Common Rail (układ zasobnikowy diesla)

Common Rail to architektura wtrysku paliwa, która definiuje nowoczesny silnik wysokoprężny — układ utrzymujący paliwo pod ogromnym ciśnieniem we wspólnym zasobniku, gotowe do precyzyjnego dawkowania do dowolnego cylindra dokładnie wtedy, gdy jest potrzebne. Nazwa pochodzi od owej centralnej szyny, wytrzymałego przewodu wspólnego dla wszystkich wtryskiwaczy, który pełni funkcję wysokociśnieniowego akumulatora. Utrzymując stały zapas paliwa pod ciśnieniem, konstrukcja oddziela wytwarzanie ciśnienia od samego wtrysku, a to rozdzielenie okazało się przełomowe, gdy układ trafił do masowej produkcji pod koniec lat 90. XX wieku.

We wcześniejszych układach wysokoprężnych pompa mechaniczna wytwarzała ciśnienie wtrysku w rytmie każdego pojedynczego zdarzenia wtryskowego, co oznaczało, że dostępne ciśnienie było powiązane z prędkością obrotową silnika, a synchronizacja pozostawała surowa. Common Rail znosi to ograniczenie. Pompa wysokiego ciśnienia nieprzerwanie ładuje szynę do ciśnień sięgających w obecnych układach 2000 do 2500 barów i więcej, podczas gdy elektronicznie sterowane wtryskiwacze przy każdym cylindrze otwierają się i zamykają na polecenie komputera sterującego silnikiem. Ponieważ ciśnienie jest stale obecne w szynie, układ może wtryskiwać przy pełnym ciśnieniu nawet na biegu jałowym, a moment i ilość każdej dawki są sterowane wyłącznie elektronicznie, a nie mechanicznym rytmem pompy.

To elektroniczne sterowanie odblokowuje największą zaletę układu: możliwość wykonania kilku odrębnych dawek paliwa w obrębie jednego cyklu spalania. Niewielki wtrysk pilotujący tuż przed dawką główną łagodzi gwałtowny przyrost ciśnienia, który nadaje starszym dieslom charakterystyczne stukanie, podczas gdy wtryski dodatkowe mogą wspomagać regenerację filtrów cząstek stałych lub korygować emisję. Sam wtryskiwacz jest urządzeniem precyzyjnym, często wykorzystującym elementy piezoelektryczne lub szybkie elektromagnesy zdolne otwierać się i zamykać w ułamkach milisekundy, co pozwala na niezwykle drobne rozpylenie i dokładne dawkowanie paliwa.

Praktyczne efekty odmieniły reputację silnika wysokoprężnego. Tam, gdzie diesle były niegdyś głośne, dymiące i ociężałe, wtrysk Common Rail uczynił je wyraźnie cichszymi, czystszymi i mocniejszymi, z mocnym momentem obrotowym w dolnym zakresie obrotów, sprzyjającym spokojnej i oszczędnej jeździe. Połączenie wysokiego ciśnienia wtrysku z wieloma dawkami daje drobniejsze kropelki paliwa, które spalają się pełniej, ograniczając sadzę i poprawiając sprawność, a precyzyjne sterowanie pozwala konstruktorom spełniać coraz surowsze normy emisji. Do lat 2000. technologia ta stała się niemal powszechna w dieslach osobowych.

Common Rail niemal zawsze łączy się z wtryskiem bezpośrednim, czyli wtryskiem paliwa wprost do komory spalania, oraz z doładowaniem turbosprężarką tłoczącą powietrze potrzebne do jego spalenia. Różni producenci sprzedają w istocie tę samą technologię pod własnymi markami — Hyundai i Kia nazywają ją CRDi, Mercedes-Benz CDI, koncern Volkswagena TDI, a grupa PSA HDi — lecz wszystkie opierają się na zasadzie Common Rail. Precyzja układu wymaga czystego paliwa i sprawnych wtryskiwaczy, gdyż wąskie tolerancje są wrażliwe na zanieczyszczenia i zużycie, jednak połączenie kultury pracy, oszczędności i osiągów zapewniło silnikowi wysokoprężnemu pozycję na całe pokolenie.