Układ Common Rail w silnikach Diesla – sprawdzenie zasady działania

W 1936 roku po raz pierwszy w seryjnym samochodzie Mercedes-Benz pojawił się silnik wysokoprężny. Teraz nowoczesne silniki wysokoprężne mają zupełnie inną konstrukcję, a za ich pracę odpowiada Common Rail. Co to jest? Jest to sposób zasilania napędu paliwem. W przeciwieństwie do silników benzynowych, silniki wysokoprężne od dawna opierają się na bezpośrednim wtrysku oleju napędowego do komory spalania. Common Rail to jedna z najnowszych konstrukcji i kamień milowy w rozwoju silników o zapłonie samoczynnym. Jak to działa? Przeczytaj nasz artykuł!

Układ wtrysku oleju napędowego - historia rozwoju

We wczesnych jednostkach z zapłonem samoczynnym paliwo było wtryskiwane do cylindra wraz z powietrzem. Odpowiadały za to sprężarki powietrza. Z czasem opracowano coraz dokładniejsze i wydajniejsze wysokociśnieniowe pompy paliwowe, a do produkcji silników samochodowych zastosowano komory wstępne z wtryskiem pośrednim. Dalsze rozwiązania: 

• dysze sprężynowe;
• pompa wtryskowa;
• wtryskiwacze piezoelektryczne;
• dysze elektromagnetyczne;
• Układ paliwowy akumulatora.

W tekście porozmawiamy oczywiście o ostatnim z nich, tj. o systemie Common Rail.

Silnik Diesla z pompą wtryskową – zasada działania układu

Na wstępie należy zaznaczyć, że zapłon w silnikach Diesla odbywa się pod wysokim ciśnieniem i nie wymaga iskry zewnętrznej, jak ma to miejsce w przypadku silników benzynowych. Niezwykle wysoki stopień sprężania jest warunkiem wstępnym, a paliwo musi być dostarczane pod ogromnym ciśnieniem. Pompę wtryskową można podzielić na sekcje, aby dostarczać paliwo do określonego cylindra. Za pomocą tłoka dystrybutora wygenerował dawkę rozprowadzaną w głowicy oddzielnymi przewodami paliwowymi.

Korzyści z zastosowania silnika Diesla

Dlaczego użytkownicy kochają jednostki wysokoprężne? Przede wszystkim silniki te zapewniają bardzo dobrą kulturę pracy przy niskim zużyciu paliwa (w porównaniu do jednostek o zapłonie iskrowym). Może nie osiągają tak imponującej mocy, ale generują wysoki moment obrotowy. Startuje już przy niskich obrotach silnika, dzięki czemu możliwe jest utrzymanie jednostek w tych dolnych partiach zakresu obrotów. Silniki Common Rail i inne rodzaje wtrysku oleju napędowego są również niezwykle trwałe.

System Common Rail – czym różni się od swoich poprzedników?

W dotychczas stosowanych silnikach wysokoprężnych wtryskiwacze pracowały pod kontrolą pompy wtryskowej. Wyjątkiem były pompowtryskiwacze, które są połączone z tłokami odpowiedzialnymi za wytwarzanie ciśnienia paliwa. Wtrysk Common Rail działa inaczej i wykorzystuje szynę zwaną szyną. Paliwo gromadzi się w nim pod bardzo wysokim ciśnieniem (ponad 2000 barów), a wtrysk następuje po otrzymaniu sygnału elektrycznego przyłożonego do dyszy.

Common Rail – co daje silnikowi?

Jaki wpływ na napęd ma taki cykl wtrysku paliwa do komory spalania? Korzyść wynika z samego wzrostu ciśnienia paliwa, które jest wtryskiwane do cylindra. Uzyskanie prawie 2000 barów na dyszy pozwala stworzyć niemal idealną mgiełkę paliwową, która doskonale miesza się z powietrzem. Elektroniczne sterowanie momentem uniesienia igły umożliwia również wykorzystanie faz wtrysku. czym oni są?

Silnik Common Rail i regulacja wtrysku paliwa

Nowoczesne silniki Common Rail mają co najmniej 5 stopni wtrysku. W najbardziej zaawansowanych silnikach jest ich 8. Jakie są konsekwencje takiego sposobu zasilania paliwem? Podział wtrysku na fazy łagodzi pracę silnika i eliminuje charakterystyczne stukanie. Umożliwia to również dokładniejsze spalanie mieszanki, co skutkuje większą wydajnością silnika. Wytwarza również mniej substancji NOx, które na przestrzeni lat zostały na różne sposoby wyeliminowane z silników Diesla.

Historia silników Common Rail

Pierwsze silniki z wtryskiem Common Rail zostały wprowadzone do samochodów osobowych przez Fiata. Były to jednostki z oznaczeniem JTD, które spełniały normy emisji spalin Euro 3. Mimo, że był to silnik innowacyjny, był bardzo dobrze skonstruowany i okazał się niezawodny. Dziś jednostki 1.9 JTD i 2.4 JTD są bardzo cenione na rynku wtórnym, mimo że od premiery pierwszego Fiata z Common Rail minęły już ponad 24 lata.

Common Rail w silnikach samochodów ciężarowych

Fiat nie był jednak pierwszym producentem na świecie, który wprowadził na rynek pojazd typu common rail. Samochód ten był produkowany przez markę Hino. To japońska firma produkująca ciężarówki i podporządkowana Toyocie. W jej modelu Ranger zamontowano 7,7-litrową (!) jednostkę, która dzięki nowoczesnemu wtryskowi generowała 284 KM. Japończycy wprowadzili tę ciężarówkę w 1995 roku i pokonali Fiata o 2 lata.

Wtrysk bezpośredni — olej napędowy Common Rail i jakość paliwa

To tutaj objawia się jedna z wad tego typu konstrukcji. Jest to wyjątkowo duża wrażliwość wtryskiwaczy na jakość paliwa. Nawet najmniejsze zanieczyszczenia, których filtr paliwa nie jest w stanie wychwycić, mogą zatkać otwory. A to są wymiary mikroskopijne, bo ciśnienie paliwa nie wymusza zaprojektowania perforacji o większym rozmiarze. Dlatego każdy właściciel samochód z Common Rail musisz zadbać o tankowanie oleju napędowego na sprawdzonych stacjach. Trzeba też uważać na duże zasiarczenie paliwa, które niekorzystnie wpływa na wtryskiwacze.

System Common Rail w silniku i jego wady

Jedną z wad, o której już wspomnieliśmy, jest to, że taki sposób dostarczania paliwa do silnika wymusza zakup paliwa najwyższej jakości. W jednostkach napędowych z innymi układami paliwowymi wymiana filtra paliwa jest zwykle wymagana co 2. lub 3. wymiana oleju silnikowego. Z Common Rail nie możesz czekać tak długo. Konserwacja oleju jest droższa, bo prawie za każdym razem trzeba sięgać po nowy filtr.

Koszty paliwa i konserwacji oleju napędowego Common Rail

To kolejny powód, dla którego warto zadbać o jakość paliwa w tych dieslach. Regeneracja łącznie z czyszczeniem wtryskiwaczy common rail to koszt około 10 euro za sztukę. Jeśli konieczna będzie wymiana, niestety czeka Cię bardzo nieprzyjemna niespodzianka. Koszt jednego egzemplarza może przekroczyć nawet 100 euro. Oczywiście zależy to od konkretnego modelu samochodu. W najgorszym przypadku będziesz musiał zapłacić za 4 sztuki. W przypadku silników V6 lub V8 kwota odpowiednio wzrasta.

Jak długo działają wtryskiwacze Common Rail?

To pytanie jest bardzo interesujące dla nabywców samochodów z rynku wtórnego. Nic niezwykłego. W końcu chcą w niedalekiej przyszłości kupić samochód, który nie będzie wymagał regeneracji wtrysków. Producenci podają, że wtryskiwacze Common Rail pokonują bez awarii około 200-250 tysięcy kilometrów. Oczywiście są to szacunki i nie można się ich trzymać. W przypadku wielu samochodów ten przebieg już dawno minął i nadal nie ma wyraźnych oznak awarii. W innych autach zdarza się, że po przejechaniu 100 tys. lub trochę więcej trzeba wymienić jedną dyszę lub nawet cały komplet.

Jak rozpoznać uszkodzenie wtryskiwaczy Common Rail?

Nie jest to tak proste jak w przypadku starszych typów jednostek. Nowe diesle posiadają wiele systemów poprawiających jakość spalin (m.in. DPF). System ten zapobiega wydostawaniu się większości spalin na zewnątrz. W związku z tym nieszczelny wtryskiwacz Common Rail może powodować zwiększoną produkcję dymu. W pojazdach bez DPF może to być oznaką uszkodzonego wtryskiwacza. Kolejnym niepokojącym objawem są trudności z uruchomieniem silnika Common Rail po długim okresie bezczynności, zwłaszcza w warunkach zimowych. Zmienia się praca urządzenia, a sam silnik emituje silniejsze wibracje i nienaturalny hałas. Jednoznacznej odpowiedzi można udzielić sprawdzając przepełnienie lub diagnostykę w serwisie.

Jak dbać o wtryskiwacze common rail w silniku? Używaj tylko sprawdzonego paliwa, regularnie wymieniaj filtr paliwa i nie eksperymentuj z „cudownymi” produktami płynnymi, które mają regenerować wtryskiwacze. Ich użycie może przynieść efekt przeciwny do zamierzonego. Dbanie o dysze przedłuży ich żywotność i pozwoli uniknąć niezbyt niskich kosztów wymiany.