Med strenge anti-forurenende regler er alle producenter tvunget til at reducere emissionerne. De seneste EURO6-standarder har løftet barren til et endnu højere niveau.
En af måderne at opnå resultater på er at gøre detonationen af brændstoffet inde i cylindrene, der skal behandles, så effektivt som muligt. Piezo-injektorer vil spille en afgørende rolle i denne henseende.
Hvordan kan dette gøres?
At lave hyppigere indsprøjtninger med mindre brændstofvolumen og ved højere indsprøjtningstryk, en måde at forbrænde renere og mere komplet brændstof. Piezo-injektorer bruger kvartskrystaller som en aktuator, hvilket er hurtigere sammenlignet med traditionelle elektromagnetiske solenoide-injektorer.
Hvad er piezoelektricitet?
Piezoelektricitet er en kombination af effekter fra den elektriske opførsel af materialer, især krystaller. Dette betyder, at når en kraft påføres en krystal, flyttes balancecentret for de positive og negative ladninger, hvilket får materialet til at polarisere og den deraf følgende forskydning af elektrisk strøm.
Hvad udgør en Piezo-injektor?
Piezo-injektoren består af et enkelt stykke i form af en mekanisk blyant, men indeni indeholder den flere statiske og andre mobile dele.
Lad os starte ved toppen af injektoren. Her har vi de elektriske tilslutningsklemmer, som efterfølges af et brændstofindtag bestående af en højtryksskrueklemme, som forbindes med indsprøjtningslisten. Denne brændstofindløbskanal går gennem det indre af injektoren, og lige i begyndelsen er der et lille metallisk filter i form af en patron.
Samtidig er der brændstofreturkredsløbet i et separat udtag. Bevæger vi os til det mellemliggende område af injektoren, har vi Piezo-modulet, som indeholder Piezo-aktuatoren, der er sammensat af en stak krystaller, og som igen er forbundet med aktuator-modulet, som indeholder 2 ventiler, en bestående af stemplet og hhv. trykfjeder og den anden af omskifterventilen, der styrer en del af brændstofstrømmen, der kommer fra forsyningsledningen og indeholdt i reservoiret.
Dernæst, og begrænser forskydningen af disse komponenter til den nedre zone, er restriktionspladen. Den sidste del af injektoren er sammensat af injektornålen og den respektive fjeder efterfulgt af holderingen, der ender i injektordysen. Injektordysens endeområde er, hvor de tryksatte brændstoffordampningsåbninger er indeholdt.
Hvordan virker Piezo-injektorer?
Driften af Piezo-injektorer består i at føre en elektrisk strøm gennem bunken af krystaller, hvilket får dem til at udvide sig. Når krystallerne udleder strømmen, trækker de sig også tilbage til deres oprindelige størrelse. Denne ekspansion og sammentrækning af krystallerne får brændstof til at cirkulere inde i injektoren, hvilket får nåleventilen på injektordysen til at åbne og lukke ekstremt hurtigt.
Hvad med hastighed og nøjagtighed?
For eksempel, hvis ECU'en instruerer injektoren til at have en åben tid på 0,5 s, og injektoren giver feedback om, at den var åben 0,496 s, ved ECU'en, at den kan bruge lidt mere tid på den næste injektionscyklus til at kompensere. Og fordi piezo-injektorer er hurtigere, kan de lave flere indsprøjtninger, mere præcist op til 7 pr. cyklus, og ved højere tryk, hvilket øger brændstofforstøvningen.
Hvad er det her med brændstofforstøvning?
Jo større forstøvning brændstoffet har, jo bedre, da det betyder, at de molekylære partikler i brændstoffet binder bedre til den ilt, der er inde i cylinderen, hvilket resulterer i en mere effektiv indsprøjtning, som giver færre temperaturspidser, samtidig med at eksplosionen/ forbrændingen sker på en mere kontrolleret måde ved at bruge mindre brændstof.
Og hvad får man ud af dette?
Det er denne ekstremt præcise brændstofstyring, der udmønter sig i gevinster med bedre drejningsmoment og effektkurver, med lavere forurenende emissioner, for meget lavere brændstofforbrug.
Er Piezo-injektorer i øjeblikket bedre end traditionelle solenoide?
Absolut ja, men Piezo-injektorer har stadig nogle ulemper. Deres produktion har høje omkostninger, hvilket gør dem til et dyrt produkt, primært på grund af selve teknologiens nyhed. En anden ulempe er pålidelighed, selvom producenterne arbejder på det.
Piezo-injektorer er allerede en realitet i nogle dieselblokke og begynder at dukke op i benzinblokke. De vil helt sikkert markere deres konstante tilstedeværelse i den nærmeste fremtid, hvilket vil gøre forbrændingsmotorer stadig mere effektive og intelligente maskiner.
I denne video kan du se betjeningsprocessen for Piezo-injektoren:
Her kan vi se en Piezo-injektor på testbænken ved et tryk på 2000 bar:
Kunne du lide denne Autopedia-artikel? Efterlad os dine kommentarer her og på vores sociale netværk, og send dem til os dine forslag til temaer!