Rozwiewamy wątpliwości związane z zasadami działania Common Rail

System Common Rail działa na zasadzie wtrysku bezpośredniego, czyli paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do komory spalania silnika. W przypadku Common Rail, paliwo zbiornika jest przesyłane przez pompę paliwową do układu Common Rail, który składa się z jednej lub kilku rur o wysokim ciśnieniu, zwanymi "szynami". Wszystkie wtryskiwacze są podłączone do tych samych "szyn" poprzez odpowiednie przewody. Sterowanie wtryskiem paliwa odbywa się za pomocą elektronicznego układu sterującego, który za pomocą specjalnych przetworników hydraulicznych (nazywanych zaworami sterującymi) reguluje ciśnienie w szynach Common Rail. Dzięki temu, każdy wtryskiwacz może być otwierany i zamykany niezależnie, a ilość wtryskiwanego paliwa, moment wtrysku i czas trwania wtrysku są kontrolowane przez sterownik, co pozwala na bardzo precyzyjne wtryskiwanie paliwa do silnika w czasie rzeczywistym. Dzięki temu, system Common Rail umożliwia uzyskanie wyższej efektywności i lepszej emisji spalin, a także zwiększenie mocy i momentu obrotowego silnika, przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia paliwa. Tak w skrócie wygląda budowa układu Common Rail, ale zanim przejdziemy dalej, warto przypomnieć o tym, iż są dwa rodzaje wtryskiwaczy Common Rail: elektromagnetyczne i piezoelektryczne, jednak to te pierwsze można częściej spotkać w samochodach polskich kierowców, więc nimi zajmiemy się w pierwszej kolejności, a kwestię tego, jaka jest zasada działania związana ze wspomnianym wcześniej podzespołem, jakim jest wtryskiwacz piezoelektryczny, zostawimy na deser.

Na czym polega działanie wtryskiwaczy piezoelektrycznych i elektromagnetycznych?

W pierwszej wersji wtryskiwaczy elektromagnetycznych, ciśnienie na listwie Common Rail wynosiło między 1000, a 1300 bar, jednak potrzeby kierowców zmuszały te podzespoły do jeszcze bardziej wydajnej pracy z zastosowaniem ciśnienia 1800 bar, które sprawiło, że nie nadążały z wymaganiami kierowców, ale wtedy z pomocą pojawiła się odmienna budowa wtryskiwaczy piezoelektrycznych, która sprostała oczekiwaniom. Nie odpowiedzieliśmy jeszcze na najważniejsze pytanie tego artykułu, czyli: na czym polega działanie wtryskiwaczy piezoelektrycznych i elektromagnetycznych? Budowa tych drugich jest dosyć skomplikowana i w momencie regeneracji wymaga zegarmistrzowskiej precyzji, by odpowiednio złożyć cały wewnętrzny mechanizm, tak by wytwarzał potrzebne parametry. Paliwo zostaje zaaplikowane przez listwę do wnętrza podzespołu, w którym czekają na nie dwie komory: górna i dolna oraz trzpień z tłoczkami w każdej z nich, który jest swoistym łącznikiem. W obu komorach ciśnienie paliwa jest równe temu, które osiągnęła listwa, jednak w dolnej tłoczek jest mniejszy, co sprawia, że presja na trzpień jest również mniejsza, to z kolei doprowadza do tego, że wspomniany trzpień naciskany jest ku dołowi, w kierunku końcówki wtryskiwacza, a to powoduje jej zamknięcie za pomocą iglicy. W momencie przekazania dawki cieczy do silnika elektromagnes znajdujący się w górnej części wtrysku unosi część nazwaną talerzykiem, a ta tym samym otwiera obszar wyższego ciśnienia, które spada w tym miejscu, a rośnie w dolnej części podzespołu. Skutkiem tego jest uniesienie iglicy zamykającej końcówkę wtryskiwacza, a paliwo z jego górnej części poprzez uniesienie talerzyka zostaje podane do silnika. W przypadku piezoelektrycznych główną różnicą jest to, że elektromagnes i trzpień zastąpiono materią piezoelektryczną, której cechą jest mniejsza bezwładność niż w przypadku elektromagnesu, to sprawia, że w ciągu jednego cyklu wtrysk jest w stanie zaimplementować nawet 7 dawek paliwa, mając znaczący wpływ na lepszą kulturę pracy silnika oraz oszczędność w eksploatowaniu paliwa.

Dodatkowo różnica polega na obecności jeszcze jednego przetwornika hydraulicznego, który zwiększa skok siłownika, co pozwala uruchomić wtryskiwacz, ponieważ sama materia piezoelektryczna nie jest w stanie tego zrobić. W przypadku podzespołu tej budowy, do wtrysku paliwa dochodzi, gdy prąd dopłynie do ciała piezoelektrycznego, analogicznie do poprzednika funkcjonuje tutaj iglica zamykająca otwory w końcówce, a wyższe ciśnienie w jednej z obecnych w jej obrębie komór wysokiego i niskiego ciśnienia, powoduje jej zamknięcie. Pojawia się także uniesienie iglicy sprowokowane przez odwrócenie różnicy ciśnień w komorach, wpływ na nią ma także włączenie prądu, które zmusza siłownik do wydłużenia, co zmienia ciśnienie w komorach i unosi iglicę. Zaletą wtryskiwaczy tej budowy jest przede wszystkim wyższy poziom wydajności, co przekłada się na ekonomiczne zużycie oleju napędowego. Kwestię tego, jakie opinie ma zastosowanie systemu Common Rail w pojazdach codziennego użytku, pozostawimy bez komentarza, ponieważ to świetny temat na inny artykuł.