Przebiegi wtrysku

1 - wtrysk wstępny, 2 - wtrysk zasadniczy, 3 - stromy wzrost ciśnienia (CR), 4 - zmienny („łódkowaty"; wzrost ciśnienia, 5 - narastający przebieg ciśnienia (wtrysk konwencjonalny), 6 - płaski spadek ciśnienia (pompy wtryskowe rzędowe i rozdzielaczowe), 7 - stromy spadek ciśnienia (UIS, UPS, CR), 8 - wczesny dotrysk, 9 - późny dotrysk, p_s - ciśnienie maksymalne, b - czas spalania

Schemat układu wtryskowego UIS dla samochodów osobowych

A Zasilanie paliwem (obwód niskiego ciśnienia)

1 - zbiornik paliwa, 2 - filtr paliwa, 3 - pompa paliwa z zaworem zwrotnym, 4 - zawór redukcyjny ciśnienia, 5 - chłodnica paliwa

B Obwód wysokiego ciśnienia

6 - Unit Injector (pompowtryskiwacz)

C Elektroniczne sterowanie (EDC)

7 - czujnik temperatury paliwa, 8 - sterownik, 9 - czujnik pedału przyspieszenia, 10 - czujnik prędkości
jazdy (indukcyjny), 11 - czujnik pedału hamulca, 12 - czujnik temperatury powietrza, 13 - czujnik
prędkości obrotowej wału rozrządu (czujnik Halla), 14 - czujnik temperatury zasysanego powietrza,

15 - czujnik ciśnienia doładowania, 16 - przepustnica przewodu dolotowego, 17 - masowy przepływomierz powietrza, 18 - czujnik temperatury silnika (cieczy chłodzącej), 19 - czujnik prędkości obrotowej wału korbowego (indukcyjny)

D Urządzenia zewnętrzne (peryferyjne)

20 - zestaw wskaźników (sygnały zużycia paliwa, prędkości obrotowej itd.), 21 - sterownik świec żarowych, 22 - świeca żarowa sztabkowa, 23 - czujnik pedału sprzęgła, 24 - dźwignia regulatora prędkości jazdy (FGR), 25 - sprężarka klimatyzacji, 26 - panel sterowania klimatyzacji, 27 - stacyjka, 28 - złącze diagnostyczne, 29 - akumulator, 30 - turbosprężarka, 31 - chłodnica spalin recyrkulowanych, 32 - zawór recyrkulacji spalin, 33 - zawór ciśnienia doładowania, 34 - pompa podciśnienia, 35 - silnik, CAN - Controller Area Network (szeregowa magistrala danych)

Schemat układów wtryskowych UIS i UPS dla samochodów użytkowych

A Zasilanie paliwem (układ niskiego ciśnienia)

1 - zbiornik paliwa z filtrem wstępnego oczyszczania, 2 - pompa paliwa z zaworem zwrotnym i pompą ręczną, 3 - filtr paliwa, 4 - zawór regulacyjny ciśnienia, 5 - chłodnica paliwa

B Obwód wysokiego ciśnienia UIS:

• - pompowtryskiwacz
  UPS:

• - pompa, 8 - przewód wysokiego ciśnienia, 9 - wtryskiwacz

C Elektroniczne sterowanie (EDC)

10 - czujnik temperatury paliwa, 11 - sterownik, 12 - czujnik pedału przyspieszenia, 13 - czujnik prędkości pojazdu (indukcyjny), 14 - czujnik pedału hamulca, 15 - czujnik temperatury powietrza, 16 - czujnik prędkości obrotowej wału rozrządu (indukcyjny), 17 - czujnik temperatury zasysanego powietrza, 18 - czujnik ciśnienia doładowania, 19 - czujnik temperatury silnika (cieczy chłodzącej),

20 - czujnik prędkości obrotowej wału korbowego (indukcyjny)

D Urządzenia zewnętrzne (peryferyjne)

21 - zespół wskaźników zużycia paliwa, prędkości obrotowej itd., 22 - sterownik świec żarowych,

23 - świeca żarowa, 24 - włącznik sprzęgła, 25 - dźwignia regulatora prędkości jazdy, 26 - sprężarka

klimatyzacji, 27 - panel sterowania klimatyzacji, 28 - stacyjka, 29 - złącze diagnostyczne,

30 - akumulator, 31 - turbosprężarka, 32 - zawór ciśnienia doładowania, 33 - pompa podciśnienia,

34 - silnik,

CAN - Controller Area Network (szeregowa magistrala danych)

DZldłdniG staje wtryśnięte do komory spalania („rze­
czywisty początek wtrysku" lub początek
tłoczenia). Wskutek ruchu tłoczka w dół

Wtrysk zasadniCZY ciśnienie paliwa narasta podczas całego

procesu wtrysku.

Działanie indywidualnych zespołów wtry- skok resztkowy (d)

skowych można podzielić na cztery stany

robocze (rys 1) Gdy prąd w cewce elektromagnesu zosta­
nie wyłączony, zawór elektromagnetyczny

Skok ssania (a) otwiera się po niewielkiej zwłoce i połącze-

-r, . ,„, . . nie między przestrzenia wysokiego ciśnie-

Tłoczek pompy (2) przesuwa się do góry _nja . J_bJJ_{em niski 0 c}^y_jśnien?_{a zostaje}

pod działaniem sprężyny powrotnej (3) Pa- _{wnje Qtwarte}

liwo zna du ace się pod stałym nadcisnie- r.. , . ... ..

' , ^v J . . , . ., . W fazie prze sciowe między skokiem tło-

niem przepływa z obwodu niskiego ciśnie- . . , ,. *■ ■ *

,,..,. . , ... czenia i skokiem resztkowym jest osiągane

ma układu zasi ama przez otwory w kadłu- . , ., . . . ' -^a

..... ... ,J. , maksymalne ciśnienie paliwa.

bie si nika i kanał dopływowy (7) do prze- >,/.<• ,j * u

. . ^{K y y v} ' ^K ... W zależności od typu pompy waha sie ono
strzeni zaworu elektromagnetycznego (6). . , _{1on onc} r._{o n} . . ■

_,,.. * ■ . między 180 a 205 MPa. Po otwarciu zawo-

Zawor elektromagnetyczny jest otwarty i , .. . ., . . .

,. . . . . . , ■ ru elektromagnetycznego ciśnienie gwał-

paiwo przedostae się do przestrzeni wy- , . , ~ , . - . . . .

^K.. ■'■-,. ■ _t townie spada. Gdy ciśnienie zmniejszy się

sokiego ciśnienia (4, zwane przestrzenią , ,, ... ^J. ..... , ■

. .. .. .. ^x ' ^{K M} do wartości niższe od ciśnienia zamknie-

sekcji tłoczącej). . , . , . .

' ' " cia rozpylacza, rozpylacz zamyka się i pro-

Skok wstępny (b) ^ces wtrysku zostaje zakończony.

Resztkowa dawka paliwa tłoczona do chwili

Pod naciskiem obracającej się krzywki na- osiągnięcia punktu wierzchołkowego krzyw-

pędowej (1) tłoczek porusza się w dół. Za- _ki napędowej odpływa przez otwarty kanał

wór elektromagnetyczny jest otwarty i pali- p_rzelewowy do obwodu niskiego ciśnienia,

wo spiętrzane przez tłoczek poprzez kanał indywidualne zespoły wtryskowe są we-

przelewowy (8) przepływa do obwodu nis- _wnętrznie zabezpieczone, tak aby w mało

kiego ciśnienia układu zasilania. prawdopodobnym przypadku wystąpienia

Skok tłoczenia usterki nie doszło do więcej niż jednego

i proces wtrysku (c) niekontrolowanego wtrysku.

^r / \ / Gdy z_aWo_r elektromagnetyczny pozosta-

W określonej chwili sterownik zasila prą- n/e otwarty, nie dojdzie do wtrysku, ponie-

dem cewkę elektromagnesu (9), igła za- waż paliwo przepłynie z powrotem do ob-

woru elektromagnetycznego (5) zostaje wodu niskiego ciśnienia i nie wytworzy się

przyciągnięta do gniazda (10) i zamyka ciśnienie. Ponieważ napełnienie przestrze-

połączenie pomiędzy komorą wysokiego ni wysokiego ciśnienia odbywa się wyłącz-

ciśnienia i obwodem niskiego ciśnienia, nie przez zawór sterowany elektromagne-

Chwila ta nazywa się „elektrycznym po- tycznie, to przy stale zamkniętym zawo-

czątkiem wtrysku" (Begin of Injection Pe- rze elektromagnetycznym paliwo nie prze-

riod, BIP, patrz rozdział „Sterownik"). Zam- dostanie się do przestrzeni wysokiego ci-

knięcie zaworu elektromagnetycznego po- śnienia - w tym przypadku może dojść do

woduje zmianę prądu cewki, którą rozpo- co najwyżej jednego wtrysku,

znaje sterownik (rozpoznanie BIP). W ten Ponieważ pompowtryskiwacz jest wbudo-

sposób sterownik może wychwycić rzeczy- wany w głowicę silnika, działają na niego

wisty początek tłoczenia i uwzględnić ten wysokie temperatury. W celu obniżenia tem-

fakt przy obliczaniu następnego procesu peratury pompowtryskiwacz jest chłodzo-

wtrysku. Ciśnienie paliwa w komorze wy- ny paliwem odpływającym do obwodu ni-

sokiego ciśnienia wzrasta wskutek ruchu skiego ciśnienia.

tłoczka w dół. Narasta ciśnienie paliwa w Dzięki odpowiedniemu prowadzeniu dopły-

rozpylaczu. Z chwilą osiągnięcia wartości wu paliwa do pompowtryskiwaczy różnice

ciśnienia otwarcia rozpylacza (ok. 30 MPa) temperatury paliwa zasilającego poszcze-

igła rozpylacza (11) unosi się i paliwo zo- gólne cylindry silnika są minimalne.

Wtrysk WStępny (samochody ^c'^a ciśnienia otwarcia igła rozpylacza unosi

OSObOWe) ^się ' ^rozP°^czy^{na sie} wtrysk wstępny. W tej

' fazie wznios igły rozpylacza jest ograniczo-

Pompowtryskiwacze przeznaczone do samo- _ny hydraulicznie,
chodów osobowych umożliwiają wtryśnięcie

do cylindra sterowanej mechaniczno-hydrau- Koniec wtrysku wstępnego

licznie dawki pilotowej (wtrysku wstępnego) _{Ciśnienie pa}|_{jwa nada}, _{wzrast3i suwak z0}_

umożliwiającej zmniejszenie głośności silni- _{staje odsunięty od gniazda Otwjera się po}.

ka i ograniczenie toksyczności spalin (patrz > _{je mj d przestrzen}i_a wysokiego ci-

też rozdział „Spalanie w silniku wysokopręz- _{śnjenia (2) { kQ zaso}bnikowa (4). Wy-

nym"). W procesie wtrysku wstępnego moz- _{WQł spadek ciśnienia} , _równoczesne

na wydzielić cztery stany robocze (rys. 2). _zwiększenie napięcia wstępnego sprężyny

Położenie spoczynkowe (⁵) powodują, że igła zamyka rozpylacz.

Wtrysk wstępny zostaje zakończony.

Igła rozpylacza (7) oraz suwak (3) są doci- _Dawka ^ _{ku wstępnego} wynosząca oko-

snięte do swoich gniazd. Zawór elektroma- _{fo 1 5 mm3 okreś}|_{ona jest głównie przez C}i-

gnetyczny jest otwarty, zatem nie jest moż- _{śnienie urucnomienia suwaka}. _Odstep mię-

liwe wytworzenie ciśnienia. _{dzy wtryskiem wstę}p_nym i wtryskiem za-

Początek wtrysku wstępnego sadniczym zależy w głównej mierze od sko­
ku suwaka.
Zawór elektromagnetyczny zamyka się,

narasta ciśnienie paliwa. Z chwilą osiągnie-

ZdWÓr Elektromagnes

olAU-trnmflfin^tvr7nv Elektromagnes składa się ze stałego jarz-

eiCIM.IUMlcilJIldyirć.My _ma magnesu i ruchomej kotwicy (16).

Jarzmo magnesu składa się z rdzenia (15),

Zadaniem zaworu elektromagnetycznego cewki (6) i styków ze złączem elektrycz-

wysokiego ciśnienia jest inicjowanie wtrysku nym (8).

we właściwej chwili oraz precyzyjne dawko- Kotwica jest umocowana do igły zaworu.

wanie paliwa podczas trwania wtrysku. Między jarzmem magnesu i kotwicą w po­
łożeniu spoczynkowym istnieje szczelina

Budowa powietrzna.

Zawór elektromagnetyczny wysokiego ci- _ . ,

śnienia dzieli się na dwa podzespoły. Działanie

Zawór Zawór elektromagnetyczny ma dwa poło-

_, , ... . . , ._ . . _. . żenią: otwarty i zamknięty. Zawór jest otwar-

Zawor składa siez igły (2, rys. 1 i 2), korpu- , . , ,,

.... ■ . ^a ,.' ^y ' ^K ty, gdy przez cewkę elektromagnesu nie

su (12 oraz sprężyny (1). i ■ ^ , ■ _, ,

o ■ i i ■ Mn\ ■ i ■ ■ u n-,\ płynie prąd, a zamyka się gdy przez cewkę

Gniazdo w korpusie (10) i przylgnia igły 11) • ■ \j \ ^Y.f^{/K y}

,., ^K \ ■, popłynie prąd ze sterownika,
zaworu są zeszhfowane stozkowo, przy czym

kąt powierzchni stożkowej na igle jest nieco Zawór otwarty

większy niż w gnieździe korpusu. Przy za- Siła sprężyny zaworu działająca na igłę

mkniętym zaworze igła jest dociśnięta do dociska ją do zderzaka. Wtedy między przyl-

gniazda i między obydwiema powierzchnia- gnią igły a gniazdem w korpusie występu-

mi występuje styk liniowy, gwarantujący wła- je szczelina (9) łącząca przestrzenie wyso-

ściwe uszczelnienie (uszczelnienie dwóch kiego (3) i niskiego (4) ciśnienia pompy,

stożków). Igła zaworu i korpus zaworu są W tym położeniu (spoczynkowym) paliwo

wzajemnie dokładnie dopasowane poprzez może przepływać z i do komory wysokiego

precyzyjną obróbkę. ciśnienia.

Zawór zamknięty

Gdy ma nastąpić wtrysk, zostaje załączo­ny prąd płynący do cewki elektromagne­su (patrz też rozdział „Sterownik"). Powsta­jąca siła elektromagnetyczna przyciąga ko­twicę w kierunku jarzma wraz z zamoco­waną do niej igłą powodując zamknięcie zaworu. Między kotwicą i jarzmem magne­su pozostaje szczelina resztkowa. Ruch tłoczka pompy w dół powoduje wtrysk pa­liwa.

Siła elektromagnesu musi nie tylko przycią­gać kotwicę, ale równocześnie pokonać i zrównoważyć siłę działania sprężyny, a tak­że zapewnić szczelność zaworu. Siła na kotwicy utrzymuje się tak długo, jak długo prąd płynie przez cewkę elektromagnesu. Im bliżej jarzma znajduje się kotwica, tym siła elektromagnetyczna jest większa. Dzięki temu jest możliwe zmniejszenie natężenia prądu przy zamkniętym zaworze do warto­ści prądu podtrzymującego. W ten sposób zapobiega się nadmiernemu wydzielaniu ciepła wynikającego z przepływu prądu. Gdy wtrysk ma być zakończony, prąd pły­nący do cewki zostaje wyłączony, strumień elektromagnetyczny i siła elektromagne­tyczna zanikają. Sprężyna przemieszcza igłę zaworu w położenie spoczynkowe. Za­wór się otwiera.

W celu uzyskania wymaganych przez układ wtryskowy wąskich tolerancji początku wtry­sku i dawki wtrysku, zawór elektromagne­tyczny musi zamykać się w bardzo krótkim czasie i z bardzo dużą dokładnością. Do­kładność ta powinna być zachowana we wszystkich warunkach pracy urządzenia.

---