Aktuális

Modern dízelbefecskendezések - Útelágazás?

Dízeljövő

A piezokristályos befecskendező-fúvókák finomabbra porlasztva léptetik az üzemanyagot az égéstérbe. Az így nagyobb levegőfelülettel érintkező energiahordozó tökéletesebben, tisztábban és nagyobb teljesítmény leadásával ég el

A 2008–2009 tájékán életbe lépő új Euro5-ös környezetvédelmi norma a jelenlegi Euro4 szerint a dízelek nitrózus kipufogógáz-összetevőire érvényes 250 mg/km határértékét 200-ra, a 25 mg/km részecskekibocsátási határt pedig csupán 5-re fogja leszorítani. A normarendszer még alakul, és sokak szerint elképzelhető, hogy a nitrogén-oxidok végső határértéke a gázolajos motoroknál még szigorúbb, mindössze 170 mg/km lesz.

A dízelgyártók és a nagy beszállítók már javában az új előírások szerint fejlesztenek, s mindannyian az 1997-ben 1350 baros befecskendezési csúcsnyomással bevezetett közös csöves rendszerek 2001-óta terjedő, második generációjából (1600 bar) indulnak ki. Sőt többen már a harmadik generációnál, azaz a 2000 bar feletti befecskendezési nyomásoknál tartanak.

	Közös csöves turbódízelmotor metszete. Jól látszik a befecskendezőfúvókákat (5) itató nagynyomású közös üzemanyag-ellátó cső (4) Jelmagyarázat: 1. Légmennyiség mérő 2. Motorirányító számítógép 3. Nagy nyomású üzemanyagpumpa 4. Közös üzemanyag-ellátó cső (közös cső vagy common rail) 5. Befecskendezőfúvókák 6. Fordulatszám-jeladó 7. Motorhőmérséklet-jeladó 8. Üzemanyagszűrő 9. Gázpedál

Az alapelv az elmúlt közel tíz évben alig változott: az üzemanyagot nagynyomású szivattyú pumpálja a fúvókákat ellátó közös nyomócsőbe. Az eltérések kivétel nélkül ezután következnek. A harmadik generáció befecskendezőiben ugyanis a korábbiak mágnes szelepei helyett kis tehetetlenségű, és így extrémrövid reakcióidejű piezokristályos adagolóelemek dolgoznak. Az öngyújtókban, elem nélküli gázgyújtókban is használt, ott mechanikai behatásra (gombnyomásra) elektromos szikrát gerjesztő kristályok itt éppen fordítva működnek: elektromos hatásra változtatják az alakjukat, ezzel szabályozva a gázolaj útját. A mikroszkopikus nyitású kristályszelep egy befecskendezési cikluson belül akár három-öt egymás utáni adagolásra is képes. A nyitási időket a motorirányító számítógép szabályozza, gyakran hengerenként és ütemenként is külön-külön. A hagyományosakkal ellentétben a piezobefecskendezők a legmodernebb rendszerekben akár nyolclyukú fúvókákon át (egy lyuk átmérője 100-150 mikron) lövik a gázolajpermetet az égésterekbe. Az üzemanyag így finomabban porlad, ezért a korábbinál nagyobb felületen érintkezik a levegővel, tökéletesebben ég. Ennek hatására nemcsak a hatásfok javul, de csökken a kipufogógáz károsanyag-tartalma, és a motor járása is egyenletesebb. Az egyetlen szépséghiba a piezofúvókák tetemes ára.

Balról jobbra a Bosch 2. és 3. generációs, immár piezokristályos befecskendezőfúvókái. Az elektromos áram hatására a kristályok térfogat változása engedi a hengerbe vagy állja útját a gázolajnak

A fejlesztők sokáig úgy tartották, hogy az Euro5 a dízelekkel még részecskeszűrővel is csak piezofúvókákkal teljesíthető. Az öt nagy befecskendezőgyártó (Bosch, Siemens/VDO, Delphi, Magneti Marelli, Denso) legkisebbike, a Denso, azonban továbbra is kitart a mágnes-szelepes megoldások mellett, de a piacot e témában uraló Bosch sem szakított még e megoldással. A Delphi mérnökei a legeltökéltebbek: szerintük felesleges a drága (közel háromszoros árú) piezokristályokkal foglalkozni, elegendő csupán a korábbi rendszereket finomítani.

A károsanyag-kibocsátás leszorítása vagy újabb és drágább részecskeszűrőkkel, katalizátorokkal, vagy az égés tökéletesítésével érhető el. A befecskendezési nyomás 2000 barra emelése éppen ez utóbbit célozza. A Delphi mérnökcsapata szerint ezt a nyomást és vele a jobb hatásfokú égést a legújabb elektromágneses szelepekkel operáló befecskendezések is képesek elérni, ugyanakkor e megoldás nemcsak olcsóbb, de szerintük tömegmegtakarítással is jár. Azt azonban elismerik, hogy a piezós kivitelek az általuk propagált megoldáshoz képest motorzajban, vibrációban és járáskultúrában is előrébb járnak. Mindezek alapján úgy tűnik, a közös csöves dízelmotorok előtt két út áll: a kisebb és olcsóbb autókban maradnak az elektromágneses befecskendezősök, a nagyobb, drágább és finomabb járást kívánó kategóriákban

	A közvetlen befecskendezéses benzinmotorokhoz fejlesztett piezokristályos Bosch-fúvóka a Mercedes CLS 350 CGI-ben debütált. A metszeten jól látszik a dízelekben használtakhoz nagyon hasonló felépítés

pedig a piezóé a pálya.

A távolabbi jövő még érdekesebb, hiszen a nagyjából 2015-re datálható Euro6 újabb kihívásokat hoz, annak értékeinek teljesítéséhez már nem lesz elég csupán a befecskendezési nyomás növelése. A Denso szerint az oxidációs, a báriumcsapdás nitrogénredukciós katalizátorok és a részecskeszűrők együttes alkalmazására lesz szükség. A növekvő befecskendezési nyomások mellett pedig egyre nehezebb lesz a nemkívánatos erőhatások megszüntetése. A Delphi azonban, mai álláspontja szerint még ekkor is kitart majd az elektromágneses befecskendezés mellett, érvelésük alapján ugyanis a hagyományos szerkezet alkalmasabb az üzemanyagrendszerben fellépő folyadék-rakcióerők kordában tartására. A piezokristályos fúvókák nem csupán a dízel, hanem újabban a közvetlen befecskendezéses benzinmotorokban is jól teljesítenek. A közvetlen benzinbefecskendezés elterjedésével felfutó sorozatgyártás pedig jelentősen lenyomhatja az árakat, azaz lehet, hogy a piezo akár már néhány év múlva minden dízelbe beköltözhet.

Katona Mátyás

Az Autó2 újság 2007/1. számában megjelent cikk rövidített változata

Dízelfejlődés a Boschnál

A dízelbefecskendező-piac 56 százalékát uraló Bosch 1997-ben vezette be közös csöves rendszereit. Az egyes hengereket ellátó közös üzemanyag-szállító csövön 1350 bar nyomással jutott a gázolaj az elektromágneses vezérlésű fúvókákhoz. 2001-ben, a második generáció bevezetésekor a befecskendezők már 1600 bar nyomással kapták a gázolajat, de a kutatások 2003-ban újabb mérföldkőhöz érkeztek, a nyomás nem változott, a fúvókák annál alaposabban: a piezokristályos kivitelek a korábbiaknál gyorsabb, precízebb, finomabban szabályozható befecskendezést eredményeztek. A sorozatgyártású harmadik generációs piezobefecskendezős rendszerek nyomását 2006 során 1800 barra emelte a Bosch, a 2000 bar bevezetését 2007-re ígérik, természetesen a nyomásnövelés újabb, a laborokban már próbált stádiumai is tervben vannak. A dízelmotorokban jobb teljesítményt, alacsonyabb fogyasztást és károsanyag-kibocsátást ígérő piezo befecskendezés elvét a közvetlen befecskendezéses benzinmotoroknál is hasznosította a Bosch. A „kristályosítás“ a dízeleknél 25, a benzineseknél 15 százalékos üzemanyag-megtakarítással kecsegtet.

Az Autó2 újság 2007/1. számában megjelent cikk rövidített változata

Comments

comments