×

Układ wtryskowy to jeden z głównych podzespołów silnika spalinowego, który zapewnia mu pracę. Układy te przechodziły wiele ewolucji w swoim rozwoju. Od wtrysków jedno-punktowych w silnikach benzynowych po wielopunktowe w silnikach diesla, jak i również w późniejszym czasie w silnikach zasilanych benzyną.

W związku z rosnącymi wymaganiami klientów odnośnie mocy i ekonomiczności danej jednostki, wtryski przechodziły różne modernizacje. W układach benzynowych były przez długi czas wtryskami pośrednimi, gdzie wtrysk paliwa występował jeszcze w kolektorze ssącym, następnie cykl pracy silnika zasysał mieszankę paliwowo-powietrzną do komory spalania. Później układ ten został zmodernizowany do wtrysku bezpośredniego. Wtrysk paliwa w takim układzie wykonywany jest wprost do komory spalania. Tego typu rozwiązania są najpopularniejsze w obecnych czasach w silnikach benzynowych. A co z silnikami diesla? Na początku ich kariery stosowane były zwykłe wtryski mechaniczne. Pompa rotacyjna wytwarzała ciśnienie, które otwierało zaworek we wtrysku, dzięki czemu następował wtrysk oleju napędowego do komory spalania. Układ ten od tamtych czasów dość mocno ewoluował. Od technologii pompowtrysków aż do wtrysków elektromagnetycznych i piezoelektrycznych. Przełomem w tej technologii był układ wtryskowy Common Rail, dzięki któremu kultura pracy, moc i oszczędność paliwa znacznie się poprawiły. Jak działa taki układ i wtryskiwacz w nim?

Zasada działania układu Common Rail

Układ wtryskowy w takich silnikach jest z budowy dość prostą konstrukcją. Paliwo ze zbiornika podawane jest poprzez pompę elektryczną, a następnie filtr paliwa do pompy wysokiego ciśnienia. Ta napędzana ruchem obrotowym silnika spręża olej napędowy, który wędruje do listwy zasilającej wtryskiwacze. Paliwo pod bardzo dużym ciśnieniem trafia do wtryskiwaczy, te natomiast sterowane przez komputer w odpowiednim momencie otwierają swoje elektromagnetyczne zawory i rozpylają paliwo w komorze spalania. Pierwsze układy tego typu pracowały na ciśnieniu rzędu 1000-1300 bar. W późniejszych latach, kiedy ciśnienie stopniowo wzrastało aż do liczb sięgających 2000 bar, wtryskiwacze elektromagnetyczne zastąpiono piezoelektrycznymi. Są to dużo szybsze i dokładniejsze wtryskiwacze, pozwalające na dokładny i wielokrotny dotrysk paliwa w różnych etapach pracy silnika.

Zasada działania wtryskiwacza Common Rail

Wtryskiwacze możemy podzielić na elektromagnetyczne i piezoelektryczne. Wewnątrz wtryskiwacza elektromagnetycznego znajduje się długi trzpień i tłoczki podzielone na dwie części – górną i dolną. Nad górną częścią trzpienia znajduje się komora paliwa, z dolną jest tak samo, lecz komora paliwa znajduje się poniżej trzpienia. W górnej komorze paliwa, olej napędowy ma ciśnienie takie samo jak w listwie paliwowej przed wtryskiwaczami. W dolnej komorze jest tak samo, lecz powierzchnia tłoczka jest mniejsza, a to skutkuje mniejszą siłą nacisku na ten tłoczek mimo takiego samego ciśnienia. Ciśnienie, które napiera na dolny tłoczek, powoduje dociskanie go w dół, a to skutkuje zamknięciem iglicy i brakiem podawania paliwa w komorę spalania. Kiedy sterownik silnika nakazuje podanie paliwa do komory, elektromagnes umieszczony nad trzpieniem z tłoczkami unosi talerzyk zamykający przestrzeń wysokiego ciśnienia. Spadające ciśnienie w tej komorze powoduje wzrost ciśnienia paliwa w dolnej komorze wtryskiwacza. Dzięki temu iglica zamykająca rozpylacz unosi się, a paliwo trafia do silnika.

Zasada działania wtryskiwaczy piezoelektrycznych jest bardzo podobna, jednak są one nawet dziesięciokrotnie szybsze od elektromagnetycznych. Dzięki ich szybkości, możliwe jest podawanie nawet 7 dawek paliwa na jeden cykl pracy silnika, co skutkuje poprawą kultury pracy i mniejszym spalaniem. We wtryskiwaczu piezoelektrycznym nie występują trzpień i tłoczki. Iglica również znajduje się w końcówce wtrysku i pełni taką samą rolę jak w omawianym wcześniej wtryskiwaczu. Różnicą są komory wysokiego i niskiego ciśnienia paliwa. Są one wypełnione materiałem piezoelektrycznym. Kiedy prąd dostaje się do tego materiału, on wydłuża się i zmienia ciśnienie w komorach unosząc iglicę dzięki różnicy ciśnień. Sam prąd nie wystarczy, aby dostatecznie wydłużyć skok materiału piezoelektrycznego, dlatego w takim wtryskiwaczu zamontowany jest również siłownik hydrauliczny, który wspomaga zwiększenie skoku.

Budowa takiego układu w teorii nie jest skomplikowana, choć w praktyce jest to układ bardzo wrażliwy na złej jakości paliwo czy niesprawność poszczególnych podzespołów. Aby układ był sprawny i nie sprawiał nam problemów, powinniśmy regularnie zmieniać filtr paliwa i lać wyłącznie paliwo dobrej jakości.