Πετρελαιοκινητήρας Common Rail

Το common rail είναι η αρχιτεκτονική έγχυσης καυσίμου που ορίζει τον σύγχρονο πετρελαιοκινητήρα, ένα σύστημα που διατηρεί το καύσιμο υπό τεράστια πίεση σε μια κοινή δεξαμενή, έτοιμο να δοσομετρηθεί σε οποιονδήποτε κύλινδρο ακριβώς τη στιγμή που χρειάζεται. Το όνομα προέρχεται από αυτή την κεντρική ράμπα, έναν στιβαρό αγωγό κοινό για όλους τους εγχυτήρες, που λειτουργεί ως συσσωρευτής υψηλής πίεσης. Διατηρώντας διαρκώς διαθέσιμο ένα απόθεμα καυσίμου υπό πίεση, η σχεδίαση διαχωρίζει τη δημιουργία της πίεσης από την πράξη της έγχυσης — μια αποσύζευξη που αποδείχθηκε επαναστατική όταν έφτασε στη μαζική παραγωγή στα τέλη της δεκαετίας του 1990.

Στα παλαιότερα συστήματα πετρελαίου, μια μηχανική αντλία παρήγαγε την πίεση έγχυσης σε συγχρονισμό με κάθε επιμέρους έγχυση, πράγμα που σήμαινε ότι η διαθέσιμη πίεση συνδεόταν με τις στροφές του κινητήρα και ο χρονισμός ήταν χονδροειδής. Το common rail σπάει αυτόν τον περιορισμό. Μια αντλία υψηλής πίεσης φορτίζει συνεχώς τη ράμπα σε πιέσεις που στα σημερινά συστήματα μπορούν να φτάσουν τα 2.000 με 2.500 bar ή και περισσότερο, ενώ ηλεκτρονικά ελεγχόμενοι εγχυτήρες σε κάθε κύλινδρο ανοίγουν και κλείνουν κατ' εντολή του υπολογιστή διαχείρισης του κινητήρα. Επειδή η πίεση είναι πάντα παρούσα στη ράμπα, το σύστημα μπορεί να εγχύει σε πλήρη πίεση ακόμη και στο ρελαντί, ενώ ο χρονισμός και η ποσότητα κάθε δόσης καθορίζονται αμιγώς ηλεκτρονικά και όχι από τον μηχανικό ρυθμό της αντλίας.

Αυτός ο ηλεκτρονικός έλεγχος ξεκλειδώνει το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του συστήματος: τη δυνατότητα να γίνονται αρκετές ξεχωριστές δόσεις καυσίμου μέσα σε έναν μόνο κύκλο καύσης. Μια μικρή προέγχυση λίγο πριν την κύρια απαλύνει την απότομη άνοδο της πίεσης που δίνει στους παλιότερους πετρελαιοκινητήρες τον χαρακτηριστικό μεταλλικό θόρυβο, ενώ μεταγενέστερες εγχύσεις μπορούν να βοηθήσουν στην αναγέννηση των φίλτρων σωματιδίων ή στη ρύθμιση των εκπομπών. Ο ίδιος ο εγχυτήρας είναι διάταξη ακριβείας, που συχνά χρησιμοποιεί πιεζοηλεκτρικούς ή ταχείς ηλεκτρομαγνητικούς ενεργοποιητές ικανούς να ανοίγουν και να κλείνουν σε κλάσματα του χιλιοστού του δευτερολέπτου, επιτρέποντας εξαιρετικά λεπτή ψεκαστικότητα και δοσομέτρηση του καυσίμου.

Τα πρακτικά αποτελέσματα άλλαξαν τη φήμη του πετρελαιοκινητήρα. Εκεί που οι πετρελαιοκινητήρες ήταν κάποτε θορυβώδεις, καπνώδεις και νωθροί, η έγχυση common rail τους έκανε αισθητά πιο αθόρυβους, καθαρότερους και ισχυρότερους, με την έντονη ροπή στις χαμηλές στροφές που ταιριάζει στην άνετη και οικονομική οδήγηση. Ο συνδυασμός υψηλής πίεσης έγχυσης και πολλαπλών εγχύσεων παράγει λεπτότερα σταγονίδια καυσίμου που καίγονται πληρέστερα, μειώνοντας την αιθάλη και βελτιώνοντας την απόδοση, ενώ ο ακριβής έλεγχος επιτρέπει στους μηχανικούς να ικανοποιούν ολοένα αυστηρότερα όρια εκπομπών. Μέχρι τη δεκαετία του 2000 η τεχνολογία είχε γίνει σχεδόν καθολική στους επιβατικούς πετρελαιοκινητήρες.

Το common rail συνδυάζεται σχεδόν πάντα με άμεση έγχυση, δηλαδή το καύσιμο ψεκάζεται απευθείας στον θάλαμο καύσης, και με υπερτροφοδότηση που εξαναγκάζει μέσα τον αέρα που απαιτείται για την καύση του. Διαφορετικοί κατασκευαστές προωθούν ουσιαστικά την ίδια υποκείμενη τεχνολογία με δικές τους εμπορικές ονομασίες — η Hyundai και η Kia την αποκαλούν CRDi, η Mercedes-Benz CDI, ο όμιλος Volkswagen TDI και ο όμιλος PSA HDi — όμως όλες στηρίζονται στην αρχή του common rail. Η ακρίβεια του συστήματος απαιτεί καθαρό καύσιμο και καλοσυντηρημένους εγχυτήρες, καθώς οι λεπτές ανοχές είναι ευαίσθητες στη ρύπανση και τη φθορά, αλλά το μείγμα φινέτσας, οικονομίας και επιδόσεων εξασφάλισε στον πετρελαιοκινητήρα τη θέση του για μια ολόκληρη γενιά.