Jakie zastosowanie mają wtryskiwacze w maszynach budowlanych?

W maszynach i urządzeniach budowlanych stosuje się różne rodzaje silników, a większość z nich jest napędzana olejem napędowym. W ich układach znajdują się wtryskiwacze, których zadaniem jest podawanie dawki paliwa pod odpowiednim ciśnieniem do komory spalania oraz zapewnienie właściwego rozpylenia paliwa. Jak pracują wtryskiwacze w maszynach budowlanych?

Układy wtryskowe stosowane w maszynach budowlanych

Silniki diesla można spotkać w maszynach o różnej wielkości. W małych urządzeniach, takich jak zagęszczarki jednocylindrowe, zamontowane są małe pompy wtryskowe, których obudową może być pokrywa silnika. W agregatach do betoniarek znajdują się silniki średniej mocy, natomiast duże silniki można znaleźć np. w koparkach, dźwigach, ładowarkach i pojazdach transportowych. Są one trudniejsze w serwisowaniu, ponieważ w jednym modelu może być kilka typów jednostek napędzających. Obecnie prawie wszystkie samochody osobowe i dostawcze mają tzw. układ Common Rail, jednak w maszynach budowlanych zdarzają się jeszcze pompy wtryskowe, systemy pompowtryskiwaczy lub pompy sekcyjne.

Pompy sekcyjne

Pompy sekcyjne są to pierwsze pompy stosowane w hydraulicznym wtrysku paliwa. Składają się z sekcji wtryskowych, które obsługują różne cylindry, lecz wszystkie razem są połączone listwą zębatą obracającą tłoczki wzdłuż osi podłużnej. W ten sposób sterują dawką podawanego paliwa, co świadczy o mocy jednostki napędowej. Choć naprawa wtryskiwaczy jest dość łatwa, rzadko spotyka się ten rodzaj pomp ze względu na mnogość wad takich jak duża emisja substancji szkodliwych, problemy z dopasowaniem ilości paliwa do poszczególnych sekcji, niestateczność obrotów silnika czy wysokie zużycie paliwa. Pompy sekcyjne można znaleźć tylko w starszych sinikach lub silnikach wysokoprężnych o dużej pojemności cylindra, czyli np. w ciężkich maszynach budowlanych.

Pompy rzędowe i rotacyjne

We współczesnych konstrukcjach stosuje się hydrauliczne pompy paliwa, które dzielą się na rzędowe i rotacyjne. Pompy rzędowe charakteryzują się szeregowym ułożeniem sekcji tłoczących. Każdy cylinder ma odrębną sekcję tłoczącą składającą się z cylinderka i tłoczka. Pompy wtryskowe występują w nich w dwóch rodzajach. W pompie standardowej tłoczenie paliwa rozpoczyna się wtedy, gdy otwór zasilający jest zasłonięty przez górną krawędź tłoczka. Krawędź sterująca odsłania otwór za pomocą paliwa wtryskiwanego do pompy. Natomiast pompa rzędowa ma suwak poruszający się na tłoczku, który ustawia i zmienia początek tłoczenia i wtrysku.

Pompy rotacyjne (rozdzielaczowe) są stosowane w niskociśnieniowych układach wtryskowych. Wirująca tarcza zabierakowa jest napędzana przez wałek silnika elektrycznego z wirnikiem. Tarcza ma wycięcia z rolkami, które dociskane są do bieżni. Paliwo jest więc najpierw sprężane, a następnie wydostaje się pod wysokim ciśnieniem. Reguluje je zawór przelewowy, który doprowadza je na stronę ssawną. Układ ten ma także zawór zwrotny, utrzymujący resztkowe ciśnienie po wyłączeniu silnika, co zapobiega powstawaniu pęcherzy powietrza.

Pompowtryskiwacze

Pompowtryskiwacze to urządzenia do hydraulicznego wtrysku paliwa, które są połączeniem wtryskiwacza i sekcji tłoczącej pompy paliwowej. O częstotliwości wtrysku i dawce paliwa decyduje elektrozawór. Pompowtryskiwacze uzyskują napęd bezpośrednio z wałka rozrządu poprzez rolki dźwigni wtryskiwaczy. Nacisk krzywki przenosi się przez specjalną sprężynę i odpowiada za wytworzenie ciśnienia. Po kompresji następuje wtrysk wstępny i zasadniczy. Zasilanie pompowtrysku opiera się o możliwość stworzenia dużego ciśnienia w układzie. Wysoki wskaźnik kompresji skutkuje lepszą sprawnością jednostki napędowej, wyższymi osiągami oraz obniżonymi wynikami spalania. System ten charakteryzuje się także wysoką trwałością. Niestety, cały układ generuje dość duży hałas w porównaniu do innych rozwiązań i nie osiąga takiej kultury pracy jak Common Rail.

Common Rail

W silnikach z systemem Common Rail zamiast sekwencyjnej pompy paliwa stosuje się pompę wysokociśnieniową, która tłoczy paliwo do akumulatora zasilającego wspólnego dla wszystkich cylindrów. W przewodzie utrzymuje się ciśnienie około 1350 bar niezależnie od tego, jakie obciążenie ma silnik ani jaka jest jego prędkość obrotowa. Paliwo przepływa z listwy do wtryskiwaczy, a następnie bezpośrednio dostaje się do komory spalania. Wtryskiwacze w tym systemie są sterowane elektronicznie, dzięki czemu można dowolnie kształtować czas wtrysku, jego długość oraz dawki paliwa w zależności od różnych czynników. Wtrysk zostaje podzielony na 3 etapy: pilotowy, właściwy i dawkę dopalającą. W ten sposób uzyskuje się lepsze spalanie przy mniejszym zużyciu paliwa i niższej emisji spalin. To również rozwiązanie, które generuje mniejszy hałas niż tradycyjne systemy. Wadą natomiast jest to, że niewielkie zanieczyszczenia mogą zniszczyć wtryskiwacze pracujące pod wysokim ciśnieniem, dlatego zaleca się olej napędowy dobrej jakości.