Charakterystyka konwencjonalnego układu wtrysku
W konwencjonalnych układach wtrysku paliwa z rozdzielaczem i pompą wtrysku bezpośredniego układ wtrysku obejmuje tylko fazę wtrysku głównego – bez wtrysku wstępnego i dotrysku. W pompie wtryskowej sterowanej elektromagnetycznie, działania mają miejsce w miarę zbliżania się fazy sterowania wtryskiem paliwa. W układach konwencjonalnych operacje zwiększania ciśnienia i regulacji ilości wtryskiwanego paliwa są ze sobą powiązane poprzez współdziałanie krzywki i tłoka pompy paliwowej. Ma to następujący wpływ na wydajność wtrysku paliwa:
- ciśnienie wtrysku wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej i ilością powietrza dostającego się do silnika;
- podczas rzeczywistego procesu wtrysku ciśnienie wtrysku wzrasta, a następnie spada do końcowego ciśnienia wtrysku.
W rezultacie mają miejsce następujące konsekwencje:
- mniej paliwa jest wtryskiwane przy niższym ciśnieniu niż ilość powietrza wchodzącego do silnika;
- ciśnienie szczytowe jest ponad dwukrotnie większe od średniego ciśnienia wtrysku;
- zgodnie z wymaganiami dotyczącymi wydajnego spalania krzywa szybkości rozładowania jest w rzeczywistości trójkątna.
Ciśnienie szczytowe ma decydujące znaczenie dla mechanicznego obciążenia elementów pompy paliwowej i jej napędu. W konwencjonalnych systemach wtrysku paliwa ma to decydujące znaczenie dla jakości tworzenia mieszanki w komorze spalania.
Krzywa szybkości rozładowania dla konwencjonalnego układu wtrysku paliwa
Charakterystyka układu wtryskowego «Common Rail» (system common rail)
W porównaniu z konwencjonalnymi systemami wtrysku, aby uzyskać idealną charakterystykę wtrysku, należy spełnić następujące wymagania:
- dla każdego trybu pracy silnika konieczne jest rozdzielenie zespołu generującego ciśnienie i zespołu wtrysku paliwa;
- na początku wtrysku ilość wtryskiwanego paliwa powinna być jak najmniejsza (te. należy uwzględnić bezwładność między początkowym momentem wtrysku a początkiem zapłonu).
Wymagania te spełnia układ wtryskowy «Common Rail» - system common rail - wraz z fazami sterowania i wtrysku głównego.
«Common Rail» jest układem blokowym i tak naprawdę za charakterystykę wtrysku paliwa odpowiadają następujące węzły:
- wtryskiwacze sterowane elektromagnetycznie wkręcane w głowicę cylindrów;
- akumulator wysokiego ciśnienia (rail);
- wysokociśnieniowa pompa paliwowa.
Krzywa prędkości rozładunku dla układu wtrysku paliwa «Common Rail»
Do działania systemu wymagane są również następujące węzły:
- elektroniczne urządzenie sterujące ECU;
- czujnik prędkości wału korbowego;
- Czujnik położenia wałka rozrządu (czujnik fazy).
W samochodach osobowych do wytworzenia ciśnienia wykorzystywana jest wysokociśnieniowa pompa tłokowa promieniowa, a ciśnienie generowane jest niezależnie od procesu wtrysku paliwa. Wydajność pompy jest wprost proporcjonalna do prędkości obrotowej silnika. W porównaniu z konwencjonalnymi systemami wtrysku, rzeczywisty wtrysk paliwa jest jednorodny, tzn. w common rail pompa paliwa wysokiego ciśnienia jest nie tylko mniejsza, ale jej napęd jest mniej narażony na szczytowe obciążenia.
Wtryskiwacze paliwa są połączone z szyną za pomocą krótkich rurek i zasadniczo obejmują wtryskiwacze oraz elektrozawór sterowany przez ECU. Po odcięciu zasilania elektrozaworu wtrysk paliwa ustaje. Zakładając stałe ciśnienie, ilość wtryskiwanego paliwa jest wprost proporcjonalna do czasu otwarcia elektrozaworu. Proces ten jest całkowicie niezależny od prędkości obrotowej silnika i prędkości pompy (wtrysk paliwa według czasu).
Szybkie przełączanie solenoidu uzyskuje się za pomocą wysokiego napięcia i prądu. Oznacza to konieczność zastosowania specjalnie zaprojektowanego elektrozaworu do zabezpieczenia platformy w momencie jej otwarcia. Czas wtrysku jest określany przez system sterowania EDC (Electronic Diesel Control - Elektroniczne sterowanie silnikiem wysokoprężnym), który wykorzystuje czujnik prędkości wału korbowego i czujnik położenia wałka rozrządu do wykrywania fazy cyklu pracy.