OFF-ROAD PL MAGAZYN 4x4 | CHALLENGE&INDEPENDENCE
Search
Logo OFF-ROAD.PL magazyn 4x4

Wtrysk common rail. Precyzja wysokich ciśnień.

System bezpośredniego wtrysku z zasobnikiem wysokiego ciśnienia, zwany common rail, jest już standardem zasilania silników z zapłonem samoczynnym. Stało się to dzięki wysokiej ekonomii, kulturze pracy i możliwości spełnienia coraz ostrzejszych norm ekologicznych. Wraz z zaletami idą jednak wymagania, których zaniedbanie jest kosztowne. Trzeba je więc poznać.

Historia

Zasada działania silnika z zapłonem samoczynnym została opracowana przez Rudolfa Diesla, od którego nazwiska potocznie nazywa się takie jednostki napędowe. Diesel w 1893 roku uzyskał na swój pomysł patent, a cztery lata później po raz pierwszy wprowadził go w życie – oczywiście była to zupełnie inna konstrukcja niż te stosowane obecnie. Przede wszystkim do wtrysku paliwa wykorzystano sprężone powietrze. Dopiero hydrauliczny wtrysk oleju napędowego umożliwił dalszy rozwój tego zasilania. Zajmowały się tym pompy wtryskowe, które przygotowywały odpowiednie dawki paliwa i wtryskiwały je pod wysokim ciśnieniem poprzez wtryskiwacze do komór spalania. Wraz z postępem technologicznym poprawiały się parametry i kultura pracy silników Diesla. Jednak dopiero przedstawienie w 1997 roku, sto lat po Rudolfie Dieslu, opracowanych przez Fiata i Boscha jednostek JTD rozpoczęło rewolucję common rail. Wprawdzie przez pewien czas całkiem udanie próbował rywalizować z nimi VAG zasilaniem pompowtryskiwaczami, jednak dziś to common rail jest absolutnym zwycięzcą.

 

Stanowisko serwisowe pompy wysokiego ciśnienia

 

[su_box title=”DPF” box_color=”#006ac4″ title_color=”#ffffff” radius=”0″]Do zadań wtryskiwaczy należy także dodawanie wzbogacających dawek paliwa w celu wypalenia zawartości filtra cząstek stałych. W razie niepowodzenia tego procesu, niespalony olej napędowy rozrzedza olej silnikowy.[/su_box]

Common rail

Zasada działania systemu common rail jest bardzo prosta,podobnie jak jego budowa. Pompa stale wytwarza wysokie ciśnienie paliwa, które jest zgromadzone w [su_tooltip style=”blue” position=”north” size=”1″ title=”zasobniku *” content=”Zasobnik ten może mieć postać podłużnej listwy (szyny), ale może mieć też inny kształt.” class=”dymek”]zasobniku[/su_tooltip]. Paliwo z zasobnika do wtryskiwaczy przechodzi przez przewody wysokiego ciśnienia. Elektronicznie sterowane zawory otwierają dysze, przez które paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do komór spalania. Podstawową zaletą tego rozwiązania jest wysokie ciśnienie oraz możliwość wpływania na przebieg wtrysku.

Rozwój systemu common rail idzie w kierunku coraz lepszego procesu spalania przez dostosowanie liczby i dawek wtrysków paliwa oraz coraz wyższego ciśnienia. Zastosowane w Alfie Romeo 156 JTD pompy zapewniały ciśnienie wtrysku 1300 bar a wtryskiwacze dwie dawki paliwa na cykl pracy. Pierwsza dawka – tzw. pilotażowa (mniejsza niż główna) – przygotowywała głównej warunki do pełniejszego i łagodniejszego spalania. Podnosiło to kulturę pracy i obniżało zużycie paliwa. W czasem zaczęto używać kolejnej, trzeciej dawki w celu ograniczenia emisji szkodliwych składników spalin.

Zwiększanie ciśnienia – obecnie 2000-2500 bar, a w perspektywie nawet 2800 bar – pozwala na lepsze rozpylenie paliwa, które po opuszczeniu wielootworkowych końcówek przybiera postać mgły (a nie drobnych kropelek). Wtryskiwacze i elektronika nimi sterująca ustalają liczbę dawek na jeden cykl, która w najnowszych konstrukcjach może osiągnąć nawet liczbę ośmiu. Oprogramowanie sterujące dobiera także wielkość poszczególnych dawek stosowanie do algorytmów, które muszą uwzględniać odczyty z rosnącej liczby czujników. Znajdują się one nie tylko w silniku, ale poza nim, w jego rozbudowanym osprzęcie, który ma zapewnić coraz czystsze spaliny.

 

 

[su_box title=”Oznaczenia” box_color=”#006ac4″ title_color=”#ffffff” radius=”0″]Każdy producent stosuje własne skróty do oznaczenia modeli wyposażonych w silniki common rail. Ograniczona liczba producentów takich jednostek napędowych powoduje, że w zależności od marki te same silniki są inaczej oznaczone. Na rynku spotyka się: JTD, HDI, DCI, CDI, TDCI, CRDI, CDTI, CTDI czy TDI. [/su_box]

Wtryskiwacze

Najistotniejszym, a na pewno najbardziej obciążonym, elementem układu common rail są jego wtryskiwacze. Pracują one pod ogromnym ciśnieniem i muszą być szybkie oraz precyzyjne. Dodając do tego ekstremalnie trudne warunki pracy końcówki, ciężko czynić im wyrzuty, że się zużywają. W zależności od silnika ich trwałość można oceniać na 150-200 tysięcy kilometrów. Można więc liczyć, że wytrzymają na gwarancji.

 

Eksploatacja

Trwałość układu common rail zależy od eksploatacji. Największy wpływ ma jakość paliwa – wszelkie zanieczyszczenia mogą uszkodzić precyzyjne elementy. Groźna jest także woda czy inne nieplanowane dodatki. Do usterek może prowadzić też zapowietrzenie układu zasilania – np. z powodu wyjeżdżenia baku do końca.

[su_box title=”Regeneracja” box_color=”#006ac4″ title_color=”#ffffff” radius=”0″]Ranking silników wyznacza nie tylko ich awaryjność, ale także podatność na naprawy. Regeneracja niektórych wtryskiwaczy, np. Boscha, jest prosta, a więc tania, inne, np. Denso, nie mają części zamiennych. Na szczęście rośnie dostępność tańszych, fabrycznie regenerowanych wtryskiwaczy – jeszcze tańszych, gdy odda się zużyte, ale zdatne do odnowy.[/su_box]

 

Pompa paliwa wysokiego ciśnienia

 

Diagnostyka

Usterki systemu common rail nie zawsze są łatwe do zauważenia. Wynika to z tego, że poszczególne elementy mają pewną tolerancję parametrów, której przekroczenie może być skompensowane przez inne elementy, zwłaszcza jeśli nie przekroczy się norm emisji spalin. Sygnałem ostrzegawczym powinno być dymienie podczas rozruchu czy nierówna praca silnika, ewentualnie spadek mocy czy podwyższone zużycie paliwa. Nawet jeśli kierowca pogodzi się z tym, bo nie ma jeszcze check engine, będzie to negatywnie wpływało na cały pojazd. Przeciążony rozrusznik, dwumasowe koło zamachowe, napęd rozrządu czy katalizator skrócą swą trwałość.

Usterki układu zasilania grożą także bardziej poważnymi awariami. Dotyczy to zwłaszcza wtryskiwaczy, które nie mogą odpowiednio dawkować lub rozpylać paliwa. Słabe rozpylenie, a mówiąc potocznie „lanie”, może wręcz spowodować wypalenie dziury w tłoku, podobnie jak zbyt uboga dawka paliwa podwyższająca temperaturę spalania. Jeśli zachodzi podejrzenie wczesnych objawów, dobrze jest przeprowadzić diagnostykę układu wtryskowego. Pozwala ona ocenić jego stan i odpowiednio skorygować dawki paliwa – o ile oczywiście jest to jeszcze możliwe. Jeśli korekty są zbyt duże należy rozpatrzyć naprawę wtryskiwaczy – najlepiej wszystkich.

Wtryskiwacze, listwa, przewody i pompa wysokiego ciśnienia plus komputer
sterujący to podstawowe składniki systemu common rail

 

Problemy gniazd

Specyfika wtryskiwaczy wymusza określone położenie w głowicy, gdzieś pomiędzy kanałami dolotowymi, wydechowymi i chłodzącymi. Wtryskiwacze są więc bardzo smukłe, by mogły w ogóle zmieścić się w głowicy. O ile montaż nie jest problemem, to już wymontowanie z głowicy może stać się poważnym wyzwaniem dla [su_tooltip style=”blue” position=”north” size=”1″ title=”mechanika *” content=”Problemy dotyczą równie kłopotliwie zabudowanych świec żarowych.” class=”dymek”]mechanika[/su_tooltip] . Trudności z wymontowaniem pogłębia niekiedy niefortunna lokalizacja, która utrudnia dostęp, ale za to sprzyja zanieczyszczaniu gniazd wtryskiwaczy i ich zalewaniu wodą będącą katalizatorem korozji. Jeszcze innych problemów mogą dostarczyć błędy konstrukcyjne w postaci nieszczelnych podkładek, które przepuszczają spaliny, tworzące w gnieździe nagar. Doświadczeni mechanicy znają specyfikę poszczególnych silników i potrafią ocenić ryzyko ponadplanowych prac związanych z ekstrakcją wtryskiwaczy i ewentualną naprawą gniazd.

 

Wtryskiwacze są bardzo ciasno zabudowane w głowicy silnika

 

[su_box title=”Producenci” box_color=”#006ac4″ title_color=”#ffffff” radius=”0″]Bardzo zaawansowana technologia wtryskiwaczy powoduje, że ich produkcją zajmuje się jedynie kilka firm, między innymi: Continental, Bosch, Delphi, Denso.[/su_box]

Regeneracja czy wymiana?

Mając wtryskiwacze poza silnikiem, można przystąpić do faktycznej oceny ich stanu. Jest to możliwe na specjalnych stanowiskach. W zależności od producenta (i jego polityki) wtryskiwacze można regenerować lub nie. Zakup nowych wtryskiwaczy bywa niekiedy jedynym możliwym, choć bardzo kosztownym rozwiązaniem. Mając szczęście, a konkretnie rodzaj wtryskiwacza z opanowaną technologią naprawy i dostępnymi częściami, można całkiem tanio rozwiązać problem ich zużycia. Ξ

autor: Michał Pierewicz, zdjęcia: Bosch, Denso, VDO

...a może to też Cię zainteresuje:

Suzuki Across

Oferta Suzuki rozszerzy się o nowego hybrydowego crossovera SUV – Across. Na pewno będzie przebojem, bo znaczek Suzuki będzie zdobić

Czytaj dalej >>
Napęd 4Motion

Czterolokomocja Dzieje napędu na obie osie są równie długie jak historia samej motoryzacji. Nie bez przyczyny tak często sięgano po

Czytaj dalej >>