O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.
Moduł 6
Układy zasilania silników o zapłonie samoczynnym
1. Rozwój układów wtryskowych w silnikach ZS
1.1. Wpływ poszczegó...
2
W tym module zostaną przedstawione zagadnienia dotyczące konstrukcji układów za-
silania silników z zapłonem samoczynnym...
3
wpływ na rozwój silników spalinowych. Nowe układy wtryskowe pomogły wykorzystać
potencjalne możliwości tkwiące w silniku...
4
V – czas trwania spalania zasadniczego,
ZZ – zwłoka zapłonu podczas wtrysku zasadniczego.
1.1. Wpływ poszczególnych faz ...
5
Rys. 6.2. Pompa wtryskowa z regulatorem wtrysku.
Źródło: J. Mazur Z., Stolarczyk, Ciągniki rolnicze. WRiL, Warszawa 1984...
6
Rys. 6.3. Standardowa rzędowa pompa wtryskowa PE.
1 – cylinderek sekcji tłoczącej, 2 – otworek zasilający, 3 – krawędź s...
7
4. Wielkość dawki paliwa w pompach rzędowych
W celu umożliwienia regulacji wielkości dawki paliwa podawanej przez tłoczk...
8
zębatych wraz z tulejami regulacyjnymi przekręcającymi tłoczki i umożliwia regulację
dawkowania paliwa. Ruch listwy w ki...
9
Osiowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe (rys. 6.7.) sprężają paliwo za pomocą centralne-
go tłoka (tłokorozdzielacza) poru...
10
ze zbiornika przez pompę zasilającą przepływa przez filtr dokładnego oczyszczania do ło-
patkowej pompy przetłaczającej...
11
Przy zastosowaniu pomp promieniowych można uzyskać wyższe ciśnienie niż
w przypadku pomp osiowych. Promieniowe pompy ro...
12
Obracająca się tarcza skokowa (3, rys. 6.9) jest napędzana od silnika. Liczba wznio-
sów krzywki po dolnej stronie tarc...
13
Wprowadzenie pompowtryskiwaczy wynikało między innymi z zamiaru zlikwidowania
długich przewodów wysokiego ciśnienia, sz...
14
Działanie indywidualnych zespołów wtryskowych można podzielić na cztery stany ro-
bocze (rys. 6.11).
Skok ssania (a)
Tł...
15
paliwa w komorze wysokiego ciśnienia wzrasta wskutek ruchu tłoczka w dół. Narasta
ciśnienie paliwa w rozpylaczu. Z chwi...
16
Rys. 6.13. Zabudowa zespołu UI (pompowtryskiwacza).
1 – popychacz dźwigniowy, 2 – wał rozrządu silnika, 3 – zawór elekt...
17
Rys. 6.14. Zabudowa zespołu UP (pompa-przewód-wtryskiwacz).
1 – obsada wtryskiwacza, 2 – komora spalania silnika, 3 – p...
18
Ważną częścią składową układu wtryskowego Common Rail są wtryskiwacze. Zawierają
one szybko działający zawór (elektroma...
19
Obwód wysokiego ciśnienia układu wtryskowego Common Rail dzieli się na trzy
bloki funkcjonalne:
 wytwarzania ciśnienia...
20
 kształtowanie prawidłowego przebiegu wtrysku w odniesieniu do kąta obrotu
wału korbowego,
 właściwe rozpylenie i roz...
21
mentów znajdują zastosowanie w różnych układach paliwowych. Na rys. 6.18 przedsta-
wiono zastosowanie poszczególnych ty...
22
9.2. Wtryskiwacze
Zadaniem wtryskiwacza jest wprowadzanie do komory spalania dokładnie rozpylo-
nego paliwa, tak aby um...
23
ułatwiają dobór zestawów spełniających wymagania przy ograniczonej liczbie ich warian-
tów.
Budowa wtryskiwacza do siln...
24
Paliwoomywająceigłęrozpylaczasłużydosmarowania. Wwieluodmianachwtryskiwaczy
nadmiar paliwa jest odprowadzany przewodem ...
25
mniejszym zapotrzebowaniu na paliwo oraz efektywnym jego spalaniu z nadmiarem
powietrza, silnik ten emituje w sumie mni...
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Układ zasilania silników o zapłonie samoczynnym

Układ zasilania silników o zapłonie samoczynnym

  • Entre para ver os comentários

Układ zasilania silników o zapłonie samoczynnym

  1. 1. Moduł 6 Układy zasilania silników o zapłonie samoczynnym 1. Rozwój układów wtryskowych w silnikach ZS 1.1. Wpływ poszczególnych faz wtrysku na rezultat spalania mieszanki w cylindrze 2. Rzędowe pompy wtryskowe 3. Standardowa rzędowa pompa wtryskowa PE 4. Wielkość dawki paliwa w pompach rzędowych 5. Rozdzielaczowe pompy wtryskowe 6. Osiowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe VE 7. Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe VR 8. Wielkość dawki paliwa w pompach rozdzielaczowych 8.1.Osiowerozdzielaczowepompy wtryskowe 8.2. Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe 8.3. Indywidualne zespoły wtryskowe 9. Wtryskiwacze i rozpylacze 9.1. Rozpylacze 9.2. Wtryskiwacze 10. Podsumowanie
  2. 2. 2 W tym module zostaną przedstawione zagadnienia dotyczące konstrukcji układów za- silania silników z zapłonem samoczynnym. Ponadto zostanie omówiona budowa i funkcjonowanie podzespołów układów zasilania silników ZS. System zasilania silników ZS, podobnie jak w silnikach ZI, ma decydujący wpływ na naji- stotniejsze parametry silników samochodowych, do których zalicza się minimalne jed- nostkowe zużycie paliwa, osiągi silnika i toksyczność spalin. System zasilania silników ZS dzieli się na trzy układy. 1. Układ podający paliwo. 2. Układ wtryskowy. 3. Układ regulacyjny. Układ podający ma za zadanie podawać odpowiednio czyste paliwo do układu wtryskowego w każdych warunkach eksploatacji silnika. Jest to szczególnie istotne dla zasilanych olejami napędowymi silników pracujących w niskich temperaturach otocze- nia. Układ wtryskowy ma za zadanie doprowadzać do komory spalania określonej wielkości dawkę wtryskiwaną pod wysokim ciśnieniem w odpowiednim czasie. Wiel- kość dawki i moment jej wtrysku określany kątem wyprzedzenia wtrysku zależą od do- kładności pracy trzeciego układu - regulacyjnego. Dwa ostatnie układy są ze sobą zinte- growane i od jakości ich pracy zależą w znacznej mierze poziomy konstrukcyjny i eks- ploatacyjny silnika ZS. Układ zasilania silnika o zapłonie samoczynnym zapewnia wtrysk paliwa wprost do cylindra. Dawka, zawierająca żądaną ilość odpowiednio rozpylonego paliwa, musi być wtryśnięta w odpowiedniej chwili. Elementy układu podającego paliwo zostały omówione w materiałach dotyczących zasi- lania silników z zapłonem iskrowym. Materiał zawarty w tym module będzie skoncentrowany na elementach układu wtry- skowego oraz regulacyjnego. 1. Rozwój układów wtryskowych w silnikach ZS Pod koniec 1922 roku firma Bosch rozpoczęła prace rozwojowe nad układem wtryskowym do silników ZS. Techniczne przesłanki były korzystne: firma Bosch dyspo- nowała doświadczeniem w zakresie konstrukcji elementów silników spalinowych, wy- soko rozwiniętą techniką produkcji, a przede wszystkim wykorzystała doświadczenia i wiedzę zgromadzoną przy produkcji pomp oleju. W 1927 roku wyprodukowano pierw- sze seryjne pompy wtryskowe. Były one małe, lekkie i umożliwiały uzyskanie większych prędkości obrotowych przez silniki wysokoprężne. Te rzędowe pompy wtryskowe za- częto stosować od 1932 roku w samochodach użytkowych, a od 1936 roku również w samochodach osobowych. Od tego czasu nastąpił gwałtowny rozwój silników ZS i ich układów wtryskowych. Opracowana przez firmę Bosch w 1962 roku rozdzielaczowa pompa wtryskowa z automatycznym przestawiaczem wtrysku nadała nowy kierunek rozwojowi silnika wysokoprężnego. Ponad 20 lat później w wyniku długich prac rozwo- jowych dojrzałość produkcyjną osiągnęła elektroniczna regulacja wtrysku paliwa w sil- niku wysokoprężnym. Coraz dokładniejsze dozowanie coraz mniejszych dawek paliwa w ściśle określonej chwili oraz coraz większe ciśnienia wtrysku, stanowiące ciągłe wy- zwanie dla konstruktorów i badaczy, doprowadziły do wielu nowych rozwiązań w ukła- dach wtryskowych. Zużycie i wykorzystanie paliwa w silnikach ZS wywiera inspirujący
  3. 3. 3 wpływ na rozwój silników spalinowych. Nowe układy wtryskowe pomogły wykorzystać potencjalne możliwości tkwiące w silniku wysokoprężnym – osiąganie coraz większych mocy przy zmniejszonej emisji hałasu i szkodliwych składników spalin. Rys. 6.1. Przebieg wtrysku paliwa w nowoczesnych układach zasilania silników z zapłonem samoczynnym. 1. Przebieg wtrysku paliwa. Źródło: Informator techniczny Bosch. OWK – obrót wału korbowego, GMP – górne martwe położenie, 1 – wtrysk wstępny (WW), 2 – wtrysk zasadniczy (WZ), 3 – stromy wzrost ciśnienia (Common Rail), 4 – „łódkowy” wzrost ciśnienia (UPS z dwustopniowym otwieranym iglicowym zawo- rem elektromagnetycznym), 5 – płaski wzrost ciśnienia (wtrysk konwencjonalny), 6 – płaski spadek ciśnienia (pompy wtryskowe rzędowe i rozdzielacze), 7 – stromy spadek ciśnienia (układy wtryskowe UIS, UPS, dla Common Rail nieco bar- dziej płaski), 8 – wczesny dotrysk, 9 – późny dotrysk, - ciśnienie maksymalne, – ciśnienie otwarcia wtryskiwacza,
  4. 4. 4 V – czas trwania spalania zasadniczego, ZZ – zwłoka zapłonu podczas wtrysku zasadniczego. 1.1. Wpływ poszczególnych faz wtrysku na rezultat spalania mieszanki w cylindrze Wtrysk wstępny (1) – obniżenie hałasu spalania i emisji NOx. Narastający lub łódkowy przebieg ciśnienia – podczas wtrysku zasadniczego (3,4), zmniejszenie emisji NOx i sadzy podczas pracy bez recyrkulacji spalin. Stałe wysokie ciśnienie – podczas wtrysku zasadniczego (3, 7) w celu zmniejszenia emisji sadzy podczas pracy z recyrkulacją spalin. Dotrysk – bezpośrednio po wtrysku zasadniczym (8) w celu zmniejszenia emisji sadzy. Dotrysk późny (9) – jako środek redukcyjny dla katalizatora NOx lub w celu podwyż- szenia temperatury spalin do regeneracji filtru cząstek stałych. 2. Rzędowe pompy wtryskowe Rzędowe pompy wtryskowe (rys. 6.2 i 6.3) mają odrębną dla każdego cylindra silnika sekcję tłoczącą. Sekcja tłocząca jest tzw. parą precyzyjną składającą się z cylinderka i tłoczka. Tłoczek poruszany jest w kierunku tłoczenia przez wbudowany w pompę i napędzany od silnika wałek krzywkowy, a cofany przez sprężynę powrotną. Sekcje tłoczące są najczęściej usytuowane szeregowo. Skok tłoczka jest stały. Tłoczenie paliwa rozpoczyna się po zasłonięciu otworka zasilającego przez górną krawędź tłoczka podczas jego ruchu do góry. To początek tłoczenia. Podczas dalszego ruchu tłoczka do góry rośnie ciśnienia paliwa. Po osiągnięciu ciśnienia otwarcia wtryskiwacza rozpylacz się otwiera i paliwo zostaje wtryśnięte do komory spalania. Z chwilą odsłonięcia przez skośną krawędź sterującą tłoczka otworka zasilającego, paliwo może odpłynąć i jego ciśnienie spada. Igła rozpylacza zamyka się, wtrysk zostaje zakończony. Skok tłoczka między zamknięciem a otwarciem otworka zasilającego nazywamy skokiem użytecz- nym. Położenie krawędzi sterującej może być zmieniane przez obrót tłoczka listwą zę- batą. Wynikiem tego jest zmiana skoku użytecznego i tym samym dawki paliwa wtry- śniętego do cylindra. Listwa zębata jest sterowana mechanicznym regulatorem odśrod- kowym lub nastawnikiem elektrycznym. W suwakowych rzędowych pompach wtryskowych suwak porusza się na tłoczku pompy, dzięki któremu za pomocą dodatkowego wałka ustawczego można zmienić skok wstępny, a tym samym początek tłoczenia. Suwakowa rzędowa pompa wtryskowa w porównaniu z pompą standardową ma dodatkowy stopień swobody, dzięki któremu początek wtrysku może być niezależny od prędkości obrotowej silnika.
  5. 5. 5 Rys. 6.2. Pompa wtryskowa z regulatorem wtrysku. Źródło: J. Mazur Z., Stolarczyk, Ciągniki rolnicze. WRiL, Warszawa 1984. 3. Standardowa rzędowa pompa wtryskowa PE Standardowe rzędowe pompy wtryskowe są stosowane w silnikach wysokoprężnych o liczbie cylindrów od 2 do 12 i pokrywają zakres mocy od 10 do 200 kW z cylindra. Rzędowe pompy wtryskowe są stosowane zarówno w silnikach o wtrysku bezpośred- nim, jak i w silnikach o wtrysku pośrednim z komorą wstępną. W pojazdach użytkowych są stosowane pompy typu P (P300, P7100, P8000, P8500, P9).
  6. 6. 6 Rys. 6.3. Standardowa rzędowa pompa wtryskowa PE. 1 – cylinderek sekcji tłoczącej, 2 – otworek zasilający, 3 – krawędź sterująca, 4 – tłoczek, 5 – sprężyna tłoczka, 6 – obrót wymuszony przez listwę zębatą (regulacja dawki), 7 – krzywka napędowa, 10 – doprowadzenie paliwa do rozpylacza, X – skok użyteczny. Źródło: Sterowanie silników z zapłonem samoczynnym [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, Warsza- wa 2004. 3. Suwakowa rzędowa pompa wtryskowa Do grupy pomp rzędowych zalicza się również suwakową rzędową pompę wtrysko- wą, dla której oprócz dawki wtrysku można zmienić też początek wtrysku. Suwakowa pompa wtryskowa jest sterowana regulatorem elektronicznym wyposażonym w dwa nastawniki. Układ ten umożliwia regulację początku wtrysku za pomocą dwóch listew zębatych, co eliminuje potrzebę zastosowania przestawiania czasu wtrysku. W pojaz- dach stosowane są pompy typu H (H1, H1000). Rys. 6.4. Suwakowa rzędowa pompa wtryskowa. 1 – cylinderek sekcji tłoczącej, 2 – otworek zasilający, 3 – krawędź sterująca, 4 – tłoczek, 5 – sprężyna tłoczka, 6 – obrót wymuszony przez listwę zębatą (regulacja dawki), 7 – krzywka napędowa, 10 – doprowadzenie paliwa do rozpylacza, X – skok użyteczny. Źródło: Sterowanie silników z zapłonem samoczynnym [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, Warsza- wa 2004.
  7. 7. 7 4. Wielkość dawki paliwa w pompach rzędowych W celu umożliwienia regulacji wielkości dawki paliwa podawanej przez tłoczki o stałym skoku nadanym przez krzywki, tłoczki maję naciętą spiralną krawędź sterującą. Gdy sprężyna przesunie tłoczek ku dołowi i jego krawędź czołowa odsłoni otwór wlo- towy, z kanału zasilającego pompę napłynie do cylindra paliwo, będące pod niewielkim ciśnieniem wytworzonym przez pompę zasilającą. Gdy tłoczek pod naciskiem krzywki przesunie się do góry i jego krawędź zamknie otwór wlotowy, rozpocznie się tłoczenie paliwa przez zawór zwrotny do przewodów wysokiego ciśnienia i wtryskiwaczy. Olej napędowy znajduje się wtedy pod ciśnieniem 100-200 MPa. co jest niezbędne do otwarcia wtryskiwacza oraz należytego rozpylania paliwa w komorze spalania. Tłoczenie paliwa trwa tak długo, dopóki spiralna krawędź tłoczka nie odsłoni otworu odpływowego. Od tego momentu przy dalszym ruchu tłoczka w górę paliwo jest wtłaczane z powrotem do kanału zasilającego sekcję. Zależnie od tego, jak zostanie przekręcona krawędź sterująca tłoczka w stosunku do otworu odpływowego, na tłoczenie paliwa będzie wykorzystana większa lub niniej- sza część suwu. Gdy tłoczek zostanie obrócony tak, że na wprost otworu znajdzie się podłużny rowek, to paliwo nie będzie tłoczone - jest to położenie stop. Rys. 6.5. Regulacja ilości wtryskiwanego paliwa Źródło: J. Mazur, Z. Stolarczyk, Ciągniki rolnicze. WRiL, Warszawa 1984. Obrót tłoczków pompy powoduje listwa zębata współpracująca z wieńcami zaci- śniętymi na tulejach regulacyjnych. Przesuwanie się listwy powoduje obrót wieńców
  8. 8. 8 zębatych wraz z tulejami regulacyjnymi przekręcającymi tłoczki i umożliwia regulację dawkowania paliwa. Ruch listwy w kierunku maksymalnego podawania paliwa ograni- czany jest za pomocą zderzaka regulacyjnego. Każda sekcja pompy wyposażona jest w zawór odcinający. 5. Rozdzielaczowe pompy wtryskowe Rozdzielaczowa pompa wtryskowa ma zastosowanie w małych szybkoobrotowych silnikach wysokoprężnych stosowanych w samochodach osobowych i mniejszych samo- chodach użytkowych. Rozdzielaczowe pompy wtryskowe mają tylko jedną parę precyzyjną wytwarzającą wy- sokie ciśnienie dla wszystkich cylindrów. Łopatkowa pompa przetłaczająca tłoczy olej napędowy do przestrzeni wysokiego ciśnienia pompy. Wysokie ciśnienie wytwarza cen- tralny tłok osiowy lub kilka tłoczków promieniowych. Obracający się centralny tłok roz- dzielaczy (tłokorozdzielaczy) otwiera i zamyka okna sterujące i otwory sterujące, roz- dzielając paliwo do poszczególnych cylindrów silnika. Rozdzielaczowe pompy wtryskowe są smarowane paliwem, a więc są bezobsługowe. Początkową mechaniczną regulację pomp rozdzielaczowych zastąpiła regulacja elektroniczna z nastawnikiem elektrycznym. Później wprowadzone zostały pompy z wysokociśnieniowym zaworem elektro-magnetycznym. Rozdzielaczowe pompy wtryskowe charakteryzują się zwartą budową oraz szerokim zasto- sowaniem zarówno w samochodach osobowych jak i lekkich pojazdach użytkowych, silni- kach stacjonarnych, maszynach budowlanych i rolniczych. O doborze rozdzielaczowej pompy wtryskowej decydują prędkość obrotowa, moc oraz typ silnika z zapłonem samoczynnym. Układy wtryskowe z tego rodzaju pompami stosuje się w silnikach o liczbie cylindrów od trzech do sześciu. Rys.6.6. Rodzaje rozdzielaczowych pomp wtryskowych. Źródło: Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe VR, [w:] Informator techniczny Bosch, WKiŁ, War- szawa 2001. 6. Osiowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe VE Osiowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe dzięki ciągłemu rozwojowi stały się naj- bardziej rozpowszechnionymi pompami wtryskowymi w samochodach osobowych.
  9. 9. 9 Osiowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe (rys. 6.7.) sprężają paliwo za pomocą centralne- go tłoka (tłokorozdzielacza) poruszającego się osiowo względem wału napędzającego. Ruch tłoczka w cylindrze jest wymuszany współpracą z obracającą się tarczą o odpowiednio ukształtowanej powierzchni, co wywołuje osiowy ruch tłoczka. Rys. 6.7. Elektronicznie sterowana osiowa rozdzielaczowa pompa wtryskowa. 1 –pokrywa zespołu czujnika położenia dozatora, 2 – elektromagnetyczny nastawnik dawki, 3 – elektrozawór „stop”, 4 – tłoko rozdzielacz, 5 – elektronicznie sterowany prze- stawiacz wtrysku, 6 – dozator, 7 – tłok przestawia cza wtrysku, 8 – pierścień ruchomy in- dukcyjnego czujnika położenia dozatora, 9 - pierścień stały indukcyjnego czujnika poło- żenia dozatora, 10 – czujnik temperatury oleju napędowego. Źródło: T. Janiszewski, M. Spiros, Elektroniczne układy wtryskowe silników wysokoprężnych. WKiŁ, War- szawa 2004. Osiowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe stosowane w silnikach z zapłonem samo- czynnym o wtrysku pośrednim wytwarzają ciśnienie do 35 MPa. W przypadku silników z zapłonem samoczynnym o bezpośrednim wtrysku paliwa są stosowane zarówno osiowe, jak i promieniowe pompy rozdzielaczowe. W silnikach wolnoobrotowych wytwarzają one ciśnienie do 90 MPa. W silnikach szybkoobrotowych pompy te uzyskują ciśnienie do 190 MPa. Osiowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe stosuje się w silnikach o mocy do 30 kW z cylindra. W układzie zasilania z osiową rozdzielaczową pompą wtryskową paliwo pobierane
  10. 10. 10 ze zbiornika przez pompę zasilającą przepływa przez filtr dokładnego oczyszczania do ło- patkowej pompy przetłaczającej, umieszczonej na wałku napędowym pompy. Stałą wartość ciśnienia w pompie zapewnia zawór regulacji ciśnienia. Następnie kanałami wewnątrz pompy, w głowicy hydraulicznej (obudowie tłokorozdzielacza) paliwo dostaje się do prze- strzeni tłoczenia tłokorozdzielacza — komory sprężania. Dawkę wyznacza położenie tłoko- rozdzielacza oraz dozatora. Tłokorozdzielacz wykonuje jednocześnie dwa ruchy:  posuwisty (skokowy), podczas którego paliwo jest dostarczane do komory sprężania i następnie tłoczone.  obrotowy, podczas którego następuje rozdzielenie paliwa do poszczególnych wtry- skiwaczy. Obrotowo-posuwiste ruchy tłokorozdzielacza spowodowane są obraca- niem się tarczy krzywkowej (z czołowymi krzywkami) po rolkach umieszczonych w pierścieniu rolkowym (koszu rolek). Tarcza krzywkowa dociskana jest do rolek za pomocą dwóch mocnych sprężyn powrotnych tłokorozdzielacza. Tłokorozdzielacz ma podwójny zakres działania, od strony komory sprężania działa jako pompa wysokiego ciśnienia, a od strony napędu – jako urządzenie sterujące dawką paliwa. 7. Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe VR Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe (rys. 6.8.) sprężają paliwo za pomocą wielu tłoczków usytuowanych promieniowo w stosunku do wału napędzającego. Tłoczenie wynika ze zbliżania tłoczków ślizgających w wyniku współpracy z pierścieniem krzywko- wym o wewnętrznej bieżni (w których ruch tłoczków jest promieniowy). Rys. 6.8. Dwutłoczkowa promieniowa rozdzielaczowa pompa wtryskowa. 1 – pierścień krzywkowy, 2 – tłoczki, 3 – wałek napędowy, 4 – regulator hydrauliczny, 5 – zawór dawkujący, 6 – korpus pompy, 7 – rozdzielacz, 8 – króciec przewodu zasilającego, 9 – zawór regulacyjny, 10 – pompa skrzydełkowa, 11 – przewód wysokiego ciśnienia, 12 – regu- lator dawki. Źródło: J. Kijewski, Silniki spalinowe. WKiŁ, Warszawa 1999.
  11. 11. 11 Przy zastosowaniu pomp promieniowych można uzyskać wyższe ciśnienie niż w przypadku pomp osiowych. Promieniowe pompy rozdzielaczowe wykorzystywane są w silnikach o mocy do 45 kW z cylindra. Więc przy zastosowaniu rozdzielaczowych pomp wtryskowych jest możliwa do uzyskania wyższa moc z cylindra niż w układach wtrysko- wych z osiową pompą rozdzielaczową. W układzie zasilania jednosekcyjnej rozdzielaczowej promieniowej pompy wtryskowej paliwo ze zbiornika jest zasysane przez pompę zasilającą i za pośrednictwem filtru dokładnego oczyszczania podawane do skrzydełkowej pompy przetłaczającej. Pompa ta zwiększa ciśnienie paliwa do wartości, na jaką chwilowo jest na- stawiony samoczynny zawór regulacyjny. Zmiana ustawienia regulatora polega na zmianie ugięcia sprężyny pod wpływem zmiany prędkości obrotowej. Ze wzrostem prędkości obro- towej rośnie ugięcie sprężyny zaworu regulacyjnego, powodując odpowiedni wzrost wydaj- ności pompy skrzydełkowej. Skrzydełkowa pompa przetłaczająca podaje paliwo pod odpo- wiednim ciśnieniem do zaworu dawkującego. Paliwo wpływa między tłoczki rozdzielacza, w wyniku czego zostają one rozsunięte. Powrotny ruch tłoczków, wirujących wraz z warnikiem rozdzielacza, wymuszają garby nieruchomego pierścienia krzywkowego. Garby te znajdują się na bieżni wewnętrznej pierścienia krzywkowego. Są one równomiernie rozmieszczone, a liczba ich odpowiada liczbie cylindrów silnika zasilanych przez pompę. Podczas obracania się wirnika rozdzielacza kanał rozdzielczy kolejno łączy się z kanałami prowadzącymi do poszczególnych wtryskiwaczy. Przesuwając się w tym czasie do środka (co następuje pod wpływem garbów pierścienia krzywkowego), tłoczki rozdzielacza wtłaczają znajdujące się między nimi paliwo do przewodu wysokiego ciśnienia i następnie do wtryskiwacza. Po zakończeniu tłoczenia przestrzeń między tłokami ponownie napełnia się paliwem. Cykl taki powtarza się tyle razy w czasie jednego obrotu wałka rozdzielacza, ile jest cylin- drów zasilanych przez pompę. Zmiana dawki wtryskiwanego paliwa w pompie jednosek- cyjnej z rozdzielaczem polega na zmianie stopnia napełnienia przestrzeni między tłoczkami, czego dokonuje się przez wydłużenie lub skrócenie skoku tłoczków. 8. Wielkość dawki paliwa w pompach rozdzielaczowych 8.1.Osiowerozdzielaczowepompy wtryskowe Rys. 6.9. Osiowa rozdzielaczowa pompa wtryskowa. 1 – kierunek przestawienia wtrysku na pierścieniu rolkowym, 2 – rolka, 3 – tarcza skoko- wa, 4 – tłokorozdzielacz, 5 – suwak regulacyjny, 6 – przestrzeń wysokiego ciśnienia, 7 – doprowadzenie paliwa do rozdzielacza, 8 – okienko sterujące, X – skok użyteczny. Źródło: Sterowanie silników z zapłonem samoczynnym. [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, Warszawa 2004.
  12. 12. 12 Obracająca się tarcza skokowa (3, rys. 6.9) jest napędzana od silnika. Liczba wznio- sów krzywki po dolnej stronie tarczy skokowej odpowiada liczbie cylindrów silnika. Krzywki na tarczy skokowej, obtaczając się po rolkach (2) pierścienia rolkowego, wywo- łują w tłokorozdzielaczu oprócz ruchu obrotowego dodatkowy ruch posuwisty. Podczas jednego obrotu wałka napędowego tłok wykonuje tyle skoków, ile cylindrów silnika nale- ży w tym czasie zasilić. W sterowanej krawędzią osiowej pompie wtryskowej VE z me- chanicznym regulatorem odśrodkowym lub elektronicznie regulowanym nastawnikiem skok użyteczny i dawkę paliwa ustala położenie suwaka regulacyjnego (5). Początek wtrysku pompy może być zmieniany za pomocą przestawiacza wtrysku (1). 8.2. Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe Rys. 6.10. Promieniowa rozdzielaczowa pompa wtryskowa. 1 – przestawiacz wtrysku, 2 – rolka, 3 – pierścień, 4 – tłoczek promieniowy, 5 – wysokociśnieniowy zawór elektromagnetyczny, 6 – przestrzeń wysokiego ciśnienia, 7 – doprowadzenie paliwa do wtryskiwacza, 8 – okno sterujące. Źródło: Sterowanie silników z zapłonem samoczynnym. [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, Warszawa 2004. W pompie promieniowej do wytwarzania wysokiego ciśnienia służą: pierścień krzywkowy (3, rys. 6.10) oraz dwa (do czterech) tłoczki promieniowe (4). Ci- śnienie paliwa uzyskiwane w rozdzielaczowej pompie wtryskowej jest wyższe niż w pom- pie osiowej, dlatego pompa promieniowa musi mieć większą wytrzymałość mechaniczną. Pierścień krzywkowy (3) może być obracany za pomocą przestawiacza wtrysku (1). Po- czątek wtrysku i czas trwania wtrysku w promieniowych pompach rozdzielaczowych są sterowane wyłącznie za pomocą zaworu elektromagnetycznego. 8.3. Indywidualne zespoły wtryskowe Zespoły wtryskowe Ul oraz UP przeznaczone są do silników z zapłonem samoczynnym o bezpośrednim wtrysku paliwa. Systemy te osiągają wysokie ciśnienie wtrysku (powyżej 200 MPa) i składają się z indywidualnych pomp wtryskowych sterowanych czasowo. Są to ze- społy wtryskowe oparte na pompowtryskiwaczach (Ul lub PDE) oraz zespoły wtryskowe pompa - przewód - wtryskiwacz (UP lub PLD).
  13. 13. 13 Wprowadzenie pompowtryskiwaczy wynikało między innymi z zamiaru zlikwidowania długich przewodów wysokiego ciśnienia, szczególnie o większych średnicach, które łączą pompę wtryskową z wtryskiwaczami. W układach wtryskowych, w których stosowano przewody wysokiego ciśnienia występował problem pojawiania się niepowtarzalności wielkości dawki, a także konta wyprzedzenia wtrysku w poszczególnych cylindrach oraz w kolejnych cyklach pracy pojedynczego cylindra. W układach wtryskowych UIS i UPS można wyodrębnić kilka poszczególnych obwodów i elementów:  obwód paliwa o niskim ciśnieniu,  obwód paliwa o wysokim ciśnieniu,  obwód sterowania EDC z elementami wykonawczymi, czujnikami oraz sterowni- kami,  urządzenia peryferyjne (do których może należeć na przykład turbosprężarka). Układy UIS i UPS mają podobne systemy zasilania paliwem oraz elektroniczny system stero- wania, natomiast różnice widoczne są w budowie obwodu wysokiego ciśnienia. Układy wtryskowe UIS i UPS sterowane są za pomocą zaworów elektromagnetycznych. Chwila uru- chomienia zaworu elektromagnetycznego, w której następuje jego zamknięcie, rozpoczyna początek tłoczenia. Wielkość dawki wtryskiwanego paliwa określa czas, w którym zawór elektromagnetyczny pozostaje włączony. Czas, w którym zawór pozostaje włączony oraz chwilę jego uruchomienia określa sterownik elektroniczny, który ustala te parametry na podstawie informacji wysyłanych z czujników i poprzez analizę charakterystyk zaprogra- mowanych w pamięci sterownika. Uwzględnione zostają wówczas chwilowe warunki pracy silnika oraz dane pochodzące z czujników, do których należą między innymi:  wartość kąta obrotu wału korbowego,  prędkość obrotowa wału rozrządu,  wartość ciśnienia doładowania,  temperatury zasysanego powietrza, paliwa oraz cieczy w układzie chłodzenia. Dane otrzymywane z czujników są przetwarzane w sterowniku, który nadzoruje pracę silni- ka. Rys.6.11.Zastosowanie indywidualnych zespołów wtryskowych. Źródło: Informator techniczny Bosch.
  14. 14. 14 Działanie indywidualnych zespołów wtryskowych można podzielić na cztery stany ro- bocze (rys. 6.11). Skok ssania (a) Tłoczek pompy (2) przesuwa się do góry pod działaniem sprężyny powrotnej (3). Pali- wo znajdujące się pod stałym nadciśnieniem przepływa z obwodu niskiego ciśnienia układu zasilania przez otwory w kadłubie silnika i kanał dopływowy (7) do przestrzeni zaworu elektromagnetycznego (6). Zawór elektromagnetyczny jest otwarty i paliwo przedostaje się do przestrzeni wysokiego ciśnienia (4, zwanej przestrzenią sekcji tło- czącej). Skok wstępny (b) Pod naciskiem obracającej się krzywki napędowej (1) tłoczek porusza się w dół. Zawór elektromagnetyczny jest otwarty i paliwo spiętrzane przez tłoczek poprzez kanał prze- lewowy (8) przepływa do obwodu niskiego ciśnienia układu zasilania. Rys. 6.12. Zasada działania zespołów Unit Injector i Unit Pump. Źródło: Układy wtryskowe UIS/UPS. [w:] Informator techniczny Bosch, WKiŁ, Warszawa 2001. Skok tłoczenia i proces wtrysku (c) W określonej chwili sterownik zasila prądem cewkę elektromagnesu (9), igła zaworu elektromagnetycznego (5) zostaje przyciągnięta do gniazda (10) i zamyka połączenie pomiędzy komorą wysokiego ciśnienia i obwodem niskiego ciśnienia. Chwila ta nazywa się „elektrycznym początkiem wtrysku” (Begin of Injection Period, BIP). Zamknięcie za- woru elektromagnetycznego powoduje zmianę prądu cewki, którą rozpoznaje sterow- nik (rozpoznanie BIP). W ten sposób sterownik może wychwycić rzeczywisty początek tłoczenia i uwzględnić ten fakt przy obliczaniu następnego procesu wtrysku. Ciśnienie
  15. 15. 15 paliwa w komorze wysokiego ciśnienia wzrasta wskutek ruchu tłoczka w dół. Narasta ciśnienie paliwa w rozpylaczu. Z chwilą osiągnięcia wartości ciśnienia otwarcia rozpyla- cza (ok. 30 MPa) igła rozpylacza (11) unosi się i paliwo zostaje wtryśnięte do komory spalania („rzeczywisty początek wtrysku” lub początek tłoczenia). Wskutek ruchu tłoczka w dół, ciśnienie paliwa narasta podczas całego procesu wtrysku. Skok resztkowy (d) Gdy prąd w cewce elektromagnesu zostanie wyłączony, zawór elektromagnetyczny otwiera się po niewielkiej zwłoce i połączenie między przestrzenią wysokiego ciśnienia i obwodem niskiego ciśnienia zostaje ponownie otwarte. W fazie przejściowej między skokiem tłoczenia i skokiem resztkowym jest osiągane maksy- malne ciśnienie paliwa. W zależności od typu pompy waha się ono między 180 a 205 MPa. Po otwarciu zaworu elektromagnetycznego ciśnienie gwałtownie spada. Gdy ciśnienie zmniej- szy się do wartości niższej od ciśnienia zamknięcia rozpylacza, rozpylacz zamyka się i proces wtrysku zostaje zakończony. Unit Injection System UIS Zespół wtryskowy Ul (Unit Injector), zwany pompowtryskjwaczem, ma za zadanie wtryski- wanie paliwa do cylindra silnika wewszystkichwarunkachpracy,wchwiliokreślonej przez ste- rownik, w dokładnych dawkach oraz przy wymaganym ciśnieniu. Dzięki zintegrowaniu pom- py i wtryskiwacza we wspólnej obudowie nie są potrzebne przewody wysokiego ciśnienia, co ma pozytywny wpływ na warunki wtrysku paliwa. Każdy cylinder silnika ma oddzielny (in- dywidualny) zespół Ul (rys. 6.12), zwany pompowtryskiwaczem który zamocowany jest na głowicy. Rozpylacz (4) pompowtryskiwacza sięga do wnętrza komory spalania (8). Poszcze- gólne pompowtryskiwacze są napędzane indywidualnie od wału rozrządu (2) silnika. Wznios krzywki wału jest przenoszony przez popychacz dźwigniowy (1) na końcówkę tłoczka pompy (6), który porusza się w górę i w dół. Początek i dawka wtrysku, stero- wane elektronicznie, zależą od chwilowej prędkości tłoczka pompy, określonej kształ- tem krzywki. Dlatego wał rozrządu musi być wykonany dokładnie. Siły występujące w czasie pracy układu wzbudzają drgania skrętne, które mają negatywny wpływ na cha- rakterystykę wtrysku i wielkość dawki. W celu zmniejszenia drgań jest konieczna sztywna konstrukcja napędu (napęd wału rozrządu, wał rozrządu, popychacz, łożysko popychacza).
  16. 16. 16 Rys. 6.13. Zabudowa zespołu UI (pompowtryskiwacza). 1 – popychacz dźwigniowy, 2 – wał rozrządu silnika, 3 – zawór elektromagnetyczny, 4 – rozpylacz, 5 – złącze elektryczne, 6 – końcówka drążka, 7 – pompowtryskiwacz, 8 – komo- ra spalania silnika. Źródło: Informator techniczny Bosch, Układy wtryskowe UIS/UPS. Warszawa 2001, WKiŁ. Unit Pump System UPS Cel stosowania i zasada działania zespołu UP są takie same jak zespołu Ul (pompo wtryski- wacza). Jedyną różnicą pomiędzy nimi jest rozdzielenie w zespole UP jednostki wytwarzają- cej wysokie ciśnienie od wtryskiwacza i ich połączenie krótkim przewodem wysokiego ci- śnienia. Modułowa budowa układu wtryskowego wykorzystującego zespoły UP z pompami umieszczonymi z boku silnika (rys. 6.13) ma następujące zalety:  nie wymaga specjalnej konstrukcji głowicy silnika,  nie wymaga dodatkowych popychaczy,  stwarza łatwość obsługi w czasie przeglądu, bowiem pompy mogą być łatwo wymontowane. Rozpylacze występujące w zespołach UP mogą być umieszczone w obsadach.
  17. 17. 17 Rys. 6.14. Zabudowa zespołu UP (pompa-przewód-wtryskiwacz). 1 – obsada wtryskiwacza, 2 – komora spalania silnika, 3 – pompa, 4 – wał rozrządu silni- ka, 5 – króciec, 6 – przewód wysokiego ciśnienia, 7 – zawór elektromagnetyczny, 8 – sprę- żyna powrotna, 9 – popychacz rolkowy. Źródło: Układy wtryskowe UIS/UPS. [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, Warszawa 2001. Zasobnikowe układy wtryskowe Common Rail Najnowszym i jednocześnie najbardziej rozwiniętym układem wtryskowym jest za- sobnikowy układ wtryskowy Common Rail (CR). Jedną z najważniejszych zalet tego układu jest możliwość zmiany i dostosowania ciśnienia oraz chwili wtrysku. Jest to moż- liwe dzięki oddzieleniu elementu wytwarzającego ciśnienie (pompa wysokiego ciśnie- nia) od elementów wtryskujących paliwo (wtryskiwacze) zasobnikiem (Rail), który służy jako akumulator ciśnienia. Układ wtryskowy Common Rail zapewnia znacznie większą elastyczność dostosowania układu wtryskowego do silnika w porównaniu z konwencjonalnymi układami o napę- dzie krzywkowym i ma swoje zalety:  wysokie ciśnienie wtrysku do ok. 160 MPa, a w najnowszych układach do 180 MPa,  dostosowanie ciśnienia wtrysku do warunków pracy silnika (20-180 MPa),  zmienny początek wtrysku,  możliwość wielokrotnego wtrysku wstępnego i dotrysku (możliwy bardzo późny dotrysk). Układ Common Rail przyczynił się do zwiększenia mocy jednostkowej, zmniejszenia zu- życia paliwa oraz emisji szkodliwych składników spalin i hałasu w chwili obecnej jest najczęściej stosowanym układem wtryskowym w silnikach ZS z wtryskiem bezpośrednim do samochodów osobowych. Sterowanie silnika z układem wtryskowym Common Rail składa się z trzech głów- nych układów (rys. 6.14): • obwód niskiego ciśnienia z elementami zasilania paliwem, • obwód wysokiego ciśnienia z pompą wysokiego ciśnienia, zasobnikiem ciśnienia, wtry- skiwaczami i przewodami paliwa wysokiego ciśnienia, • elektroniczny układ sterowania EDC.
  18. 18. 18 Ważną częścią składową układu wtryskowego Common Rail są wtryskiwacze. Zawierają one szybko działający zawór (elektromagnetyczny lub siłownik piezoelektryczny), który otwiera i zamyka rozpylacz. Dzięki temu proces wtrysku może być regulowany oddziel- nie dla każdego cylindra. Wtryskiwacze są połączone z zasobnikiem paliwa wysokiego ciśnienia, od którego wywodzi się nazwa całego układu Common Rail (ang. wspólna szy- na). Cechą charakterystyczną dla układu Common Rail (CR) jest możliwość dostosowy- wania ciśnienia paliwa w układzie do punktu pracy silnika. Rys. 6.15. Bloki sterowania silnika z układem wtryskowym Common Rail. Źródło: Zasobnikowe układy wtryskowe Commpn Rail. [w:] Informator techniczny Bosch, WKiŁ, Warszawa 2009. W układzie wtryskowym Common Rail wytwarzanie ciśnienia i wtrysk paliwa są rozdzie- lone. Ciśnienie wtrysku jest wytwarzane niezależnie od prędkości obrotowej silnika i dawki paliwa. Poszczególnymi elementami układu steruje elektroniczny sterownik EDC. Rozdzielenie wytwarzania ciśnienia i wtrysku paliwa umożliwia względnie duża objętość zasobnika paliwa. Znajdujące się pod ciśnieniem paliwo w zasobniku jest w gotowości do wtrysku. Napędzana przez silnik, pracująca ciągle, pompa wysokiego ciśnienia wytwarza wymagane ciśnienie wtrysku. Zapewnia ona ciśnienie w zasobniku paliwa w sposób nie- zależny od prędkości obrotowej silnika i dawki wtrysku. Dzięki równomiernemu tłocze- niu moment obrotowy niezbędny do napędu pompy wysokiego ciśnienia jest znacznie mniejszy niż w przypadku pomp wtryskowych konwencjonalnych układów. Pompa wysokiego ciśnienia najczęściej jest promieniową pompą tłoczkową, a w silnikach pojazdów użytkowych często pompą rzędową. W zależności od odmiany układu wtryskowego stosuje się różne sposoby regulacji ciśnienia.
  19. 19. 19 Obwód wysokiego ciśnienia układu wtryskowego Common Rail dzieli się na trzy bloki funkcjonalne:  wytwarzania ciśnienia,  przechowywania ciśnienia,  dawkowanie paliwa. Wysokie ciśnienie wytwarza pompa. Przechowywanie ciśnienia odbywa się w zasobniku paliwa, w który są wkręcone: czujnik ciśnienia paliwa oraz zawór regula- cyjny lub zawór redukcyjny ciśnienia. Właściwą dawkę wtrysku w odpowiedniej chwili zapewniają wtryskiwacze. Wszystkie zespoły obwodu wysokiego ciśnienia są połączone przewodami wysokiego ciśnienia. Rys. 6.16. Zasobnikowy układ wtryskowy CR czterocylindrowego silnika wysokoprężne- go. 1 – masowy przepływomierz powietrza, sterownik silnika, 3 – pompa wysokiego ciśnie- nia, 4 – zasobnik paliwa wysokiego ciśnienia, 5 – wtryskiwacz, 6 – czujnik prędkości wału korbowego, 7 – czujnik temperatury silnika, 8 – filtr paliwa, 9 – czujnik położenia pedału przyśpieszenia. Źródło: Zasobnikowe układy wtryskowe Commpn Rail. [w:] Informator techniczny Bosch, WKiŁ, Warszawa 2009. 9. Wtryskiwacze i rozpylacze Wtryskiwacze z rozpylaczami w silnikach wysokoprężnych mają bezpośredni wpływ na spalanie, a tym samym moc silnika, poziom emisji spalin i hałasu. Podstawowe zada- nia wtryskiwaczy i rozpylaczy to:
  20. 20. 20  kształtowanie prawidłowego przebiegu wtrysku w odniesieniu do kąta obrotu wału korbowego,  właściwe rozpylenie i rozdział paliwa w komorze spalania. Rozpylacze wprowadzone są do komory spalania. Pracują one w bardzo ciężkich wa- runkach, gdyż są narażone na działanie wysokiej temperatury, dużego ciśnienia i chemiczne działanie spalin. Trudne warunki pracy igły rozpylacza można zobrazować w następujący sposób:  w komorze wtryskowej panuje ciśnienie rzędu 205 MPa; odpowiada to sytuacji, w której paznokieć małego palca obciążono by masą samochodu wyższej klasy,  czas trwania wtrysku wynosi 1...2 milisekundy (ms); w czasie jednej milisekundy fala głosowa z głośnika przebywa drogę zaledwie 33 cm, Rys. 6.17. Luz prowadzenia igły rozpylacza. Źródło: Układy wtryskowe UIS/UPS. [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, Warszawa 2001.  dawki wtrysku wynoszą dla samochodów osobowych od 1 mm3 (wtrysk wstęp- ny) do 50 mm3 (dawka pełnego obciążenia); dla samochodów ciężarowych od 3 mm3 (wtrysk wstępny) do 350 mm3 (dawka pełnego obciążenia); 1 mm3 odpo- wiada objętości połowy łepka szpilki, 350 mm3 to objętość 12 dużych kropli desz- czu (30 mm3 na kroplę); dawka ta jest przetłaczana w ciągu 2 ms z prędkością 2000 km/h przez otwór o przekroju mniejszym niż 0,25 mm2!  luz prowadzenia igły rozpylacza wynosi 0,002 mm (2 (im); ludzki włos jest 30 razy grubszy (0,06 mm). Spełnienie tych wszystkich warunków wymaga olbrzymiej wiedzy i doświadczenia w zakresie prac konsultacyjnych, materiałoznawstwa, produkcji i techniki pomiarowej. Wtryskiwacze oraz rozpylacze ze względu na różnorodną budowę poszczególnych ele-
  21. 21. 21 mentów znajdują zastosowanie w różnych układach paliwowych. Na rys. 6.18 przedsta- wiono zastosowanie poszczególnych typów rozpylaczy i wtryskiwaczy w poszczegól- nych układach wtryskowych. Rys. 6.18. Zastosowanie rozpylaczy i wtryskiwaczy. Rys. 9.2. Zastosowanie rozpylaczy i wtryskiwaczy.[5] Źródło: Układy wtryskowe UIS/UPS. [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, Warszawa 2001. 9.1. Rozpylacze Zakończenie rozpylacza jest wprowadzone do komory spalania. Konstrukcja i rodzaj rozpylacza wpływają w istotny sposób na przebieg procesu wtrysku i jakość rozpylenia paliwa. Rozpylaczy nie wolno dowolnie wymieniać, nawet wówczas, gdy wydają się podobne do siebie. Rozpylacze wykonuje się jako jednootworowe — czopikowe lub jako wielootworowe (rys. 6.17). Rozpylacze czopikowe stosuje się głównie w silnikach z komorami wstęp- nymi i wirowymi, rzadko w silnikach z wtryskiem bezpośrednim. Natomiast rozpylacze wielootworowe znajdują zastosowanie w silnikach z wtryskiem bezpośrednim. Rys. 6.19. Rodzaje rozpylaczy. Źródło: S. Dąbrowski, D. Kozłowska, Mechanizacja rolnictwa. PWRiL, Warszawa 1990.
  22. 22. 22 9.2. Wtryskiwacze Zadaniem wtryskiwacza jest wprowadzanie do komory spalania dokładnie rozpylo- nego paliwa, tak aby umożliwić jak najlepsze jego wymieszanie z powietrzem sprężo- nym w komorze spalania. Obsady wtryskiwaczy razem z przynależnymi im rozpylaczami tworzą zespół wtryskiwa- cza. Zespół taki jest wbudowany w głowicę silnika indywidualnie dla każdego cylindra. Wtry- skiwacze mają znaczny wpływ na moc silnika, poziom emisji spalin i hałasu. Aby mogły one optymalnie spełnić swoje zadania, dzięki zróżnicowanej budowie, są dostosowane do dane- go silnika. Rozpylacz umieszczony w obsadzie wtryskiwacza wtryskuje paliwo do komory spalania silnika wysokoprężnego. Zespół wtryskiwacza składa się z następujących części:  sprężyna (sprężyny) dociskowa – opiera się na igle rozpylacza, powodując jego zamknięcie,  nakrętka mocująca rozpylacz – utrzymuje i środkuje rozpylacz,  filtr – zatrzymuje zanieczyszczenia,  króćce łącza doprowadzenia i przelew paliwa. Rys. 6.20. Wtryskiwacz w silniku o wtrysku bezpośrednim. 1 – doprowadzenie paliwa, 2 – obsada wtryskiwacza, 3 – przelew paliwa, 4 – rozpylacz, 5 – podkładka uszczelniająca, 6 – komora spalania, 7 – głowica cylindrów, 8 – nakrętka mocująca wtryskiwacz, 9 – sprężyna dociskowa, 10 – kanał ciśnieniowy, 11 – filtr. Źródło: Sterowanie silników z zapłonem samoczynnym. [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, War- szawa 2004. W zależności od rodzaju budowy w skład zespołu wtryskiwacza wchodzą również uszczel- ki i podkładki odległościowe. Znormalizowane wymiary oraz uniwersalna konstrukcja
  23. 23. 23 ułatwiają dobór zestawów spełniających wymagania przy ograniczonej liczbie ich warian- tów. Budowa wtryskiwacza do silników o wtrysku bezpośrednim (DI) i wtrysku po- średnim (IDI) jest w zasadzie taka sama. Współcześnie używa się prawie wyłącznie sil- ników o wtrysku bezpośrednim. Obsady wtryskiwaczy mogą być łączone z różnymi rozpylaczami. W zależności od wyma- gań odnośnie do przebiegu wtrysku rozróżnia się:  wtryskiwacze standardowe (jednosprężynowe),  wtryskiwacze dwusprężynowe. Odmianą tych wariantów jest wtryskiwacz stopniowy, szczególnie przydatny, gdy mało jest miejsca do jego zabudowy. W zależności od układu wtryskowego są stosowane wtry- skiwacze z czynnikiem wzniosu igły rozpylacza lub bez tego czujnika. Czujnik ten przeka- zuje sterownikowi dokładną chwilę początku wtrysku. Rys. 6.21. Przykłady wtryskiwaczy. a – stopniowy do pojazdów użytkowych, b – standardowy do różnych silników, c – dwu- sprężynowy do samochodów osobowych, d – standardowy do różnych silników. e - stop- niowy bez przyłącza przeciekowego do pojazdów użytkowych, f – stopniowy do pojazdów użytkowych, g – stopniowy do różnych silników, h – dwusprężynowy do samochodów osobowych, i – stopniowy do różnych silników, j – standardowy z rozpylaczem czopikowym do silników o wtrysku pośrednim (IDI) Źródło: Sterowanie silników z zapłonem samoczynnym. [w:] Informator techniczny Bosch. WKiŁ, War- szawa 2004. Wtryskiwacze mogą być mocowane w głowicy za pomocą kołnierza, jarzma docisko- wego, nakrętki dociskowej lub złącza gwintowego. Podłączenie ciśnienia może być cen- tralne lub boczne.
  24. 24. 24 Paliwoomywająceigłęrozpylaczasłużydosmarowania. Wwieluodmianachwtryskiwaczy nadmiar paliwa jest odprowadzany przewodem przelewowymz powrotemdo zbiornika pali- wa. Niektóre wtryskiwacze pracują bez przelewu paliwa – nie mają wtedy odpowiednie- go przewodu przelewowego. Paliwo w komorze sprężyny tłumi przy wysokich dawkach wtrysku i prędkościach obrotowych skok igły, z czego wynika podobny przebieg wtrysku, jak dla wtryskiwaczy dwusprężynowych. W wysokociśnieniowych układach wtryskowych Common Raił i Unit Injector (pom- powtryskiwacze) rozpylacz jest zintegrowany z wtryskiwaczem. W tych układach nie wy- stępuje obsada wtryskiwacza. W układzie wtryskowym Common Rail wtryskiwacze są połączone z zasobnikiem pa- liwa krótkimi przewodami wysokiego ciśnienia. Uszczelnienie wtryskiwaczy w komorze spalania stanowi pierścieniowa uszczelka miedziana. Wtryskiwacze są mocowane w głowicy cylindra jarzmem dociskowym. Cechą charakterystyczną układu jest wytwarzanie ciśnienia wtrysku niezależnie od prędkości obrotowej silnika i dawki paliwa. Początek wtrysku i dawka paliwa są regulo- wane przez sterowany elektrycznie wtryskiwacz. Chwila wtrysku jest sterowana przez kątowo-czasowy obwód elektronicznego układu regulacji EDC. W tym celu są niezbędne dwa czujniki prędkości obrotowej: jeden na wale korbowym do pomiaru prędkości ob- rotowej silnika oraz drugi na wale rozrządu, służący do rozpoznawania cylindrów (tzw. rozpoznawanie faz). Zmniejszenie emisji spalin oraz hałasu silnika wysokoprężnego wymaga optymalnego przygotowania mieszanki, dlatego od wtryskiwaczy wymaga się możliwości wtryskiwania bardzo małych dawek wstępnych oraz wielokrotnych dotrysków (tzw. wtrysk wielo- krotny). W silnikach stosuje się trzy rodzaje wtryskiwaczy:  elektromagnetyczne z jednoczęściową kotwicą,  elektromagnetyczne z dwuczęściową kotwicą,  piezoelektryczne. 10. Podsumowanie Do niedawna jednostki o zapłonie samoczynnym były mniej preferowaną opcją ze względu na niższe osiągi i większe zanieczyszczanie środowiska. Uważano je za hała- śliwe, brudne i spalające gorsze paliwo. Mimo to, w dużej części Europy przez długi czas cieszyły się znaczną popularnością ze względu na niskie zużycie paliwa. Ponieważ nowoczesny silnik o zapłonie samoczynnym diametralnie różni się od swych poprzedników. Z tego powodu przez ostatnie 10-15 lat dokonał się ostry zwrot w kie- runku jednostek z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Silnik o zapłonie samoczynnym rozwija znacznie wyższy jednostkowy moment obroto- wy niż silnik o zapłonie iskrowym. W wielu przypadkach oznacza to, że zapewnia więk- szą siłę napędową i większe przyspieszenia. Współczesne samochody napędzane silnikami o zapłonie samoczynnym wykazu- ją się zarówno doskonałymi przyspieszeniami, jak i wysoką prędkością podróżną oraz maksymalną, co jest istotną zaletą na wielu rynkach europejskich. Charakterystyczny hałas określany potocznie jako „klekot” jest zauważalny jedynie na biegu jałowym lub gdy silnik nie osiągnął właściwej temperatury. Samochody z tego typu silnikiem prowa- dzi się z przyjemnością, a ich kierowcy stają się szczególnie szczęśliwi z chwilą zauwa- żenia, jak rzadko trzeba uzupełniać paliwo. W porównaniu z silnikiem o zapłonie iskrowym, wielkość emisji gazu cieplarnianego – dwutlenku węgla – na jednostkę zużywanego paliwa jest o około 20% niższa. Przy
  25. 25. 25 mniejszym zapotrzebowaniu na paliwo oraz efektywnym jego spalaniu z nadmiarem powietrza, silnik ten emituje w sumie mniej zanieczyszczeń. W nowych konstrukcjach, wyposażonych w filtry cząstek stałych, emisja tych cząstek została ograniczona do po- ziomu porównywalnego z silnikami o zapłonie iskrowym, problemem pozostaje jedynie nieco wyższa zawartość tlenków azotu (NOx) w spalinach.

×