Lokalizacja elementów układu wtryskowego "Common Rail" na silniku wysokoprężnym 4-cylindrowym
1 – przepływomierz powietrza; 2 – ECU; 3 – pompa paliwa wysokiego ciśnienia; 4 – akumulator wysokiego ciśnienia; 5 – wtryskiwacze paliwa; 6 – czujnik prędkości wału korbowego; 7 – czujnik temperatury płynu chłodzącego; 8 – filtr paliwa; 9 – Czujnik położenia pedału paliwa
Głównym elementem układu wtrysku paliwa jest pompa paliwa, montowana we wszystkich silnikach Diesla. Aby zwiększyć moc do 160 kW na cylinder, wymagane jest ciśnienie wtrysku wynoszące nawet 1350 barów.
W ostatnich latach opracowano wiele układów wtrysku paliwa diesla, w szczególności wtrysk bezpośredni (DI). Celem było nie tylko zwiększenie mocy silnika, ale także zmniejszenie zużycia paliwa i hałasu oraz zmniejszenie toksyczności spalin. W porównaniu do dotychczas stosowanych systemów, układ wtrysku paliwa firmy Bosch "Common Rail" (układ paliwowy akumulatora) w przypadku bezpośredniego wtrysku paliwa (Dl) zapewnia większą elastyczność w dostosowaniu do układu paliwowego silnika wysokoprężnego, takiego jak:
- szeroki zakres zastosowań (do samochodów osobowych i pojazdów użytkowych o mocy 30 kW na cylinder, a także do samochodów ciężarowych, lokomotyw i statków o mocy 200 kW na cylinder;
- wysokie ciśnienie wtrysku paliwa do 1400 bar;
- wtrysk zmienia się podczas uruchamiania silnika;
- możliwość sterowania wtryskiem głównym i późnym;
- zapewnia, że ciśnienie wtrysku odpowiada trybowi pracy silnika.
Działanie układu wtryskowego
Charakterystyczna cecha typowego systemu rurociągów "Common Rail" (układ paliwowy akumulatora) polega na rozdzieleniu jednostki wytwarzającej ciśnienie i jednostki wtrysku paliwa.
Podstawą systemu jest zbiornik (bateria). Ciśnienie wtrysku nie zależy od ilości wtryskiwanego paliwa i prędkości obrotowej wału korbowego silnika. Zapas paliwa pod ciśnieniem znajduje się w akumulatorze wysokiego ciśnienia "Common Rail" i gotowe do wstrzyknięcia. Ilość wtryskiwanego paliwa ustalana jest na żądanie kierowcy, a ciśnienie wtrysku obliczane jest przez jednostkę sterującą (ECU) w oparciu o informacje z różnych czujników. W precyzyjnie ustawionym momencie ECU przesyła sygnał wzbudzenia do elektromagnesu wtryskiwacza, co oznacza rozpoczęcie podawania paliwa. Ilość wtryskiwanego paliwa zależy od czasu otwarcia dyszy i ciśnienia w układzie. Czujniki ECU i układu wtrysku paliwa obejmują:
- ECU;
- czujnik prędkości wału korbowego;
- czujnik położenia wałka rozrządu;
- czujnik położenia pedału przyspieszenia;
- czujnik ciśnienia common rail;
- czujnik temperatury płynu chłodzącego;
- przepływomierz powietrza.
Na podstawie informacji z powyższych czujników i wymagań kierowcy (położenie pedału gazu) ECU określa chwilowe parametry pracy silnika i całego pojazdu. Układ przetwarza sygnały generowane przez czujniki i przesyłane liniami komunikacyjnymi i na podstawie tych informacji steruje układem wtryskowym w trybie pętli otwartej lub zamkniętej. Prędkość obrotowa wału korbowego silnika mierzona jest przez czujnik prędkości obrotowej wału korbowego, natomiast czujnik położenia wałka rozrządu ustala kolejność wtrysku paliwa (długość fazy). Elektryczny sygnał potencjometru położenia pedału przyspieszenia przekazuje ECU sygnał o stopniu naciśnięciu przez kierowcę pedału przyspieszenia.
Przepływomierz powietrza przesyła do komputera sterującego sygnał zawierający dane o chwilowym przepływie powietrza, co pozwala na obliczenie procesu całkowitego spalania paliwa przy minimalnej zawartości substancji szkodliwych w spalinach. Ponieważ silnik wyposażony jest w turbosprężarkę i układ kontroli ciśnienia doładowania, dodatkowy czujnik mierzy również to ciśnienie. Przy niskich temperaturach zewnętrznych i zimnym silniku, komputer sterujący silnikiem ustala czas wtrysku i inne parametry odpowiadające specjalnemu trybowi pracy. W zależności od pojazdu i zwiększonych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i komfortu, do przesyłania informacji do ECU mogą być stosowane dodatkowe czujniki. Na rysunku pokazano przykład silnika wysokoprężnego 4-cylindrowego z układem wtrysku paliwa "Common Rail".
Uwaga! Pokazany układ elementów nie odpowiada ich rzeczywistemu układowi.
Główne funkcje
Główne funkcje systemu to zapewnienie wtrysku wymaganej ilości paliwa w ściśle określonym momencie i pod wymaganym ciśnieniem. Zapewnia to nie tylko płynną pracę silnika diesla, ale także ekonomiczne zużycie paliwa.
Funkcje dodatkowe
Dodatkowe funkcje w trybie pracy w obiegu zamkniętym i funkcje zarządzania bez sprzężenia zwrotnego służą do zmniejszenia toksyczności spalin i zużycia paliwa i są używane w celu poprawy bezpieczeństwa, komfortu i wygody.
Na przykład: recyrkulacja spalin (EGR), sterowanie ciśnieniem doładowania, zmiana biegów, elektroniczny immobilizer itp. System CAN umożliwia wymianę danych z innymi systemami pojazdu. Podczas przeprowadzania diagnostyki pojazdu istnieje możliwość pobrania danych zapisanych w rezerwie danych systemu.