System Common-Rail.
Zasilanie Common-Rail.
Określenie "common-rail" jest bardzo często spotykane w opisach technicznych najnowszych silników wysokoprężnych, popularnie nazywanych - od nazwiska ich twórcy - Dieslami. Zanim przejdziemy do common-rail, konieczne jest krótkie wprowadzenie dotyczące zasady działania silnika wysokoprężnego.
Tłok zasysa tylko powietrze, które sprężone nagrzewa się do wysokiej temperatury. Wtedy wtryskiwane jest paliwo (olej napędowy) i tak powstała mieszanka paliwa z powietrzem zapala się samoczynnie. Dlatego spotyka się też określenie silnik o zapłonie samoczynnym.
Bezpośredniemu wtryskiwaniu paliwa do komory spalania do niedawna towarzyszyły; duży hałas i drgania silnika oraz ryzyko skrócenia żywotności tłoków, gdyż gwałtowne uderzenie gazów pod wysokim ciśnieniem mogłoby zniszczyć denko tłoka. Dlatego konstruktorzy wymyślili wtrysk pośredni. Komorę spalania podzielono na dwie części; pomocniczą i zasadniczą, łącząc je ze sobą cienkim kanalikiem. Paliwo wtryskuje się do komory pomocniczej i w niej jest zapalane. Już płonąca mieszanka kierowana jest do komory zasadniczej. Tym samym zmniejszono niekorzystne zjawiska wtrysku bezpośredniego, ale skomplikowano konstrukcję głowicy silnika z komorami pomocniczymi. Poza tym wystąpiły duże straty ciepła z towarzyszącym większym zużyciem paliwa i trudności z rozruchem zimnego silnika.
Wyżej wymienione komplikacje wtrysku pośredniego sprawiły, że ponownie skoncentrowano uwagę na pojedynczej komorze spalania, czyli wtrysku bezpośrednim. Osiągnięte rezultaty przypisuje sobie kilka firm. Na przykład Toyota, która już w 1995 r. uruchomiła seryjną produkcję silnika z zasilaniem typu common-rail, przeznaczonego do napędu samochodu ciężarowego marki Hino. FIAT natomiast szczyci się tym, że on rozwiązał problem silnikiem Unjet stosowanym do samochodów osobowych. Podzielił funkcje tłoczenia paliwa i jego wtrysku do cylindrów. Tym samym uniknięto niekorzystnych zjawisk związanych z bardzo zróżnicowanym wzrostem ciśnienia w przewodach pompa - wtryskiwacz, co było źródłem hałasu.
Rozwiązanie wyżej wymienione było obiecujące i prawa do jego stosowania od FIATA kupiła niemiecka firma Bosch, specjalizująca się w produkcji aparatury wtryskowej.
Przejmując prawa produkcji Bosch nadał nowemu rozwiązaniu, zaczerpniętą z języka angielskiego, nazwę common-rail. Oznacza ona wspólną szynę, listwę (Rail = szyna). Firmy stosujące to rozwiązanie nazywają je różnie, np. Peugeot posługuje się literami HDi będącymi skrótem od "High pressure Direct injection", czyli wysokociśnieniowe sterowanie wtryskiem, a Mercedes - CDI (Common-rail Direct-Injection).
Przypomnijmy, że w klasycznym układzie zasilania jest pompa wtryskowa wytwarzająca ciśnienie ok. 900 barów. Napędzana jest mechanicznie od wału korbowego silnika i bezpośrednio tłoczy paliwo do wtryskiwaczy poszczególnych cylindrów. Tym samym kąt wyprzedzenia wtrysku nie jest regulowany.
Inaczej jest w systemie common-rail. Nie ma wyżej wymienionej pompy wtryskowej, a silnik napędza wysokociśnieniową pompę, która tłoczy paliwo do szyny, listwy, kolektora, akumulatora lub nazywanego jeszcze magistralą przewodu - wspólnego dla wszystkich cylindrów. W przewodzie tym jest utrzymywane ciśnienie do 1350 barów, niezależnie od prędkości obrotowej i obciążenia silnika. Dopiero z tego przewodu paliwo jest rozdzielane do wtryskiwaczy wyposażonych w szybko działające zawory elektromagnetyczne i wtryskiwane do komory spalania.
Z nieosiągalną dotychczas precyzją, dzięki sterowaniu elektronicznemu, utrzymywany jest na stałym poziomie moment wtrysku, czas jego trwania oraz dawka wtryskiwanego paliwa. Konstruktor silnika może dowolnie kształtować przebieg wtrysku, a więc jego wyprzedzenie lub opóźnienie.
Dodatkową zaletą systemu common-rail jest tzw. wtrysk pilotowy (wstępny), w mikrosekundowym czasie, tuż przed wtryskiem zasadniczym. Jego zadaniem jest wstępne nagrzanie przestrzeni spalania. W ten sposób następuje szybszy zapłon mieszanki, powolniejszy wzrost ciśnienia i temperatury. Przy spalaniu jest niższy poziom hałasu, nawet od wytwarzanego przez silniki z komorą wstępną. Ważnymi zaletami są; małe zużycie paliwa i małe wydzielanie spalin.
System common-rail wywołał prawdziwą rewolucję w silnikach wysokoprężnych. Zwłaszcza w zastosowaniu do samochodów osobowych. Silniki te pracują równo, wyjątkowo ekonomicznie, są dynamiczne i tylko na krótko przy uruchomieniu słyszymy Diesla. Jego odgłosy już po chwili podobne są do silników benzynowych. Bardzo ważne jest też, że rozruch takiego silnika nie stwarza kłopotu.
Silniki Diesla z systemem zasilania common-rail stosują już znani producenci samochodów osobowych i dostawczych, również i ciężarowych. m.in. FIAT, Peugeot, Citroen, Mercedes, BMW i Rover.
Common Rail.
Common Rail � Citroen.