Common rail

Common rail

Common Rail

Common rail je systém priameho vysokotlakového vstrekovania nafty s tlakovým zásobníkom a elektronicky riadenými ventilmi pre vznetové motory. Palivo vstrekované do valca pod vysokým tlakom je lepšie atomizované (rozprášené na jemnejšie čiastočky) a preto tvorí lepšie horľavú zmes. Elektronické riadenie ventilov umožňuje lepšie riadenie okamihu, trvania a priebehu otvovrenia ventilu, resp. umožňuje rozdeliť množstvo paliva počas vstrekovania pre jeden pracovný cyklus na viac dávok. Súčinnosťou týchto dvoch výhod sa dosahuje vyššia účinnosť motora, vyšší výkon a krútiaci moment. Nezanedbateľnou výhodou je takisto nižšia spotreba paliva, nižšia hlučnosť a nižšie emisie.

Vstrek je rozdelený do troch fáz:

  • jeden až dva predvstreky sú za účelom hladšieho chodu motora a zníženia vybrácii motora
  • pilotný, hlavný vstrek môže byť rozdelený na dva pilotné vstreky v závislosti od zaťaženia motora
  • dovstrek, povstrek (zvyšuje sa teplota spalín) je za účelom zníženia emisii – NOx, alebo čistenia katalyzátorov SCR, DPF atď..

Princíp

Na rozdiel od bežných systémov, kde je palivo pomocou čerpadla dopravované z palivovej nádrže nízkotlakovým potrubím cez jemný čistič paliva do vysokotlakových čerpadiel a z nich vysokotlakovým potrubím rovno do vstrekovača, je v common rail palivo vedené z vysokotlakového čerpadla do vstrekovača cez zásobník tlaku – rail. Vysokotlakové čerpadlo je u common rail jedno a obvykle je trojpiestové. U najmodernejších prevedení tohto systému dosahuje vstrekovací tlak 2 200 barov, ku koncu roka 2012 sa budú vyrábať systémy s tlakom okolo 2 500 barov. Táto zostava je veľmi vhodná pre súčasné viac valcové motory s priamym vstrekovaním paliva. Správny moment, kedy sa má palivo vstreknúť do valca a jeho množstvo určuje elektronická riadiaca jednotka a v každom valci motora je palivo vstrekované prostredníctvom vstrekovačov. Vstrekovače boli v prvých dvoch generáciách riadené pomocouelektromagnetického ventilu.

Prvá generácia systému common rail z roku 1997 používala tlak 1 350 barov, druhá generácia z roku 2001 používala tlak 1 600 barov. Tretia generácia s novými, ešte presnejšími a rýchlejšími piezoelektrickými vstrekovačmi z roku 2003 používala tlak 1 800 barov. Štvrtá generácia systému firmy Bosch z roku 2008 môže pracovať s tlakom 2 500 barov.

Common rail sa uplatňuje stále vo väčšom počte automobilov, začal sa používať aj v nákladných vozidlách, jedným z prvých výrobcov bola firma MAN (modelové rady TGS, TGX). V súčasnosti vyrábajú systémy common rail spoločnosti Bosch, L’Orange, Delphi, Denso, Magneti Marelli a Siemens-VDO.

Nevýhody

Vstrekovací systém Common-Rail má nasledujúce nevýhody:

  • K permanentnému udržaniu vysokého tlaku v systéme sa musí udržovať určitý výkon motora. Podľa druhu motora, systému, otáčok a výkonu motora musí byť akumulovaný potrebný tlak v zásobníku, následkom čoho je zníženie celkovej účinnosti motora, a v mnohých prípadoch nutnosť chladenia paliva.
  • Pri poškodení vstrekovacieho ventilu (zaseknutie alebo zašpinenie trysky) je možné, že palivo začne neustále tiecť do spaľovacieho priestoru (pri klasických systémoch sa to stávalo len počas pracovného taktu). Dodatočné zaistenie systému nie je možné – podľa poruchy sa pri vyskytnutí (“trvalého vstrekovania”) v krátkej dobe zničí motor. Vstrekovacie dýzy sa po čase znečistia. Pri mestskej prevádzke, sa to môže vyskytnúť už pri 60 000 km. V tomto prípade sa hovorí o tzv. “zalepení” , čoho výsledkom je zlé vstrekovanie. Následkom toho vzniká nepokojný chod motora alebo zvýšené dymenie vo výfuku. Toto sa dá odstrániť pridávaním čistiacich prísad, ktoré sa dávajú do paliva alebo sa injektor/dýza vymontuje a vyčistí v špeciálnom čistiacom roztoku.

Použitie vo vozidlách

Výrobcovia automobilov označujú svoje vozidlá vybavené systémom Common rail rôzne:

  • BMW, Rover, Subaru – D (Diesel)
  • Mercedes Benz, Daimler – CDI (Common Rail Direct Injection), vozidlá Jeep CRD
  • Fiat Group:
    Fiat, Alfa Romeo a Lancia – JTD, tiež MultiJet, JTDm (Jet Turbo Diesel Multijet), Ecotec CDTi, TiD, TTiD, DDiS
  • Honda, Acura – i-CTDi (intelligent Common Rail Turbo Diesel Injection)
  • Hyundai a Kia Automotive Group HKAG – CRDi (Common Rail Direct Injection)
  • Ford Motor Company TDCi Duratorq (Turbodiesel Common Rail Injection) a PowerStroke
  • Renault, Nissan, Dacia, Infiniti – dCi (Diesel Common-Rail Injection)
  • General Motors:
    Opel a Vauxhall – CDTi (Common Rail Diesel Turbo Injection) vo vozidlách vyrábaných Fiatom a Daewoo
  • Isuzu – DTi (Diesel Turbo Injection)
  • Daewoo a Chevrolet – VCDi (licencia firmy VM Motori; tiež označ. Ecotec CDTi)
  • Mitsubishi – DI-D  (Direct Injection Diesel)
  • PSA Koncern Peugeot a Citroën – HDI alebo HDi (Haute Direct Injection)
  • SsangYong – XDi (väčšinu motorov vyrába Daimler)
  • Volkswagen Group TDI-PD (Pumpe-Düse), Koncern VW , Audi, Seat, Škoda skončil s výrobouTDI  (Turbocharged Direct Injection) v 2008 a prešiel na systém Common Rail
  • Toyota, Lexus, Daihatsu – D-4D (Direct Injection 4-stroke Diesel)
  • Nissan – NEO-Di
  • Mazda – CiTD (Direct Injection Turbo Diesel)
  • Volvo – motory D5 sú nazývané Common rail
  • Tata – DICOR
  • Suzuki – DDiS (Direct Diesel injection System) a MultiJet (licencia firmy Fiat)