PZM – Motoryzacja

Urządzenia dodatkowe

Przy zasilaniu wtryskowym, podobnie jak i w silnikach gaźnikowych, jest konieczne wzbogacenie mieszanki podczas rozruchu i rozgrzewania silnika, ponieważ część mieszanki kondensuje na zimnych ściankach cylindra. Stopień wzbogacenia szybko rośnie w miarę zmniejszania temperatury silnika. Oprócz tego w celu zapewnienia stabilnej pracy silnika należy zwiększyć ilość mieszanki podawanej do cylindrów, bowiem w zimnym silniku większe są opory tarcia. Wymienione zadania realizują urządzenia dodatkowe, do których zalicza się: wtryskiwacz rozruchowy i zawór dodatkowego powietrza. Wtryskiwacz rozruchowy, znajdujący się w kolektorze dolotowym silnika, rozpoczyna podawanie paliwa z chwilą włączenia wyłącznika, jeżeli równocześnie jest zwarty zestyk termicznego wyłącznika czasowego. Zachodziło to w zakresie temperatur od – 20°C do +20 – 40°C, przy czym zależnie od typu silnika czas włączenia może wynosić od 5-20 s. Ograniczenie czasowe wykonano w prosty sposób. Uzwojenie grzejne nawinięte na sprężynie bimetalicznej zestyku powoduje rozwarcie obwodu prądowego po określonym czasie, zależnie od temperatury początkowej. Zwiększenie ilości powietrza byłoby możliwe przez większe otwarcie przepustnicy.

Urządzenie wtryskowe L-Jetronic/BOSCH

Litera L (Luftmenge) w nazwie firmowej oznacza, że jako główny parametr sterujący wybrano ilość powietrza pobieranego przez silnik. Zmiana sposobu sterowania umożliwiła zastąpienie skomplikowanego czujnika ciśŹnienia prostym i niezawodnym czujnikiem przepływu powietrza oraz znaczne uproszczenie urządzenia. Wielkość wtryskiwanej dawki paliwa zależy głównie od ilości powietrza pobranego przez silnik i od obrotów silnika. Taki sposób sterowania zapewnia niezależność wielkości dawki paliwa od zmian objętości cylindra, zmian napełnienia cylindrów przy zmianach prędkości obrotowej, zmian w regulacji zaworów i zmian przeciwciśnienia gazów wylotowych – występujących przy uszkodzeniu układu wydechowego i wskutek zużycia dopalaczy termicznych i katalitycznych. Urządzenie nie posiada układu wzbogacenia mieszanki przy przyspieszaniu, ponieważ czujnik przepływu bez opóźnienia reaguje na zmiany ilości pobieranego powietrza. Urządzenie L-Jetronic nadaje się do pracy w systemie z recyrkulacją spalin, bowiem dzięki zastosowaniu pomiaru przepływu wielkości dawki paliwa dopasowuje się samoczynnie do zmian ilości recyrkulujących spalin. A wiadomo, że recyrkulacja jest potrzebna – dlatego też omawiane urządzenie zostało wysoko ocenione.

Układ paliwowy

Układ paliwowy jest zbudowany podobnie jak w urządzeniu wtryskowym D-Jetronic. Niewielkiej zmianie uległ tylko regulator ciśnienia. Wartość stabilizowanego ciśnienia paliwa uzależniono od ciśnienia powietrza w kanale dolotowym. Dzięki temu różnica pomiędzy ciśnieniem paliwa i powietrza w kanale dolotowym jest stała, a więc ilość wtryśniętego paliwa zależy tylko od czasu otwarcia zaworu wtryskiwacza. Całkowicie zmieniono sposób sterowania wtryskiwaczy. Wszystkie wtryskiwacze są włączane jednocześnie. Wpływa to niekorzystnie na równomierność spalania, dlatego też dawkę paliwa określoną dla całego cyklu pracy podzielono na dwie połowy (wtryskiwane dwukrotnie w czasie jednego obrotu wałka rozrządczego). W takim systemie dokładność wyzwalania nie jest tak istotna, a więc impulsy synchronizujące są wytwarzane z sygnału pobieranego z przerywacza układu zapłonowego. Prostsze rozwiązanie polega na zastosowaniu sterowanego temperaturą zaworu na przewodzie dodatkowym, bocznikującym przepustnicę. Element ruchomy zaworu dodatkowego powietrza może być sterowany bimetalem zaopatrzonym w uzwojenie grzejne, co ułatwia dopasowanie do różnych typów silników. Przewód dodatkowego powietrza zostaje zamknięty w temperaturze -r-60… + 70°C.

Niskie wartości

Jak dotychczas, najkorzystniejszy sposób polega na zasilaniu silnika mieszanką o składzie stechiometrycznym (X = 1), z jednoczesnym obniżeniem zawartości węglowodorów i CO w spalinach za pomocą prostego dopalacza katalitycznego. Nadzwyczaj niską zawartość tlenków azotu przy zasilaniu bogatą mieszanką tłumaczy się tym, że wskutek obecności CO, tlenek azotu zostaje zredukowany do wolnego azotu N2. Zbyt mała zawartość powietrza w mieszance powoduje, że obniżenie poziomu CO i węglowodorów nie jest zadowalające. W zakresie ubogich mieszanek nadmiar powietrza wystarcza do prawie całkowitego utleniania węglowodorów i tlenku węgla w dopalaczu. Dopalacz nie powoduje zmniejszenia zawartości tlenków azotu, ponieważ nadmiar tlenu i zbyt mała zawartość CO uniemożliwiają redukcję tlenku azotu do N2. Przy zasilaniu mieszanką o składzie stechiometrycznym a = 1 zawartość CO, węglowodorów i tlenków azotu, mierzona za dopalaczem katalitycznym, jest bardzo mała (mniejsza nawet niż wynikająca z norm sanitarnych USA na rok 1976). Skokowy wzrost zawartości tlenku azotu przy przekroczeniu a=1 stawia nadzwyczaj ostre wymagania co do precyzji dawkowania paliwa. Wymaganej precyzji nie zapewnia nawet urządzenie wtryskowe L-Jetronic. Niezbędną dokładność regulacji uzyskano dopiero dzięki zastosowaniu zamkniętego obwodu regulacji, ze sprzężeniem zwrotnym od składu spalin (sonda X).

Recylkulacja spalin

W każdym przypadku, niezależnie od rodzaju urządzenia zapłonowego i urządzenia wtryskowego, zmniejszenie zawartości tlenku azotu w spalinach można osiągnąć przez zastosowanie recyrkulacji spalin. Recyrkulacja spalin polega na doprowadzeniu pewnej części gazów wylotowych silnika z powrotem do kanału dolotowego. Udział spalin w mieszance wypełniającej cylinder nie powinien przekraczać 20%. Przy większych wartościach współczynnika recyrkulacji obserwuje się zmniejszenie średniego ciśnienia w cylindrze i wzrost zużycia paliwa. Korzystny wpływ recyrkulacji spalin tłumaczy się tym, że obecność spalin w cylindrze powoduje zmniejszenie szczytowych temperatur występujących w czasie spalania, a tym samym zmniejszenie emisji NO. Tlenki azotu powstają właśnie w wysokich temperaturach. Spowodowane jest to zmniejszeniem wartości opałowej mieszanki wypełniającej cylinder. Obecność spalin w cylindrze powoduje również spowolnienie reakcji występujących bezpośrednio przed zapłonem mieszanki i tym samym umożliwia stosowanie paliwa o niższej liczbie oktanowej. Przy zasilaniu wtryskowym w celu zmniejszenia toksyczności spalin i zużycia paliwa w stanie hamowania silnikiem układ sterujący wtryskiwaczami zostaje wyłączony aż do momentu otwarcia przepustnicy lub zmniejszenia prędkości obrotowych silnika poniżej wartości 1300-1700 obr/min.