Pompowtryskiwacze

Idealne rozpylenie paliwa oraz dokładne jego wymieszanie z powietrzem znajdującym się w cylindrze ma bardzo istotny wpływ na przebieg spalania w silniku a także na skład spalin emitowanych przezeń do atmosfery. Aby temu sprostać konstruktorzy musieli podwyższyć ciśnienie wtryskiwanego paliwa co stało się podstawą do nowych opracowań wysokociśnieniowych systemów wtryskowych takich jak „common rail”.

Sięgnięto także do starszych konstrukcji układów paliwowych diesla np. pompowtryskiwaczy których adaptacja stała się możliwa po uzbrojeniu ich w najnowsze osiągnięcia z dziedziny elektroniki. Pompowtryskiwacz to urządzenie składające się z pompy i wtryskiwacza gdzie oba elementy umieszczone są w jednej obudowie. Te swoiste rozwiązanie „dwa w jednym” ma swoje zalety i wady. Niewątpliwą zaletą takiego wykonania jest brak przewodu wysokiego ciśnienia i całej plejady zjawisk typu falowego w nim zachodzących. Istotne też jest bardzo małe opóźnienie wtryskiwania dzięki czemu w praktyce początek tłoczenia uważać można za początek wtryskiwania. Ponieważ każdy cylinder posiada indywidualny pompowtryskiwacz komplikacje konstrukcyjne związane z ich napędem stały się poważną niedogodnością. Biorą one napęd z wałka rozrządu który wyposażony jest w dodatkową krzywkę. Sprawia to że posiada on potężną budowę niezbędną do przeniesienia niemałej dodatkowej siły napędowej. Owa krzywka za pośrednictwem dźwigienki dwuramiennej naciska na popychacz pompowtryskiwacza. Cykl pracy sekcji tłoczącej pompowtryskiwacza obejmuje dwa powtarzające się na przemian suwy tłoczka, - suw napełniania i roboczy. W starszych „muzealnych” rozwiązaniach stosowano sekcje tłoczące o sterowaniu szczelinowym. Dodatkową komplikacją było zapewnienie bezluzowego połączenia regulatora obrotów ze wszystkimi sekcjami za pośrednictwem wałka sterującego i systemu dźwigni oraz listew zębatych. Dzisiejszy pompowtryskiwacz jest wyposażony w elektronicznie sterowane elektrozawory upustowe za pomocą których określana jest wielkość dawki oraz kąt wtrysku. ECU czyli centralna jednostka sterująca zbiera informacje o obrotach temperaturach i ciśnieniach z silnika oraz otoczenia i na ich podstawie wypracowuje indywidualne sygnały sterujące dla poszczególnych pompowtryskiwaczy. Skoki tłoczków są jednakowe i zależą od charakterystyki kształtu krzywki więc moment otwarcia zaworu upustowego podczas suwu roboczego (tłoczenia) powoduje nagły spadek ciśnienia a tym samym natychmiastowe zakończenie procesu wtrysku i może to być realizowane w dowolnym momencie podczas trwania tego suwu. Szczytowe ciśnienie wtryskiwania może zmieniać się w rozległym zakresie i zależy głównie od wielkości wtryskiwanej dawki (czas zamknięcia zaworu upustowego) i chwilowej prędkości obrotowej silnika a ściślej od liniowej prędkości tłoczka w cylinderku. Na marginesie warto nadmienić że podczas pracy silnika z prędkością obrotową bliską maksymalnej owe ciśnienie przekracza 2000 bar (atm). Ale to jeszcze „mały pikuś”. Podczas prac badawczo rozwojowych z łatwością uzyskiwano ciśnienie przekraczające 5000 bar (atm). Jednak tak wysokie ciśnienie jest już bardzo niebezpieczne i doprowadza do rozerwania główki rozpylacza co kończy się poważnym uszkodzeniem silnika. Reasumując, można wnioskować że stosowanie wysokociśnieniowych układów wtryskowych w walce o „świeże powietrze” stało się koniecznością i konstruktorzy muszą podejmować wysiłki zmierzające do nowych opracowań w tej dziedzinie.