Motoarele cu ardere internă alimentate cu motorină au oferit lumii o mulțime de invenții și brevete în timpul dezvoltării lor, făcându-le rivale cu cele echivalente lor pe benzină.
La început, lupta nu a fost egală, deoarece motorina este în esență un propulsor mai puțin potrivit pentru vehiculele în mișcare, totuși am reușit să construim un sistem în jurul căruia a devenit o resursă indispensabilă – și acest lucru este valabil și astăzi.
În acest articol vă vom prezenta sistemul de formare a amestecului care este încă ultima și cea mai modernă soluție pentru motoarele diesel.

Definiție

Un sistem de injecție directă de combustibil Common Rail este un sistem construit în jurul solenoizilor de alimentare cu combustibil de înaltă presiune(peste 2000 bar), spre deosebire de injectoarele unității de dozare a pompei de combustibil de joasă presiune.

Injecția de înaltă presiune oferă avantaje de performanță și economie de combustibil față de injecția anterioară, la presiune mai mică, prin injectarea de combustibil într-un număr mai mare de picături mai mici, rezultând un raport suprafață - volum mult mai mare. Acest lucru asigură o evaporare mai bună de la suprafața picăturilor de combustibil și o combinație mai eficientă de oxigen atmosferic și combustibil vaporizat, care asigură o ardere mai completă.
Injecția Common Rail este utilizată pe scară largă la motoarele diesel. Aceasta este baza sistemelor de injecție directă a benzinei utilizate la motoarele pe benzină.

Secțiunea motorului MAN CR (Sursă: www.wikipedia.org)

Istorie
Vickers a fost pionier în utilizarea injecției Common Rail la motoarele submarine. Motoarele Vickers cu combustibil Common Rail au fost folosite pentru prima dată în 1916 la submarinele de clasă G.
Motoarele Common Rail au fost folosite de ceva timp la aplicații marine și locomotive. Cooper-Bessemer GN-8 (circa 1942) este un exemplu de motor diesel common rail acţionat hidraulic, cunoscut şi sub numele de common rail modificat.
Prototipul sistemului common rail pentru motoarele de mașini a fost dezvoltat de elvețianul Robert Huber la sfârșitul anilor 1960, iar tehnologia a fost dezvoltată în continuare de Dr. Marco Ganser la Institutul Federal de Tehnologie Elvețian din Zurich, mai târziu de către Ganser - Hydromag AG (1995). ) în Oberäger.
Primul motor diesel common rail folosit la vehiculele rutiere a fost motorul est-german VEB IFA Motorenwerke Nordhausen MN 106. În 1985 a fost construit într-un singur IFA W50. Din cauza lipsei de finanțare, dezvoltarea s-a oprit și producția de masă nu a fost niciodată realizată.
A fost folosit pentru prima dată cu succes la vehiculele produse în masă în Japonia la mijlocul anilor 1990. Dr. Shohei Itoh și Masahiko Miyaki de la Denso Corporation, un producător japonez de piese auto, au dezvoltat sistemul de combustibil common rail pentru vehicule grele și au demonstrat sistemul lor ECD-U2 common rail în practică pe un camion Hino Ranger. Denso a venit cu primul sistem comercial de înaltă presiune common rail în 1995.

Injector Volvo CR (Sursă: www.wikipedia.org)

Sistemele moderne Common Rail sunt controlate de o unitate de control a motorului care deschide fiecare injector mai degrabă electric decât mecanic, deși funcționează pe același principiu. În anii 1990, prototipul a fost dezvoltat în colaborare cu Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat și Elasis.
După cercetarea și dezvoltarea de către Grupul Fiat, designul a fost achiziționat de compania germană Robert Bosch GmbH pentru a finaliza dezvoltarea și perfecționarea pentru producția de masă. Privind în retrospectivă, vânzarea părea a fi o greșeală strategică pentru Fiat, deoarece noua tehnologie s-a dovedit extrem de profitabilă. Compania nu a avut de ales decât să vândă o licență către Bosch, întrucât se afla într-o situație financiară proastă la momentul respectiv și nu avea suficiente resurse pentru a finaliza dezvoltarea singură.
În 1997, a fost extins la autoturisme: primul autoturism care a folosit un sistem comun de țevi de injecție a fost Alfa Romeo 156 din 1997 cu un motor JTD de 2,4 litri și, în același an, Mercedes-Benz a introdus-o și la modelul său W202. .

Operațiune
Supapele electromagnetice sau supapele piezoelectrice permit un control electronic fin al timpului și cantității injecției de combustibil, iar presiunea mai mare realizată de tehnologia common rail permite o mai bună pulverizare a combustibilului.
Pentru a reduce zgomotul motorului, unitatea de control electronică a motorului poate injecta de câteva ori cantități mici de motorină chiar înainte și după injecția principală (injecție „pilot”) - reducând astfel explozivitatea și vibrațiile, precum și optimizarea timpului și cantității de injecție care îmbunătățește modificările calității combustibilului, ajută la adaptarea la condiții extreme de funcționare, cum ar fi pornirea la rece. Unele sisteme avansate de combustibil common rail efectuează până la cinci injecții pe cursă.

Diagrama funcțională a sistemului Common Rail (Sursă: www.wikipedia.org)

Motoarele Common Rail necesită un timp de încălzire foarte lung, în funcție de temperatura mediului ambiant și au ca rezultat un zgomot și emisii mai mici ale motorului decât sistemele mai vechi.
Motoarele diesel au folosit în trecut diferite forme de injecție de combustibil. Două tipuri obișnuite sunt sistemul de injecție unitară și sistemul de pompe colectoare/serie.
Pentru un sistem tipic de colector/inline, injecția începe și se termină la o presiune predeterminată. Această caracteristică rezultă din injectoarele „silențioase” din chiulasă, care se deschid și se închid la o presiune determinată de preîncărcarea arcului aplicat pistonului din injector. De îndată ce presiunea din injector atinge un nivel prestabilit, pistonul se ridică și începe injecția.

La sistemele common rail, o pompă de înaltă presiune stochează combustibilul într-un rezervor la presiune înaltă – până la peste 2.000 bar. Termenul "common rail" se referă la faptul că toate injectoarele de combustibil sunt alimentate de o rampă comună de combustibil, care nu este altceva decât un rezervor sub presiune în care combustibilul este depozitat la presiune ridicată. Această baterie furnizează mai multe injectoare cu combustibil de înaltă presiune.
Acest lucru simplifică scopul pompei de înaltă presiune, deoarece trebuie să mențină o singură presiune țintă (controlată mecanic sau electronic). Injectoarele de combustibil sunt de obicei controlate de unitatea de control al motorului (ECU).
Când injectoarele de combustibil sunt acționate electric, o supapă hidraulică (formată dintr-o duză și piston) se deschide mecanic sau hidraulic și pulverizează combustibil în cilindri la presiunea dorită.
Deoarece energia de presiune a combustibilului este stocată de la distanță, iar injectoarele sunt acționate electric, presiunea de injecție la începutul și la sfârșitul injecției este foarte apropiată de presiunea din acumulator, rezultând rata de injecție pătratică. Dacă acumulatorul, pompa și conducta sunt dimensionate corect, presiunea și debitul de injecție vor fi aceleași.
Motoarele diesel common rail de a treia generație sunt acum echipate cu injectoare piezoelectrice pentru o mai mare precizie, cu presiuni de combustibil de până la 2.500 bar.