W roku 1936 silnik Diesla trafił po raz pierwszy do auta Mercedes-Benz produkowanego seryjnie. Teraz nowoczesne diesle to już zupełnie inne konstrukcje, a za ich działanie odpowiada common rail. Co to takiego? To sposób zasilania jednostki napędowej w paliwo. W odróżnieniu od silników benzynowych diesle już od dawna działają na podstawie bezpośredniego wtrysku oleju napędowego do komory spalania. Common rail to jedna z nowszych konstrukcji, która stanowi milowy kroku w rozwoju silników o zapłonie samoczynnym. Jak działa? Przeczytaj w naszym artykule!
Układ wtryskowy diesel – historia rozwoju
W pierwszych jednostkach o zapłonie samoczynnym paliwo było wtryskiwane razem z powietrzem do cylindra. Odpowiadały za to sprężarki powietrza. Z czasem powstawały coraz bardziej precyzyjne i wydajne pompy wtryskowe, a do produkcji silników samochodowych wykorzystywano komory wstępne przy wtrysku pośrednim. Kolejne rozwiązania to:
- wtryskiwacze sprężynowe;
- pompowtryskiwacze;
- wtryskiwacze piezoelektryczne;
- wtryskiwacze elektromagnetyczne;
- common rail.
W tekście zajmiemy się oczywiście ostatnim z nich, czyli systemem common rail.
Silnik Diesla z pompą wtryskową – zasada działania układu
Na początku trzeba zaznaczyć, że zapłon w silnikach wysokoprężnych następuje pod wpływem dużego ciśnienia i nie potrzeba do tego zewnętrznej iskry, jak w przypadku jednostek benzynowych. Warunkiem jest wytworzenie wyjątkowo wysokiego stopnia sprężania, a paliwo musi zostać podane pod ogromnym ciśnieniem. Pompa wtryskowa mogła być podzielona na sekcje, by tłoczyć paliwo do konkretnego cylindra. Przy pomocy tłokorozdzielacza generowała dawkę rozdzielaną w głowicy do poszczególnych przewodów paliwowych.
Korzyści z eksploatacji silnika wysokoprężnego
Za co użytkownicy pokochali jednostki wysokoprężne? Przede wszystkim, silniki te zapewniają bardzo dobrą kulturę pracy przy jednoczesnym niewielkim zapotrzebowaniu na paliwo (w porównaniu do jednostek o zapłonie iskrowym). Nie osiągają może tak spektakularnych mocy liczonych w koniach mechanicznych, ale generują wysoki moment obrotowy. Zaczyna się on już od niskich wartości obrotowych silnika, dlatego można utrzymywać jednostki właśnie w tych dolnych partiach zakresu obrotów. Silniki z common rail i innymi rodzajami wtrysku oleju napędowego cechują się też wyjątkową trwałością.
Układ common rail – czym różni się od poprzedników?
W stosowanych do tej pory jednostkach napędowych o zapłonie samoczynnym wtryskiwacze działały pod dyktando pompy wtryskowej. Pewnym wyjątkiem były pompowtryskiwacze, które zespolone są z tłoczkami odpowiadającymi za generowanie ciśnienia paliwa. Wtrysk common rail działa inaczej i wykorzystuje listwę, która jest określana jako szyna. W niej kumulowane jest paliwo pod bardzo wysokim ciśnieniem (ponad 2000 barów), a wtrysk następuje po odbiorze sygnału elektrycznego dostarczanego do wtryskiwacza.
Common rail – co to daje silnikowi?
Jaki wpływ na jednostkę napędową ma taki cykl wtrysku paliwa do komory spalania? Korzyść płynie już z samego podniesienia wartości ciśnienia paliwa, które jest wtryskiwane do cylindra. Uzyskanie blisko 2000 barów we wtryskiwaczu pozwala wytworzyć wręcz idealną mgiełkę paliwa, która doskonale miesza się z powietrzem. Sterowanie elektroniczne momentem uniesienia iglicy daje też możliwość zastosowania faz wtrysku. Czym one są?
Silnik common rail a fazy wtrysku paliwa
W obecnie stosowanych jednostkach napędowych, które są wyposażone w common rail, występuje przynajmniej 5 faz wtrysku. W najbardziej zaawansowanych silnikach jest ich 8. Jakie są efekty takiego sposobu podawania paliwa? Dzielenie wtrysku na fazy zmiękcza pracę silnika i niweluje charakterystyczne klekotanie. Dzięki niemu możliwe jest też dokładniejsze spalenie mieszanki, a to przekłada się na większą sprawność silnika. Powstaje również mniej substancji NOx, które od lat są eliminowane różnymi sposobami w jednostkach wysokoprężnych.
Historia silników z wtryskiem common rail
Pierwsze silniki z wtryskiem common rail zostały wprowadzone do aut osobowych przez Fiata. Były to jednostki oznaczone znakiem JTD, które spełniały normy emisji spalin Euro 3. Mimo że był to pionierski silnik, został on bardzo dobrze zaprojektowany i okazał się wytrzymały. Do tej pory jednostki 1.9 JTD i 2.4 JTD są bardzo cenione na rynku wtórnym, mimo że od premiery pierwszego Fiata z common rail minęły ponad 24 lata.
Common rail w silnikach samochodów ciężarowych
Jednak to nie Fiat był pierwszym na świecie producentem, który wypuścił na rynek pojazd z szyną common rail. Taką maszynę wyprodukowała marka Hino. To japońska firma zajmująca się produkcja aut ciężarowych i podlegająca Toyocie. W swoim modelu Ranger zainstalowała jednostkę o pojemności 7,7 litra (!), która dzięki nowoczesnemu wtryskowi generowała 284 KM. Japończycy zaprezentowali tę ciężarówkę w 1995 roku i wyprzedzili firmę Fiat o 2 lata.
Wtrysk bezpośredni – diesel z common rail a jakość paliwa
Tutaj objawia się jedna z wad tego rodzaju konstrukcji. Jest nią wyjątkowo duża czułość wtryskiwaczy na jakość paliwa. Nawet najdrobniejsze zanieczyszczenia, których nie wychwyci filtr paliwa, mogą spowodować zatkanie otworów. A te są mikroskopijnych rozmiarów, ponieważ ciśnienie paliwa nie wymusza projektowania większych perforacji. Dlatego każdy posiadacz samochodu z common rail musi dbać o tankowanie oleju napędowego na sprawdzonych stacjach. Trzeba uważać też duże zasiarczenie paliwa, które destrukcyjnie wpływa na wtryskiwacze.
Układ common rail w silniku i jego wady
Jedną z niedogodności wspomnieliśmy już wcześniej – taki sposób podawania paliwa do silnika wymusza kupno najlepszej jakości paliwa. W jednostkach napędowych o innych systemach zasilania filtr paliwa zazwyczaj musi zostać zmieniony przy co 2. lub 3. wymianie oleju silnikowego. W przypadku common rail nie można czekać aż tak długo. Serwis olejowy jest bardziej kosztowny, bo praktycznie za każdym razem należy sięgać również po nowy filtr.
Common rail diesel a koszty serwisowe
To kolejny powód, dla którego warto dbać o jakość paliwa w tych silnikach Diesla. Regeneracja obejmująca czyszczenie wtryskiwaczy common rail to koszt ok. 100 zł za sztukę. Jeśli konieczna będzie wymiana, czeka cię niestety bardzo nieprzyjemna niespodzianka. Koszt jednego egzemplarza może przekraczać nawet 1000 zł. Oczywiście, jest to uzależnione od konkretnego modelu pojazdu. W najgorszym wypadku czeka cię więc wydatek za 4 sztuki. W przypadku jednostek V6 lub V8 kwota odpowiednio rośnie.
Ile wytrzymują wtryskiwacze common rail?
Takie pytanie bardzo interesuje nabywców aut z rynku wtórnego. Nic dziwnego. Przecież chcą kupić auto, które w niedalekiej przyszłości nie będzie wymagało regeneracji wtrysków. Producenci zakładają, że wtryskiwacze common rail pokonają bez awarii ok. 200-250 tysięcy kilometrów. Oczywiście, są to dane szacunkowe i nie można trzymać się ich kurczowo. W wielu pojazdach przebieg ten został już dawno pokonany, a mimo to nadal nie ma wyraźnych oznak uszkodzenia. W innych autach zdarza się jednak, że po 100 tysiącach lub nieco większym przebiegu należy wymienić jeden wtryskiwacz lub nawet komplet.
Jak poznać uszkodzenie wtrysków common rail?
Nie jest to tak proste, jak w starszego typu jednostkach. Nowe diesle mają liczne systemy poprawiające jakość spalin (w tym DPF). Wspomniany system sprawia, że większość spalin nie wydostaje się na zewnątrz. Lejący wtryskiwacz common rail powodowałby więc zwiększone dymienie. W autach bez DPF może to być objaw uszkodzonego wtryskiwacza. Inny niepokojący objaw to trudność z uruchomieniem silnika common rail po dłuższym postoju, szczególnie w warunkach zimowych. Praca jednostki zmienia się, a sam silnik generuje mocniejsze wibracje i nienaturalny hałas. Jednoznaczną odpowiedź może dać próba przelewowa lub diagnostyka w serwisie.
Jak dbać o wtryski common rail w silniku? Lej tylko sprawdzone paliwo, regularnie wymieniaj filtr paliwa i nie eksperymentuj z „cudownymi” produktami w płynie, które mają zregenerować wtryskiwacze. Ich stosowanie może przynieść odwrotny skutek do zamierzonego celu. Dbałość o wtryski sprawi, że wytrzymają dłużej i będziesz mógł uniknąć nie tak małych kosztów wymiany.
Subskrybuj
