Közös nyomócsöves dízelek

A közös nyomócsöves dízelek koncepcióját Robert Huber svájci mérnök alapozta meg a hatvanas években. Az ötlet feledésbe merült, míg nem a kilencvenes években a FIAT,az Elasis illetve a Magneti Marelli újra nem gondolta elképzeléseit. A tömeggyártás előkészítésében pedig a Bosch GmbH jeleskedett a FIAT oldalán, hogy 1997-ben az első szériagyártású autóban (Alfa Romeo 156 1.9 JTD) megjelenjen a közös nyomócsöves dízelmotor. Nem sokkal később pedig a Mercedes Benz C 220 CDI erőforrásaként mutatták be a dízelek történetében jelentős technikai ugrást biztosító erőforrásokat, melyek paramétereik alapján a térfogat-kategóriatárs benzines erőforrások méltó vetélytársaivá léptek elő.

A közös nyomócsöves dízeleknél nincs égéstér-felfütési idő, és e motorok jelentősen halkabban járnak, mint előkamrás dízel elődeik, úgy hogy közben a károsanyag-kibocsájtásuk is töredékük a régebbi rendszerekhez képest. A befecskendezés előtt egy tárolóban (elosztócső) 2000 bar nyomás feletti értéken tartják a gázolajat, amit a vezérlőelektronika (ECU) több ütemben juttat az égéstérbe.A folyamatos nyomást egy különálló, a gépjárműbe bárhová beépíthető szivattyú hozza létre. Vezetéken keresztül minden egyes henger befecskendező fúvókája erre az elosztócsőre , az úgynevezett közös nyomócsőre csatlakozik rá.
 

A nyomásfelépítés és a befecskendezés egymástól független folyamataival a közös nyomócsöves technológia lehetőséget kínál az égés további tökéletesítésére, ezáltal az üzemanyag-fogyasztás és a károsanyag kibocsátás nagyságrendekkel való csökkentésére. A közös nyomócsöves rendszer jövőbeni generációi lényegesen nagyobb befecskendezési nyomáson üzemelnek majd, ami az üzemanyag csaknem tökéletes, ezáltal tartósan hatékony és kis károsanyag kibocsátással járó elégetését teszi lehetővé.
A nyomás felépítését, és a befecskendezést egy tároló térfogat segítségével lehet megvalósítani. A nyomás alá helyezett common-rail rendszer nyomástárolójában várja a befecskendezés pillanatát. A kívánt befecskendezési nyomást egy a motorról hajtott, folyamatosan üzemelő nagynyomású szivattyú állítja elő. Ez a kialakult nyomást a motorfordulatszámától és a befecskendezett mennyiségtől teljesen függetlenül adott értéken tartja. A hozzávetőleg állandó hozamú szállításnak köszönhetően a nagynyomású szivattyú mérete a hajtó nyomatéka is lényegesen kisebb lehet, mint az a hagyományos befecskendező rendszerek esetében szokásos. Ennek következményeként a szivattyú hajtása is kisebb terhelésnek van kitéve. A nagynyomású szivattyú általában radiál dugattyús kialakítású, a haszongépjárműveknél egyes esetekben soros szivattyút alkalmaznak.
A nyomásszabályozási eljárás az adott rendszertől függően, különböző lehet.

Szabályozás a nagynyomású oldalon:

Ekkor a kívánt nyomást egy nyomásszabályzó-szelep a nagy nyomás oldalán állítja be. A fölösleges tüzelőanyag mennyiség a nyomásszabályzó-szelepen keresztül visszafolyik az alacsony nyomású körbe. Ez a szabályozási megoldás a nyomás gyors módosítását teszi lehetővé a motor munkapont váltása (pl: terhelésváltás) esetén.
 

Betáplálási oldal mennyiségszabályzása:

Ekkor a nagynyomású szivattyúra rögzített mennyiségszabályzó egység feladata, hogy a szivattyú pontosan annyi tüzelőanyagot szállítson az elosztócsőbe, amennyivel a rendszer az előírt befecskendezési nyomást tudja fenntartani. Meghibásodás esetén egy nyomáskorlátozó szelep akadályozza meg a túlságosan nagy rail-nyomás kialakulását. A szívóoldalon megvalósított mennyiségszabályozással kevesebb tüzelőanyagot kell nagy nyomásra sűríteni, ezáltal a szivattyú teljesítményfelvétele is kisebb. Ennek pozitív hatása van a tüzelőanyag fogyasztásra. Az eljárás további kedvező hatása, hogy a tartályba visszafolyó üzemanyag hőmérséklete alacsonyabb, mint a nagy nyomás oldalán végzett szabályzás esetében.

 

A common-rail rendszer az elő-befecskendezés, illetve a többszörös befecskendezés alkalmazásának köszönhetően lehetővé teszi, hogy tovább lehessen csökkenteni az emissziós értékeket, valamint lényegesen mérsékelhető az égés zajszintje. A rendkívül gyors kapcsolószelepek többszörös vezérlésével egyetlen munkaciklus során akár öt részre bontott befecskendezés gyors befejezését biztosítja.