Co sprawiło, że w czasie ogólnoświatowego kryzysu, a jednocześnie rewolucji technologicznej, układ Common Rail, wynalazek powstały w wyniku współpracy japońskich i włoskich inżynierów, do dziś święci tryumfy na salonach motoryzacyjnego świata i w cień zepchnął pozostałe systemy pracujące w silniku diesla?
Zasada działania i budowa zasobnikowego układu zasilania Common Rail
Układ Common Rail swoją nazwę wziął od zbiornika wysokiego ciśnienia, który jest najprostszym w swojej budowie, lecz pełniącym jedną z najważniejszych funkcji elementem. Właśnie we wspólnej szynie (ang. Common Rail) akumulowane jest pod wysokim ciśnieniem paliwo, które następnie zostanie rozpylone przez wtryskiwacze w komorze spalania w silniku.
Aby paliwo było wtłoczone do zbiornika wysokiego ciśnienia, z baku musi zostać przetransportowane do pompy wysokiego ciśnienia. Zadaniem tym zajmuje się pompa zębata zwana pompą pomocniczą. Umiejscowiona jest ona zazwyczaj pod powierzchnią paliwa w zbiorniku, gdzie, jeśli nie zostanie narażona na czynniki niszczące, takie jak brak paliwa lub zbierająca się na dnie baku woda, zazwyczaj nie sprawia problemów. Pompa pomocnicza może być umieszczona również na pompie wysokiego ciśnienia, a jej uszkodzenie zazwyczaj wywołane jest brakiem smarowania delikatnej konstrukcji pompy zębatej, za co odpowiada olej napędowy. Obecność tej pompki jest uzasadniona z dwóch powodów, a mianowicie, zasada działania pomp wysokiego ciśnienia, o której zaraz opowiemy, uniemożliwia wytworzenie podciśnienia niezbędnego do zasysania paliwa z baku oraz ciśnienie, które wytwarza pompa pomocnicza, czyli około 10 barów, konieczne jest do uzyskania właściwej pracy pompy wysokiego ciśnienia. Przejdźmy teraz do prawdziwego serca silnika, mechanicznego "mięśnia" zapewniający obieg życiodajnego paliwa, czyli pompy wysokiego ciśnienia. Wśród głównych producentów pomp wysokiego ciśnienia możemy wymienić marki, takie jak: Bosch, Delphi, Denso i Siemens/Continental VDO. Inżynierowie oczywiście prześcigają się, tworząc coraz bardziej wydajne i ergonomiczne konstrukcje, jednak nie można się nie zgodzić, że zdecydowanie przoduje w tej kwestii firma Bosch. Konstrukcje wielotłoczkowych promieniowych pomp CP (akronim od Commonrail Pumpe) bazują na wykorzystaniu mechanizmu mimośrodu, gdzie oś symetrii wałka napędowego pompy nie pokrywa się z osią symetrii pierścienia. Dzięki temu, kręcąc się z wałkiem w korpusie pompy, pierścień ma wychylenia, górne i dolne położenie, przez co może naciskać na tłoczki, które pracując, sprężają paliwo, które przez przewody wysokiego ciśnienia trafia do zbiornika akumulującego sprężone już paliwo.
Przykładem zupełnie innej konstrukcji, spełniającej swoje zadanie generowania wysokiego ciśnienia w układzie zasilania, jest pompa Delphi. Ruchomym elementem tej pompy w przeciwieństwie do produktu Boscha jest kosz ułożyskowany na korpusie, a wyposażony w krzywki, które w czasie pracy pompy i ruchu kosza naciskają na rolki, które luźno umieszczone są w gniazdach głowicy, pod którymi to rolkami znajdują się tłoczki sprężające paliwo. Choć pomysłowe, rozwiązanie jest mniej ergonomiczne niż to zastosowane przez niemieckich inżynierów, ponieważ pod wpływem pracy dochodzi do większego niż w innych rozwiązaniach zużycia eksploatacyjnego. Ścierające się krzywki wywołują efekt identyczny z tym, jaki ma zatarta pompa pomocnicza – niebezpiecznie duża ilość opiłków dostanie się najpierw do zbiornika wysokiego ciśnienia, a następnie do najbardziej delikatnego z elementów całego układu – do wtryskiwaczy.
Praca wtryskiwaczy, jej odpowiednie parametry, kontrola ilości paliwa pompowanego i wtryskiwanego to zadanie wspólne odpowiedniego zestrojenia ze sobą pompy wysokiego ciśnienia, wtryskiwaczy i sterownika, który w nowoczesnych dieslach przejął kontrolę nad całym samochodem. To właśnie w sterowniku silnika zapadają decyzje co do wytycznych opracowane na podstawie informacji z rozmaitych czujników w całej konstrukcji samochodu. Same wtryskiwacze natomiast, mimo że właściwie jedne z najmniejszych części pracujących w samochodzie, są jednymi z najbardziej precyzyjnych urządzeń w silniku i całym aucie. Wtryskiwacz Common Rail w czasie rozwijania się technologii zmieniał swoją konstrukcję na przestrzeni lat – początkowo, zanim na rynku pojawiły się wtryskiwacze sterowane piezoelektrycznie, zawór umożliwiający rozpoczęcie wtrysku otwierał się dzięki pracy magnesu elektromagnetycznego. Impuls ze sterownika powodował zamknięcie obwodu, a talerzyk w korpusie wtryskiwacza przyciągany był do elektromagnesu. Dzięki temu sprężyna dociskowa przytrzymująca talerzyk jest ściskana, a kulka zaworu kulowego zostaje zwolniona. Umożliwia to ruch trzpienia, dzięki czemu w końcówce wtryskiwacza podnosi się iglica, co odblokuje dostęp paliwa do otworków w dyszy wtryskiwacza. Połączenie rodzaju zakończenia iglicy, typu końcówki wtrysku, wysokiego ciśnienia generowanego przez pompę Common Rail i sterowania zaworem (piezoelektryczny siłownik stosowany w najnowszych generacjach jako zastępstwo dla przestarzałego elektromagnesu ma możliwość pracy z dużo większą częstotliwością) definiuje parametry wtrysku.
Uzyskanie pożądanych parametrów wymaga idealnego zestrojenia wszystkich podzespołów, co jest w popularnych dieslach bardzo istotne, ponieważ w przypadku nieprawidłowej pracy, konsekwentne eksploatowanie niesprawnego samochodu może doprowadzić, i najprawdopodobniej doprowadzi, do uszkodzenia układu zasilania silnika, a być może i całej jednostki napędowej.
Diesel na Common Railu – o co zadbać, czego unikać?
Common Rail, przez niemal 10 lat starannie omijany był przez całą grupę VAG. Nie można było go uświadczyć ani w Seatach, Skodach ani Volkswagenie. Był domeną włoskich samochodów – Fiata, Alfy Romeo, Lancii – które, z niewielkimi wyjątkami, miały na ten układ zasilania wyłączność. Niestety jednak, niewiele wspólnego miał rewolucyjny Common Rail, z żywotnymi odpornymi na zanieczyszczenia i niewłaściwą eksploatację układami z końca poprzedniego stulecia. Znacząco spadła żywotność, a układ stał się dużo bardziej wrażliwy na zanieczyszczenia i niskiej jakości paliwo. Specyfika pracy układu narzuciła na kierowców konieczność zwracania bacznej uwagi na sygnały, jakie dawał nam samochód. Dymienie, spadek osiągów czy ergonomii pracy silnika były i są w przypadku silników wysokoprężnych wyposażonych w Common Rail sygnałem do jak najszybszej diagnostyki silnika. Zdanie: "Lepiej zapobiegać, niż leczyć" w przypadku Common Raila jest nie tylko prawdziwe, ale wręcz idealnie oddaje rzeczywistość. Każdy właściwie element układu zasilania poddaje się regeneracji, która polega na przywróceniu fabrycznych parametrów regenerowanej części i która pozwala znacząco zmniejszyć koszty związane z eksploatacją Common Raila.
Zatarte pompy wysokiego ciśnienia, zapchane opiłkami wtryskiwacze czy uszkodzone sterowniki można wymienić, ale naprawa w specjalistycznej pracowni na pewno będzie tańsza. Wśród typowych działań w procesie regeneracji wymienić można: regulację skoku kulki, dobór podkładek, czyszczenie (ultradźwiękowe, termochemiczne), szlif elementów o uszkodzonej powierzchni lub wymiana elementów o uszkodzeniu uniemożliwiającym regenerację. Dzięki temu użytkownicy diesli mogą cieszyć się wszystkimi zaletami silników wysokoprężnych, przy zachowaniu rozsądnych kosztów użytkowania.
