Системы дизельного двигателя компании Bosch
Следующая информация содержалась в речи доктора Ульриха Дохле, президента Отдела развития дизельных систем компании Robert Bosch GmbH. Она иллюстрирует не только часть интересной технологии, связанной с дизельными двигателями, но и то, как часто разработки следуют за требованиями законодательства. Дизельные автомобили обычны в Европе и, вероятно, станут в ближайшем будущем более привычными и в СШ А. Автомобили, оснащенные дизелем, сегодня популярны в Западной Европе как никогда. С начала 1990-л н. доля вновь зарегистрированных автомобилей с дизельным двигателем почти утроилась - от менее чем 15% в 1991 г до более чем 40% сегодня. В Австрии, Франции и Бельгии, например, приблизительно два из каждых трех вновь зарегистрированных автомобилей имею!' дизельные двигатели. Компания Bosch оказала решающее влияние на европейский дизельный бум. Современные инжекторные системы высокого давления превратили тяжелые и грязные драндулеты прежних времен и спортивные, экономичные и чистые автомобили. С начала 1990-х новшества Bosch сыграли ведущую роль в сокращении эмиссии микрочастиц дизельных автомобилей на 80%, другие выбросы (угарный газ. окись азота и углеводороды) снижены, но крайней мере, на 90%. Соблюдение норм стандарта EURO 4 будет означать, что выбросы микрочастиц уменьшатся на все 90%, а выбросы угарного газа, окиси азота и углеводородов, по крайней мере, на 95%. Кроме того, дизельные двигатели это мощные двигатели. Автомобильные дизельные двигатели с турбонаддувом уже обладают максимальным уровнем крутящего момента 170 Н м и удельной мощностью более 60 кВт на литр емкости цилиндров. В то же самое время потребление топлива у дизельных двигателей очень низкое. Дизель — это эталон, по которому оцениваются достоинства всех других двигательных систем.
Компания Bosch упорно трудится, чтобы оптимизировать систему впрыска, еще более снизить потребление топлива и выбросы и сделать двигатели совершеннее. Например, Bosch: разработала третье поколение систем е обшей магистралью (common rail — CR), которая пошла в серийное производство в мае 2003 г. (рис. 9.61 и 9.62). Сердцем новой системы впрыска является быстродействующий компактный инжектор с пьезоэлектрической технологией. В 2005 г. компания планирует ввести улучшенный вариант инжектора с модифицируемым соплом, который сделает дизели еще более тихими и чистыми. Bosch также работает над решениями для систем обработки выхлопных газов, которые в будущем станут обязательными для некоторых типов автомобилей и грузовиков.
Третье поколение систем с общей магистралью, оснащенных линейкой пьезоэлектрических инжекторов
В обычной системе с обшей магистралью компании Bosch инжектором управляет магнитная катушка Поршень передает на иглу сопла гидравлическое усилие, требуемое для открытия или закрытия инжектора (рис. 9.63). В мае 2003 г, компания Bosch начала серийное производство систем с обшей магистралью третьего поколения, в которой приводи инжекторов состоят из пьезокристаллов. Пьезокристаллы имеют свойство изменять размеры в электрическом толе. Пьезоэлектрический привод - пакет из нескольких сотен очень маленьких, тонких кристаллов.
Пьезопривод переключается на время менее одной десятитысячной доли секунды — вдвое меньше времени, требуемого магнитному переключателю. Чтобы использовать это свойство пьезокристаллов, Bosch интегрировала привод в тело инжектора. В линейном инжекторе движение пьезопакета передастся игле сопла быстродействующего переключателя без трения, поскольку нет никаких механических компонентов. Преимущества этой конструкции перед обычными магнитными и предшествующими пьезоинжекторами состоят в более точном дозировании и улучшенном распыленна введенной топливной смеси в камере сгорания (рис. 9.64).
Более высокая скорость переключения инжектора означает, что интервалы между индивидуальными порциями топлива могут быть уменьшены, позволяя более гибко контролировать процесс впрыска. В результате дизельные двигатели становятся еще более тихими, более эффективными в отношении расхода топлива, более чистыми и более мошны ми. С линейным инжектором резко снижается обратный поток топлива, неиспользованного для впрыска. Это позволяет инженерах еще в большей степени уменьшать производительность насоса высокого давления и потребляемую им мощность. Малые отклонения в объеме порций топлива и выборе временных интервалов делают дозирование в инжекторе очень точным. Это приводит к снижению уровня вредных выбросов. Например, одна или две предварительные инжекции топлива предотвращают выхлоп белого и синего дыма даже после холодною пуска и уменьшают шум сгорания топлива. Дополнительная инжекция сразу после главной инжекции понижает выхлоп микрочастиц сажи, а дальнейший впрыск может восстановить фильтры микрочастиц, если они установлены. Третье поколение систем с обшей магистралью, оснащенных пьезоэлектрическими линейными инжекторами, может уменьшить внутренние потери двигателя на 20% но сравнению с существующими магнитными или пьезоэлектрическими инжектора ми, используемыми в настоящее время. Компания Bosch в 2006 г. планирует использовать в системе с обшей магистралью и другое техническое новшество. Речь идет о применении еще более высоких давлений впрыска, свыше 2(Ю0 бар. Также в настоящее время уже исследуются инжекторы с изменяемой геометрией сопла.