Τα Πιεζοηλεκτρικά μπέκ χρησιμοποιούν πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλους που στηρίζεται στο χαρακτηριστικό ότι όταν παραμορφωθούν (φαινόμενο της ηλεκτροδιαστολής),στα άκρα τους δημιουργείται ηλεκτρική τάση. Ισχύει όμως και το αντίστροφο, αν ασκηθεί ηλεκτρική τάση σε κρύσταλλο πιεζοηλεκτρικού υλικού, θα παραμορφωθεί από μόνος του, χωρίς την άσκηση μηχανικού φορτίου.
Τα πιεζοηλεκτρικά μπεκ έχουν στρώσεις από πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους, οι οποίοι παραμορφώνονται όταν βρεθούν υπό (ηλεκτρική) τάση. Όταν συμβεί αυτό, έχουμε κίνηση της ΄΄βελόνας΄΄ του μπεκ και παροχή καυσίμου. Τα πιεζοηλεκτρικά μπεκ δουλεύουν με διπλάσια ταχύτητα σε σύγκριση με τα συμβατικά μπεκ με πηνία, έτσι μπορούν να κάνουν μέχρι και 5 ψεκασμούς ανά κύκλο καύσης, ενώ στους κινητήρες άμεσου ψεκασμού χρησιμοποιούνται μέχρι και τρεις ανάλογα με τις απαιτήσεις.
Οι βαλβίδες αντλία/μπεκ είναι πιεζοηλεκτρικές βαλβίδες. Ανήκουν στις μονάδες αντλίας-μπεκ και συνδέονται απευθείας στον εγκέφαλο του κινητήρα. Ο εγκέφαλος του κινητήρα ελέγχει μέσω των βαλβίδων αυτών τις διάφορες φάσεις ψεκασμού των μονάδων αντλίας-μπεκ.
Τα πλεονεκτήματα των πιεζοηλεκτρικών βαλβίδων έναντι μιας μονάδας αντλίας-μπεκ με μαγνητική βαλβίδα είναι:
– μειωμένες εκπομπές θορύβου,
– ευρύτερο φάσμα πιέσεων ψεκασμού (130 – 2200 bar),
– πιο ευέλικτη διαμόρφωση του προψεκασμού
– πολύ μικρότερο βάρος και δουλεύουν σε ταχύτητα διπλάσια από αυτή των ηλεκτρομαγνητικών (φτάνουν το 1 χιλιοστό του δευτερολέπτου).
– Τα μηχανικά μέρη έχουν ελαττωθεί κατά 75% όπως και η μάζα τους
Ο λόγος που απαιτείται δυνατότητα ακρίβειας ψεκασμού κατά την καύση δεν αφορά μόνο των έλεγχο της χρονικής στιγμής που θα ανοίξει, της χρονικής περιόδου που θα παραμείνει ανοιχτό και της ποσότητας καυσίμου που θα ψεκάσει το μπεκ, δεδομένου των στοφών και του φορτίου του κινητήρα.
Όπως φαίνεται και από το σχήμα το μπεκ δεν ανοίγει μόνο μία φορά, αλλά ανοιγοκλείνει σε διάφορες φάσεις.
Η 3η γενιά Common Rail δουλεύει στην ίδια πίεση λειτουργίας με την 2η γενιά στα 1600 bar και χρησιμοποιείται η ίδια αντλία VP44.
Μία άλλη όμως διαφορά είναι ότι η ποσότητα επιστρέψιμου καυσίμου είναι μικρότερη με αποτέλεσμα η αντλία να τραβάει λιγότερη ενέργεια από τον κινητήρα για να διατηρήσει σταθερή την πίεση ή ακόμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μικρότερη αντλία.
Οι δυο μεγάλες προμηθεύτριες εταιρίες των αυτοκινητοβιομηχανιών η BOSCH και η SIEMENS VDO ανάπτυξαν σχεδόν ταυτόχρονα και παράλληλα το project αυτό και βρίσκονται σε έναν αγώνα δρόμου μεταξύ τους εφαρμόζοντάς το σε διάφορους κινητήρες και κατά συνέπεια σε διάφορα μεταφορικά μέσα.
Στο πρώτο αυτοκίνητο που εφαρμόστηκε η παραπάνω τεχνολογία είναι το Audi A8 3.0 TDI
Η διαδικασία ψεκασμού μπορεί να προσαρμοστεί στις εκάστοτε απαιτήσεις των συνθηκών Λειτουργίας του κινητήρα. Ανά διαδικασία ψεκασμού διενεργούνται μέχρι και πέντε μερικοί ψεκασμοί.
Προέγχυση
Πριν από τον κύριο ψεκασμό ψεκάζεται μια μικρή ποσότητα καυσίμου στον χώρο καύσης, η οποία προκαλεί μια αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Με αυτόν τον τρόπο μειώνεται η καθυστέρηση ανάφλεξης του κύριου ψεκασμού και ελαττώνεται η αύξηση της πίεσης καθώς και οι μέγιστες τιμές της στον χώρο καύσης. Αποτέλεσμα είναι χαμηλοί θόρυβοι καύσης και μειωμένες εκπομπές ρύπων. Ο αριθμός, η χρονική στιγμή και οι ποσότητες έγχυσης των προεγχύσεων εξαρτώνται από την κατάσταση λειτουργίας του κινητήρα.
Όταν ο κινητήρας είναι κρύος και έχει χαμηλές στροφές, εκτελούνται δύο προχύσεις για λόγους μείωσης του θορύβου. Σε περίπτωση μεγαλύτερου φορτίου και αυξημένων στροφών εκτελείται μόνο μία προέγχυση, ώστε να μειωθούν οι εκπομπές καυσαερίων. Σε πλήρες φορτίο και υψηλές στροφές δεν εκτελείται καμία προέγχυση, καθώς απαιτείται μεγάλη ποσότητα καυσίμου κατά τον κύριο ψεκασμό για να επιτευχθεί υψηΛός βαθμός απόδοσης.
