNIJET jednostka napędowa Alfy 156 osiągała niesamowite 150 MPa ciśnienia wtrysku, co nawet w 97 było osiągami słabymi. Pompa jednostkowa PDL, czy volkswagenowskie pompowtryskiwacze, wartość ciśnienia wtrysku osiągały na dużo wyższym poziomie. Niemniej jednak system był na tamte lata bardzo innowacyjny i pomysłowy. Udało się zwiększyć ilość wtrysków, na jeden cykl pracy tłoka, najpierw do czterech, a w najnowszych rozwiązaniach, aż do siedmiu. Wpłynęło to w bardzo dużym stopniu na kulturę pracy silnika, które wyzbyły się przez to tego charakterystycznego klekotu tak utożsamianego z silnikami diesla. Bardzo ciekawym rozwiązaniem, w historii układu common rail, było wprowadzenie piezoelektrycznego sterowania zaworem. Czas reakcji od przesłania impulsu z sterownika silnika do wtryskiwacza i jego reakcji został znacząco zmniejszony, stosy piezoelektryczne złożone z naprzemiennie ułożonych blaszek i kwarcu piezoelektrycznego. Materiał ten, wrażliwy na czynniki mechaniczne, pod wpływem naprężeń produkował impulsy elektryczne, które zostały wykorzystywane do sterowania siłownikiem kontrolującym pracę iglicy wtryskiwacza. Poza zastosowaniem wyżej wymienionego stosu piezoelektrycznego nie różni się zbyt wiele od budowy standardowego wtryskiwacza, a zadanie spełnia identyczne, jedynie osiągi są nieco lepsze. Układy common rail różnią się, również, między sobą typem pompy zasilającej. Firma BOSCH wypuściła na rynek kilka różnych pomp, które za zadanie miały dostarczać sprężone paliwo do zbiornika wysokiego ciśnienia. Współcześnie wykorzystywana jest pompa CP4, która wyewoluowała z pomp, oznaczonych tą samą nomenklaturą CP (commonrail pumpe) w wariantach CP1, CP2, CP3. Różnią się one między sobą, nie tylko osiągami, ale również budową, przez osiową aż do promieniowej, współcześnie stosowanej.

Wyższość tego układu, nad pozostałymi sposobami zasilania silnika, doskonale ukazuje fakt, że współczesne osiągi common rail przekraczają do tej pory uzyskiwane przez wszystkie inne. Co więcej, układ common rail spełnia wymagające normy środowiskowe emisji trujących spalin. Stało się to możliwe, dzięki zaworowi EGR, który odpowiada za drugi obieg spalin, i ponowne ich wykorzystanie. Poza tym, regeneracja wtryskiwaczy piezoelektrycznych common rail, jest pod względem ekonomicznym dużo łatwiejsze do zaakceptowania, ponieważ jest zwyczajnie tańsze, niż regeneracja pompowtryskiwaczy wyposażonych w ten sam system sterowania, oparty o stosy piezoelektryczne.