Mai multă presiune - mai puțină motorină

24 iulie 2023, 14:15

A existat o dezvoltare uriașă a motoarelor diesel începând cu anii 80. Unitățile de propulsie care au fost nevoite să funcționeze la mașini, au devenit capabile de un nou nivel de flexibilitate și performanță, menținând în același timp economia de combustibil în comparație cu sursele de benzină.
Printre mulți alți factori, creșterea gradului de complexitate și precizie a injecției, a contribuit în mare măsură la extinderea pieței autoturismelor. Una dintre ele a fost elementul PD sau UI care este prezentat în articolul de mai jos.

O scurtă prezentare 
Motoarele diesel par să dispară încet din lumea autoturismelor. Datorită faptului că ele constau dintr-o mulțime de piese rotative și mobile, au avut întotdeauna un cuplu specific mai mare decât versiunile lor pe benzină. Fără a mai vorbi de faptul că au reușit să aibe un cuplu la turații mici - după aceste caracteristici, a reieșit că mașinile mari și de transport sunt perfecte pentru ele.
Cu toate acestea, au existat și probleme serioase. Pentru performanțele cerute au  fost necesare motoare mari, care s-au dovedit a fi foarte grele, iar flexibilitatea motoarelor era destul de scăzută - ca să nu mai vorbim de problema nerezolvată a coagulării motorinei la acea vreme.
Datorită caracteristicilor de mai sus, părea complet imposibil ca un astfel de agregat să poată fi operat eficient (și într-un mod comercial) la autoturismele. În plus, camioanele pe benzină erau mai des întâlnite decât mașinile diesel.
Cu toate acestea, în urmă cu 30-40 de ani, au apărut noi idei și dispozitive auxiliare care au eliminat multemprobleme: cum ar fi turbocompresorul, aditivii care împiedică precipitarea parafinei în motorină - și așa era și elementul PD.
În Europa, denumirea PD sau PDE (Pumpe Düse Einheit) s-a răspândit, numele său internațional este UI sau UIS (Unit Injector System).

Brevetul a fost inițial atribuit britanicului Frederick Lamplough în 1911. În anii 1930, un injector cu un design similar a fost încercat pentru prima dată în practică la American Winton Engines, care producea locomotive și motoare de nave.
Cu toate acestea, adevărata descoperire a venit în 1994, când Robert Bosch GmbH a prezentat primul injector electronic, conceput inițial pentru vehicule comerciale. Mai târziu, Cummins, Delphi, Detroit Diesel, Denso și aproape toți marii producători au folosit ideea în propriile sale produse.

Structură și funcționare
Sistemele anterioare de alimentare cu combustibil la motoarele diesel funcționau în general destul de bine și fiabil - chiar și astăzi, mulți mecanici se gândesc cu nostalgie la distribuitorul în linie sau cel rotativ.
Cu toate acestea, au avut o problemă comună. Pe măsură ce a apărut turboalimentarea - și mai ales pe măsură ce standardele de emisii au devenit din ce în ce mai stricte - producătorii au fost nevoiți să mărească performanța arzând motorina disponibilă într-un mod mult mai precis.
Pentru aceasta a fost necesar sa se poată injecta motorină cu o presiune mult mai mare deoarece in acest fel atomizarea este mult mai rapidă si aerul se poate amesteca cu combustibilul într-un timp mai scurt.

Unitate de injecție UIS (Sursă: www.wikipedia.org)

A fost necesar să se găsească o sursă de energie capabilă să creeze și să mențină această presiune suplimentară până în momentul injectării.
La sistemul Bosch, pompa, care asigură presiunea și atomizorul, care este responsabil de injecție, formează o singură unitate și fiecare cilindru are propriul său element. Comprimarea într-o singură unitate este posibilă prin faptul că presiunea este acumulată în elementul PD fie direct de arborele cu came al motorului, fie indirect prin intermediul brațelor, datorită rotației acestuia.
Acest tip de integrare nu a existat cu adevărat în trecut, de unde are multe avantaje dar și dezavantaje.

Un avantaj este acela că nu este nevoie de conducte de înaltă presiune între unitatea de dozare și duza de injecție. Printre altele, presiunea de lucru poate fi semnificativ mai mare decât valorile disponibile în trecut datorită acestui fapt: ultima generație de atomizoare de dozare au fost capabile de un vârf de presiune de peste 2000 bari ceea ce însemna o valoare multiplă față de sistemele anterioare.
Datorită acestui fapt, au reușit ca injectorul să poată injecta nu numai una, ci și două doze în spațiul cilindrului într-un singur ciclu de injecție.

Toate componentele elementului Delphi E1 UIS (Sursă: www.wikipedia.org)

Una dintre acestea a fost injecția principală, iar cealaltă a fost așa-numita doză pilot. Cu ajutorul lor, au reușit să obțină o ardere și mai lină, și mai perfectă. Succesul acestuia a dus mai târziu la creșterea și mai mult a presiunii (ceea ce nu mai era posibil cu PD) și crearea de motoare diesel common rail, care pot injecta 5 doze separate în timpul unei singure curse.
Faza de lucru este următoarea:

Injecție pilot:

  • Electrovalva începe să funcționeze
  • Acul ventilului retras închide spațiul de înaltă presiune
  •  La o presiune de 180-200 bar, injectia pilot începe prin deschiderea acului
  • Preinjecția este completă când pistonul rezervorului se ridică și comunică cu rezervorul
  • Presiunea în spațiul de înaltă presiune scade și duza se închide

Injectie principala:
Injecția principală începe atunci când presiunea din spațiul de înaltă presiune crește peste 300 bar. În acest moment, presiunea combustibilului este mai mare decât forța arcului de injecție preîncărcat. Presiunea crește, până la valoarea de vârf operațională (2000-2200 bar).
Perioada de injecție se termină când electrovalva nu primește niciun semnal de control și se deschide. Se stabilește apoi legătura dintre părțile de înaltă și joasă presiune. Ca urmare a căderii de presiune, știftul duzei se închide și arcul duzei împinge pistonul de stocare înapoi în poziția sa inițială.

Dezavantaje
S-au spus multe despre avantajele sale, dar acesta avea multe limitări motiv pentru care nu putea rămâne prima alegere pentru motoarele diesel pentru mult timp.
În primul rând, producția sa a devenit extrem de costisitoare pe măsură ce presiunea de funcționare a crescut - chiar dacă ar fi existat o cerere pentru el. Odată cu apariția diesel-urilor CR, dispariția acestuia a devenit certă. Oricum, a fost un pas important în dezvoltarea și în evoluția motoarelor diesel.

Sursă Motofocus EU

Comentarii

Comentariul trebuie sa conțină mai mult de 5 caractere!

Vă rugăm să acceptați regulamentele!

Nu există comentarii. Fii primul!