Pompowtryskiwacz 3 generacji - widok ogólny

Pompowtryski a układy Common Rail

W poprzedniej części artykułu poznaliśmy różnice pomiędzy dwoma układami wtryskowymi; tytułowymi pompowtryskiwaczami a common rail. Dzisiaj spróbujemy wykazać, który z nich jest lepszy. I czy w ogóle jest lepszy? Te pytania powracają za każdym razem, kiedy dyskutuje się o tych dwóch rozwiązaniach. Zobaczmy więc, który z nich ma się lepiej.

Na początek przypomnijmy sobie cel stosowania bezpośredniego wtrysku paliwa. Otóż wtryśnięcie paliwa bezpośrednio do cylindra, oczywiście pod jak największym ciśnieniem, sprzyja lepszemu spalaniu paliwa. Idealne rozpylenie mieszanki w komorze spalania wpływa na cały proces spalania. Co oczywiście przekłada się na moc silnika, zużycie paliwa czy emisję szkodliwych substancji w spalinach. Budowa pompowtryskiwaczy jest prostsza od systemu CR. Co ciekawe, pompowtryskiwacze były już znane od dość dawna, a stosowano je głównie w silnikach pojazdów użytkowych. Natomiast rozwój elektroniki, która jest niezbędna do sterowania tym systemem, umożliwił adaptację pompowtryskiwaczy także w silnikach samochodów osobowych, co miało miejsce w 1998 roku w autach VW. Zresztą do dziś na szeroką skalę pompowtryskiwacze są stosowane tylko w autach tego producenta (Audi, Seat, Skoda, VW).
Jak wykazaliśmy w poprzednim artykule, w systemie wykorzystującym pompowtryskiwacze pompa wtryskowa oraz wtryskiwacz tworzą jedną całość (stąd nazwa). I wbrew pozorom nie jest to skomplikowana konstrukcja. Każdy cylinder silnika ma własny pompowtryskiwacz, zamocowany w głowicy i napędzany bezpośrednio z układu rozrządu. Zatem nie ma tutaj szyny – wspólnego przewodu paliwowego, który jest charakterystyczny dla układu CR. Poprawne działanie pompowtryskiwacza uzależnione jest od komputera sterującego. Zbiera on informacje o obrotach, temperaturze, ciśnieniu w silniku oraz otoczenia i na ich podstawie oblicza impulsy sterujące dla poszczególnych pompowtryskiwaczy. Ciśnienie wtrysku może zmieniać się w szerokim zakresie i zależy głównie od wielkości wtryskiwanej dawki i chwilowej prędkości obrotowej silnika.
Swego czasu nie brakowało głosów, że koncern VW zrobił błąd inwestując w pompowtryskiwacze, które wydawały się mniej rozwojowe niż układy CR. Otóż nic bardziej mylnego. W momencie wprowadzenia do produkcji pompowtryskiwacze były idealnym wręcz rozwiązaniem. Pamiętajmy, że w silnikach diesla cały czas chodzi o to, aby uzyskać jak najwyższe ciśnienie wtrysku. Pierwsze pompowtryskiwacze osiągały ciśnienie rzędu 2000 barów, podczas gdy systemy CR pierwszej generacji zapewniały co najwyżej 1350 barów. Różnica niebagatelna. Owszem, przez lata, dzięki postępowi technologicznemu, wartość ta wzrastała i aktualnie również oscyluje również w okolicach 2000 barów. Największa wada wczesnych pompowtryskiwaczy wynikała niestety z ich budowy. Ze względu na specyficzny układ sterowania nie były w stanie realizować tylu faz wtrysku co układy CR. Dlatego też gorsza jest kultura pracy silnika zasilanego poprzez pompowtryskiwacze. Jest on po prostu głośniejszy, a tzw. „klekot” wyraźnie słyszalny. Gwoździem do trumny dla pompowtryskiwaczy wydawało się, że będą coraz bardziej rygorystyczne normy czystości spalin. Dało się to zwłaszcza odczuć gdy w życie wchodziły normy Euro IV. Jednak poradzono sobie i z tym, a dzięki najnowszej technologii pompowtryskiwacze przeżywają drugą młodość. Pompowtryskiwacze drugiej generacji są już pod tym względem zdecydowanie lepsze. Zapewniają mniejsze spalanie, oraz pozwalają uzyskać zarówno większą moc jak i dynamikę silnika.
Ich najnowsza, trzecia już generacja, (UIS3 – opisana w poprzedniej części artykułu) umożliwia wtrysk paliwa pod ciśnieniem dochodzącym do 2500 barów. Wykorzystuje też dwa elementy nastawcze zamiast jednego, co pozwala na dowolne kształtowanie przebiegu wtrysku oraz realizację pięciu wtrysków na jeden cykl pracy silnika, podobnie jak odbywa się to w systemach CR trzeciej i czwartej generacji. Daje to w efekcie niższą emisję sadzy i tlenków azotu. Poza tym rozruch silnika nawet w niskiej temperaturze jest w przypadku pompowtryskiwaczy łatwiejszy. Zużycie paliwa jest także ograniczone dzięki nie występowaniu zjawiska podciekania wtryskiwaczy.
No to skoro pompowtryskiwacze osiągają wyższe ciśnienie wtrysku niż common rail (a o to przecież chodzi) i mają tyle zalet to czemu nie są powszechnie stosowane? Otóż na przeszkodzie stoi konieczność specjalnej adaptacji silnika – wałek rozrządu ma dodatkowe krzywki, które napędzają pompowtryskiwacze. To z kolei powoduje, że głowica cylindrów musi zostać wzmocniona i ma bardziej skomplikowany kształt. Pociąga to za sobą zmiany w napędzie samego rozrządu. Jak więc widać, przygotowanie silnika do zasilania pompowtryskami jest bardziej skomplikowane, niż to ma miejsce w przypadku układów CR.
Z kolei układ CR jest bardzo zaawansowany technologicznie. Wtryskiwacze wykonywane są z dokładnością nawet do 1 mikrometra, co oczywiście przekłada się na większą wrażliwość w stosunku do stosowanego paliwa. Nawet niewielkie zanieczyszczenia potrafią skończyć się awarią systemu. Gorszej jakości olej napędowy pompowtryskiwacze znoszą za to znacznie lepiej. W przypadku CR zużycie paliwa jest nieco wyższe ze względu na realizowanie wielu faz wtrysku. Poza tym wysoce zaawansowane technologicznie wtryski zasobnikowe potrafią przysporzyć problemów przy naprawie, co wiąże się oczywiście z dużymi kosztami. Ale dla odmiany budowa układów CR jest bardziej kompaktowa. Mniejsza liczba elementów mechanicznych przekłada się na niższą masę silnika oraz jego wymiary – przede wszystkim wysokość. Ponadto systemy CR są mniej hałaśliwe od pompowtryskiwaczy i pracują bardziej miękko, dzięki czemu wykorzystano je w komfortowych limuzynach. No i co najważniejsze przy tego typu zastosowaniach precyzyjne sterowanie jednostką napędową zwiększa kulturę i ekonomikę pracy silnika. Podsumujmy więc to co wiemy i zgrupujmy dane w poniższym zestawieniu:

Pompowtryskiwacze
Plusy:
wysokie ciśnienie wtrysku,
prosta budowa,
mniejsza wrażliwość na gorsze paliwo.
Minusy:
konieczność adaptacji silnika,
stosunkowo duży hałas,
większe koszty produkcji.

Common Rail
Plusy:
prosta adaptacja w silniku,
wysoka kultura pracy,
duże zaawansowanie technologiczne.
Minusy:
duża wrażliwość na brudne paliwo,
mniejsze ciśnienie wtrysku,
skomplikowana naprawa w przypadku awarii.

Czyli co? Remis? Jak widać, trudno jednoznacznie stwierdzić, który z systemów jest lepszy, bo ich wady równoważą zalety. Natomiast w produkcji widoczna jest tendencja do szerszego stosowania systemu CR. Wydaje się, że ten system wygrywa z pompowtryskiwaczami, gdyż jest po prostu cichszy i lepiej pracuje. Nie oznacza to jednak, że pompowtryskiwacze stoją na straconej pozycji. Bosch planuje rozpoczęcie seryjnej produkcji udoskonalonego systemu pompowtryskiwaczy. Będzie to tak zwany współosiowy wtryskiwacz typu Vario, który przy jednoczesnym wzroście mocy silnika zapewni jego cichszą pracę.
Z kolei w nowych samochodach montuje się w zasadzie już tylko układy CR, więc nabywca takiego pojazdu nie ma możliwości wyboru. Znajdziemy je w każdych silnikach: od najmniejszych o pojemności 800 cm3 (Smart ForTwo), aż do samochodów wysokiej klasy, w których pojemność silników wynosi prawie 6 litrów (Audi Q7 V12TDi). Nawet grupa VW w 2012 roku przestała stosować pompowtryskiwacze w swoich pojazdach. Co innego w przypadku zakupu samochodu używanego. Gdy komuś zależy na wyższej kulturze pracy i niższym hałasie, warto, by postawił na CR, który wprawdzie spali trochę więcej oleju napędowego, ale też silniki z tą technologią bez problemu spełniają normę czystości spalin Euro 6, co w przyszłości może okazać się niezbędne do poruszania się po niektórych drogach Europy. Jak zawsze przy różnego rodzaju porównaniach, okazuje się, że oba rozwiązania mają swoje wady i zalety, a wybór tak naprawdę zależy od kierowcy. No to jakie są Wasze preferencje: wolicie pompowtryskiwacze czy common rail?
Tekst: Piotr Duda

Zdjęcia: Bosch

 

3 komentarze

  1. Zdecydowanie common rail jest lepszym układem , autor zapomniał dodać , że common rail ma ciśnienie wtrysku przy każdej wręcz prędkości obrotowej silnika jednakowe! . Za to pompo-wtryskiwacz ciśnienie maksymalne uzyskuje przy wyższych partiach obrotowych silnika . Zbyt dużo elementów ruchomych elementów do napędu dyskwalifikuje pompo-wtryskiwacz – zbyt duża hałaśliwość , oraz większe ryzyko awarii mechanicznej .

  2. Wtryskiwacze Common Rail można skutecznie regenerować szczegóły na http://www.wtryskiwacz.com lub pompowtryskiwacze http://www.regeneracja-pompowtryskiwaczy.pl Warto poczytać dużo ciekawych praktycznych informacji i dokumentacji.

    • Serdecznie dziękuję za odzew. Rzeczywiście, na podanych stronach jest wiele interesujących rzeczy związanych z pompowtryskiwaczami lub układami CR. Niestety, szczupłość naszych łamów nie pozwala na dość szerokie rozwinięcie tematu. Z drugiej strony gdybym chciał zamieścić wszystkie dostępne informacje, to czy wówczas nadal byłby to artykuł? Na szczęście w internecie (także dzięki Państwu) można znaleźć praktycznie wszystkie potrzebne dane i w ten sposób uzupełnić swoją wiedzę. Tym samym mam nadzieję, że inni czytelnicy chętnie skorzystają z podanych linków.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.Pole wymagane *

*