Sunt de dimensiuni mici, dar reprezintă fineţea tehnologică. Sunt elemente de bază pentru obţinerea unor performanţe foarte bune, dar uneori devin „călcâiul lui Ahile” datorită complexităţii tehnice. Este vorba despre injectoarele de ultimă generaţie din componenţa sistemelor de injecţie diesel.
Motoarele diesel evoluează într-un ritm galopant şi, ca urmare, sunt din ce în ce mai cerute pe piaţă. Unul dintre constructorii de anvergură care oferă sisteme de injecţie pentru diesele este Bosch. La a treia generaţie a sistemului common-rail, actuatorul injectorului este alcătuit din cristale piezoelectrice. Spre deosebire de acesta, în cazul sistemului anterior, injectorul era controlat de un electromagnet prin intermediul unei supape de control.
Actuatorul piezoelectric acţionează în mai puţin de 10 miimi de secundă, adică la jumătate din timpul necesar unui actuator electromagnetic. În construcţia actuatorului piezoeletric intră un pachet de câteva sute de cristale piezoelectrice subţiri, a cărui oscilatie este transferată actului cu ridicare rapidă al injectorului, fără frecare, datorită lipsei componentelor mecanice.
Pentru a exploata la maxim acest avantaj, Bosch a integrat actuatorul în corpul injectorului, de unde şi denumirea de injector „Inline”. Apropierea actuatorului piezoelectric de actul injectorului a dus la reducerea masei în mişcare cu 75% şi a numărului pieselor în mişcare de la patru la una. Astfel este exploatat avantajul principal al tehnologiei piezoelectrice, şi anume viteza.
Avantajele injectorului piezoelectric „Inline” faţă de injectoarele electromagnetice şi piezoelectrice existente sunt: o dozare mai precisă şi o atomizare îmbunătăţită a combustibilului injectat; posibilitatea de reducere a timpului între injecţiile individuale (datorită „vitezei hidraulice” ridicate) – dacă la sistemul convenţional doza de combustibil injectată putea fi împărţită în maxim de cinci-şapte injecţii parţiale, la acest ultim sistem Bosch doza de combustibil injectată poate fi împărţită în orice număr adecvat de injecţii parţiale; debitul de combustibil pe retur este foarte mic, ceea ce permite reducerea debitului de combustibil necesar şi, astfel, a energiei consumate de pompa de înaltă presiune.
Dacă generaţiile anterioare ale sistemului common-rail Bosch erau caracterizate în special de presiunea de injecţie variabila (prima generaţie oferea 1.350 bar, iar a doua 1.600 bar), a treia generaţie, prin tehnologia injectoarelor „Inline”, se axează pe „viteza hidraulică” ridicată, menţinând constanta presiunea de 1.600 bar, ceea ce conduce la reducerea emisiilor poluante cu 15-20% şi creşterea puterii motorului cu 5-7% sau, în funcţie de obiectivele propuse, reducerea zgomotului de 3dB.
Şi cei de la Siemens VDO Automotive AG au realizat a treia generaţie a sistemului de injecţie common-rail (PCR 3). Noutatea este un injector proiectat astfel încât să asigure presiuni mai mari de lucru şi să exploateze mai bine avantajele injecţiei multiple. Acest tip de injector are un actuator piezoelectric mai mic decât cel al generaţiei precedente, fiind integrat direct în arborele supapei de control.
În acelaşi timp, noul injector necesită un spaţiu redus şi asigură o caracteristică de debit constantă, precum şi o fiabilitate operaţională ridicată. Prin folosirea noului sistem PCR 3, multe modele de autovehicule satisfac normele de poluare EURO 5 fără a necesita un filtru de particule.
Motorul TDI de 3,0 litri, în şase cilindri, care echipează modelul Audi A8, este primul de serie echipat cu injectoare piezoelectrice.. Pentru o reducere suplimentară a emisiei de particule (de la Euro 4 la Euro 5), Audi A8 3,0 TDI foloseşte ca echipament suplimentar un filtru de particule bazat pe tehnologia „catalysed soot filter” (CSF), ce are o acoperire cu metale preţioase cu rol de catalizator.
Această tehnologie nu necesită aditivi suplimentari pentru combustibil, iar durata de viaţă a filtrului este egală cu cea a autovehicului. Reducerea emisiilor de particule se realizează prin regenerarea pasivă, care se bazează pe conversia lentă a particulelor depuse în convertorul catalitic în CO2.
Acest proces are loc în domeniul de temperaturi de 350-5000C şi este un proces continuu, specific pentru deplasarea extraurbană. Pentru accelerarea regenerării filtrului temperatura gazelor de evacuare este crescuta la aproximativ 6000C la fiecare 1.000-1.200 km, Deoarece regenerarea activă se face foarte rar, dupa 50.000-60.000 km rulati, creşterea consumului de combustibil datorată acesteia este foarte mică.
În perspectivă, se urmăreşte creşterea presiunii de injecţie. Creşterea presiunii la orificiile de injecţie până la 2.000 bar se realizeaza prin multiplicarea presiunii fără mărirea presiunii din sistem. Pentru sistemul common-rail Bosch de generaţia a patra, caracteristica de bază este injectorul cu deschidere variabilă (variable injector nozzle). Injectoarele existente utilizează un singur rând de 5-7 orificii şi o singură fază pentru distribuirea combustibilului în cilindru.
Injectorul cu deschidere variabilă are două rânduri de orificii care pot fi activate în două faze. În prima fază se deschide primul rând de orificii, cu diametre foarte mici, ce facilitează dozarea precisă la mers în gol şi sarcini parţiale. În a doua fază se deschid şi restul orificiilor, pentru a asigura un debit mărit de injecţie.
Motoarele echipate cu sisteme Bosch de injecţie pompă-injector, datorită presiunii mari de lucru (2.050 bar), sunt caracterizate de emisii reduse de particule. Bosch lucrează la dezvoltarea sistemului prin introducerea tehnologiei injectorului cu deschidere coaxială variabilă (Coaxial Variable Nozzle), care reduce zgomotul şi emisiile poluante şi va îmbunătăţi performanţele. Acest tip de injector diferă de cele clasice prin numărul, aranjamentul, diametrul şi forma orificiilor de injecţie.
O supapă electromagnetică controlează două ace coaxiale, ce deschid două rânduri de orificii. Primul rând de orificii, cu debit redus, oferă cantităţi reduse de combustibil la începutul injecţiei, determinând o ardere lentă şi un nivel de zgomot redus. La sarcini parţiale se îmbunătăţeşte calitatea amestecului, ceea ce duce la reducerea emisiilor poluante.
Încercările efectuate au arătat o reducere a emisiei de particule şi de oxizi de azot cu 25-40%. Când al doilea rând de orificii (cu debit mare de combustibil) este deschis, performanţele motorului cresc, fără a fi nevoie de creşterea presiunii de injecţie. Alt avantaj al sistemului este posibilitatea folosirii preinjecţiei pe o gamă largă de turaţii şi sarcini.
