Jak wygląda i jest zbudowany układ wtryskowy Common Rail silników ZS samochodów osobowych

Układ wtryskowy Common Rail (wspólna magistrala) jest stosowany w wielu nowoczesnych silnikach wysokoprężnych w samochodach osobowych. Oto ogólny opis budowy i działania tego układu:
1. Zbiornik paliwa - przechowuje olej napędowy (diesla). Paliwo jest pobierane z zbiornika i dostarczane do układu wtryskowego.
2. Pompa paliwa - jest odpowiedzialna za dostarczanie paliwa z zbiornika do układu Common Rail. W przypadku układu Common Rail, pompa paliwa nie generuje wysokiego ciśnienia wtrysku bezpośrednio, ale dostarcza paliwo do obwodu wysokociśnieniowego.
3. Pompa wysokociśnieniowa - jest kluczowym elementem układu Common Rail. Jej zadaniem jest generowanie bardzo wysokiego ciśnienia paliwa (nawet do 2000 barów) i dostarczanie go do wspólnej magistrali (Common Rail). Pompa może być napędzana mechanicznie przez silnik lub elektrycznie, w zależności od konstrukcji.
4. Wspólna magistrala (Common Rail) - jest głównym elementem układu Common Rail. Jest to rura, która łączy wszystkie wtryskiwacze w systemie. Paliwo pod bardzo wysokim ciśnieniem jest dostarczane do wspólnej magistrali i tam przechowywane.
5. Wtryskiwacze - są odpowiedzialne za wtrysk precyzyjnej ilości paliwa do każdego cylindra silnika. W układzie Common Rail każdy wtryskiwacz jest połączony z wspólną szyną. Dzięki temu wysokie ciśnienie paliwa w magistrali umożliwia dokładny wtrysk paliwa do cylindra w odpowiednim momencie.
6. Sterowanie elektroniczne - układ Common Rail jest sterowany elektronicznie przez moduł sterujący silnikiem (ECU). ECU monitoruje różne parametry, takie jak obroty silnika, obciążenie, temperatura, ciśnienie w układzie, itp. i na podstawie tych informacji ECU steruje pracą pompy wysokociśnieniowej i wtryskiwaczy, dostosowując parametry wtrysku paliwa do bieżących warunków pracy silnika.
Dzięki zastosowaniu układu Common Rail, możliwe jest precyzyjne sterowanie wtryskiem paliwa, co przekłada się na poprawę wydajności, redukcję emisji spalin i lepszą ekonomikę paliwową.

Elektryczna pompa paliwa silników z Common Rail

Elektryczna pompa zasilająca, która stanowi część składową zbiornika paliwa, umieszczona jest zazwyczaj w zbiorniku paliwa lub na przewodzie paliwowym. Jej zadaniem jest zasysanie paliwa ze zbiornika paliwa, przez filtr paliwa aż do pompy wysokiego ciśnienia. Maksymalny wydatek tej pompy wynosi około 190 l/h. By osiągnąć szybki rozruch silnika, pompa zasilająca uruchamia się wraz z przekręceniem kluczyka w stacyjce. Gwarantuje to utrzymanie odpowiedniego ciśnienia w układzie paliwowym już podczas rozruchu silnika. Na przewodzie dopływu paliwa, umieszczony jest filtr dokładnego oczyszczania paliwa.

Mechaniczna pompa zasilająca układów CR (Common Rail)

Mechaniczna pompa zasilająca była zazwyczaj montowana na obudowie pompy wysokiego ciśnienia i była napędzana od jej wałka napędowego. Ponieważ znajduje się ona daleko od zbiornika paliwa, powoduje to, że przetłacza ona paliwo dopiero po uruchomieniu silnika. Ze względu na mechaniczne powiązanie, jej wydatek jest zależny od prędkości obrotowej silnika i wynosi do 400 l/h. Filtr wstępnego oczyszczania paliwa był zazwyczaj umieszczany w zbiorniku paliwa, a dokładnego oczyszczania w przewodzie paliwowym, dochodzącym do pompy zasilającej.

Powiązane pompy mechaniczne i elektryczne zasilania systemu Common Rail

Historia motoryzacji zna również takie przypadki, w których zastosowano oba rodzaje pomp zasilających: elektrycznie oraz mechanicznie. Elektryczna pompa gwarantuje łatwy rozruch silnika, zwłaszcza w przypadku ciepłego silnika, gdyż wydatek pompy mechanicznie napędzanej jest wtedy mniejszy, co skutkuje mniejszym tłoczeniem paliwa w trakcie rozruchu silnika.

Jak jest sposób i przebieg regulacji wysokiego ciśnienia CR

W układach wtryskowych CR pierwszej generacji, regulacja ciśnienia w zasobniku odbywa się poprzez zawór regulacyjny ciśnienia. Pompa wtryskowa typu CP1, osiąga maksymalny wydatek niezależnie od zapotrzebowania na paliwo. W związku z tym, zawór regulacyjny ciśnienia upuszcza nadmiar paliwa z powrotem do zbiornika paliwa. Kolejnej generacji pompy wtryskowe typu CP3 lub CP1H, tłoczyły paliwo tylko w takiej ilości, na jakie jest zapotrzebowanie od strony silnika. To rozwiązanie spowodowało, że pompa wtryskowa drugiej generacji potrzebuje mniej mocy do napędu względem pierwszej generacji, co przekłada się na mniejsze zużycie paliwa. W układach wtryskowych trzeciej generacji, zastosowano wtryskiwacze z siłownikami piezoelektrycznymi, które przyjęło się nazywać wtryskiwaczami piezoelektrycznymi. W przypadku, gdy ciśnienie może być regulowane tylko i wyłącznie od strony niskiego ciśnienia, spadek ciśnienia paliwa w zasobniku podczas małego obciążenia silnika, trwa zbyt długo. Oznacza to również, że dostosowywanie ciśnienia do zmiennych warunków pracy silnika przebiega wolno. Wtryskiwacze piezoelektryczne cechują się występowaniem wycieków wewnętrznych. Dlatego też, w niektórych przypadkach, pompy wysokiego ciśnienia oprócz połączenia z dozownikiem, posiadają też dodatkowy zawór regulacyjny ciśnienia. Taki dwu-nastawnikowy układ mieszany łączy zaletę regulacji ciśnienia po stronie niskiego ciśnienia z korzystną dynamicznie, regulacją po stronie wysokiego ciśnienia. Kolejną zaletą przyrównując do regulacji tylko w układzie niskiego ciśnienia, jest możliwość regulacji wysokiego ciśnienia dla zimnego silnika. Pompa wysokiego ciśnienia tłoczy zatem więcej paliwa, niż wymaga tego wtrysk, a ciśnienie jest sterowane zaworem regulacyjnym ciśnienia. W wyniku sprężania, paliwo podgrzewa się, co wyeliminowało z układu podgrzewacz paliwa.

Zdjęcie przedstawia układ wtryskowy CR z dwoma nastawnikami:

Schemat układu wtryskowego CR stosowanego w samochodach osobowych: