Zespół Szkół Samochodowych
im Gen. Józefa Bema w Toruniu
Temat Ćwiczenia:
Układ zasilania paliwem silników ZS
Common Rail
Klasa: IVc/4
Wykonali:
Bartosz Światowski
Piotr Kryszewski
Sławek Pindral
Spis Treści:
1.Zasada Działania
2.Zalety Układu
3.Wady Układu
4.Tabela z wynikami dokonanych pomiarów
1. Zasada działania układu Common Rail
W układzie common rail olej napędowy zasysany jest ze zbiornika paliwa pod ciśnieniem około 4 barów i trafia poprzez filtr do pompy wysokiego ciśnienia. Tłoczkowa pompa spręża paliwo do ogromnego ciśnienia wynoszącego w najnowszych układach nawet 1800 bar. Z pompy wysokiego ciśnienia paliwo trafia do ciśnieniowego zasobnika (akumulatora ciśnienia), tzw. szyny common rail. Szyna ta połączona jest z wszystkimi wtryskiwaczami. Dzięki temu w chwili otwarcia wtryskiwacza, do komory spalania, wtryskiwane jest paliwo z ciśnieniem prawie równym ciśnieniu w szynie. Zasobnik ciśnienia (szyna common rail) zapewnia stabilność ciśnienia w chwili otwarcia wtryskiwacza umożliwiając bardzo częste wtryski bez spadku ciśnienia.
Idea działania układu common rail jest dość prosta i znana od dziesięcioleci. Wprowadzenie jej do produkcji seryjnej wymagało jednak opanowania zaawansowanej technologii wytwarzania oraz odpowiednio zaawansowanej elektroniki sterującej. Pompa wysokiego ciśnienia wytwarzająca ponad tysiąc bar ciśnienia oraz wtryskiwacze, których czas otwarcia wynosi milisekundy wymagają wyrafinowanej konstrukcji oraz ogromnej precyzji produkcji. Całość kontrolowana jest za pomocą elektronicznego sterownika, który na bieżąco oblicza rozmiar dawki wtrysku oraz steruje pracą pompy i wtryskiwaczy. W odróżnieniu od innych systemów wtryskowych, bardzo szybka praca całego układu oraz pełna swoboda czasu wtrysku, pozawala podzielić dawkę w czasie jednego cyklu spalania. W efekcie zamiast jednej dużej dawki wtryskiwanych jest kilka mniejszych. Pozwala to na zmniejszenie hałasu oraz ogranicza emisję szkodliwych środków.
2.Zalety Układu
Zastosowanie zasobnika ciśnienia oraz elektronicznego systemu sterowania pozwoliło systemowi common rail na niespotykaną dotąd możliwość dowolnego kształtowania dawki wtrysku. Dzięki podzieleniu dawki wtrysku na kilka mniejszych rośnie sprawność pracy silnika oraz maleje hałas. Co prawda przy dużych dawkach (pełne obciążenie) dawki wtrysku nie są dzielone ze względu na szybkość całego zjawiska. Bardzo wysokie ciśnienie wtrysku, nieporównywalne z pompą rzędową, a nawet rotacyjną pozwala na dobre rozpylenie dawki. Dzięki temu spalanie paliwa odbywa się bardziej sprawnie i można osiągnąć większą moc zanim spalaniu zacznie towarzyszyć charakterystyczny czarny dym. Dodatkowo łatwość regulacji ciśnienia wtrysku oraz kąta wyprzedzenia wtrysku pozwalają na bardzo precyzyjną kalibrację silnika zapewniającą niską emisję szkodliwych składników. Wszystkie te cechy pozwalają na stworzenie silnika cechującego się wysoką kulturą pracy, wysokim momentem obrotowym i mocą, niskim zużyciem paliwa oraz niską emisją związków szkodliwych.
W układach common rail wtrysk paliwa następować może niezależnie od położenia wału korbowego. Cecha ta okazała się bardzo korzystna w przypadku stosowania filtra cząstek stałych DPF. W momencie, gdy w filtrze zbierze się ilość sadzy zagrażająca jego zatkaniu, w trakcie suwu wydechu następuje tzw. powtrysk paliwa, czyli wtryśnięcie dawki paliwa do wydostających się z cylindra spalin. Paliwo to trafia do filtra cząstek stałych zapalając znajdującą się w nim sadzę. Precyzyjne dawkowanie paliwa pozwala na kontrolowaną regenerację filtra DPF.
3.Wady Układu
Do wad układów common rail należy na pewno wysoki koszt wytwarzania, który z resztą zawsze był wysoki dla pomp silników wysokoprężnych. Dodatkowo pary precyzyjne pompy wysokiego ciśnienia oraz wtryskiwaczy pracujące pod wysokim ciśnieniem są bardzo wrażliwe na jakość paliwa. Teoretyczną wadą systemów common rail jest wysokie zapotrzebowanie mocy do napędzania pompy wysokiego ciśnienia, które może wynosić nawet kilka watów. W praktyce jednak oszczędności wynikające ze sprawności układu przewyższają straty napędzania pompy.