25 LAT DOŚWIADCZENIA

Specjalistyczna Pracownia Regeneracji Wtryskiwaczy,

Pompowtryskiwaczy i Pomp Common Rail

Zadzwoń i dowiedz się więcej!

+48 601 856 277

Najnowsze konstrukcje rozpylaczy (końcówki wtrysków) Common Rail – regeneracja, naprawa, budowa, działanie

Rozpylacze mają za zadanie dostarczać paliwo do komory spalania w silniku ZS. Rozpylacze mają bezpośredni wpływ na sprawność, osiągi silnika, zużycie paliwa, hałas a także emisję szkodliwych substancji do atmosfery. Dlatego rozpylacze muszą być odpowiednio dobrane pod kątem danego układu wtryskowego.




Rozpylacz (końcówka wtryskiwacza) Bosch:



końcówka wtryskiwacza Bosch


Rozpylacze są bardzo ważną częścią składową aparatury wtryskowej, dlatego też wymagają odpowiedniej wiedzy technicznej od mechaników. Rozpylacze mają za zadanie:

- kształtować prawidłowy przebieg wtrysku (dokładny przebieg ciśnienia i rozdział dawki paliwa w odniesieniu do kąta obrotu wału korbowego silnika),
- zapewnić optymalne rozpylenie i rozdział paliwa w komorze spalania,
- zapewnić szczelność układu wtrysku paliwa względem komory spalania.

W związku z położeniem rozpylacza w komorze spalania, jest on bezpośrednio poddawany pulsacyjnymi obciążeniami mechanicznymi jak i cieplnymi wywoływanymi przez układ wtryskowy i silnik. Dlatego też ważne jest, by przepływające paliwo mogło chłodzić rozpylacz. W przypadku hamowania silnikiem, rozpylacz nie ma zapewnionego chłodzenia przez co bardzo mocno się rozgrzewa. Powoduje to konieczność dobrania rozpylacza o dużej odporności na temperatury. W układach wtryskowych z rzędowymi pompami wtryskowymi PE, rozdzielaczowymi pompami wtryskowymi VE/VR oraz indywidualnymi zespołami UP rozpylacze z ich obsadami są zamontowane na silniku. W układach wtryskowych CR oraz układach z pompowtryskiwaczami, rozpylacz stanowi integralną część układu wtryskowego. W silnikach wysokoprężnych o wtrysku pośrednim stosowane są rozpylacze czopikowe, a w silnikach o wtrysku bezpośrednim – rozpylacze otworowe. Rozpylacz otwiera się na skutek działania ciśnienia paliwa. Dawka paliwa jest określana na podstawie czasu otwarcia, czasu i przebiegu wtrysku. Gdy ciśnienie spada, rozpylacz musi się zamknąć w sposób szybki i pewny. Ciśnienie zamknięcia jest o co najmniej 4 MPa wyższe od maksymalnego ciśnienia spalania w celu zabezpieczenia przed dotryskiem i przenikaniem spalin.

Przy doborze rozpylacza należy wziąć pod uwagę następujące parametry silnika:

- rodzaj systemu spalania (wtrysk pośredni do komory wstępnej lub wirowej albo wtrysk bezpośredni),
- geometryczny kształt komory spalania,
- kształt i kierunek strumienia paliwa,
- zasięg i rozpylenie strumienia paliwa,
- czas trwania wtrysku,
- dawka przypadająca na stopień obrotu wału korbowego silnika.

Dzięki znormalizowanym wymiarom oraz uniwersalnej konstrukcji elementów, dobór rozpylaczy stał się łatwiejszy. Większe osiągi przy jednoczesnym obniżeniu zużycia paliwa jest możliwe tylko przy wtrysku bezpośrednim z zastosowaniem rozpylacza otworowego. Bardzo częstą usterką rozpylacza (końcówki wtrysku) jest jej nieszczelność, zatkanie otworów, przegrzanie, stopienie. Końcówka wtryskiwacza wtedy leje, przelewa, nie rozpyla paliwa co może doprowadzić do uszkodzenia silnika (np. stopienie tłoka). Dodatkowo rozpylacz może kropelkować co powoduje przybywanie oleju silnikowego. We wtryskiwaczach Common Rail regeneracja, naprawa polega na wymianie rozpylaczy na nowe i ponowną regulacja poszczególnych dawek wtrysku takich jak pilotażowej dawki głównej, dawki pełnego obciążenia, dawki biegu jałowego i wszystkich dawek pośrednich.




Ciekawostki jakie dotyczą wtrysku paliwa Bosch, Delphi, Denso, Siemens Common Rail CR




Technika wtrysku paliwa w silnikach wysokoprężnych osiąga szczyty swojej doskonałości. Igła rozpylacza silnika wysokoprężnego samochodu ciężarowego w okresie eksploatacji wykonuje ponad miliard skoków otwarcia i zamknięcia, utrzymuje w sposób niezawodny ciśnienia do 205 MPa, wytrzymując:

- nagłe uderzenia w momencie szybkiego otwarcia i zamknięcia (w silniku samochodu osobowego z częstotliwością ok. 10 000 razy na minutę, uwzględniając wtrysk wstępny i dotrysk),
- duże natężenie przepływu podczas wtrysku,
- wysokie ciśnienia i temperatury panujące w komorze spalania,

Trudne warunki pracy rozpylacza można zobrazować w następujący sposób:

- W komorze wtryskowej panuje ciśnienie do 205 MPa. Takie ciśnienie powstałoby, gdyby na paznokciu palca postawić samochód klasy wyższej,
- Czas trwania wtrysku wynosi ok. 1 – 2 ms. W czasie jednej milisekundy fala dźwiękowa z głośnika pokonuje drogę wynoszącą 33 cm.
- Dawki wtrysku dla samochodów osobowych wynoszą 1 mm3 (wtrysk wstępny) do 50 mm3 (dawka pełnego obciążenia), dla samochodów ciężarowych od 3 mm3 do 350 mm3. Jeden milimetr sześcienny odpowiada objętości połowy łebka szpilki. 350 mm3 odpowiada objętości 12 kroplom deszczu. Dawka tej wielkości jest przetłaczana w ciągu 2 ms z prędkością 2000 km/h przez otwór o przekroju 0.25 mm2
- luz prowadzenia igły rozpylacza wynosi 0.002 mm (2 µm). Ludzki włos jest zatem 30 razy grubszy (0.06 mm).




Jakie występują rodzaje rozpylaczy otworkowych




Gdzie stasujemy tego typu rozpylacze




Rozpylacze otworowe stosowane są w silnikach o wtrysku bezpośrednim. Miejsce zabudowy wynika bezpośrednio z konstrukcji silnika. Kanaliki wtryskowe rozpylacza, które są umieszczone pod różnymi kątami muszą być dostosowane do kształtu komory spalania.

Rozróżnić można dwa zasadnicze rodzaje rozpylaczy otworowych:

- rozpylacze ze studzienką,
- rozpylacze z gniazdem.

Ze względu na wielkość rozróżnia się rozpylacze otworowe:

- typu P o średnicy igły 4 mm (rozpylacze otworowe ze studzienką i gniazdem),
- typu S o średnicy igły 5 i 6 mm (rozpylacze otworowe ze studzienką do silników o dużej mocy).

W pompowtryskiwaczach i układach Common Rail (CR) rozpylacze są osadzone bezpośrednio we wtryskiwaczach (nie wymagają obsady wtryskiwacza). Ciśnienie otwarcia rozpylacza wynosi 15 – 35 MPa.




Rozpylacz - budowa, konstrukcja




Kanaliki wtryskowe są rozmieszczone w korpusie rozpylacza wewnątrz stożkowej końcowej. Ich liczba i średnica zależą od:

- wymaganej dawki wtrysku,
- kształtu komory spalania,
- intensywności zawirowania powietrza w komorze spalania.

Średnica kanalików wtryskowych jest na zewnątrz trochę większa niż od wewnątrz. Krawędzie otworów mogą być zaokrąglone poprzez obróbkę hydroerozyjną (HE). Podczas tej obróbki w miejscach, w których występują duże prędkości przepływu (wloty kanalików) cząstki ścierne zawarte w cieczy powodują usuwanie materiału z krawędzi wlotowych. Krawędzie zaokrąglone obróbką HE spotyka się zarówno w rozpylaczu ze studzienką jak i w rozpylaczu z gniazdem.

Celem zaokrąglenia krawędzi wlotowych kanalików wtryskowych jest:

- optymalizacja współczynnika przepływu,
- zapobieżenie zużyciu krawędzi wywołanemu cząstkami zawartymi w paliwie,
- zawężenie tolerancji wydatku paliwa.

Rozpylacze muszą być bardzo dokładnie dobrane do silnika. Dobór właściwego zapewnia prawidłowe:

- przebieg wtrysku (czas trwania wtrysku oraz dawka wtrysku przypadająca na stopień obrotu wału korbowego),
- szczelność komory spalania,
- rozdział paliwa w komorze spalania,
- rozpylenie paliwa.

Komora ciśnieniowa jest wykonywana obróbką elektrochemiczną. W metodzie tej do wywierconego otworu rozpylacza wprowadza się elektrodę , która omywana jest roztworem elektrolitu. W miejscach korpusu dodatnio naładowanego elektrycznie następuje usuwanie materiału.




Mamy różne rodzaje rozpylaczy w zależności od zastosowania w silniku diesla CR




Paliwo które znajduje się w przestrzeni poniżej gniazda igły rozpylacza odparowuje podczas spalania co ma znaczący wpływ na wydzielanie się szkodliwych węglowodorów. Dlatego istotne jest aby przestrzeń ta, była jak najmniejsza. Dodatkowo, geometra gniazda igły a także kształt końcówki igły rozpylacza mają zasadniczy wpływ na otwieranie się i zamykanie rozpylacza a tym samym wpływ na emisję sadzy oraz tlenków azotu. Uwzględnienie tych czynników przyczyniło się do powstawania różnych odmian o różnych średnicach oraz kształtach, które dobierane pod kątem wymagań danego układu wtryskowego.


układ wtryskowy

1. Krawędź osadzenia
2. Wejście gniazda
3. Gniazdo igły
4. Wierzchołek igły
5. Kanalik wtryskowy
6. Końcówka kulista
7. Studzienka walcowa
8. Otwór kanalika
9. Promień przejścia końcówki
10. Stożek końcówki rozpylacza
11. Przylgnia igły
12. Stożek tłumiący

Końcówka rozpylacza z walcową studzienką i kulistą końcówką




Rozpylacz otworowy ze studzienką




Kanaliki wtryskowe rozpylaczy otworowych ze studzienką, są umieszczone w studzience. W rozpylaczach posiadających kulistą końcówkę korpusu kanaliki wykonuje się, w zależności od konstrukcji, za pomocą obróbki mechanicznej lub elektroerozyjnej. Z kolei kanaliki rozpylaczy otworowych ze studzienką z końcówką stożkową zazwyczaj wiercone są metodą elektroerozyjną. Rozpylacze otworowe ze studzienką oferowane są w wersjach ze studzienką walcową lub stożkową o różnych rozmiarach.




Rozpylacz otworowy ze studzienką walcową i końcówką kulistą




Dzięki odpowiedniemu kształtowi studzienki, złożonej z części walcowej i półkulistej, umożliwiło to większą swobodę doboru liczby i długości kanalików wtryskowych oraz kąta wtrysku. Końcówka rozpylacza ma kształt półkuli i dlatego, w powiązaniu z kształtem studzienki, zapewnia jednakową długość kanalików.




Rozpylacz otworowy ze studzienką walcową i końcówką stożkową




Tego typu rozpylacz jest stosowany tylko dla kanalików o długości 0.6 mm. Dzięki stożkowatemu kształtowi, cechuje się większą wytrzymałością dzięki większej grubości ścianki między promieniem przejścia a przylgnią igły rozpylacza.




Rozpylacz otworowy ze studzienką stożkową i końcówką stożkową




Objętość studzienki rozpylacza ze studzienką oraz końcówką stożkową jest mniejsza od rozpylacza ze studzienką walcową. Pod względem objętości studzienki znajduje się on pomiędzy rozpylaczem otworowym z gniazdem a rozpylaczem otworowym ze studzienką walcową. Dla zachowania równomiernej grubości ścianki, końcówka rozpylacza ma kształt stożka, dobrany odpowiednio do kształtu studzienki.




Rozpylacz otworowy z mikrostudzienką




Jest to rozwinięcie rozpylacza otworowego ze studzienką. Jego objętość resztkowa jest o ok. 30% mniejsza niż w przypadku rozpylacza ze studzienką. Tego typu rozpylacz swoje zastosowanie znajduje najczęściej w układach wtryskowych Common Rail, w których pracują ze względnie powolnymi skokami igły rozpylacza tym samym ze względnie długim dławienie w gnieździe podczas otwierania. Obecnie rozpylacz z mikrostudzienką stanowi najlepszy kompromis dla układów CR pomiędzy małą objętością resztkową a równomiernością w rozkładaniu strumienia wtrysku podczas otwierania rozpylacza.




Rozpylacz otworowy z gniazdem przylgni




By zminimalizować objętość resztkową a tym samym zmniejszyć emisję węglowodorów, otwór wlotowy kanalika wtryskowego został wykonany na powierzchni przylgni tak, że przy zamkniętym rozpylaczu jest całkowicie zasłonięty przez igłę rozpylacza. Wyeliminowano zatem bezpośrednie połączenie pomiędzy studzienką a komorą spalania. Objętość resztkowa w tym rozpylaczu została znacząco zmniejszona w porównaniu z rozpylaczem ze studzienką. Rozpylacze z gniazdem mają jednak znacznie mniejszą wytrzymałość, więc są wykonywane tylko o długości kanalików 1 mm. Kształt końcówki też ze względów wytrzymałościowych ma kształt stożkowy. Chcąc poprawić rozdział strumieni paliwa a więc tworzenia mieszanki dla rozpylaczy otworowych ze studzienką i gniazdem przylgni, można zastosować specjalny kształt geometryczny kanalików wtryskowych, podwójne prowadzenie igły lub też złożone wyprofilowanie wierzchołka igły.




Jaką temperaturę może osiągać końcówka wtrysku(rozpylacz), aby nie doszło do przegrzania stopienia, uszkodzenia końcówki wtryskiwacza.




Dla rozpylaczy otworowych maksymalna temperatura wynosi 300°C, co wynika z ograniczonej wytrzymałości materiałowej w wysokiej temperaturze. Zwłaszcza w przypadku ciężkich warunków pracy, stosuje się nierzadko osłony termiczne a w większych silnikach nawet chłodzone osłony wtryskiwaczy.




Ekologia, a technologia wykonania rozpylacza – zmniejszenie szkodliwej emisji spalin




Kształt geometryczny rozpylacza ma bezpośredni wpływ na emisję szkodliwych składników spalin do atmosfery.

Kształt geometryczny:

- kanalika wtryskowego ma wpływ na emisję cząstek stałych oraz tlenków azotu,
- gniazda przez oddziaływanie na dawkę wstępną ma wpływ na hałaśliwość pracy. Optymalizacja kształtu geometrycznego kanalików wtryskowych oraz gniazda ma na celu zwarcie konstrukcji możliwie jak najbardziej przy jednoczesnym zachowaniu wąskich tolerancji wykonawczych w procesie produkcyjnym,
- studzienki ma, jak już wspomniano, wpływ na emisję węglowodorów.

Rzeczą istotną jest by dobierać rozpylacze dokładnie dostosowane do danego pojazdu, silnika i układu wtryskowego. Wykonując prace naprawczo-obsługowe należy korzystać wyłącznie z oryginalnych części.




Jaką temperaturę może osiągać końcówka wtrysku(rozpylacz), aby nie doszło do przegrzania stopienia, uszkodzenia końcówki wtryskiwacza.




Dla rozpylaczy otworowych maksymalna temperatura wynosi 300°C, co wynika z ograniczonej wytrzymałości materiałowej w wysokiej temperaturze. Zwłaszcza w przypadku ciężkich warunków pracy, stosuje się nierzadko osłony termiczne a w większych silnikach nawet chłodzone osłony wtryskiwaczy.




Ekologia, a technologia wykonania rozpylacza – zmniejszenie szkodliwej emisji spalin




Kształt geometryczny rozpylacza ma bezpośredni wpływ na emisję szkodliwych składników spalin do atmosfery.

Kształt geometryczny:

- kanalika wtryskowego ma wpływ na emisję cząstek stałych oraz tlenków azotu,
- gniazda przez oddziaływanie na dawkę wstępną ma wpływ na hałaśliwość pracy. Optymalizacja kształtu geometrycznego kanalików wtryskowych oraz gniazda ma na celu zwarcie konstrukcji możliwie jak najbardziej przy jednoczesnym zachowaniu wąskich tolerancji wykonawczych w procesie produkcyjnym,
- studzienki ma, jak już wspomniano, wpływ na emisję węglowodorów.

Rzeczą istotną jest by dobierać rozpylacze dokładnie dostosowane do danego pojazdu, silnika i układu wtryskowego. Wykonując prace naprawczo-obsługowe należy korzystać wyłącznie z oryginalnych części.




Jakie występują kształty strugi, strumienia paliwa z końcówki wtryskiwacza




Zazwyczaj dla silnika samochodu osobowego przewiduje się długi i wąski strumień wtrysku, gdyż w tych silnikach w komorze spalania wytwarza się bardzo silne zawirowanie. W przypadku pojazdów użytkowych, zawirowanie w komorze spalania jest niewielkie przez co stosuje się strumień krótki ale bardzo rozproszony. Nie może nastąpić sytuacja, w które jeden strumień paliwa wpada na drugi, gdyż tworzy się obszar w komorze spalania, w którym odbywa się już spalanie ale panuje tu niedomiar powietrza. Taka sytuacja powoduje znaczący wzrost emisji sadzy. Rozpylacze otworowe mogą mieć od 6 (w samochodach osobowych) do nawet 10 (w pojazdach użytkowych) otworów wtryskowych. Zamierzeniem konstruktorów jest dalsze zwiększanie liczby kanalików wtryskowych przy jednoczesnym zmniejszaniu ich średnicy (poniżej 0.12 mm), co skutkować będzie jeszcze drobniejszym rozpyleniem paliwa.




Przyszłość w rozwoju nowoczesnych rozpylaczy silników diesla Common Rail




Ciągły rozwój silników o zapłonie samoczynnym powoduje, że jednostki te są coraz bardziej wysilone, rozbudowane a ich układy wtryskowe są nierzadko doposażone w dodatkowe funkcje jak chociażby wtrysk wielokrotny. Rozwój ten wymaga również ciągłego udoskonalania rozpylaczy. Dzięki rozwijaniu konstrukcji rozpylaczy spodziewać się możemy jeszcze bardziej wydajnych silników wysokoprężnych w niedalekiej przyszłości.

Najważniejsze cele to:

- zminimalizowanie emisji szkodliwych substancji do atmosfery, co pozwoli na uniknięcie dodatkowych kosztów związanych z implementacją nowych rozwiązań (bardzo kosztownych) mających na celu zredukowanie emisji szkodliwych składników spalin do atmosfery,
- zmniejszenie zużycia paliwa,
- zmniejszenie hałaśliwości paliwa.

W celu zwiększenia wytrzymałości stosuje się coraz to nowsze materiały. Zyskujący na popularności wtrysk wielokrotny wymaga zmian w konstrukcji rozpylacza. Zastosowanie innego paliwa też może dać różne wyniki, gdyż paliwo może różnić się pod względem lepkości a także wartością przepływu. Poczynione zmiany wymagają również nowej metody obróbki mechanicznej rozpylacza, co poskutkowało tym, że obecnie otwory kanalików są wiercone za pomocą wiązki lasera.




Tylko precyzyjny prawidłowy wtrysk paliwa do cylindra silnika diesla optymalizuje jego pracę niezależnie , czy jest to układ wtryskowy Delphi, Denso, Siemens lub Bosch




Gdzie stasujemy tego typu rozpylacze




Dla wielu ludzi silniki wysokoprężne kojarzone są z ogromnymi, hałaśliwymi, brudnymi jednostkami, używanymi w ciężkich pojazdach użytkowych. Mało jednak osób zdaje sobie sprawę z tego, jak precyzyjnie jest wykonana ta jednostka. Nowoczesne układy wtryskowe są wykonane bardzo precyzyjnie, a poddawane są ogromnym obciążeniom. Wtryskiwacze są ogniwem, które łączy silnik z układem wtryskowym. Muszą one dokładnie otwierać się i zamykać podczas całego okresu eksploatacji silnika. Będąc w stanie zamkniętym, nie może dochodzić w nich do przecieków, które przyczyniałyby się do zwiększania zużycia paliwa, emisji spalin a także w ekstremalnych przypadkach do uszkodzenia silnika. Aby wtryskiwacze pozostały szczelne nawet przy ciśnieniach dochodzących do 205 MPa, muszą one być specjalnie skonstruowane oraz bardzo dokładnie wykonane. Aby powierzchnia uszczelniająca korpusu rozpylacza prawidłowo uszczelniała, odchyłka jej kształtu nie może przekraczać 0.001 mm (1 µm). Z kolei luz prowadzenia igły rozpylacza w jego korpusie wynosi od 0.002 do 0.004 mm (2 – 4 µm). Odchyłka w tym wypadku również nie może przekroczyć 0.001 mm (1 µm). Kanaliki wtryskowe są wykonywane bardzo precyzyjnie metodą elektroerozyjnej. Podczas tej obróbki w wyniku wysokich temperatur metal odparowuje podczas wyładowania iskry między elektrodą a obrabianą częścią. Precyzyjnie wykonane elektrody oraz odpowiednio ustawione parametry pozwalają na wykonywanie bardzo dokładnych otworów o średnicy 0.12 mm. Najmniejsza średnica kanalików wtryskowych jest więc zaledwie dwa razy większa niż średnica ludzkiego włosa. By uzyskać jeszcze lepszy wtrysk paliwa, krawędzie wlotowe kanalików wtryskowych są zaokrąglane metodą przepływową (hydroerozyjną).

W związku z tak wąskimi tolerancjami wykonawczymi, wymagane jest stosowanie bardzo dokładnych metod pomiarowych, które wykorzystują np.:

- optyczną trójwymiarową współrzędnościową maszynę pomiarową do pomiaru kanalików wtryskowych,
- interferometr laserowy do pomiaru płaskości powierzchni uszczelniających rozpylacza.


W naszej pracowni regeneracji, naprawy wtryskiwaczy i pomp Common Rail. Możemy sprawdzać, testować rozpylacze (końcówki wtryskiwaczy) samochodów osobowych, ciężarowych, ciągników, maszyn rolniczych. Wszystkie wtryskiwacze przechodzą badania na stołach probierczych EPS 200A lub EPS 708 po którym drukowany jest protokół z wszystkimi parametrami co daje gwarancje i pewność, że wtryskiwacz będzie długo i prawidłowo działał w silniku. Masz dodatkowe pytania zadzwoń do ASO Bosch Service - Pawlik chętnie odpowiemy na wszelkie pytania dotyczące Common Rail.



Filmy

Lista miejscowości

Mapa miejscowości

Samochody

Ta strona używa cookie i innych technologii. Korzystając z niej wyrażasz zgodę na ich używanie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.