UKŁAD ZASILANIA SILNIKA ZS

Układ zasilania silnika o zapłonie samoczynnym Olej napędowy jest zasysany ze zbiornika pojazdu pompą zasilającą. Płynące ze zbiornika paliwo przepływa przez umieszczony przed pompą filtr siatkowy (tzw. filtr wstępny), chroniący układ wtryskowy przed większymi zanieczyszczeniami. Pompa zasilająca tłoczy paliwo do filtru dokładnego oczyszczania zatrzymującego nawet najdrobniejsze zanieczyszczenia. Jest to konieczne, poniewaŜ tłoki elementów tłoczących są dobierane do cylindrów z bardzo małym luzem. Z filtru dokładnego oczyszczania olej napędowy płynie do komory zasilania pompy wtryskowej lub pompy wysokiego ciśnienia (układ Common Rail), a stąd przewodami wtryskowymi jest tłoczony do wtryskiwaczy wkręconych w głowicę. Wtrysk oleju napędowego moŜe odbywać się do cylindrów w sposób bezpośredni lub pośredni, do komory wstępnej bądź wirowej. Dostarczane przez wtryskiwacz dawki paliwa zostają rozpylone w roboczej przestrzeni cylindra, gdzie mieszają się z zasysanym powietrzem. W niektórych rozwiązaniach wtryskiwacze wtryskują paliwo w dwóch dawkach, przesuniętych czasowo. Ten sposób dostarczania paliwa zapobiega nagłemu wzrostowi ciśnienia w cylindrze i gwarantuje dobre wymieszanie paliwa z powietrzem oraz efektywniejsze spalanie.

W silnikach o zapłonie samoczynnym montowanych w samochodach osobowych i cięŜarowych spotyka się cztery rodzaje układów zasilania: � układ z pompą rozdzielaczową; jeden zespół tłoczący, wirujący na wałku kolejno zasila

ustawione gwiaździście przewody prowadzące do wtryskiwaczy � układ Common Rail z pompą wysokociśnieniową i wtryskiwaczami

elektromagnetycznymi lub piezoelektrycznymi, sterowanymi elektronicznie � układ z pompowtryskiwaczami UIS (nazywanymi takŜe PDE) � układ pompa-przewód-wtryskiwacz UPS (nie występuje w samochodach osobowych) Obecnie Common Rail jest obecnie najbardziej rozpowszechnionym systemem wtrysku oleju napędowego.

Pompa wtryskowa rozdzielaczowa Układ zasilania składa się ze zbiornika paliwa, pompy zasilającej, filtra dokładnego oczyszczania, rozdzielaczowej pompy wtryskowej, wtryskiwaczy i przewodów łączących. Tłoczone pompą zasilająca paliwo wpływa do głowicy hydraulicznej w pompie, gdzie jest umieszczony zespół tłoczący. W rozdzielaczowej pompie promieniowej zespól ten moŜe się składać z dwóch, trzech lub czterech wirujących na wałku tłoczków, które wykonując promieniowe ruchy tłoczą paliwo do przewodów ciśnieniowych ustawionych gwiaździście. W rozdzielaczowej pompie osiowej zespól tworzy tłok centralny, obracany poprzez tarczę skokową, który wytwarza wysokie ciśnienie oraz rozdziela paliwo do poszczególnych cylindrów. Przewody ciśnieniowe doprowadzają dalej paliwo do poszczególnych wtryskiwaczy. Regulator w pompie steruje dawkowaniem paliwa, reagując na niepoŜądane dla silnika zmiany prędkości obrotowej. Regulator moŜe być mechaniczny odśrodkowy, hydrauliczny i elektroniczny zwany sterownikiem pompy. Zadaniem przestawiacza wtrysku, który moŜe być hydrauliczny albo elektromagnetyczny, jest przyspieszanie początku wtrysku w miarą wzrostu prędkości obrotowej silnika. Odbywa się to przez obrót pierścienia krzywkowego w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów silnika. W przestawiaczu hydraulicznym jest on obracany tłokiem zasilanym ciśnieniem wytwarzanym przez pompę przetłaczającą. Przestawiacz elektromagnetyczny przestawia pierścień krzywkowy odpowiednio do sygnałów z układu sterowania elektronicznego pompy. W samochodach osobowych występują najczęściej pompy wtryskowe Bosch i Lucas. Pompa wtryskowa promieniowa Bosch VP sterowana elektronicznie

Przekrój pompy wtryskowej osiowej Bosch VE sterowanej elektronicznie 1 - czujnik połoŜenia dozatora, 2 - obrotowy elektromagnes regulatora wydatku paliwa, 3 - elektroma-gnetyczny zawór odcinający dopływ paliwa ("STOP"), 4 - tłok rozdzielczy, 5 - elektromagnetyczny zawór przestawiacza wtrysku, 6 - dozator (suwak regulacyjny), 7 - czujnik temperatury paliwa

Pompowtryskiwacze Pompowtryskiwacz, zgodnie ze swą nazwą, stanowi zwarty zespół łączący w jedną całość konstrukcyjną pojedynczą sekcję tłoczącą pompy wtryskowej z wtryskiwaczem. Jest montowany w głowicy silnika, bezpośrednio nad kaŜdym z cylindrów. UŜycie pompowtryskiwaczy pozwala na całkowitą rezygnację z przewodów wysokiego ciśnienia, wymaga jednak specjalnego zaprojektowania (lub odpowiedniego zmodyfikowania) głowicy oraz zapewnienia ich napędu, zwykle na drodze mechanicznej, za pośrednictwem popychacza lub dźwigni, od wałka rozrządu o duŜej sztywności. Pomimo istotnych zalet pompowtryskiwacze znajdowały początkowo ograniczone zastosowanie, poniewaŜ były dość kosztowne, trudne w produkcji i wymagają zasilania szczególnie czystym paliwem (w porównaniu z zasilaniem tradycyjnym). Sterowane elektronicznie (EDC) urządzenia tego rodzaju są stosowane we współczesnych silnikach wysokopręŜnych o bezpośrednim wtrysku paliwa napędzających pojazdy uŜytkowe (np. Iveco, Scania, Volvo) oraz samochody osobowe i dostawcze (głównie produkty koncernu VW – Audi, Seat, Škoda i Volkswagen, dostawczy Ford Transit i terenowy Land Rover). Zapewniają realizację wtrysku dwustopniowego (wstępny i zasadniczy), odznaczają się równieŜ duŜą precyzją dawkowania i wysoką dokładnością początku wtrysku oraz dobrym rozpyleniem paliwa, za sprawą szybko działających zaworów elektromagnetycznych o wysokim stopniu integracji. Dzięki brakowi przewodów wtryskowych wysokiego ciśnienia wartość uzyskiwanego ciśnienia wtrysku sięga 205 MPa. Wadą pompowtryskiwaczy jest wysoki koszt produkcji, hałaśliwa praca i twardość biegu jednostki napędowej. Obecnie koncern VW zdecydował o wycofaniu się z tej koncepcji zasilania w samochodach osobowych. Na rysunkach pokazano budowę pompowtryskiwaczy stosowanych w samochodach osobowych (lewy) i cięŜarowych (prawy).

Common Rail Zasada działania wtrysku "Common Rail" wywodzi się z wtrysku sekwencyjnego silników benzynowych, ale przy wykorzystaniu bardzo wysokiego ciśnienia sterowanego elektronicznie. Pompa wysokiego ciśnienia, napędzana silnikiem, zasila w sposób ciągły niewielki zbiornik olejem napędowym pod wysokim ciśnieniem: jest to "Rail", czyli kolektor zasilania. Kolektor jest połączony sztywnymi rurkami ze wszystkimi wtryskiwaczami. Otwarcie kaŜdego wtryskiwacza jest sterowane zintegrowanym elektrozaworem dwupołoŜeniowym. W zaleŜności od parametrów silnika sterownik steruje: ciśnieniem w kolektorze, wydatkiem pompy, czasem otwarcia i wyprzedzeniem otwarcia (w stosunku do połoŜenia tłoka) kaŜdego wtryskiwacza. System Common Rail umoŜliwia wykonanie przez kaŜdy wtryskiwacza kilku wtrysków w jednym cyklu pracy silnika: wtrysku prowadzący lub wstępnego, wtrysk zasadniczego i wtrysku uzupełniającego. Wtrysk prowadzący, wywołany przed wtryskiem zasadniczym, powoduje przygotowanie komory spalania pod względem temperatury i ciśnienia. Podczas wtrysku podstawowego spalanie staje się łagodniejsze i całkowite, wzrost ciśnienia mniej gwałtowny, niŜ spotykany w układach z wtryskiem pojedynczym, co prowadzi do zmniejszenia hałasu i zwiększonej elastyczności, a takŜe do zmniejszonego zuŜycia paliwa i mniejszej emisji szkodliwych zanieczyszczeń. W pierwszych układach wtryskowych Common Rail ciśnienie wtrysku wynosiło 1350 bar. W Common Rail drugiej generacji ciśnienie wtrysku zwiększono do 1600 bar. Obecnie powszechnie wykorzystuje system Common Rail z piezoelektrycznymi wtryskiwaczami paliwa działającymi pod ciśnieniem 1800…2000 bar. KaŜdy z wtryskiwaczy składa się ze stosu piezoelektrycznych elementów ceramicznych. Kiedy do stosu dociera prąd elektryczny, elementy rozszerzają swoją objętość, co pozwala wtrysnąć paliwo do cylindra. Technika ta umoŜliwia wtryskiwanie większej ilości paliwa w czasie krótszym niŜ praca cewek elektromagnetycznych. Poprawia się spalanie dzięki większej atomizacji paliwa. System moŜe dokonać 5…7 wtrysków na cykl.

Przykład układu wtryskowego Common Rail firmy Bosch 1 - przepływomierz powietrza, 2 - elektroniczny sterownik, 3 - pompa wysokiego ciśnienia, 4 - kolektora zasilania Rail, 5 - wtryskiwacze, 6 - czujnik prędkości obrotowej wału korbowego, 7 - czujnik temperatury silnika, 8 - filtr paliwa, 9 - czujnik połoŜenia pedału przyspieszenia