20 rokov Common Rail pre diesely II: Alfa Romeo bola prvá

Pokračovanie: Náročná cesta návrhárov k implementácii novej technológie.

Sú chrbticou všetkého Fiatu a Bosch

Krátko po tom, čo Fiat v roku 1986 predstavil Croma s priamym vstrekovaním, predstavil podobný systém Rover, ktorý ho vytvoril v spolupráci s britskými špecialistami z Perkinsu. Neskôr bude použitý pre modely Honda. Až v roku 1988 mal koncern VW prvý naftový motor s priamym vstrekovaním, ktorý využíval aj distribučné čerpadlo Bosch. Áno, je to VW, ktorý hrá úlohu hromadného vstrekovača pre priame vstrekovanie v naftových vozidlách. VW je však pre svoje motory TDI taký zanietený, že mu uniká revolúcia konca 20. storočia. Vráťme sa teda na začiatok príbehu, aby sme sa opäť stretli s inžiniermi vo firmách Fiat a Bosch. Dnes to nie je o spolupráci.

Spomínané Centro Ricerce Fiat a Magnetti Marelli ešte dokázali vybudovať funkčný systém, v ktorom je proces generovania tlaku od seba oddelený. Tým sa zabráni poklesu tlaku a dosiahne sa maximálny tlak pri vysokých rýchlostiach. Na tento účel rotačné čerpadlo plní hrubostennú oceľovú palivovú koľajnicu. Priame vstrekovanie sa vykonáva pomocou solenoidom riadených vstrekovačov. Prvé prototypy vznikli v roku 1991 a o tri roky neskôr bola technológia predaná spoločnosti Bosch, ktorá ju ďalej rozvíjala. Systém, ktorý takto vyvinul Fiat a zdokonalil Bosch, sa objavil v roku 1997 v automobiloch Alfa Romeo 156 2.4 JTD a Mercedes-Benz E220 d. Maximálny vstrekovací tlak 1360 barov zároveň stále neprevyšuje tlak niektorých predchádzajúcich systémov (používali ho Opel Vectra a Audi A6 2.5 TDI z roku 1996 a BMW 320d z roku 1998, čerpadlo VP 44 pre priame vstrekovanie dosahuje tlak v rozmedzí 1500 - 1750 bar), ale riadenie procesu a účinnosť sú na oveľa vyššej úrovni.

Jeho najväčšou výhodou je, že udržuje konštantný vysoký tlak v koľajnici, čo umožňuje presné riadenie vstrekovania, ktoré je teraz možné dodávať v dávkach – čo je pre zmes v dieselovom motore veľmi dôležité. Tlak je teda nezávislý od otáčok, výrazne sa zlepšuje kvalita spaľovacieho procesu, čím sa znižuje spotreba paliva a emisie. S vývojom systému budú elektromagnetické vstrekovače nahradené presnejšími piezo vstrekovačmi, umožňujúcimi použitie veľkého množstva krátkodobých vstrekov a tlakov až do 2500 barov pre osobné automobily a až do 3000 barov pre nákladné autá a autobusy v najnovších generácie dieselových motorov.

Pôrodné bolesti so systémom Common Rail

Samozrejme, ani inžinieri Fiatu nezačínajú naslepo. Majú však prístup k práci tak Vickersa, ktorý pred mnohými rokmi vytvoril podobný mechanický systém, ako aj Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu ETH, a najmä tímu Roberta Huberta, ktorý v 60. rokoch vytvoril úspešný prototyp naftového motora. so systémom Common Rail a elektronickým ovládaním. Samozrejme, základné elektronické zariadenia tých rokov umožňovali v laboratóriu pracovať iba prototypom, ale v roku 1983 Marco Ganzer z ETH patentoval „elektronicky riadený systém nabíjania batérií“ pre naftové vozidlá. V skutočnosti ide o prvý sľubný vývoj takého systému. Nakoniec, problém nie je v myšlienke, ale v jej implementácii a sú to práve inžinieri spoločností Fiat a Bosch, ktorí sa dokážu vyrovnať so všetkými problémami spojenými s únikmi vysokého tlaku, ktoré sú spojené s touto technológiou, tvorbou adekvátnych vstrekovačov a ďalších. Je málo známym faktom, že hoci výrobcovia automobilov v Japonsku zaostávajú vo vývoji dieselových motorov, v skutočnosti prvým vozidlom, ktoré začalo používať vstrekovací systém Common Rail, bol nákladný automobil Hino s motorom J08C a vstrekovacím systémom Denso, ktorý je výsledkom práce tímov Dr. Majáky Masahiko. Rovnako zaujímavá je skutočnosť, že v 80. rokoch minulého storočia inžinieri z východonemeckej IFA úspešne vyvinuli podobný systém pre svoje nákladné vozidlá.

Bohužiaľ, finančné problémy Fiatu koncom 90. rokov ho prinútili predať svoje zlaté kura spoločnosti Bosch. Napokon to bol Bosch, kto vyvinul túto technológiu a dnes je nespochybniteľným lídrom vo výrobe týchto systémov. V skutočnosti je stále málo výrobcov tohto zariadenia - okrem spoločnosti Bosch sú to Denso, Delphi a Siemens. Pod kapotou a v akomkoľvek aute sa pozriete, nájdete niečo podobné. Krátko po tom, čo systém Common Rail ukázal svoje výhody oproti všetkému ostatnému, ho predstavili francúzski výrobcovia PSA. V tom čase výrobcovia ako Mazda a Nissan They už zaviedli priame vstrekovanie, ale bez systému Common Rail VW naďalej hľadá spôsoby, ako vytvoriť efektívny systém, ktorý nepoužíva patenty Common Rail, a predstavil bežnejší vstrekovací systém. pre čerpadlá pre nákladné autá v roku 2000. V roku 2009 sa totiž VW tiež nevzdal a nenahradil ho common railom.

Výrobcovia nákladných vozidiel ho predstavili až neskôr – len pred pár rokmi boli ich motory vybavené aj čerpadlom-vstrekovačom alebo takzvaným čerpadlo-potrubím-injektorom so samostatnými čerpacími prvkami a veľmi krátkou vysokotlakovou trubicou. Na tokijskej výstave Quon ukázal ďalšie zaujímavé riešenie – pumpovo-injektorovú technológiu, ktorú však poháňa bežná tenkostenná koľajnica s nižším tlakom. Ten hrá úlohu medziľahlého vyrovnávacieho uzla.

Okrem vyššie uvedeného sa systém Common Rail zásadne líši od systémov pred vstrekovaním tým, že je založený na kinetickej energii generovanej čerpadlom na presné vstrekovanie paliva. To eliminuje potrebu tak vysokého kompresného pomeru, ako aj vysokej úrovne turbulencie, ktorá je výhodná pre naftové motory s predkomorou a ktorá sa intenzívne generuje v naftových motoroch s vírivou komorou. Systém Common Rail spolu s vývojom elektronickej riadiacej techniky a turbodúchadiel vytvorili predpoklady pre naftovú revolúciu a bez nej by dnes benzínové motory nemali šancu. Mimochodom, aj tento dostal podobný systém plnenia, len v menšej objednávke. Ale to je už iný príbeh.

Áno, systém Common Rail je drahý a zložitý, ale v súčasnosti neexistuje alternatíva k dieselom. Výrobcom sa tiež podarilo vytvoriť lacnejšie možnosti s nízkym tlakom pre lacné vozidlá, ako je India, kde je rešpektovaná nafta. Po posledných škandáloch sa zo všetkých zemských porúch vinila nafta, ale ako ukazujú posledné testy APP, jeho čistenie je celkom možné. V každom prípade nás čakajú zaujímavé časy.

Text: Georgy Kolev