Palivový systém (Mazda BT-50 (1))

Nová generácia motora WL je vybavená systémom vstrekovania paliva Common Rail Bosch.

Hlavnými funkciami systému sú optimálne a správne riadenie procesu vstrekovania motorovej nafty v správnom čase a v požadovanom množstve a tiež pri požadovanom vstrekovacom tlaku, čo je zabezpečené použitím elektronického riadiaceho systému. Táto organizácia riadenia procesu vstrekovania zabezpečuje plynulú a ekonomickú prevádzku dieselového motora.

V tomto palivovom systéme batérie Common Rail môže tlak paliva dosiahnuť 160 MPa.

Tento systém umožňuje dosiahnuť zníženie obsahu pevných častíc sadzí vo výfukových plynoch a oxidov dusíka NO_x.

Palivový systém Common Rail zahŕňa: nízkotlakový stupeň, vysokotlakový stupeň a elektronický systém riadenia motora.

Hlavnými prvkami tohto systému sú elektrohydraulické vstrekovače, vstrekovacie čerpadlo od firmy Bosch (SRZ) (so snímačom teploty paliva a regulačným ventilom tlaku paliva), akumulátor paliva (so snímačom tlaku paliva a redukčným ventilom), snímače a ventily systému riadenia motora a elektronickej riadiacej jednotky motora.

Nízkotlakový stupeň pozostáva z palivovej nádrže, palivového filtra a nízkotlakového potrubia.

Vysokotlakový stupeň palivového systému Common Rail zahŕňa vstrekovacie čerpadlo, zásobník paliva, vstrekovače, vysokotlakové potrubia a spätné palivové potrubia.





V armatúre (2) vstrekovacieho čerpadla je inštalovaný prídavný palivový filter na pripojenie hadice prívodu paliva z palivovej nádrže pre lepšiu filtráciu paliva pred jeho privedením do vysokotlakového potrubia.





Vysokotlakové palivové čerpadlo je poháňané cez prevodový systém od kľukového hriadeľa a dodáva palivo pod požadovaným tlakom do palivového akumulátora. Súčasťou vstrekovacieho čerpadla je nasávacie čerpadlo paliva (čerpanie paliva z palivovej nádrže do piestovej komory), snímač teploty paliva, regulačný ventil tlaku paliva, vačkový hriadeľ a tri plunžery (umiestnené navzájom pod uhlom 120°), ktoré pumpujú palivo pod vysokým tlakom do palivového akumulátora.

Vo vysokotlakových piestových komorách sa požadované množstvo paliva čerpá z palivovej nádrže pomocou zubového palivového nasávacieho čerpadla. Palivové nasávacie čerpadlo pozostáva z dvoch externých ozubených kolies otáčajúcich sa v rôznych smeroch. V čerpadle palivo z prívodného potrubia vstupuje do medzery medzi zubami ozubeného kolesa a skriňou a je privádzané do vysokotlakovej komory vstrekovacieho čerpadla. Návrat paliva do prívodného potrubia je eliminovaný vďaka tesnému kontaktu zubov ozubeného kolesa. Pretože rýchlosť otáčania palivového čerpadla závisí od otáčok kľukového hriadeľa, je potrebné regulovať množstvo paliva čerpaného do komôr piestu.





Množstvo paliva dodávaného do komory vysokotlakového piestu je riadené riadiacim ventilom palivového nasávacieho čerpadla. Prostredníctvom tohto ventilu sa pri zvýšených otáčkach kľukového hriadeľa časť paliva vracia späť do prívodného potrubia paliva. Regulačný ventil tlaku paliva reguluje množstvo paliva dodávaného do akumulátora, čím udržuje konštantný tlak v zásobníku paliva. Ventil je ovládaný riadiacou jednotkou motora na základe signálu, z ktorého sa ventil otvára a prebytočné palivo je privádzané do spätného potrubia.

Palivo dodávané z palivového nasávacieho čerpadla prechádza do vstupného kanála vo vnútri čerpadla. Za vstupným otvorom je umiestnený poistný ventil. Ak tlak vytvorený nasávacím čerpadlom paliva prekročí otvárací tlak poistného ventilu, palivo prechádza cez škrtiacu klapku ventilu do mazacieho a chladiaceho okruhu vstrekovacieho čerpadla. Excentrický hnací hriadeľ pohybuje piestom podľa zdvihu excentra. Palivo prechádza cez vstupný ventil (1) palivového vstrekovacieho čerpadla. vysokotlakovú komoru (5) čerpacieho prvku a keď sa piest (8) pohybuje smerom dole, realizuje sací zdvih. Hriadeľ (6) v telese vstrekovacieho čerpadla je namontovaný v centrálnom ložisku. Excentr (7) na hriadeli vstrekovacieho čerpadla zabezpečuje vratný pohyb piestov. Po dosiahnutí dolnej úvrate piestu sa vstupný ventil uzavrie a palivo už nemôže opustiť hornú komoru čerpacieho prvku (piestu). Potom, keď sa piest pohybuje nahor, palivo je stlačené, tlak sa zvyšuje a výstup (vypúšťací ventil) (2) sa otvorí, akonáhle tlak prekročí svoju úroveň v zásobníku paliva. Stlačené palivo potom vstupuje do vysokotlakového okruhu.



Piest vstrekovacieho čerpadla pokračuje v dodávke paliva, kým nedosiahne polohu TDC (vybíjací zdvih). Potom tlak klesne, výstupný ventil sa zatvorí a piest sa posunie nadol. Keď tlak v komore prvku čerpadla prekročí čerpací tlak, vstupný ventil sa opäť otvorí a proces sa opakuje.

Súčasťou snímača teploty paliva je merací odpor a je napájaný napätím 5 V. Odpor odporu sa mení v závislosti od teploty paliva, čo následne ovplyvňuje výstupné napätie (signál) vysielané snímačom do riadiacej jednotky. Riadiaca jednotka prijíma signál zo snímača a určuje teplotu paliva podľa algoritmu uloženého v jej pamäti. Údaje prijaté zo snímača teploty paliva sa používajú na výpočet cyklickej dodávky paliva.

Palivo z vysokotlakového vstrekovacieho čerpadla vstupuje do palivového akumulátora, odkiaľ je privádzané do vstrekovačov. Palivový zásobník udržuje optimálny tlak (25 - 160 MPa).





Pri prekročení tlaku 195 MPa sa časť paliva vypustí cez redukčný ventil (namontované na palivovom akumulátore) do spätného vedenia paliva. Na palivovom akumulátore je nainštalovaný snímač tlaku.





Systém je vybavený vstrekovačmi s elektromagnetickým regulačným ventilom. Vstrekovače sú riadené riadiacou jednotkou motora. Každá dýza pozostáva z pružinového piestu (2), ihly (1), elektromagnetického ventilu (6) a hydraulickej komory (3) (pozri obrázok "Prevádzka dýzy"). Z palivového akumulátora sa palivo privádza do vstrekovača, ktorý prúdi do hydraulickej komory, cez otvor (8) a k ihle vstrekovača. V hydraulickej komore je palivo pod tlakom rovným tlaku v palivovom akumulátore. Keď je vstrekovač zatvorený, palivo tlačí na pružinový piest, ktorý zase tlačí na ihlu vstrekovača a bráni jej otvoreniu. Keď riadiaca jednotka ECU poskytne príslušný elektromagnetický ventil vstrekovača riadiaci signál štartu, zdvihne sa kotva (5) s guľovým ventilom (4). Guľový ventil otvára kanál (7) spájajúci hydraulickú komoru so spätným potrubím paliva, čím dochádza k vypúšťaniu časti paliva a poklesu tlaku v hydraulickej komore vstrekovača. Súčasne tlak paliva privádzaného do ihly vstrekovača prekoná silu pružiny piesta a ihla sa otvorí, čo vedie k vstreknutiu paliva do valca vstrekovačom.



V spätnom potrubí paliva zo vstrekovačov je inštalovaný spätný ventil. Tento ventil zabraňuje, aby palivo odvádzané zo spätného potrubia vstrekovača prúdilo späť do vstrekovačov.

Riadiaca jednotka motora riadi množstvo vstrekovaného paliva a časovanie vstreku. Tento palivový systém môže poskytnúť až tri sekvenčné vstreky (viacstupňové vstrekovanie). Každý vstrekovač je pripojený k spätnému vedeniu paliva.





Vstrekovanie paliva riadi riadiaca jednotka motora na základe signálov z množstva snímačov v systéme riadenia motora, ako aj v závislosti od prevádzkového režimu motora. Riadiaca jednotka riadi množstvo vstrekovaného paliva, časovanie vstreku a počet vstrekov na zdvih v každom valci samostatne. Množstvo paliva vstreknutého vstrekovačom je určené časom otvorenia ihly vstrekovača, ktorý zase závisí od času, počas ktorého riadiaca jednotka motora vyšle riadiaci signál do elektromagnetického ventilu vstrekovača. Čas otvorenia ihly vstrekovača riadi riadiaca jednotka motora v závislosti od tlaku na plynový pedál a otáčok kľukového hriadeľa. Vypočítané množstvo vstrekovaného paliva sa upravuje v závislosti od teploty nasávaného vzduchu, hmotnostného prietoku vzduchu, teploty chladiacej kvapaliny a atmosférického tlaku. Riadiaca jednotka tiež upravuje množstvo vstrekovaného paliva pre každý vstrekovač v závislosti od identifikačného kódu vstrekovača, ktorý by mal byť naprogramovaný do pamäte riadiacej jednotky motora pre každý vstrekovač samostatne. Tento kód kóduje mechanické charakteristiky, ktoré sú individuálne pre každý jednotlivý vstrekovač.



Riadiaca jednotka motora neustále upravuje množstvo paliva vstrekovaného do každého valca v závislosti od zmien otáčok kľukového hriadeľa (najmä pri voľnobehu), na zníženie kolísania rýchlosti a zníženie vibrácií.

Čas vstrekovania vypočíta riadiaca jednotka na základe signálov z rôznych snímačov, prevádzkového režimu motora, otáčok kľukového hriadeľa a množstva vstrekovaného paliva podľa algoritmu uloženého v pamäti riadiacej jednotky. Odhadované načasovanie vstrekovania paliva sa upravuje v závislosti od teploty nasávaného vzduchu, teploty chladiacej kvapaliny a atmosférického tlaku.

Vstrekovací tlak priamo závisí od tlaku v palivovom akumulátore a je riadený riadiacou jednotkou motora na základe signálu zo snímača tlaku v palivovom akumulátore.

Tlak paliva reguluje riadiaca jednotka v závislosti od otáčok kľukového hriadeľa a cyklickej dodávky paliva pomocou regulačného ventilu tlaku paliva inštalovaného vo vstrekovacom čerpadle. Vytvorenie optimálneho tlaku vstrekovania paliva pre každý prevádzkový režim motora pomáha znižovať toxicitu výfukových plynov.

Počet vstrekov produkovaných tryskou do valca je riadený riadiacou jednotkou motora v závislosti od jazdných podmienok vozidla a slúži na zníženie vibrácií a toxicity výfukových plynov. Tento batériový palivový systém umožňuje až tri vstreky do jedného valca za cyklus.

V pamäti riadiacej jednotky je naprogramovaných niekoľko optimálnych algoritmov vstrekovania paliva pre rôzne podmienky. Pri nízkych otáčkach kľukového hriadeľa a nízkom zaťažení sa teda vykonajú tri vstreky za cyklus, aby sa znížila pravdepodobnosť detonácie. Pri vysokých otáčkach kľukového hriadeľa a vysokom zaťažení sa vykoná iba jedno vstreknutie na cyklus, aby sa zlepšil výkon a znížila spotreba paliva.

Doplnkové riadiace funkcie slúžia na zlepšenie výkonu pri znižovaní emisií škodlivých látok a spotreby paliva alebo sa používajú na zlepšenie bezpečnosti, komfortu a jednoduchosti obsluhy.