Lokalizacja elementów układu wtryskowego «Common Rail» w 4-cylindrowym silniku wysokoprężnym
1 - przepływomierz powietrza; 2 - sterownik; 3 - wysokociśnieniowa pompa paliwowa; 4 – akumulator wysokiego ciśnienia; 5 - wtryskiwacze paliwa; 6 - czujnik prędkości wału korbowego; 7 - czujnik temperatury płynu chłodzącego; 8 - filtr paliwa; 9 – wskaźnik zaopatrzenia w pedał zarządzania podawaniem paliwa
Głównym elementem układu wtrysku paliwa jest pompa paliwa, która jest montowana we wszystkich silnikach wysokoprężnych. Aby zwiększyć moc do 160 kW na cylinder, potrzebne jest ciśnienie wtrysku do 1350 barów.
W ostatnich latach opracowano wiele systemów wtrysku oleju napędowego, w szczególności wtrysk bezpośredni (Dl). Jednocześnie zadaniem było nie tylko zwiększenie mocy silnika, ale także zmniejszenie zużycia paliwa i hałasu oraz zmniejszenie toksyczności spalin. W porównaniu do poprzednich systemów, system wtrysku paliwa Bosch «Common Rail» (system common rail) do bezpośredniego wtrysku paliwa (Dl) zapewnia większą elastyczność w dostosowaniu do układu zasilania silnika Diesla, np.:
- szeroki zakres zastosowań (do samochodów osobowych i pojazdów użytkowych o mocy 30 kW na cylinder, a także do ciężkich samochodów ciężarowych, lokomotyw i statków o mocy 200 kW na cylinder;
- wysokie ciśnienia wtrysku paliwa do 1400 bar;
- zmiany wtrysku podczas uruchamiania silnika;
- możliwość sterowania, wtrysku głównego i późnego;
- zapewnia dopasowanie ciśnienia wtrysku do trybu pracy silnika.
Działanie układu wtrysku
Charakterystyczna cecha wspólnego systemu rurociągów «Common Rail» (system common rail) polega na rozdzieleniu zespołu generującego ciśnienie i zespołu wtrysku paliwa.
Podstawą systemu jest zbiornik (bateria). Ciśnienie wtrysku jest niezależne od ilości wtryskiwanego paliwa i prędkości obrotowej silnika. Zasilanie paliwem pod ciśnieniem znajduje się w akumulatorze wysokiego ciśnienia «Common Rail» i gotowy do natrysku. Ilość wtryskiwanego paliwa jest określana na żądanie kierowcy, a ciśnienie wtrysku jest obliczane przez jednostkę sterującą (ECU) na podstawie informacji z różnych czujników. ECU wysyła sygnał wzbudzenia do elektromagnesu wtryskiwacza dokładnie w odpowiednim momencie, wskazując rozpoczęcie podawania paliwa. O ilości wtryskiwanego paliwa decyduje czas otwarcia dyszy oraz ciśnienie w układzie. ECU i czujniki wtrysku paliwa obejmują:
- ECU;
- czujnik prędkości wału korbowego;
- Czujnik położenia wałka rozrządu;
- czujnik położenia pedału przyspieszenia;
- czujnik ciśnienia w układzie ze wspólnym rurociągiem;
- czujnik temperatury chłodzenia;
- miernik przepływu powietrza.
Na podstawie informacji z powyższych czujników i wymagań kierowcy (położenie pedału przyspieszenia) ECU określa chwilową charakterystykę pracy silnika i pojazdu jako całości. Jednostka przetwarza sygnały generowane przez czujniki i przesyłane liniami komunikacyjnymi i na podstawie tych informacji steruje układem wtrysku w trybie otwartej lub zamkniętej pętli. Prędkość obrotowa silnika jest mierzona przez czujnik prędkości obrotowej wału korbowego, a czujnik położenia wałka rozrządu określa kolejność wtrysku paliwa (długość fazy). Sygnał elektryczny z potencjometru położenia pedału przyspieszenia wysyła sygnał do ECU o tym, jak mocno kierowca naciska pedał przyspieszenia.
Miernik masy powietrza przesyła sygnał do ECU z danymi o chwilowym przepływie powietrza, co pozwala obliczyć proces całkowitego spalania paliwa przy minimalnej zawartości szkodliwych substancji w spalinach. Ponieważ silnik jest wyposażony w turbosprężarkę i sterowanie doładowaniem, dodatkowy czujnik mierzy również to ciśnienie. Gdy temperatura na zewnątrz jest niska, a silnik zimny, ECU określa kąt wyprzedzenia wtrysku i inne parametry właściwe dla danego trybu pracy. W zależności od pojazdu i rosnących wymagań w zakresie bezpieczeństwa i komfortu, do przekazywania informacji do ECU mogą być zastosowane dodatkowe czujniki. Rysunek przedstawia przykład 4-cylindrowego silnika wysokoprężnego z układem wtrysku paliwa «Common Rail».
Uwaga! Przedstawiony układ elementów nie odpowiada ich rzeczywistemu rozmieszczeniu.
Główne funkcje
Główne funkcje układu to zapewnienie wtrysku wymaganej ilości paliwa w ściśle określonym momencie i pod wymaganym ciśnieniem. Zapewnia to nie tylko płynną pracę silnika wysokoprężnego, ale także ekonomiczne zużycie paliwa.
Dodatkowe funkcje
Dodatkowe funkcje w trybie pracy w pętli zamkniętej oraz funkcje sterowania w pętli otwartej służą zmniejszeniu emisji spalin i zużycia paliwa oraz służą zwiększeniu bezpieczeństwa, komfortu i wygody.
Na przykład: recyrkulacja spalin (EGR), regulacja ciśnienia doładowania, zmiana biegów, elektroniczny immobilizer itp. System CAN komunikuje się z innymi systemami pojazdu. Kontrola diagnostyczna pojazdu może pobrać dane znajdujące się w rezerwie danych systemu.