Układ wtryskowy Common Rail w silnikach diesla – jak działa?

Kierowcy decydowali się na zakup diesla głównie ze względu na niskie zużycie paliwa. Wartości rzędu 4l/100 km były możliwe do osiągnięcia podczas spokojnej jazdy miejskiej.

I to niskie zużycie paliwa można zawdzięczać wtryskiwaczom Common Rail. Jednak trzeba pamiętać o tym, że miłość do diesli to miłość trudna. Bo równocześnie te same wtryskiwacze trzeba wymieniać. A koszt ich wymiany jest niebagatelny (średnio od 1500 do 2000 zł za jeden).

Gdyby kierowca współczesnego diesla miał do wymiany tylko wtryskiwacze, to jakoś by to przebolał. Ale niestety, lista części, które się zużywają i są drogie, jest bardzo długa. Pompy wtryskowe wysokiego ciśnienia, turbosprężarki, zawory recyrkulacji EGR, świece żarowe, filtry cząstek stałych, czujniki…

Jak działa silnik diesla?

W przypadku silnika diesla czyli silnika o zapłonie samoczynnym nie potrzeba iskry, która ma za zadanie zapalenie mieszanki paliwowo – powietrznej. Do cylindrów zasysane jest powietrze, które jest skompresowane przez turbosprężarkę, a następnie schłodzone przez intercooler (chłodnicę powietrza doładowanego). Do masy powietrza wtryskiwane jest paliwo pod bardzo wysokim ciśnieniem (w zależności od układu, nawet 2000 bar). To wystarczy, żeby doszło do samoczynnego zapalenia się mieszanki paliwowo powietrznej.

Aby ułatwić rozruch jednostki napędowej, a także wspomóc ją w trakcie jazdy, w silnikach diesla stosuje się układ wspomagania rozruchu. Jego głównym elementem są świece żarowe, które podgrzewają komory spalania przed uruchomieniem silnika, a następnie dogrzewają je w razie potrzeby.

Układ zasilania silnika diesla

Zadaniem układu zasilania paliwem jest pobranie paliwa ze zbiornika (baku), nadanie mu odpowiedniego, wysokiego ciśnienia i wtryśnięcie odpowiedniej dawki paliwa w odpowiednim czasie. Cały proces sterowany jest przez komputer, który cały czas monitoruje dane z szeregu czujników. W starszych silnikach diesla stosowano między innymi pompy rozdzielaczowe , a potem pompowtryskiwacze. Na wprowadzenie do linii układu wtrysku bezpośredniego miało wpływ kilka czynników:

• Stale zaostrzane normy emisji spalin;

• Oczekiwania konsumentów wobec silników, które miały być oszczędne i mocne;

• Zmniejszenie rozmiarów układu wtryskowego, aby móc projektować mniejszy silnik. Zastosowanie pompowtryskiwaczy powoduje, że jednostka napędowa musi być wysoka. Kompaktowy układ Common Rail nie wymaga tak dużo miejsca. Jego naprawa też jest prostsza – w razie awarii wystarcza odłączenie i wykręcenie wtryskiwacza, a następnie jego instalacja w oprogramowaniu sterownika silnika.

Jak jest zbudowany układ Common Rail i jak działa w praktyce?

Układ kochany, kiedy auto zużywa mało paliwa i znienawidzony, kiedy przychodzi do wymiany wtrysków albo pompy wtryskowej. Układ bardzo czuły na jakość paliwa, wymagający regularnej, jak najczęstszej wymiany filtra paliwa, który chroni go przed zanieczyszczeniami.

Z jakich elementów składa się układ Common Rail?

• Sterownika silnika, który między innymi oblicza dawkę paliwa, moment otwarcia wtryskiwacza i rodzaj przebiegu wtrysku paliwa, np. dotrysk w razie potrzeby.

• Pompy elektrycznej, zanurzonej w baku paliwa, która tłoczy paliwo poprzez przewody paliwowe aż do pompy wysokiego ciśnienia. To tak zwany obwód niskiego ciśnienia paliwa.

• Pompy wysokiego ciśnienia (najczęściej tłoczkowej pompy promieniowej), która jest napędzana przez pasek wieloklinowy, pasek rozrządu, łańcuch rozrządu albo przekładnię zębatą, przekazujące napęd z wału korbowego. Pompa wysokiego ciśnienia spręża paliwo do bardzo wysokiego ciśnienia.

• Listwy wtryskowej Common Rail, czyli rury stalowej, do której podłączone są przewody paliwowe, czujnik ciśnienia i zawór regulacji ciśnienia paliwa. Zadaniem listwy jest gromadzenia paliwa pod wysokim ciśnieniem.

• Wtryskiwaczy: elektromagnetycznych albo piezoelektrycznych. Jeden wtryskiwacz przypada na jeden cylinder silnika. Wtryskiwacze są wkręcone w głowicę jednostki napędowej. Ich końcówki są zanurzone w komorach spalania. Końcowa część wtryskiwacza – iglica, ma zamontowany na końcu rozpylacz wielootworkowy. Jest on odpowiedzialny za rozpylenie paliwa we wnętrzu cylindra. Wtryskiwacze mogą wykonywać kilka rodzajów wtrysku. Standardowo jest do przedwtrysk, wtrysk zasadniczy i dotrysk.

• Układu powrotnego paliwa – niskociśnieniowego, który przechodzi przez chłodnicę układu chłodniczego. Po schłodzeniu paliwo trafia z powrotem do zbiornika paliwa.

Warto pamiętać, że sterownik Common Rail zbiera stale dane z szeregu czujników, aby móc właściwie pracować. A jest ich zazwyczaj ok. dziesięciu.

Michał Lisiak