Ciche i oszczędne silniki diesla. Nowa generacja systemów wtryskowych.
Od początku lat dziewięćdziesiątych udział pojazdów z silnikami wysokoprężnymi w ogólnej liczbie noworejestrowanych samochodów zwiększył się niemal trzykrotnie. W roku 1991 było ich poniżej 15%, obecnie ponad połowa samochodów noworejestrowanych to pojazdy z silnikami diesla. Sprawiły to nowoczesne, wysokociśnieniowe systemy wtryskowe.
Pierwszą na świecie seryjną produkcję pomp wtryskowych i wtryskiwaczy do silników diesla podjęto przed ponad 85 laty w firmie Bosch. Również dziś Bosch jest inicjatorem wielu nowych rozwiązań w tej dziedzinie, powodujących, że w porównaniu do początku lat dziewięćdziesiątych XX w. udało się zmniejszyć emisję do atmosfery cząstek stałych o 80%, zaś emisję tlenku węgla, tlenków azotu i węglowodorów o co najmniej 90%.
Współczesne silniki wysokoprężne są dynamiczne: doładowane osiągają już dziś jednostkowe momenty obrotowe rzędu 170 Nm oraz jednostkowe osiągi rzędu ponad 60 kW z jednego litra pojemności skokowej. Wyróżniają się też bardzo niskim zużyciem paliwa. Aby w jeszcze większym stopniu obniżyć zarówno zużycie paliwa jak i emisję spalin oraz podwyższyć moc silnika, Bosch prowadzi intensywne prace nad optymalizacją systemu wtryskowego. Działania te doprowadziły np. do zaprojektowania systemu Common Rail trzeciej generacji, który wszedł do produkcji seryjnej w maju 2003 roku. Sercem nowego systemu jest szybko przełączający się, kompaktowy wtryskiwacz (Inline Injector) korzystający z zalet piezotechniki.

Trzecia generacja Common Rail z wtryskiwaczami piezokrystalicznymi.
W tradycyjnym systemie Common Rail firmy Bosch zaworem wtryskowym steruje cewka elektromagnesu. Drążek tłoka przenosi energię hydrauliczną potrzebną do otwarcia i zamknięcia wtryskiwacza na iglicę wtryskiwacza. W maju 2003r. do produkcji weszła trzecia generacja systemów Common Rail Boscha wyposażonych we wtryskiwacze piezoelektryczne.
Piezokryształy mają właściwość odkształcania się w polu elektrycznym. Zawory wtryskiwacza posiadają zintegrowany w sobie nastawnik piezokrystaliczny, składający się z kilkuset małych i cienkich kryształów. Piezokryształy przełączają zawory w czasie poniżej 1/10000 sekundy – o ponad połowę krócej niż elektromagnes. Aby to wykorzystać, zintegrowano nastawnik piezokrystaliczny w korpusie wtryskiwacza (stąd nazwa Inline Injector). Ruch materiału piezokrystalicznego przenoszony jest we wtryskiwaczu typu Inline Injector bez dodatkowych elementów mechanicznych oraz bez tarcia na szybko przemieszczającą się iglicę.
[img]http://www.wtryskiwacz.com/galeria/AA9b-08.03.jpg[/img]
Wtryskiwacz piezokrystaliczny

Zaletą tego rozwiązania jest, w porównaniu do wtryskiwaczy elektromagnetycznych oraz dotychczas stosowanych konwencjonalnych wtryskiwaczy piezoelektrycznych, bardziej precyzyjne dawkowanie wtryskiwanego paliwa i lepsze jego rozpylenie w komorze spalania silnika. Dzięki szybkiemu przełączaniu się wtryskiwacza można skrócić odstępy pomiędzy poszczególnymi wtryskami, co pozwala na uelastycznienie przebiegu wtrysku. Nowa technika sprawia, że silniki diesla pracują ciszej, emitują mniej zanieczyszczeń i osiągają większą moc. Ilość zwracanego paliwa, niewykorzystanego podczas wtrysku, jest w przypadku wtryskiwaczy Inline Injector bardzo niewielka. Umożliwiło to obniżenie mocy pompy wysokociśnieniowej oraz pobieranego przez nią prądu.
Dzięki niższym tolerancjom w przypadku wtryskiwanego paliwa oraz momentu wtrysku, wtryskiwacze dozują paliwo z dużą precyzją, czego efektem jest obniżenie emisji szkodliwych substancji w procesie spalania. Jeden lub dwa wtryski pilotażowe eliminują np. wyrzut białego i niebieskiego dymu po rozruchu zimnego silnika oraz redukują charakterystyczne stuki powstające podczas spalania. Z kolei dodatkowy wtrysk, następujący bezpośrednio po wtrysku głównym, obniża emisję sadzy. Jeszcze jeden wtrysk dodatkowy regeneruje filtr cząstek stałych, o ile jest on zamontowany w pojeździe.
System Common Rail trzeciej generacji z piezokrystalicznymi wtryskiwaczami (Inline Injector) może obniżyć emisję szkodliwych substancji powstających w procesie spalania aż o 20% w porównaniu do systemów z wtryskiwaczami elektromagnetycznymi dostępnymi obecnie na rynku.

Udoskonalone systemy UIS
System UIS (Unit Injector System) produkcji Bosch, wytwarzany obecnie tylko dla koncernu VW, osiąga najwyższe wartości ciśnienia wtrysku paliwa, które wynosi 2050 barów. Wysokie ciśnienie wtrysku zapewnia m.in. niską emisję cząstek stałych. Pojazdy wyposażone w system UIS jako pierwsze od dawna spełniały normę emisji spalin EU4. Bosch planuje wprowadzić wtryskiwacze o zmiennej geometrii wtrysku typu Vario. Zmienne wtryskiwacze (wtryskiwacze typu Vario) różnią się od tradycyjnych wtryskiwaczy stosowanych w systemach UIS ilością, rozmieszczeniem, średnicą i kształtem otworów wtryskowych. Zawór elektromagnetyczny steruje dwiema współosiowymi iglicami wtryskiwacza, które otwierają dwa szeregi otworów wtryskiwacza. Pierwszy szereg o niskim przepływie dostarcza na początku spalania niewielkich ilości paliwa, zapewniając łagodny przebieg procesu spalania oraz niski poziom stuków. Dodatkowo w przypadku częściowego obciążenia oferuje lepszą mieszankę o wyraźnie niższym poziomie emisji szkodliwych substancji. Próby wykazały obniżenie emisji cząstek stałych oraz tlenku azotu o 25 do 40 procent. Po dołączeniu drugiego szeregu otworów wtryskiwacza wzrasta moc silnika bez konieczności podwyższania ciśnienia wtrysku. W idealnym przypadku dzięki wtryskiwaczowi typu Vario można zrezygnować z wtrysku pilotażowego w większości zakresów obrotowych oraz zakresów obciążenia silnika, co pozwala obniżyć emisję cząstek stałych.

Ewolucja rynkowa systemów diesel
Bosch oferuje odpowiednie systemy wtryskowe dla prawie każdego silnika Diesla, począwszy od silnika o pojemności 0,8 litra dla Smarta, a skończywszy na silnikach okrętowych o pojemności skokowej blisko 1700 litrów. W roku 2002 koncern wyprodukował blisko 9,5 mln systemów wtryskowych do silników Diesla. Udział kolektorowego systemu wtryskowego Common Rail wyniósł 42%, zaś systemów UIS oraz UPS (Unit Pump System) 15%. Przedsiębiorstwo szacuje, że w perspektywie średnioterminowej udział systemów Common Rail wzrośnie do 60%, zaś systemów UIS/UPS do 20%.
[img]http://www.diaaut.home.pl/r29241c3_pliki/image002.jpg[/img]
Czwarta generacja systemów Unit Injector System.