Bosch: piezovstřikovače pro všechny třídy

Na trh se dostává stále více dieselových motorů s přímým vstřikováním common-rail 3. generace od firmy Bosch. "Předpokládáme, že v roce 2005 bude naším piezoelektricky řízeným vstřikovacím systémem sériově vybaveno devět nových motorů ve čtyř automobilkách", prohlásil Dr. Ulrich Dohle, vedoucí podnikové oblasti automobilová technika Dieselové systémy. "Tím pokryje naše 3. generace common rail téměř všechny třídy vozů a výkonů, od čtyřválců v nižší střední třídě až po osmiválce v nejvyšších třídách vozů", doplnil Dohle.

Po Audi a Volkswagen budou novým common rail vybaveny také například dieselové motory vozů Mercedes-Benz a do budoucna také Renault.

Sériová výroba nových vstřikovacích systémů byla ve firmě Bosch zahájena v roce 2003, nejprve pro třílitrový šestiválcový motor Audi.

Rychlý vývoj techniky vznětových motorů přivádí inženýry do slepých uliček, ze kterých vede jen nelehká cesta vývoje nového zařízení, často založených na nových aplikacích známých fyzikálních principů. To je i případ nových vstřikovacích ventilů. Nově byl využit piezoelektrický jev (známý například z kuchyňských zapalovačů). Stručně jej lze popsat jako reakci krystalové mřížky s kladně a záporně nabitými ionty, která se pod tlakem deformuje a posunutí iontů z jejich výchozích poloh vyvolává proudový impuls. V krystalu vzniká elektrické napětí. Funguje to i naopak. Když se přivede elektrické napětí, krystal se velmi rychle deformuje.

V praxi je rychlý pohyb vítán právě u vstřikovacích trysek, křemíkový krystal je nahrazen keramickým materiálem s podobnými vlastnostmi. Pro vyšší odolnost v nehostinných podmínkách spalovacího motoru je materiál zušlechtěn oxidem olovnatým nebo oxidem zirkoničitým. Konkurenční Siemens VDO používá piezoelektrický prvek délky cca 30 mm, složený z cca 400 vrstev. Napětí 150 V změní délku asi o 0,04 mm, což je přes pístky a pružiny převedeno na pohyb jehly vstřikovače v rozsahu cca 0,08 mm. Přesně definovaný zdvih umožňuje vstřikovat velmi malé dávky paliva (1 mm³), ve velmi krátkých časových intervalech.

Bosch, který dodává vstřikování common-rail třetí generace mj. pro nové motory Audi, používá odlišnou konstrukci piezo-vstřikovačů, která však podle výrobce lépe využívá potenciál nové technologie. Piezoprvek má asi 300 vrstev a podobně jako nová konkurence dovede trysku otevřít za méně než 0,1 milisekundy, tedy dvakrát rychleji než u klasických magnetických vstřikovacích trysek.To umožňuje několik vstřiků paliva během jednoho cyklu ve válci, což může být využito pro vyšší výkon nebo nízkou spotřebu, podle aktuálního režimu.

Technikům v automobilkách se přechodem na nový systém otevírá širší prostor pro vývoj motorů. "Pro řidiče se výměna generací projeví dalším snížením škodlivých emisí a – v závislosti na aplikaci – nižší spotřebou paliva, vyšším výkonem a v neposlední řadě klidnějším chodem dieselového motoru", vysvětluje Dohle.

Oproti dosavadním systémům common-rail v sobě nová vstřikovací technika v závislosti na konstrukci skrývá potenciál dalšího snižování spotřeby o další asi tři procenta, možnost zredukovat obsah škodlivin až o 20 procent, zvýšit dosažitelný výkon motoru až o pět procent, a také citelně snížit hlučnost motoru až o tři dB(A).

Pro další systém common-rail pro osobní vozy prověřuje nyní Bosch koncepci s ještě vyšším vstřikovacím tlakem nad 2000 bar a také injektory s variabilní vstřikovací geometrií.

To ovšem neznamená, že by Bosch opouštěl svou doménu systém čerpadlo-tryska. Podle plánů z předminulého roku se podíl 15 % Pumpe-Düse na celkové produkci vstřikovacích systémů Bosch prakticky nezmění ani v roce 2006. Common-rail se má podle těchto plánů v následujícím roce rozšířit až na 65 % celkové produkce, převážně na úkor řadových a rotačních vstřikovacích čerpadel.

Common-rail: Made in Jihlava

Významným výrobcem komponentů vstřikovacích systémů je také jihlavská pobočka německého koncernu Bosch Diesel s.r.o. Od roku 1999 se zde začaly postupně vyrábět komponenty pro systém common rail, které tvoří v současné době hlavní výrobní program. Jde o rozšířená vstřikovací čerpadla pro vznětové motory typu CP1 (max. vstřikovací tlak 1350 bar) a CP3 (max. vstřikovací tlak 1600 bar), tlakové zásobníky a od roku 2003 i regulační tlakové ventily. Pro výrobu čerpadla CP3 byl postaven v Jihlavě nový závod, počet zaměstnanců se zvýšil z 1 084 na téměř 4 500 a Bosch Diesel s.r.o. se tak zařadil k největším závodům Robert Bosch GmbH.