Инъекторы, пьезоэлектрические, Delphi

Пьезоинжектор Delphi высокого давления

Delphi начинает массовое производство универсальных систем Common Rail с пьезоэлектрическими инжекторами. Автомобили, оснащенные ими, скоро появятся в авторизованных сервисах и независимых мастерских.

Со времени применения систем впрыска Common Rail в дизельных двигателях потребовалось чуть более десяти лет, в течение которых это эпохальное изобретение сумело вытеснить все конкурентные решения с рынка, обеспечить дизельным двигателям спортивных автомобилей ровную производительность и стать достаточно старым, чтобы сегодня это стало очевидным. необходимость его тщательной реконструкции. Причины этих изменений, необходимые в ближайшем будущем, как обычно, кроются в сфере экологии (в 2014 году стандарт Euro 6 будет применяться в Европе) и экономики (потребление топлива все больше влияет на предпочтения покупателей автомобилей). Важным условием для удовлетворения этих ожиданий является замена электромагнитных инжекторов - пьезоэлектрических.

Условия для удовлетворения растущих требований

В стандарте Euro 6 пределы выбросов NOX будут снижены в три раза, а предел для твердых частиц будет в пять раз выше действующего в настоящее время стандарта Euro 4. Эти показатели сами по себе определяют необходимость радикального изменения характеристик систем впрыска.

В современных системах Common Rail впрыск топлива в горячий сжатый воздух в камере сгорания происходит в момент открытия игольчатого клапана инжектора, соединенного непосредственно с коллектором высокого давления, общим для всех цилиндров. Чем выше давление в коллекторе и чем меньше поперечное сечение сопла форсунки, тем больше топлива распыляется и, следовательно, горит легче и горит точнее, что приводит к снижению расхода топлива и снижению содержания угарного газа, углеводородов и твердых частиц в выхлопе. , Поэтому давление впрыска уже превышает 2000 бар, а диаметры сопел измеряются в нанометрах.

Сокращение выбросов оксида азота не может быть достигнуто простым изменением параметров впрыска, а только путем увеличения рециркуляции отработавших газов (EGR). Однако в дизельных двигателях он препятствует самовоспламенению топлива и отрицательно влияет на чистоту сгорания. Преодолеть эту тенденцию можно, если инжекция имеет прямоугольную форму импульса, то есть она начинается и заканчивается резко, без фаз постепенного нарастания и исчезновения интенсивности истечения.

Рис. Универсальная система впрыска Common Rail с пьезоэлектрическими инжекторами

Размер вводимой дозы регулирует микропроцессор, контролирующий время открытия инжектора. Однако часть, потребляемая за один цикл данного цилиндра, вводится не один раз, а делится на несколько последовательных инъекций. Эта система означает, что дизельные двигатели сегодня работают мягко и плавно, как бензин, что они также не уступают им с точки зрения скорости вращения.

Адаптация характеристик системы впрыска к требованиям, представленным здесь, означает необходимость использования других типов инжекторов. Токовые, электромагнитные, характеризуются слишком медленным действием и значительной инерцией, что не допускает дальнейшего увеличения числа частичных впрысков за один рабочий цикл, а также четкого отсечения начала и конца впрыскиваемого потока. Кроме того, электромагнитный инжектор полностью открывает клапан после каждого запуска, без возможности остановки его в промежуточных положениях, хотя это значительно облегчит работу на холостом ходу в диапазоне холостого хода, уменьшит выбросы выхлопных газов при частичной нагрузке двигателя и обеспечит оптимальную подачу мощности для максимальной мощности.

Все эти недостатки не имеют новейших инжекторов Delphi, в которых шток клапана соединен непосредственно с пьезоэлектрическим элементом, расширяясь и сжимаясь под воздействием импульсов напряжения, посылаемых электронным контроллером двигателя.

Какие есть отличия?

Пьезоэлектрическое прямое приведение в действие иглы клапана устраняет не только инерцию электромагнита, но также и гидравлическую цепь, взаимодействующую с ним, дополнительно задерживая работу инжектора. Кроме того, это решение характеризуется:

• большая точность и стабильность дозирования (возможность использования только части полного хода иглы, ненужные переполнения возвратных проводов не нужны);
• рассчитывается в микросекундах время открытия и закрытия клапана (характеристики впрыска близки к прямоугольным, более точное распыление при неизменном давлении в коллекторе, возможность деления дозы на более чем семь инъекций);
• экономия энергии, необходимой для активации инжектора и поддержания рабочего давления в коллекторе коллектора системы впрыска топлива.

Достигнутая благодаря пьезоэлектрическим инжекторам, организация процесса сгорания позволяет снизить производительность сажевого фильтра и устранить дополнительные (кроме EGR) системы снижения NOX при одновременном соблюдении текущих и будущих норм выбросов.