20 lat Common Rail dla Diesel II: Alfa Romeo była pierwszą

Kontynuacja: Trudna droga projektantów do wprowadzenia nowej technologii.

Są kręgosłupem wszystkiego Fiata i Boscha

Niedługo po tym, jak Fiat wprowadził wtrysk bezpośredni Croma w 1986 roku, podobny system wprowadził Rover, który stworzył go we współpracy z brytyjskimi specjalistami z firmy Perkins. Będzie on później używany w modelach Hondy. Dopiero w 1988 roku Grupa VW miała pierwszy silnik wysokoprężny z wtryskiem bezpośrednim, który również wykorzystywał pompę dystrybucyjną Bosch. Tak, to VW pełni rolę wtryskiwacza masowego do bezpośredniego wtrysku w pojazdach z silnikiem diesla. Jednak VW tak pasjonuje się silnikami TDI, że przegapia rewolucję końca XX wieku. Wróćmy więc do początku historii, aby ponownie spotkać się z inżynierami Fiata i Boscha. Tym razem nie chodzi o współpracę.

Wspomnianym wcześniej Centro Ricerce Fiat i Magnetti Marelli udało się jeszcze zbudować funkcjonalny system, w którym proces wytwarzania ciśnienia jest od siebie oddzielony. Pozwala to uniknąć spadków ciśnienia i osiąga maksymalne ciśnienie przy dużych prędkościach. W tym celu pompa rotacyjna napełnia grubościenną stalową listwę paliwową. Wtrysk bezpośredni realizowany jest za pomocą wtryskiwaczy sterowanych elektromagnetycznie. Pierwsze prototypy powstały w 1991 roku, a trzy lata później technologia została sprzedana firmie Bosch, która dalej ją rozwijała. System, opracowany w ten sposób przez Fiata i udoskonalony przez Boscha, pojawił się w 1997 roku w Alfa Romeo 156 2.4 JTD i Mercedes-Benz E220 d. Jednocześnie maksymalne ciśnienie wtrysku wynoszące 1360 bar nadal nie przekracza ciśnienia niektórych wcześniejszych układów (stosowanych w Oplu Vectrze i Audi A6 2.5 TDI z 1996 r. oraz w BMW 320d z 1998 r., pompa VP 44 do wtrysk bezpośredni osiąga ciśnienie w zakresie 1500 - 1750 bar), ale kontrola procesu i wydajność są na znacznie wyższym poziomie.

Jego największą zaletą jest utrzymywanie stałego wysokiego ciśnienia w listwie, co pozwala na precyzyjną kontrolę wtrysku, który z kolei może być teraz dostarczany partiami - co jest bardzo ważne w przypadku mieszanki w silniku Diesla. Dzięki temu ciśnienie jest niezależne od prędkości, jakość procesu spalania ulega znacznej poprawie, co oznacza zmniejszenie zużycia paliwa i emisji. Wraz z rozwojem systemu wtryskiwacze elektromagnetyczne zostaną zastąpione dokładniejszymi wtryskiwaczami piezoelektrycznymi, co pozwoli na zastosowanie dużej ilości wtrysków krótkoterminowych i ciśnień do 2500 bar dla samochodów osobowych i do 3000 bar dla samochodów ciężarowych i autobusów w najnowszych generacji silników wysokoprężnych.

Bóle porodowe z Common Rail

Oczywiście nawet inżynierowie Fiata nie zaczynają na ślepo. Mają jednak dostęp do prac zarówno Vickersa, który stworzył podobny system mechaniczny wiele lat temu, jak i szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii ETH, aw szczególności zespołu Roberta Huberta, który w latach 60. stworzył udany prototyp diesla. z systemem Common Rail i sterowaniem elektronicznym. Oczywiście podstawowe urządzenia elektroniczne z tamtych lat pozwalały na pracę w laboratorium jedynie prototypom, ale w 1983 roku Marko Ganzer z ETH opatentował „elektronicznie sterowany system ładowania akumulatorów” do samochodów z silnikiem Diesla. W rzeczywistości jest to pierwszy obiecujący rozwój takiego systemu. Przecież problem nie tkwi w pomyśle, ale w jego realizacji i to inżynierowie Fiata i Boscha potrafią uporać się ze wszystkimi problemami związanymi z wyciekami wysokiego ciśnienia nieodłącznie związanymi z tą technologią, tworzeniem odpowiednich wtryskiwaczy i nie tylko. Mało znanym faktem jest, że choć producenci samochodów w Japonii pozostają w tyle w rozwoju silników Diesla, tak naprawdę pierwszym pojazdem, w którym zastosowano wtrysk Common Rail, była ciężarówka Hino z silnikiem J08C i układem wtryskowym Denso, co jest efektem pracy zespołów dr Shonei Ito i Latarnie Masahiko. Równie interesujący jest fakt, że w latach 80-tych inżynierowie z wschodnioniemieckich targów IFA z powodzeniem opracowali podobny system dla swoich ciężarówek.

Niestety problemy finansowe Fiata pod koniec lat 90. zmusiły go do sprzedania swojego złotego kurczaka firmie Bosch. W końcu to Bosch opracował tę technologię i dziś jest niekwestionowanym liderem w produkcji tych systemów. W rzeczywistości producentów tego sprzętu wciąż jest niewielu - oprócz Boscha są to Denso, Delphi i Siemens. Pod maską iw jakimkolwiek aucie nie spojrzysz, znajdziesz coś podobnego. Wkrótce po tym, jak system Common Rail pokazał swoją przewagę nad wszystkim innym, został wprowadzony przez francuskich producentów PSA. W tym czasie producenci tacy jak Mazda i Nissan wprowadzili już wtrysk bezpośredni, ale bez systemu Common Rail VW nadal szuka sposobów na stworzenie wydajnego systemu, który nie korzysta z patentów Common Rail i wprowadził bardziej powszechny system wtrysków dla pomp samochodowych w 2000 r. Rzeczywiście, w 2009 roku VW również się nie poddał i nie wymienił go na common rail.

Producenci samochodów ciężarowych wprowadzili go później – jeszcze kilka lat temu ich silniki były również wyposażone w pompowtryskiwacz lub tzw. Na wystawie w Tokio Quon pokazał kolejne ciekawe rozwiązanie - technologię pompowtryskiwaczy, która jednak zasilana jest wspólną cienkościenną szyną o niższym ciśnieniu. Ten ostatni pełni rolę pośredniego węzła bilansującego.

Oprócz wszystkich powyższych, system Common Rail zasadniczo różni się od układów wstępnego wtrysku, ponieważ opiera się na energii kinetycznej generowanej przez pompę do precyzyjnego wtrysku paliwa. Eliminuje to potrzebę tak wysokiego stopnia sprężania, a także wysokiego poziomu turbulencji, który jest preferowany w silnikach Diesla z komorą wstępną i który jest intensywnie generowany w silnikach Diesla z komorą wirową. System Common Rail wraz z rozwojem technologii elektronicznego sterowania i turbosprężarek stworzył warunki wstępne dla rewolucji diesla, a bez niego silniki benzynowe nie miałyby dziś szans. Nawiasem mówiąc, ten ostatni również otrzymał podobny system napełniania, tylko na mniejsze zamówienie. Ale to już inna historia.

Tak, system Common Rail jest drogi i złożony, ale obecnie nie ma alternatywy dla diesli. Producentom udało się również stworzyć tańsze opcje o niższym ciśnieniu dla tanich pojazdów, takich jak Indie, gdzie olej napędowy jest szanowany. Po ostatnich skandalach za wszystkie ziemskie wady obwiniano olej napędowy, ale jak pokazują ostatnie testy aplikacji, jego czyszczenie jest całkiem możliwe. W każdym razie czekają nas ciekawe czasy.

Tekst: Georgy Kolev