Jak wygląda budowa pompowtryskiwaczy elektomagnetycznych i pompowtrysków piezoelektrycznych?

Pompowtryski – co to jest?

Rok 1998 zapisał się w historii motoryzacji wprowadzeniem na rynek niemieckiej konstrukcji zasilania silnika samozapłonowego, znanej jako pompowtryskiwacze VW. Jest to pomysłowa konstrukcja, łącząca w sobie zalety tradycyjnego wtryskiwacza, jednostkowej pompy i szybkich w reakcji stosów piezoelektrycznych. Jak to wszystko zostało połączone w całość? Jaka jest jego budowa? Jak funkcjonuje, jakie są wady, a jakie zalety?

Jak wygląda budowa pompowtryskiwaczy elektromagnetycznych i pompowtrysków piezoelektrycznych?

Pompowtryskiwacze to bardzo specyficzny podzespół, który swoją obecnością, zmusza inżynierów do zmiany konstrukcji silnika. Jest to spowodowane koniecznością zainstalowania wałka rozrządu i zapewnienia pompowtryskiwaczom dopływu paliwa. Wałek rozrządu jest to zasilany pracą wału napędowego, wałek z zainstalowanymi krzywkami, którymi, podczas swojej pracy, naciska na dźwignię typu rolkowego, a ta z kolei przekłada pracę silnika i wałka na pompowtryski. Co prawda, ów wałek, był i jest przyczyną jednej z najdroższych usterek eksploatacyjnych, jakie mogą przytrafić się pojazdom z grupy VAG. Wyłamane krzywki wałka rozrządu i jego naprawa to wydatek nie mniejszy niż czterocyfrowa liczba, a niejednokrotnie również dużo więcej. Jest to spowodowane specyficznymi cechami, którymi musi charakteryzować się wał – krzywki muszą być twarde i mieć zapewnione smarowanie – wypadające zaślepki z wałka powodowały uszkodzenie systemu zasilania olejem i wzrost oporów pracy. A to z kolej przekładało się na wycieranie się krzywek. Poza tym znane ze swojej awaryjności są gniazda pompowtryskiwaczy – spowodowane pracą wałka obciążenia powodują wyrabianie się gniazd, w których zainstalowane są pompowtryski. Objawy usterki związane z wałkiem są stosunkowo rzadkie, jednak ewentualny problem może mieć daleko idące skutki, dlatego warto wiedzieć, że o problemach z wałkiem, może świadczyć charakterystyczny stukot spod maski, spadek osiągów, a także nadmierne dymienie wywołane nieszczelnościami w gniazdach.

Pompowtryskiwacz Bosch

Budowa pompowtryskiwacza Bosch

Pracujący wałek obraca krzywkami, przełożenie siły następuje poprzez wspomnianą dźwigienkę i śrubę z kulistym łebkiem. To ona naciska na tłoczek pompy, pokonując siłę sprężyny i powodując sprężanie paliwa. Paliwo dostarczane jest do pompowtryskiwaczy poprzez specjalnie do tego stworzony kanał, wyżłobiony w głowicy silnika. Podobny kanał powrotny jest dla paliwa wracającego z pompowtryskiwacza. W nowoczesnych pompowtryskiwaczach ostatnich generacji zamiast zaworu elektromagnetycznego wykorzystywane są stosy piezoelektryczne, sterujące siłownikiem warunkującym otwieranie i zamykanie zaworu. Wykorzystanie do kontroli stosów piezo sprawiło, że ilość wtrysków na jeden cykl pracy tłoka, można było zwiększyć do pięciu. Spowodowało to, że kultura pracy silnika wyposażonego w pompowtryskiwacze znacząco wzrosła, a auto o takiej konstrukcji układu zasilania emituje znacznie mniej spalin. Wtryskiwany do komory spalania olej napędowy zbiera się przed wtryskiem, w tak zwanej studzience akumulacyjnej. Stamtąd po podniesieniu iglicy wtryskiwacza, zyskuje dostęp do końcówki wtryskiwacza i jest wyrzucane pod dużym ciśnieniem do komory spalania.

Pompowtryskiwacze czy Common Rail?

Paliwo sprężane w pompce jest do wartości nawet 220 MPa, co znaczy, że wobec pierwszego common raila przewyższał swoimi osiągami go o całe lata (parametry z pierwszych pompowtrysków, common rail osiągnął dopiero dziesięć lat temu, czyli już po zakończeniu ich produkcji). Pompowtryski, tak jak wtryskiwacze tradycyjne wyposażone są w króćce przelewowe, którymi niewtłoczone do silnika paliwo trafia do obiegu wtórnego wyżłobionym w głowicy silnika. Również, podobnie jak wtryski tradycyjne, budowę możemy podzielić na dwie części, korpusu i końcówki. Dodatkowo w pompowtrysku można wyróżnić elektrozawór, w najnowszych generacjach sterowany piezoelektrycznie. W korpusie umieszczona jest pompa, a końcówka pełni rolę wtryskiwacza w urządzeniach, jakimi są pompowtryskiwacze. Schemat pracy pompowtrysków mimo rozwijających się technologii pozostał taki sam.

Regeneracja pompowtryskiwaczy piezoelektrycznych

Pompowtryskiwacze są skuteczne, wytrzymałe, żywotne i ze wszystkich możliwych sposobów zasilania silnika samozapłonowego – najtańsze w eksploatacji – poddają się regeneracji, a regeneracja zmniejsza koszty przywrócenia sprawności o ponad połowę. Co więc sprawiło, że już się ich nie produkuje – normy emisji spalin. Ze względów ekologicznych, których to norm pompowtryski nie miały szans spełnić (EURO V), historia pompowtryskiwaczy zakończyła się na początku XXI stulecia i raczej nie ma szans, żeby to rozwiązanie wróciło do łask. Co prawda rozwiązania stosowane w pompowtryskach samochodów użytkowych ewoluują i dziś raczej nie znajdziemy już pompowtryskiwaczy elektromagnetycznych z zaworem kulowym, a raczej piezoelektryczne z przylgą na trzpieniu z talerzykiem, co jest znacznie bardziej ergonomicznym rozwiązaniem i pozwala na stosowanie bez strat na żywotności materiału pompowtryskiwaczy ciśnień powyżej 2000 barów. Cena pompowtryskiwaczy i regeneracji tego podzespołu w większości zależy od ich generacji (warto tu zaznaczyć, że dla elektromagnetycznych pompowtrysków jest dostępna pełna technologia regeneracji, w przypadku piezo niestety musimy bardziej dbać o pompowtryski, ponieważ nie istnieje jeszcze skuteczna technologia regeneracji poza programem Bosch eXchange).