Działanie

Wtrysk zasadniczy

Działanie indywidualnych zespołów wtry­skowych można podzielić na cztery stany robocze (rys. 1).

Skok ssania (a)

Tłoczek pompy (2) przesuwa się do góry pod działaniem sprężyny powrotnej (3). Pa­liwo znajdujące się pod stałym nadciśnie­niem przepływa z obwodu niskiego ciśnie­nia układu zasilania przez otwory w kadłu­bie silnika i kanał dopływowy (7) do prze­strzeni zaworu elektromagnetycznego (6). Zawór elektromagnetyczny jest otwarty i paliwo przedostaje się do przestrzeni wy­sokiego ciśnienia (4, zwanej przestrzenią sekcji tłoczącej).

Skok wstępny (b)

Pod naciskiem obracającej się krzywki na­pędowej (1) tłoczek porusza się w dół. Za­wór elektromagnetyczny jest otwarty i pali­wo spiętrzane przez tłoczek poprzez kanał przelewowy (8) przepływa do obwodu nis­kiego ciśnienia układu zasilania.

Skok tłoczenia

i proces wtrysku (c)

W określonej chwili sterownik zasila prą­dem cewkę elektromagnesu (9), igła za­woru elektromagnetycznego (5) zostaje przyciągnięta do gniazda (10) i zamyka połączenie pomiędzy komorą wysokiego ciśnienia i obwodem niskiego ciśnienia. Chwila ta nazywa się „elektrycznym po­czątkiem wtrysku" (Begin of Injection Pe­riod, BIP, patrz rozdział „Sterownik"). Zam­knięcie zaworu elektromagnetycznego po­woduje zmianę prądu cewki, którą rozpo­znaje sterownik (rozpoznanie BIP). W ten sposób sterownik może wychwycić rzeczy­wisty początek tłoczenia i uwzględnić ten fakt przy obliczaniu następnego procesu wtrysku. Ciśnienie paliwa w komorze wy­sokiego ciśnienia wzrasta wskutek ruchu tłoczka w dół. Narasta ciśnienie paliwa w rozpylaczu. Z chwilą osiągnięcia wartości ciśnienia otwarcia rozpylacza (ok. 30 MPa) igła rozpylacza (11) unosi się i paliwo zo-

staje wtryśnięte do komory spalania („rze­czywisty początek wtrysku" lub początek tłoczenia). Wskutek ruchu tłoczka w dół ciśnienie paliwa narasta podczas całego procesu wtrysku.

Skok resztkowy (d)

Gdy prąd w cewce elektromagnesu zosta­nie wyłączony, zawór elektromagnetyczny otwiera się po niewielkiej zwłoce i połącze­nie między przestrzenią wysokiego ciśnie­nia i obwodem niskiego ciśnienia zostaje ponownie otwarte.

W fazie przejściowej między skokiem tło­czenia i skokiem resztkowym jest osiągane maksymalne ciśnienie paliwa. W zależności od typu pompy waha się ono między 180 a 205 MPa. Po otwarciu zawo­ru elektromagnetycznego ciśnienie gwał­townie spada. Gdy ciśnienie zmniejszy się do wartości niższej od ciśnienia zamknię­cia rozpylacza, rozpylacz zamyka się i pro­ces wtrysku zostaje zakończony. Resztkowa dawka paliwa tłoczona do chwili osiągnięcia punktu wierzchołkowego krzyw­ki napędowej odpływa przez otwarty kanał przelewowy do obwodu niskiego ciśnienia. Indywidualne zespoły wtryskowe są we­wnętrznie zabezpieczone, tak aby w mało prawdopodobnym przypadku wystąpienia usterki nie doszło do więcej niż jednego niekontrolowanego wtrysku. Gdy zawór elektromagnetyczny pozosta­nie otwarty, nie dojdzie do wtrysku, ponie­waż paliwo przepłynie z powrotem do ob­wodu niskiego ciśnienia i nie wytworzy się ciśnienie. Ponieważ napełnienie przestrze­ni wysokiego ciśnienia odbywa się wyłącz­nie przez zawór sterowany elektromagne­tycznie, to przy stale zamkniętym zawo­rze elektromagnetycznym paliwo nie prze­dostanie się do przestrzeni wysokiego ci­śnienia - w tym przypadku może dojść do co najwyżej jednego wtrysku. Ponieważ pompowtryskiwacz jest wbudo­wany w głowicę silnika, działają na niego wysokie temperatury. W celu obniżenia tem­peratury pompowtryskiwacz jest chłodzo­ny paliwem odpływającym do obwodu ni­skiego ciśnienia.

Dzięki odpowiedniemu prowadzeniu dopły­wu paliwa do pompowtryskiwaczy różnice temperatury paliwa zasilającego poszcze­gólne cylindry silnika są minimalne.

Wtrysk wstępny (samochody osobowe)

Pompowtryskiwacze przeznaczone do samo­chodów osobowych umożliwiają wtryśnięcie do cylindra sterowanej mechaniczno-hydrau-licznie dawki pilotowej (wtrysku wstępnego) umożliwiającej zmniejszenie głośności silni­ka i ograniczenie toksyczności spalin (patrz też rozdział „Spalanie w silniku wysokopręż­nym"). W procesie wtrysku wstępnego moż­na wydzielić cztery stany robocze (rys. 2).

Położenie spoczynkowe

Igła rozpylacza (7) oraz suwak (3) są doci­śnięte do swoich gniazd. Zawór elektroma­gnetyczny jest otwarty, zatem nie jest moż­liwe wytworzenie ciśnienia.

Początek wtrysku wstępnego

Zawór elektromagnetyczny zamyka się, narasta ciśnienie paliwa. Z chwilą osiągnię-

cia ciśnienia otwarcia igła rozpylacza unosi się i rozpoczyna się wtrysk wstępny. W tej fazie wznios igły rozpylacza jest ograniczo­ny hydraulicznie.

Koniec wtrysku wstępnego

Ciśnienie paliwa nadal wzrasta, suwak zo­staje odsunięty od gniazda. Otwiera się po­łączenie między przestrzenią wysokiego ci­śnienia (2) i komorą zasobnikową (4). Wy­wołany spadek ciśnienia i równoczesne zwiększenie napięcia wstępnego sprężyny (5) powodują, że igła zamyka rozpylacz. Wtrysk wstępny zostaje zakończony. Dawka wtrysku wstępnego wynosząca oko­ło 1,5 mm³ określona jest głównie przez ci-. śnienie uruchomienia suwaka. Odstęp mię­dzy wtryskiem wstępnym i wtryskiem za­sadniczym zależy w głównej mierze od sko­ku suwaka.

Zawór elektromagnetyczny

Zadaniem zaworu elektromagnetycznego wysokiego ciśnienia jest inicjowanie wtrysku we właściwej chwili oraz precyzyjne dawko­wanie paliwa podczas trwania wtrysku.

Budowa

Zawór elektromagnetyczny wysokiego ci­śnienia dzieli się na dwa podzespoły.

Zawór

Zawór składa się z igły (2, rys. 1 i 2), korpu­su (12) oraz sprężyny (1). Gniazdo w korpusie (10) i przylgnia igły (11) zaworu są zeszlifowane stożkowo, przy czym kąt powierzchni stożkowej na igle jest nieco większy niż w gnieździe korpusu. Przy za­mkniętym zaworze igła jest dociśnięta do gniazda i między obydwiema powierzchnia­mi występuje styk liniowy, gwarantujący wła­ściwe uszczelnienie (uszczelnienie dwóch stożków). Igła zaworu i korpus zaworu są wzajemnie dokładnie dopasowane poprzez precyzyjną obróbkę.

Elektromagnes

Elektromagnes składa się ze stałego jarz­ma magnesu i ruchomej kotwicy (16). Jarzmo magnesu składa się z rdzenia (15), cewki (6) i styków ze złączem elektrycz­nym (8).

Kotwica jest umocowana do igły zaworu. Między jarzmem magnesu i kotwicą w po­łożeniu spoczynkowym istnieje szczelina powietrzna.

Działanie

Zawór elektromagnetyczny ma dwa poło­żenia: otwarty i zamknięty. Zawór jest otwar­ty, gdy przez cewkę elektromagnesu nie płynie prąd, a zamyka się gdy przez cewkę popłynie prąd ze sterownika.

Zawór otwarty

Siła sprężyny zaworu działająca na igłę dociska ją do zderzaka. Wtedy między przyl­gnia igły a gniazdem w korpusie występu­je szczelina (9) łącząca przestrzenie wyso­kiego (3) i niskiego (4) ciśnienia pompy. W tym położeniu (spoczynkowym) paliwo może przepływać z i do komory wysokiego ciśnienia.

---