Budowa i charakterystyka wtryskiwaczy piezoelektrycznych

Rozwijająca się technologia sprawiła, że oczekiwania ludzi wobec produktów stale rosną nie tylko w kwestii motoryzacyjnej, ale na każdym właściwie przemysłowym polu. Wszystko musi być szybsze wytrzymalsze i tańsze w eksploatacji, i tak się właściwie dzieje, a przynajmniej w okresie, kiedy jeszcze obowiązuje gwarancja. Tych samych cech wymaga się od samochodów, stąd też inżynierowie z fabryk na całym świecie, prześcigają się w coraz bardziej pomysłowych i innowacyjnych rozwiązaniach. Przykładem zastosowania takiej innowacji w branży, gdzie niemal wszystko "już było" jest wykorzystanie piezoelektryków do sterowania wtryskiwaczami. Nazwa nie brzmi znajomo? Zdziwisz się, więc, że prawie na pewno miałeś w rękach piezoelektryk. Zapraszam do treści artykułu.

WTRYSKIWACZE PIEZOELEKTRYCZNE

Substancja wykazująca właściwości piezoelektryczne, to piezoelektryk. Bardzo skąpa ta definicja, ale jednocześnie wyczerpująca temat. Właściwości piezoelektryczne to zdolność generowania impulsów elektrycznych pod wpływem działającej na materiał siły, naprężenia. Do materiałów będących piezoelektrykami zaliczamy, prócz turmalinów i specyficznych soli, przede wszystkim kryształ górski, czyli ditlenek krzemu, czyli doskonale wszystkim znany kwarc. Doskonałym przykładem piezoelektryku, który niemal każdy trzymał w rękach, jest tak zwana elektryczna zapalniczka z "pstryczkiem". W układzie zapłonowym wykorzystany jest niewielki kwarcowy stos piezoelektryczny, który pod wpływem siły naciskającego palca, generuje silny impuls elektryczny, o bardzo małym natężeniu. Identyczna zasada działania została wykorzystana w konstrukcji sterowania pracą wtryskiwacza, gdzie sterownik połączony jest z siłownikiem piezoelektrycznym, który za pomocą stosu piezoelektrycznego w postaci blaszek i krystalicznego kwarcu przekazuje siłę, jako napięcie, na przetwornik hydrauliczny, zakończony tłoczkiem pracującym w komorze sterującej rozpylaczem. Wtryskiwacze piezoelektryczne (Bosch Delphi Siemens), ze względu na umieszczenie wzdłuż kanału doprowadzającego paliwo, stosu piezoelektrycznego, maja możliwość realizacji do 4 wtrysków na jeden cykl pracy tłoka, co nieznacznie łagodzi pracę silnika, zwiększając kulturę jego pracy.

WTRYSKIWACZE

Dla porównania, wtryskiwacze tradycyjne mają możliwość maksymalnie 3 wtrysków na jeden cykl, a pompowtryskiwacze piezoelektryczne do 5. Zamki wtryskiwaczy piezo otwierają się przy podawanym napięciu około 100V, rezystancja układu zastosowanego w ich konstrukcji, to kilkadziesiąt kiloomów, łatwo dzięki temu odróżnić je od wtryskiwaczy magneto-indukcyjnych, których opór, rzadko kiedy, przekracza jeden Ohm. Istotną różnicą w konstrukcji obu wersji wtryskiwacza jest zmniejszenie masy we wtryskach piezoelektrycznych uwarunkowane mniejszą ilością elementów konstrukcyjnych, mniej części ruchomych spowodowało również zmniejszenie tarcia, a jednolita konstrukcja poprawiła szczelność hydrauliczną. Wtryski piezo znajdują swoje zastosowanie w układzie zasilania, bazującym na wspólnej listwie, czyli common rail. Jest to końcowy podzespół precyzyjnego układu, którego podstawowym celem jest zapewnienie odpowiednich parametrów wtrysku, czyli jego zasięgu i odpowiedniego kąta wierzchołkowego. Odpowiednie ustawienie tych parametrów gwarantuje jakościowy wtrysk, ergonomiczną pracę i pożądane osiągi. Wtryskiwacz piezoelektryczny niestety nie poddaje się procesowi regeneracji, tak jak każdy inny element układu zasilania silnika, stos piezoelektryczny jest jednorazowy – to znaczy po utracie właściwości lub po jego wymontowaniu nie można zamontować do na powrót, ponieważ nie będzie spełniał swoich funkcji, na chwilę obecną nie ma opracowanej technologii regeneracji wtryskiwaczy piezoelektrycznych.

Anna Skalna Specjalistka ds. układów zasilania diesla

Sympatyczka Diesli i dobrej dynamiki jazdy. Chętnie prowadzi samochód, a jeszcze chętniej - cykl artykułów na temat konstrukcji wtryskiwaczy. Oprócz motoryzacji do jej pasji należy zwiedzanie malowniczych zakątków świata i testowanie lokalnych potraw.