|
W nowoczesnych silnikach wysokoprężnych stosowane są dwa podstawowe, wysokociśnieniowe sposoby bezpośredniego wtrysku paliwa. Są to: układ common rail oraz system oparty na pompowtryskiwaczach. Który jest lepszy?
Wysokie ciśnienie wtrysku ma podstawowy wpływ na idealne rozpylenie paliwa w cylindrze oraz dokładne jego wymieszanie z powietrzem, co poprawia parametry procesu spalania w silniku. A lepsze spalanie to większa moc, mniejsze zużycie paliwa i mniejsza emisja szkodliwych substancji w spalinach. Są to podstawowe czynniki, które decydują o tym, że obecnie stosuje się właśnie taki sposób zasilania silnika. Światowymi liderami w produkcji wysokociśnieniowych systemów wtryskowych są Bosch i Delphi. Ponadto produkują je Siemens, Lukas i Denso.
Na jednej szynie
Najbardziej rozpowszechnionym systemem bezpośredniego wytrysku paliwa w silnikach wysokoprężnych samochodów osobowych i pojazdów użytkowych jest obecnie technologia common rail (z ang. wspólna szyna). Wynalazcą tego systemu był koncern Fiat, a pierwszym autem, w którym znalazł on zastosowanie była w 1997 roku Alfa Romeo 156 1.9 JTD 8V Unijet. Z kolei pionierem w zastosowaniu common rail w silnikach pojazdów użytkowych jest Renault, które w 1999 roku wprowadziło na rynek rodzinę silników dCi.
W systemie common rail wszystkie wtryskiwacze są podłączone do wspólnego przewodu paliwowego, tzw. szyny (stąd nazwa systemu), w którym panuje jednakowe ciśnienie. W układzie common rail pierwszej generacji wynosi ono ok. 1.300 barów, niezależnie od prędkości obrotowej silnika oraz wielkości dawki wtryskiwanego paliwa. To zadanie wykonuje dwustopniowa pompa wysokiego ciśnienia. Sam wtrysk paliwa powierzony jest wtryskiwaczom. To bardzo delikatne urządzenia, w których precyzja wykonania poszczególnych elementów wynosi 1 mikrometr (dla porównania: średnica ludzkiego włosa wynosi 60 mikrometrów). Do wtryskiwaczy paliwo jest doprowadzane sztywnymi przewodami, które dozują rozpylony już olej napędowy do komory spalania silnika. Druga generacja common rail pojawiła się pod koniec 2002 roku wraz z silnikami z rodziny D28 firmy MAN. Dla tej generacji charakterystyczny jest fakt, że moment otwierania i zamykania wtryskiwaczy zależy od komputera sterującego, który ma wpływ na ciśnienie wtrysku, dawki i kąt wtrysku oraz na przebieg procesu wtrysku wstępnego. Ciśnienie wtrysku osiąga 1.400-1.600 barów. W tym roku Bosch zaprezentował III generację common raila, w którym ciśnienie wtrysku dochodzi do 1.600 barów, a sam wtrysk jest realizowany przez piezowtryskiwacze typu Inline. Takie urządzenie może wykonywać nawet do pięciu faz wtrysku podczas jednego cyklu pracy silnika, co oznacza, że wtrysk jest efektywniejszy.
Na każdy cylinder
Pierwszy układ wtryskowy (UIS) oparty na systemie pompowtryskiwaczy skonstruował Bosch w 1994 roku. W porównianiu z common railem konstrukcja pompowtryskiwaczy jest prostsza. W tym systemie pompa wtryskowa oraz wtryskiwacz tworzą jedną całość - stąd nazwa. Każdy cylinder silnika ma własny pompowtryskiwacz, zamocowany w głowicy i napędzany bezpośrednio z rozrządu. W stosunku do common raila układ pompowtryskiwaczy jest pozbawiony szyny - wspólnego przewodu paliwowego. Pompowtryskiwacze umożliwiają uzyskanie ciśnienia wtrysku przekraczające 2.000 barów.
Silniki pracujące z układem pompowtryskiwaczy stosują przede wszystkim Scania i Volvo. W Scanii są to np. jednostki z rodziny D9A i D12. Z kolei Volvo oferuje w swoich silnikach z rodzin D12D i D9A pompowtryskiwacze montowane pionowo.
Który lepszy?
W silnikach pojazdów użytkowych częściej spotykany jest system oparty na pompowtryskiwaczach. Nieskomplikowana konstrukcja pozwala na uzyskiwanie bardzo wysokiego ciśnienia wtrysku. Oznacza to lepsze spalanie, które z kolei pozwala uzyskać wysoki moment obrotowy.
- Minusem pompowtryskiwaczy jest konieczność zastosowania dla nich osobnego napędu w układzie rozrządu - mówi Zbigniew Pilewski, specjalista ds. szkoleń w spółce Robert Bosch z Warszawy, producenta wysokociśnieniowych układów wtryskowych. - Adaptacja silnika dla potrzeb pompowtryskiwaczy jest bardziej skomplikowana i droższa, niż to ma miejsce w przypadku common raila. System common rail jest mniej hałaśliwy od pompowtryskiwacze. Oprócz tego precyzyjne sterowanie jednostką napędową procentuje m.in. bardziej oszczędną pracą. Jednak właśnie ta precyzja może stać się przyczyną kłopotów. - Trzeba bardzo uważać na jakość paliwa - mówi inż. Stanisław Całka, szef firmy Diesel-Serwis z Kalisza. - Zanieczyszczone paliwo jest podstawowym czynnikiem szkodzącym delikatnej aparaturze wtryskowej.
Wywiad z dr. Dariuszem Piernikarskim z Katedry Silników Spalinowych Politechniki Lubelskiej
- Czy istnieją jakieś predyspozycje do stosowania konkretnego systemu wtrysku paliwa? Kiedy bardziej opłaca się zastosować pompowtryskiwacze, a kiedy common rail?
- Argumentem za pompowtryskiwaczami lub jednosekcyjnymi pompami wtryskowymi jest ich większa tak zwana podatność serwisowa - po prostu łatwiej jest naprawiać jedną sekcję niż cały układ zasilający. Poza tym technologie te były rozwijane i sprawdzane od lat, sterowanie elektroniczne to jakby ich uzupełnienie. Można zatem uważać je za bardziej niezawodne i dopracowane. Z kolei argumentem za technologią common rail jest jej duża niezależność od konstrukcji silnika bazowego - modyfikując parametry zasilania praktycznie bez większych zmian konstrukcyjnych można przenieść układ na inny silnik.
- Który z systemów jest lepszy?
- Każdy z systemów zasilania musi spełniać ogólne wymagania stawiane silnikom pojazdów użytkowych. Wiąże się to z koniecznością sprostania wymogom norm toksyczności, zapewnieniem konkurencyjnego zużycia paliwa i osiągów, przy jednoczesnej minimalizacji na przykład ciężaru (rośnie wtedy ładowność pojazdu) i rozmiarów (więcej miejsca do wykorzystania choćby na kabinę). Nie bez znaczenia są też argumenty natury ekonomicznej i to zarówno na etapie produkcji, jak i później dla użytkownika, czyli w serwisowaniu.
- A zatem common rail czy pompowtryskiwacze?
- To, czy rozwiązaniem będzie jeden czy drugi system, wydaje się być, moim zdaniem, jedynie kwestią wyboru producenta. Najważniejsza jest poprawa jakości samego spalania. Kluczem jest stałe doskonalenie możliwości kształtowania przebiegu dawkowania paliwa i podniesienie samego ciśnienia wtrysku.
Pompowtryskiwacze
Plusy Minusy
1. Bardzo wysokie ciśnienie wtrysku paliwa. 1. Skomplikowana adaptacja do silnika.
2. Prosta konstrukcja urządzenia. 2. Wysokie koszty produkcji.
3. Odporność na paliwo gorszej jakości. 3. Wysoka emisja hałasu.
Common rail
Plusy Minusy
1. Prosta adaptacja w silniku. 1. Wrażliwość na paliwo gorszej jakości.
2. Wysoka kultura pracy. 2. Niższe od pompowtryskiwaczy ciśnienie wtrysku.
3. Niska emisja hałasu. 3. Skomplikowana naprawa.zródło truck pl
|
|
Nowości • 
Mapa Strony • 
Index Mapy strony • 
RSS • 