A nyomásfokozó CR-injektor

A Bosch CRIN4.2 common rail injektora haszongépjármű- dízelmotorok számára készült azzal a céllal, hogy vele a motor keverékképzési igényeit egyre jobban ki lehessen elégíteni. Mindez fontos az Euro VI-os előírás teljesítéséhez, mert ott nagy szükség van arra, hogy a nyers károsanyag-emisszió – az utókezelés előtti kipufogógáz szennyezőanyag tartalom – amennyire lehet kis koncentrációjú legyen. Ehhez jön még a motorhatásfok lehetséges növelése, a jó hatásfokú mező kiszélesítése.

Az továbbra is igaz, hogy a motor terheléséhez és fordulatszámához, tehát a jellegmező egyes területeihez kell illeszteni a befecskendezés lefolyását, ahogy régen mondtuk a befecskendezési törvényt.
A befecskendezési törvényt az idő vagy a főtengely elfordulás függvényében a hengertérbe befecskendezett tüzelőanyag mennyisége és természetesen a nyomások határozzák meg.
A befecskendezés lehet többszörös. Ismerjük a pilot adagokat (akár kettőt is), ismerjük az utó és a késleltetett befecskendezést.
Ezek adagmennyisége és időbeli (főtengely-elfordulás szerinti) megjelenése is meghatározott, sőt változó is a motorüzemi tartományban.
A főadag-befecskendezés mennyiségi lefolyása meghatározza az energiaátalakulást és a szennyezőanyag-képződést. Tulajdonképpen ez a befecskendezési törvény.
A gyakorlatban háromféle lefolyást, alakot használnak, melyet a főtengely-elfordulás (°ft) függvényében felvett fúvókanyomás alakulásával (1. ábra) vagy a főtengelyfokonként befecskendezett gázolajmennyiséggel (mm³/°ft) írhatunk le (2. ábra).

1. ábra: 1 – korai pilotbefecskendezés, 2 – közeli pilotbefecskendezés zajcsökkentés céljából, 3 – különböző befecskendezési lefolyások, 4 – utóbefecskendezés részecskecsökkentés miatt, 5 – késői befecskendezés a kipufogógáz hőmérsékletnövelése miatt

2. ábra: az adagolási folyamat alatt – a különböző befecskendezéslefolyás-vezérlésnek megfelelően – a gázolaj mennyiségváltozás

Négyszögletes: meredeken felfutó nyomás, nyomástartás, majd gyors nyomáselvétel, határozott befecskendezés-befejezés.
Rámpa alak: meredek felfutás után, rövid szakaszon nyomástartás, majd további lankásabb nyomásnövelés, nyomástartás, majd gyors nyomáselvétel, határozott befecskendezés-befejezés. Értelemszerűen a közbenső nyomásszinten kisebb a befecskendezett tüzelőanyag mennyiség, mint a maximális nyomáson.
Csizma alak: az előzőtől annyiban különbözik, hogy a közbenső nyomástartás szakasza lényegesen, akár kétszer hosszabb.

Bosch CRIN4.2 injektor

A haszongépjármű -motorokhoz kifejlesztett Bosch CRIN4.2 injektora (lásd a címképet) hidromechanikus nyomásfokozóval és két mágnesszeleppel rendelkezik. A CR-injektorok sorában ez új fejezetet nyit.
Az injektor a CR-működtetés alapelvét megőrizte – a működési fázisokat a 3. ábra rajzain követhetjük nyomon – tehát a porlasztótűt a railnyomás tartja zárva (3/1 ábra). Ilyenkor az injektoron nincs semmilyen gázolajátfolyás. A tű akkor emelkedik, ha a tű feletti nyomótérben, az A jelű mágnesszelep nyitásával, leépítjük a nyomást (3/2 ábra). Amíg a porlasztócsúcs nyitva van, tehát van befecskendezés, van gázolaj-visszaáramlás is.

3. ábra: a CRIN4.2 működési vázlata. 1 – A és B szelep zárva, nincs befecskendezés, a porlasztótűt a railnyomás és a rugóerő tartja zárva, a nyomásfokozó dugattyúban lévő golyós visszacsapó szelep nyit; 2 – az adagolásvezérlő A mágnesszelep nyit, a porlasztótű megemelkedik, a B szelep zárva, a nyomásfokozó dugattyú FHP-ben; 3 – növelt nyomású befecskendezés, az A és a B szelep megfelelő sorrendben nyit, a B szelep nyitásával a lépcsős dugattyú alól kiáramlik a gázolaj, a golyósszelep zár, növelt gázolajnyomás alakul ki a fúvókában

A befecskendezési nyomást a railnyomás határozza meg, mely 250–900 bar közötti értékű. A CR nagynyomású szivattyú kéthengerű (4. ábra). A rail a hengerfej mellett helyezkedik el, szivattyúhoz és az injektorokhoz való csatlakozását az 5. és a 6. ábráink, az injektort pedig a 7. kép mutatja.

4. ábra

5. ábra

6. ábra

7. ábra

Az újdonság az injektoron belüli hidromechanikus nyomásfokozás. A nyomást lépcsős dugattyú növeli.
A nyomásfokozást a B jelű mágnesszelep vezérli. Ha a lépcsős dugattyú alatt a B szelep nyitásával lecsökkentjük a nyomást, a gázolajat engedjük onnan kiáramolni (mely kilép az injektorból is), akkor a dugattyú lefelé mozdul, bezár a dugattyúban a golyós szelep. Ezzel a railnyomású teret elválasztja a porlasztócsúcs terétől, és megnő a nyomás a porlasztócsúcs terében (3/3. ábra). Ezzel értelemszerűen megnő a befecskendezési nyomás. A befecskendezés végén zár az A szelep, a lépcsős dugattyú a rugó és a B szelepen keresztül az alája áramló, railnyomású gázolaj hatására az FHP-be jut.
A nyomódugattyú átmérője 12,6 mm, erre a 124,7 mm² felületre hat a railnyomás. A befecskendezési nyomás a kisebb dugattyú alatti térben alakul ki (dugatytyúátmérő 8 mm, felület 50,3 mm²). A felületek viszonya határozza meg a nyomás értékét, ez esetünkben közel 2,5-szörös növelést jelent, így a 900 bar-os railnyomás elméletileg 2230 bar is lehet a porlasztócsúcsnál. A bontott injektor alkatrészeit a 8. ábrán mutatjuk be.

8. ábra

A CRIN4.2 injektorral - ezért is van a két mágnesszelep - a fentebb tárgyalt három befecskendezési lefolyás, a három jellegzetes alak beállítható.
A négyszögletes alakhoz a nyomásfokozó szelep (B) nyit először.
A rámpa alakhoz egyszerre nyit a két szelep.
A csizma alakhoz a fúvókatűnyitó szelep (A) nyit először.
A CRIN4.2 injektorral elsősorban az Euro VI-os motorokat szerelik fel, működésük megértésére, tesztelésükre, alkatrészcserés javításukra a feljogosított Bosch-szervizek már megkezdték a felkészülést.