Common rail czwartej generacji

DENSO od dziesięcioleci należy do czołówki producentów osprzętu do silników wysokoprężnych. W 1991 roku firma wprowadziła na rynek pierwsze ceramiczne świece żarowe na oryginalne wyposażenie (OE), a w 1995 roku pierwszy system common rail. Obecnie oferuje już czwartą jego generację.

 Jedną z kluczowych cech, a zarazem zalet układu common rail, jest to, że pracuje on pod wysokim ciśnieniem. Przy czym wraz z rozwojem tej technologii wtrysku ciśnienie systematycznie rosło: od 120 megapaskali (1200 barów) w układzie pierwszej generacji), do 250 MPa w obecnej, czwartej. W efekcie następowała stała poprawa wydajności – w ciągu 18 lat, które dzielą pierwszą generację od obecnej, czwartej generacji, zużycie paliwa spadło o 50%, emisje zredukowano o 90%, a moc silnika wzrosła o 120%.

Wysokociśnieniowe pompy wtryskowe

Praca układu common rail opiera się na trzech głównych elementach, które też oczywiście rozwijały się z każdą generacją: pompie wtryskowej, wtryskiwaczach i układach elektronicznych. Oferowane przez DENSO pompy wtryskowe HP2, stosowane głównie w segmencie samochodów osobowych pod koniec lat 90. XX wieku, przeszły wielką metamorfozę zanim, 20 lat później, przeobraziły się w pompy HP5 używane obecnie, które dostępne są wersjach jednocylindrowych (HP5S) lub dwucylindrowych (HP5D). Dodajmy, że oprócz pomp HP5 stosowanych w samochodach osobowych i pojazdach użytkowych o mniejszej pojemności DENSO oferuje również pompę HP6 przeznaczoną do silników o pojemności od sześciu do ośmiu litrów oraz pompę HP7 do silników o jeszcze większej pojemności.

Wtryskiwacze paliwa

Na przestrzeni lat funkcja wtryskiwacza paliwa nie uległa zmianie, ale złożoność procesu dostarczania paliwa już tak, i to znacznie – zarówno gdy chodzi o rozproszenie kropel paliwa w komorze spalania jak i podział jego dawki na kilka porcji. Zwłaszcza ten drugi proces został poprawiony, a to dzięki zmianom w sposobie sterowania wtryskiwaczy paliwa.

Ponieważ światowe normy emisji od lat są coraz bardziej rygorystyczne, w pełni mechaniczne wtryskiwacze ustąpiły miejsca elektromagnetycznym, sterowanym elektrozaworem, które współpracują z zaawansowaną elektroniką. Jednak i one osiągają kres swoich możliwości, co doprowadziło do opracowania wtryskiwaczy piezoelektrycznych.

Znajdujące się we wnętrzu tych wtryskiwaczy kryształy piezoelektryczne pod wpływem pola elektrycznego rozszerzają się, powracając do swoich pierwotnych rozmiarów, gdy sygnał elektryczny zanika. Ich rozszerzanie i kurczenie się odbywa się w ciągu mikrosekund, dzięki czemu wtryskiwacze piezoelektryczne mogą wykonać więcej wtrysków na skok cylindra niż wtryskiwacze sterowane elektrozaworem. Do tego przy wyższym ciśnieniu paliwa, co jeszcze bardziej poprawia wydajność spalania.

Układy elektroniczne

Duże zmiany zaszły, i nadal zachodzą, w elektronicznym zarządzaniu procesem wtrysku. Dla przykładu, ponieważ tradycyjne czujniki mierzące ciśnienie paliwa podawanego do wtryskiwaczy (czyli jeden z kluczowych parametrów), pomimo rozwoju technologii wciąż bywają zawodne, co skutkuje pojawieniem się błędów, a w skrajnych przypadkach może nawet spowodować całkowite wyłączenie silnika, więc DENSO opracowało bardziej dokładne, alternatywne rozwiązanie. Otóż ciśnienie w układzie wtrysku paliwa jest mierzone za pomocą czujnika wbudowanego w każdy wtryskiwacz.

Oparta na systemie sterowania w pętli zamkniętej technologia i-ART (Intelligent–Accuracy Refinement Technology) to samouczący się wtryskiwacz, wyposażony we własny mikroprocesor, który umożliwia autonomiczne dostosowanie wielkości i czasu wtrysku paliwa do chwilowych warunków oraz przekazuje te informacje do sterownika (ECU) silnika. Umożliwia to ciągłe monitorowanie i dostosowywanie wtrysku paliwa do spalania w każdym z cylindrów, a także samokompensację przez cały okres eksploatacji. i-ART stosowane jest przez DENSO nie tylko we wtryskiwaczach piezoelektrycznych czwartej generacji, ale także w wybranych wtryskiwaczach z zaworem elektromagnetycznym tej samej generacji.

Połączenie wyższego ciśnienia wtrysku i technologii i-ART pomaga zmaksymalizować osiągi silnika i zmniejszyć zużycie paliwa, co skłania do stwierdzenie, że czekać nas może kolejny etap ewolucji jednostek wysokoprężnych.