Sistemul common rail

SISTEMUL COMMON RAIL

Acest sistem dezvoltat in urma cu mai bine de 15 ani, dar introdus spre a fi folosit comercial in urma doar cu cativa ani. Sistemul a fost produs in anii '80 de catre Fiat, dar cei care l-au implementat pentru prima oara pe un vehicul in vederea comercializarii acestuia a fost Mercedes. Dupa ei au urmat si altii unul dintre ei fiind Peugeot care in anii 2000 au avut cresteri spectaculoase de vanzari pe autoutilitarele dotate cu un astfel de sistem. Sistemul in limba romana se traduce ca fiind un sistem cu rampa comuna. Diferenta vizibila fata de vechile sisteme de injectie este faptul ca combustibilul nu ajunge direct la injectoare de la pompa ci se acumuleaza intr-o rampa comuna si de acolo merge direct la injectoare.

Dezvoltarea sistemului de injectie common rail s-a facut incercind sa se respecte principiile injectiei pe benzina. Multe din idei sunt luate de la acest sistem. Avantajele cu care acest sistem vine fata de versiunile precedente de sisteme de injectie diesel sunt:

1. reducerea noxelor datorita pulverizarii mai bune a combustibilului in cilindri si datorita controlului mai bun a cantitatii de combustibil care intra in cilindru pe timpul injectiei;
2. Pulverizarea mai buna a combustibilului se face datorita presiunilor mari de injectie care se realizeaza pe timpul injectiei. La vechile sisteme de injectie presiunea de injectie era limitate de considerente constructive astfel: distanta mare a conductelor de combustibil de la pompa si pana la injector ceea ce facea ca presiunea sa nu poata fi marita oricat datorita fenomenelor de rezonanta care se puteau produce in conducte;
3. Controlul mai bun al momentului injectiei ceea ce duce la un mers al motorului mai linistit, la performante mai bune cu consum mai mic;
4. Fiabilitatea mare a motoarelor dotate cu un astfel de sistem.

Sistemul este format (vezi figura 1) dintr-un rezervor de combustibil 7, o pompa electrica de combustibil (care poate exista sau nu) si care pe desen nu apare si are rolul de a duce combustibilul din rezervor prin filtre catre pompa de inalta presiune 1 (vezi figura 2)

Figura 1 - Sistemul common rail

La masinile dotate cu pompa electrica, in cazul in care ramaneti fara combustibil (asta era o mare problema a motoarelor diesel) nu mai trebuie amorsata pompa de inalta presiune deoarece se amorseaza datorita pompei electrice. La cele care nu sunt dotate cu pompa electrica exista o pompa manuala situata in apropierea cartusului filtrant 6 si care are rolul de a amorsa pompa de inalta presiune. Totusi exista masini care nu au nici una nici alta si atunci trebuie sa faci amorsarea dupa vechile metode (ex Opel Astra 1.7 CDTI nu are o astfel de pompa; Renault Megane 1.5 DCI are o astfel de pompa manuala, iar Iveco are pe toate modelele pompa electrica);

Figura 2 - Pompa de presiune

Din cartusul filtrant 6 combustibilul ajunge in pompa de inalta presiune 1. Rolul pompei de inalta presiune este de a ridica presiunea combustibilului in jurul valorii de 2000 de bari. Valorile difera de la masina la masina ajungand de la 1500 de bari pina la 2500 de bari. Pompa de inalta presiune are si rolul de a trage combustibil din rezervor printr-o pompa de vacuum care este inglobata in corpul pompei de inalta presiune. Combustibilul iese din pompa pe o singura conducta care duce la rampa centrala 3. Rampa centrala se comporta ca un acumulator de presiune si mai are si rolul de a regla presiunea existenta in sistem astfel:

1. Senzorul de presiune 2 instalat pe rampa centrala are rolul de a masura presiunea din rampa si de a informa computerul de injectie asupra presiunii. Daca debitul de combustibil se mareste computerul comanda deschiderea unei electrovalve din pompa 1 care face ca surplusul de combustibil sa fie pompat inapoi in rezervor si nu in rampa. In momentul cand debitul de combustibil in rampa scade, electrovalva se inchide lasand combustibilul sa curga inapoi catre rampa centrala (common rail). Presiunea de combustibil se regleaza prin regulatorul de presiune 4 (vezi figura 3) aflat in capatul rampei. In momentul in care presiunea creste peste o anumita valoare regulatorul se deschide lasand combustibilul sa curga pe retur catre rezervorul de combustibil, pana cand presiunea ajunge la valoarea prestabilita si se inchide. Atat regulatorul de debit din pompa cat si regulatorul de presiune de pe rampa au rolul de a mentine debitul si presiunea in valori prestabilite. Regulatorul de presiune 4 este mecanic actionarea lui facandu-se de catre un arc. La unele modele de masini, pentru a distribui uniform debitul si presiunea catre injectoare, rampa centrala s-a inlocuit cu o rampa sferica (Renault a dezvoltat aceasta solutie), in acest caz rampa seamana cu o bila goala pe interior. Avantajul rampei sferice este ca uniformizeaza presiunea combustibilului catre injectoare ducand la o reducere a consumului de combustibil si la o functionare mai silentioasa a motorului. Injectoarele sunt legate printr-o conducta de rampa centrala, si aceasta se afla foarte aproape de injectoare, reducand astfel foarte mult efectele daunatoare ale circulatiei combustibilului prin conducte la presiuni inalte.

Figura 3 - Regulatorul de presiune

2. Deschiderea si inchiderea injectorelor este comandata de catre computer, iar comanda se face electric, in acest fel putand fi controlat foarte precis momentul injectie si timpul de injectie. Controlarea foarte precisa a timpului de injectie se reflecta in consumul de combustibil si in noxele pe care le genereaza aceste motoare.

Computerul de injectie 8 comanda tot acest proces pe baza datelor de intrare furnizate de senzori. Toate datele de intrare sunt necesare pentru a calcula momentul optim al injectie si timpul cat injectoarele stau deschise (timpul efectiv de injectie).


Computerul de injectie primeste date de la urmatorii senzori:

1. senzorul 9- senzor de turatie este un senzor care de obicei este fixat pe volanta si care da informatii despre turatia motorului;
2. senzorul 10 - senzor care citeste pozitia axului cu came. Aceasta pozitie este necesara pentru a vedea cand si care pistoane sunt aproape de Punctul Mort Superior, pentru a putea calcula momentul optim al inceputului injectiei si pentru a putea deschide injectorul care trebuie, la momentul care trebuie.
3. Senzorul 11- senzorul de acceleratie. Acest senzor este montat de obicei pe cablul de acceleratie si este format dintr-o rezistenta variabila. Acest senzor ne da informatii despre sarcina motorului, informatie necesara computerului pentru a putea calcula timpul de injectie. (timp de injectie= cantitate de combustibil introdusa in cilindru; aceasta egalitate este adevarat deoarece, asa cum am spus mai sus controlam debitul si presiunea combustibilului, iar daca avem dimensiunile gaurilor calibrate din duzele injectorului avem cantitatea de combustibil injectata)
4. Sistemul mai foloseste ca date de intrare datele furnizate de senzorul de presiune atmosferica 12, senzorul de temperatura atmosferica 13 si temperatura motorului 14.

Computerul calculeaza ca data de iesire durata timpului de injectie (timpul cit injectorul sta deschis). Aceste timp este calculat pe baza unor diagrame care tin cont de toate datele de intrare. Primordiale in acest cacul sunt turatia si sarcina motorului, iar punand aceste date intr-un grafic se obtine un grafic tridimensional al catitatii de combustibil functie de turatie si sarcina. Acest grafic se numeste suprafata de injectie. Aceasta suprafata este formata dintr-o infinitate de curbe numite curbe de injectie.

Diagnosticarea unui astfel de sistem se face la fel ca la orice sistem modern de injectie cu scanere specializate, prin citirea codurilor de eroare si diagnosticarea pe baza lor.
Ceea ce am prezentat mai sus este o schema simplificata a unui sistem common rail. Pe masinile care folosesc astfel de sisteme se mai afla instalate senzori de oxigen, siteme de recirculare a gazelor arse pentru reducerea noxelor, convertoare catalitice, rezistente pentru incalzirea combustibilului etc.