Układ wtryskowy diesla bez tajemnic
Pod względem technicznym trudniej jest wyprodukować układy wtryskowe do diesli niż do silników benzynowych. W efekcie auta z jednostkami wysokoprężnymi są droższe.
Jeżeli ktoś zastanawia się, dlaczego ceny aut z silnikami Diesla są wyższe niż samochodów benzynowych, odpowiadamy - ze względu na układy zasilania.
Ponieważ ciśnienie paliwa, jakie w nich panuje jest ok. 1000 razy wyższe niż w typowych silnikach benzynowych, wszystkie elementy muszą być znacznie masywniejsze i wykonane z większą precyzją. Jeżeli dodać do tego konieczność spełnienia wyśrubowanych norm ekologicznych (spaliny są w dieslach bardziej zanieczyszczone niż w autach benzynowych) to staje się jasne, skąd biorą się różnice w cenach.
W porównaniu z tradycyjnymi układami wtryskowymi z pompą rotacyjną, stosowany obecnie common rail ma mniej elementów ruchomych. Tu więcej regulacji pozostawiono elektronice, która w produkcji na masową skalę jest tańsza. Dało to nieporównywalnie większe możliwości kontroli pracy silnika. Dopiero opracowywane dziś turbodiesle mają szansę dogonić pod względem czystości spalin silniki benzynowe.
W ciągu ostatnich piętnastu lat jedynie koncern VW pracował nad rozwojem alternatywnej wobec common rail technologii, czyli pompowtryskiwaczy. System tego typu wykazywał przynajmniej jedną poważną przewagę nad wczesnymi systemami common rail: było to bardzo wysokie ciśnienie wtrysku, przekraczające 2000 barów.
Nowe rozwiązania w dziedzinie wtrysku common rail spowodowały jednak, że udało się podwyższyć ciśnienie z około 1600 barów nawet do ponad 2000 barów (przy zastosowaniu tzw. hydraulicznego wzmocnienia dawki). Ponadto jeżeli uwzględnimy fakt, że koszty produkcji systemów CR są znacznie niższe niż pompowtryskiwaczy, to powód, dla którego koncern VW zarzucił swoją sztandarową technologię przestał być tajemnicą.
Dla użytkownika nowoczesnego turbodiesla z common railem największym zmartwieniem może być trwałość kosztownych wtryskiwaczy. Najczęściej jednak silniki Diesla trapią drobne awarie elektroniki oraz kłopoty z nadmiernym zużyciem oleju.
Króluje „common rail”
We wszystkich nowoczesnych turbodieslach stosowany jest wtrysk typu common rail. Zasada jego działania jest prosta. Paliwo przetłaczane ze zbiornika przez filtr [1] trafia do pompy wysokiego ciśnienia [2]. Tam jest sprężane do ciśnienia, pod jakim będzie wtryskiwane do cylindrów (przeciętnie od 1600 do 2000 barów). Z pompy paliwo dostaje się do kolektora [3], od którego pochodzi nazwa całego systemu wtryskowego (common rail). Kolektor ma postać rurki lub - w niektórych systemach - okrągłej puszki, z której wychodzą przewody [4] do wszystkich wtryskiwaczy [5]. W odróżnieniu od silników z tradycyjną pompą wtryskową, gdzie wtryskiwacze otwierają się pod wpływem ciśnienia paliwa, tu są one sterowane elektrycznie. Dzięki temu, komputer sterujący silnikiem ma możliwość bardzo precyzyjnej regulacji dawki wtryskiwanego paliwa.
Pompowtryskiwacze
Łączą w sobie funkcje pompy wtryskowej oraz wtryskiwacza. Napędzane są poprzez dodatkowe krzywki na wałku rozrządu.
Awarie: spadek mocy silnika, praca nie na wszystkich cylindrach to objawy awarii pompowtryskiwaczy.
Usuwanie usterki: wymiana uszkodzonych elementów.
Przepływomierz
Spełnia taką samą rolę, jak w silnikach benzynowych - sprawdza, ile powietrza trafia do cylindrów, dzięki czemu możliwe jest precyzyjne określenie wymaganej dawki paliwa.
Awarie: objawiają się zarówno spadkiem mocy silnika, jak i zmniejszeniem się zużycia paliwa. Zwykle jest to proces postępujący nawet przez kilka tysięcy kilometrów.
Usuwanie usterki: uszkodzony przepływomierz wymienia się na nowy.
Wtryskiwacz
W układach common rail wtryskiwacz sterowany jest elektrycznie. Systemy I i II generacji mają wtryskiwacze elektromagnetyczne, natomiast w common rail III generacji wtryskiwacze sterowane są piezoelektrycznie.
Awarie: dają o sobie znać kłopotami z rozruchem i spadkiem osiągów silnika.
Usuwanie usterki: wymiana na nowe lub w niektórych przypadkach profesjonalna regeneracja z wymianą końcówek.
Pozostałe czujniki
Silniki wysokoprężne nowej generacji mają jedne z najbardziej skomplikowanych układów wtryskowych, wyposażone w liczne czujniki (temperatury, ciśnienia, położenia pedału gazu itp.)
Awarie: uszkodzenie czujnika zwykle powoduje spadek osiągów oraz włączenie się lampki ostrzegawczej awarii silnika ("check engine").
Usuwanie usterki: uszkodzone czujniki zawsze wymienia się na nowe.
Świece żarowe
Podgrzewają komorę spalania, ułatwiając rozruch w niskich temperaturach.
Awarie: przepalenie świec objawia się utrudnionym rozruchem w niskich temperaturach.
Usuwanie usterki: wymiana na nowe.
Różne techniki wtrysku
Pompa wtryskowa
Stosowana była przez kilkadziesiąt lat. Pierwsze pompy były wielosekcyjne, a w latach 70. rozpowszechniły się pompy rotacyjne (jedna sekcja obsługuje kolejno wszystkie cylindry).
Common rail
W samochodach osobowych po raz pierwszy pojawił się w Alfie Romeo 156 JTD w roku 1997. Obecnie wypiera inne systemy wtryskowe i jako jedyny umożliwia spełnienie rygorystycznych norm czystości spalin.
Pompowtryskiwacz
Przez lata cieszył się uznaniem konstruktorów VW z powodu wysokiego ciśnienia wtrysku (2000 barów i więcej). Jego produkcja była jednak zbyt droga, a przy najnowszych common railach możliwości w dziedzinie ekologii zbyt ograniczone.
Tekst: Marcin Klonowski, zdjęcia: archiwum
