Common Rail – Zasada Działania i Podział

Common Rail to jedna z najnowszych wersji wtrysku bezpośredniego, stosowana obecnie we wszystkich nowoczesnych silniach diesla. Ogólnie rzecz biorąc, pod względem technicznym trudniej stworzyć układy wtryskowe do tego typu silników, aniżeli do jednostek wysokoprężnych, a i są one zdecydowanie droższe. Wynika to z faktu, iż w silniku diesla paliwo podawane jest ze zbiornika przez filtr do pompy wysokiego ciśnienia, gdzie poddawane jest cały czas sprężaniu pod ciśnieniem do wartości, w jakiej będzie wtryskiwane do cylindrów. Stamtąd zaś przedostaje się do kolektora (który ma z reguły albo kształt rurki, albo okrągłej puszki i od niego wzięła się nazwa common rail), a następnie do wszystkich wtryskiwaczy, które są tu sterowane elektrycznie.

Cechą charakterystyczną common rail (podobnie jak i pompowtryskiwaczy), jest również to, że w układzie tym uzyskiwane jest bardzo wysokie ciśnienie, które, dzięki specjalnemu akumulatorowi (zwanego listwą lub szyną) wyrównuje się, a które jest konieczne do odpowiednio silnego rozpylenia paliwa w komorze spalania (wtrysk w tym systemie odbywa się pod ciśnieniem nawet o dziesięć razy większym, aniżeli w standardowych układach wtryskowych). Ta wersja układu wtrysku bezpośredniego po raz pierwszy została zastosowana w roku 1997, w samochodzie marki Alfa Romeo i obecnie wypiera inne systemy wtryskowe, zapewniając lepsze spalanie paliwa, wyższą sprawność termodynamiczną, mniejsze wydzielania ciepła, jak również spełniając rygorystyczne normy czystości spalin oraz generując mniej hałasu. W układzie tym wtrysk paliwa jest sterowany elektronicznie i odbywa się w trzech etapach, jako: dawka pilotująca, dawka właściwa oraz ostatnia dawka dopalająca. Oczywiście, na rynku pojawiają się coraz nowsze generacje tego urządzenia, które mogą oferować zwiększoną liczbę etapów wtrysku paliwa, albo nawet uzależniać ilość etapów wtrysków od np. obciążenia silnika, czy jego obrotów.

Silniki z wykorzystaniem systemu wtrysku bezpośredniego common rail zostały po raz pierwszy zastosowane w samochodach osobowych przez firmę Fiat, a technologia ta używana jest pod nazwą JTD, a także MultiJet. Oznaczenia tej technologii różnią się między sobą w zależności zarówno od producenta urządzenia, jak i od generacji systemu. I tak, obecnie na rynku pierwsza generacja systemu common rail jest już wypierana i nie stosuje się jej raczej w nowych samochodach.

Od roku 2000 wprowadzono bowiem II generację zmodernizowanego Common Rail, charakteryzującego się ciśnieniem 1600 bar i wielofazowością wtrysku (najczęściej występuje pięć faz, a najwięcej może być ich siedem); jest ona obecnie najczęściej stosowana na rynku motoryzacyjnym i ściśle konkuruje z rozwiązaniem pompowtryskiwaczy, które zostały podjęte przez niektórych producentów, m.in. Volkswagena). Rozwiązanie to przyjęto m.in. w silniku 1.3 MultiJet.

Trzy lata później pojawiła się kolejna, już III generacja Common Rail, różniąca się od wcześniejszych rozwiązań wtryskowych, zastosowaniem piezokrystalicznych wtryskiwaczy, które są znacznie szybsze, w porównaniu do poprzednich – elektromagnetycznych. Zastosowanie tego rozwiązania pozwoliło konstruktorom jeszcze bardziej (nawet o jedną piątą) zredukować wielkość emisji szkodliwych składników spalin. Z tego typu silnikiem mamy do czynienia m.in. w samochodzie marki Audi model A6 3.0 TDI, bądź Renault 2.0dCi 175KM.

W chwili obecnej zaś trwają postępujące prace nad stworzeniem IV generacji Common Rail, która ma na celu w dalszym ciągu eliminowanie zanieczyszczenia wywołanego spalinami, poprzez podniesienie ciśnienia wtrysku oraz bardziej udoskonalone sterowanie wtryskiwaczami. Zastosowanie tego typu rozwiązania planowane jest w silnikach produkowanych przez firmę Toyota, m.in. w samochodach 2.0 D-4D Clean Power.

Pod względem zaś producenta, rozwiązania common rail są następujące:

CDTI – to common rail II generacji z mocą 70 lub 90 KM, cztery zawory na cylinder, wielofazowy wtrysk i możliwość wystąpienia turbosprężarki o zmiennej geometrii; zastosowany m.in. w: Fiacie Punto, Oplu Agili, Suzuki Swift;
HDI, TDCI – silniki zaczęto produkować w 2001 roku m.in. przez PSA i Prenery z mocą od 68 do 70KM; zastosowane m.in. w: Citroënie C2 i C3, Citroënie XSARZE 1.4 HDi, Fordzie FIESTA, Peugeocie 206 i 307, bądź Mazdzie 2;
DCI – producenci: Renault i Valladolid, common rail II generacji z dwoma zaworami na cylindrze; charakteryzujące się z bardzo niskich zużyciach paliwa, zastosowane m.in. w: Nissan MICRA, lub ALMERA, bądź Renault CLIO, lub MEGANE;
D-4D zastosowane głównie przez Toyotę w samochodach: Toyota YARIS, Toyota COROLLA; początek produkcji w 2001 roku, to common rail II generacji z dwoma zaworami na cylindrze i wersjami mocy 75 i 90KM;
TDI – silnik trzycylindrowy z dwoma zaworami na cylindrze i wykorzystanymi pompowtryskiwaczami przez firmy: Volkswagen i Salzgitter z Niemcy w samochodach: Audi A2, Seat IBIZA, Skoda FABIA, Volkswagen POLO, lub LUPO.

MotoSerwis Wtryskiwacze – Common Rail – Bezpośredni Wtrysk Paliwa