Common rail


Στο σημερινό άρθρο θα κάνουμε μια μικρή, περιεκτική και ελπίζω ουσιαστική ξενάγηση στο common rail. Καταλαβαίνεις ότι ένα τόσο πολύπλοκο σύστημα δεν μπορεί να περιγραφεί σε ένα άρθρο (παλιομοδίτικων) τριών – τεσσάρων σελίδων που είναι και το σύνηθες για τα άρθρα μας. Σκέφτηκα να το κάνω σε στυλ ξενάγησης, όπως κάνουν τα ανοικτά τουριστικά λεωφορεία στο κέντρο των πόλεων που σε πάνε μία βόλτα στα κυριότερα αξιοθέατα. Θα βγει λίγο μεγαλούτσικο αλλά δε πειράζει. Νομίζω ότι είναι ένα άρθρο που ενδιαφέρει ιδιαίτερα όσους έχουν ή σκέπτονται να αποκτήσουν πετρελαιοκίνητο, γιαυτό θα έχουμε και μερικά tip.

Ανακοίνωση: Παρακαλείσθε όσοι δεν έχετε διαβάσει το άρθρο της αυταναφλέξεως, όπως προσέλθετε προς ανάγνωση αυτού, εν εναντία περιπτώσει δεν θα καταλάβετε Jesus περί του αναπτυσσόμενου προς ανάγνωση θέματος. Το Common Bus θα ακολουθήσει την πορεία του προς κατανάλωση καυσίμου από την δεξαμενή αποθηκεύσεως έως και την εξαγωγή αυτού από τον οχετό της εξατμίσεως. Kalo kouragio.

Common rail system

Στα ελληνικά “Σύστημα κοινού αυλού” ή “Σύστημα κοινής γραμμής τροφοδοσίας”. Πρωτοεμφανίστηκε το 1997, από τότε έχουν γίνει πολλές βελτιώσεις αλλά ο τρόπος λειτουργίας παραμένει ο ίδιος. Γιατί το βάφτισαν έτσι θα το πούμε στην πορεία. Μέσα στο ρεζερβουάρ που πάντα προσέχουμε να μην βάλουμε βενζίνη ή χαμηλής ποιότητας πετρέλαιο έχουμε την πρώτη μας αντλία, είναι χαμηλής πίεσης στα 5 bar περίπου.

Αντλία χαμηλής πίεσης

Δουλειά της είναι να τροφοδοτεί με καύσιμο την αντλία υψηλής πίεσης (με σταθερή παροχή 100λίτρα/ώρα ή και παραπάνω) που βρίσκεται στον χώρο του κινητήρα. Είναι εβαπτιζόμενη για να ψύχεται από το καύσιμο και είναι σχεδόν ίδια και παρομοίου κόστους με αυτή που έχουμε στην βενζίνη. Σε κάποιες γενιές θα την δεις πάνω στην υψηλής πίεσης επίσης υπάρχει περίπτωση να είναι δύο, μια ηλεκτρική και μια γραναζωτή εντός της υψηλής πιέσεως.

Tip: Καθότι το εδικό βάρος του πετρελαίου είναι πιο μεγάλο από της βενζίνης και πλησιάζει αυτό του νερού είναι πολύ εύκολο να ανακατευτεί με αυτό. Στην συνέχεια ανεβαίνοντας την οδό πετρελαίου συναντάμε το φίλτρο πετρελαίου.

Common rail (2)

Φίλτρο πετρελαίου

Κάνει τρεις δουλειές. Πρώτον καθαρίζει το καύσιμο από τυχόν σωματίδια. Δεύτερον συγκρατεί το νερό που λέγαμε. Αν μαζέψει πολύ νερό η ECU ανάβει μια λυχνία στο ταμπλό , ρίχνει την απόδοση του κινητήρα και πρέπει να πας οπωσδήποτε στο συνεργείο. Εκεί με μια βίδα που έχει στο κάτω μέρος του θα σου βγάλουν το νερό.

Tip: Αν σου πουν αντικατάσταση λόγω νερού κράξτους ελεύθερα, εκτός και αν σου αποδείξουν ότι το φίλτρο σου δεν αποστραγγίζει πράγμα δύσκολο αλλά ποτέ δεν ξέρεις.

Η τρίτη δουλειά που κάνει είναι να ζεσταίνει το καύσιμο όταν η θερμοκρασία του κατά την εκκίνηση είναι κάτω από 3 βαθμούς. Το καύσιμο όπως θα δούμε στα επόμενα αξιοθέατα, σε κάποιες στιγμές ζεσταίνετε και δεν χρειάζεται άλλο εκτός και αν.. είσαι πιλότος αεροπλάνου. Η κηροζίνη είναι πολύ κοντά με το πετρέλαιο, τόσο πολύ που έχω ακούσει ιστορίες με φαντάρους που στα τζιπάκια της αεροπορίας βάζαν κηροζίνη. Αν κάνεις πολύωρες πτήσεις σε ψυχρά κλίματα πρέπει να τσεκάρεις μην πέσει η θερμοκρασία των καυσίμων σου κάτω από τους -20 βαθμούς γιατί θα πρέπει να ανάψεις πάλι τον θερμαντήρα. Επίσης αν είσαι τρελός δικτάτορας ισχύει το ρητό “που πας ρε Καραμήτρο χειμωνιάτικα στην Ρωσία“. Επόμενη στάση αντλία υψηλής πίεσης.

Αντλία υψηλής πίεσης

Είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο συγκρότημα η περιγραφή του οποίου σηκώνει τόμους ανάγνωσης. Λίγο πιο συνοπτικά για χάριν της ξενάγησης να σου πω ότι συνεργάζεται πάντα με κάποιες βαλβίδες πίεσης άλλες εντός της και άλλες στην γραμμή τροφοδοσίας, η τοποθέτηση αυτών των βαλβίδων εξαρτάται και από την γενιά του common rail. Δέχεται το καύσιμο από την γραμμή τροφοδοσίας, που μόλις περιγράψαμε, με την απαίτηση να μην πέσει η παροχή κάτω από 2,5 bar ή κάτω από 50 λίτρα/ώρα . Εν συνεχεία, ανεβάζει την πίεση του καυσίμου έως και 2500 bar στα τελευταίας γενιάς. Don’ t worry το tour bus έχει και οθόνες για να παρακολουθήσουμε video.

Κάνε pause στο 0:25. Το καύσιμο έρχεται από δεξιά , συμπιέζεται από το έμβολο και πηγαίνει προς το αυλό υψηλής πίεσης (γραμμή τροφοδοσίας). Στο 0:40 φαίνεται ότι έχει τρία έμβολα τοποθετημένα ανά 120 μοίρες, στο τέλος οι παροχές όλων τον εμβόλων ενώνονται σε μία εντός της αντλίας. Ο κόκκινος άξονας, ο οποίος φέρει τον ρότορα που κινεί τα έμβολα, συνδέεται με τον στροφαλοφόρο άξονα. Για να πάρει μπρος ο κινητήρας χρειάζεται σε 1,5 περιστροφή του στρόφαλου να σηκώσει πίεση 250 bar. Στην έξοδο της αντλίας συναντάμε και άλλη μια βαλβίδα ρύθμισης της πιέσεως η οποία δουλεύει υπερωρίες. Είναι τα επιστρεφόμενα στο ρεζερβουάρ αν περάσει ένα όριο υπερβολικής πίεσης ανοίγει για να επιστρέψουν τα καύσιμα.

Tip: Η αντλία σε κάποιες εκδόσεις είχε πάνω της την δικιά της ECU. Τώρα με το common rail έχουν πάει όλα στην κεντρική ECU η οποία παίρνει σήμα από αισθητήρες πίεσης για να κρατάει ή να την ρυθμίζει εντός κάποιων ορίων. Αυτό το επιτυγχάνει ανοίγοντας ή κλείνοντας την βαλβίδα επιστρεφόμενων. Ένα απλό παράδειγμα, αν αφήσεις το γκάζι για να μην ανέβει απότομα η πίεση ανοίγει την επιστροφή. Γενικά δεν χαλάνε εύκολα. Ήρθε η ώρα να δούμε και το προτελευταίο αξιοθέατο για την πρώτη μας ξενάγηση, την λεωφόρο υψηλής πίεσης.

Κοινή γραμμή τροφοδοσίας

Στα αγγλικά common rail, από εδώ πήρε και το όνομά του το σύστημα. Είναι φτιαγμένο από χάλυβα υψηλής αντοχής όχι μόνο λόγω των μεγάλων πιέσεων αλλά και λόγω των διακυμάνσεων όταν ανοίγουν τα μπεκ. Στα άκρα της κοινής γραμμής έχουμε ένα αισθητήρα πίεσης και άλλη μια βαλβίδα για να επιστρέψει καύσιμο σε περίπτωση αποτυχίας της πρώτης πάνω στην αντλία υψηλής. Από την κοινή γραμμή ξεκινάνε τα σωληνάκια (επίσης από χάλυβα) για να συνδεθούν τα μπεκ. Ο λόγος που κάνουν βόλτες είναι γιατί πρέπει να έχουν το ίδιο μήκος. Last stop fuel injectors.

Εγχυτήρες common rail

Υπάρχουν πολλές και διαφορετικές τεχνολογίες μπεκ για να κάνουν όσο καλύτερα μπορούν ένα πράγμα. Να ελέγξουν με μεγάλη ακρίβεια την βελόνα που έχουν μέσα. Η αρχή λειτουργίας είναι ίδια για όλα και θα την δεις στο παρακάτω video

Η βελόνα του μπεκ όπως βλέπεις στο video δεν ανεβαίνει ακαριαία, χρειάζεται λίγο χρόνο. Από αυτή την κίνηση προκύπτει και το διάγραμμα της βελόνας. Παράδειγμα: Ο ψεκασμός διαρκεί ένα δευτερόλεπτο (το παράκανα αλλά είναι για βγουν εύκολα τα νούμερα) τα πρώτα 3 δέκατα η βελόνα δεν έχει ανέβει εντελώς. Η παροχή καυσίμου είναι η πίεση σε συνάρτηση με την διατομή του μπεκ. Από τα 3 δέκατα έως τα 8 ψεκάζει στο 100% και μετά, τα τελευταία 2 δέκατα η παροχή μειώνεται (γιατί κατεβαίνει η βελόνα) ώσπου να μηδενίσει στο 1 δευτερόλεπτο. Αν φτιάξεις ένα διάγραμμα παροχής – χρόνου θα πάρεις ένα σχήμα σαν τραπέζι με στραβά πόδια. Επειδή όμως η βελόνα δεν ανεβαίνει τόσο ομαλά είναι φυσιολογικό το γράφημα να έχει ένα “τρέμουλο” σε όλη του την διάρκεια. Στην άκρη των τοιχωμάτων που πατάει η βελόνα μαζεύονται και οι επικαθίσεις του ακατάλληλου πετρελαίου. Αργότερα συσσωρεύονται και σε όλο το σώμα του μπεκ. Οι επικαθίσεις μπερδεύουν το διάγραμμα της βελόνας, ενώ η CPU βλέπει την βελόνα εντελώς ανοικτή η παροχή είναι μειωμένη, λόγω των επικαθίσεων έχει μειωθεί η διάμετρος με συνέπεια άλλη ποσότητα να νομίζει ότι ψεκάζει και άλλη να μπαίνει στον θάλαμο καύσης. Θα το καταλάβεις με μείωση της απόδοσης.

Tip: Αν σου τύχει το κακό υπάρχει ένα πράγμα που μπορείς να κάνεις. Απαίτησε να αφαιρεθούν και τα τέσσερα μπεκ για να μετρηθούν. Οι αντιπροσωπείες δεν έχουν τον κατάλληλο εξοπλισμό και θα τα στείλουν στην Bosch. Όταν επιστραφούν αν είναι και τα τέσσερα στα ίδια χάλια σημαίνει ότι την έπαθες, αν έστω και ένα δεν έχει αποτύχει σημαίνει ότι μόλις βρήκες ένα εξαιρετικό πάτημα να απαιτήσεις αλλαγή μπεκ λόγω αστοχίας υλικού και να καλυφθούν από την εγγύηση. Δεν γνωρίζω αν υπάρχει και κάποιος ανεξάρτητος τρόπος για να πάρεις μια δεύτερη μέτρηση.

Εδώ έχουμε και τα τελευταία καύσιμα που θα επιστρέψουν στο ρεζερβουάρ. Όλες οι επιστροφές μαζεύονται σε ένα κοινό θάλαμο με τέτοιο όγκο ώστε να πέσει η πίεση του καυσίμου, έπειτα με μια κοινή γραμμή και πίεση κάτω από 1 bar επιστρέφουν από εκεί που ήρθαν. Τα καύσιμα μέσα στο common rail λόγω των υψηλών πιέσεων (να δω αν θα μπορέσω να γράψω μία πρόταση χωρίς την λέξη πίεση σήμερα) ανεβάζουν θερμοκρασία έως και 100 βαθμούς. Δεν βρήκα κάποιο γραπτό για να το επιβεβαιώσω αλλά θα έπαιρνα όρκο ότι σε κάποια συστήματα υπήρχε ένα by pass με σπειροειδές σχήμα κοντά στο ψυγείο για να κρυώνει το καύσιμο, αυτό όμως στο λέω με επιφύλαξη.

Tip: Στα καλοριφέρ του σπιτιού μας πρέπει να κάνουμε εξαέρωση. Αν δεν κάνεις και μαζευτεί αέρας ο κυκλοφορητής θα ανεβάσει πίεση πάνω από 3 bar και θα ανοίξει μια βαλβίδα για να μην τα πάρεις όλα στα χέρια. Δεν κάνει εξαέρωση μόνο νερό βγάζει. Στον πετρελαιοκινητήρα αν μείνεις από καύσιμο θα τραβήξει αέρα η αντλία υψηλής πίεσης και θα σταματήσει να δουλεύει. Έχει ένα εξαερωτή πάνω αλλά είναι για τις φυσαλίδες που μπορεί να περάσουν. Μετά πρέπει να κάνεις εξαέρωση όλο το κύκλωμα.

Έφτασε η ώρα να κάνουμε ένα διάλειμμα στην πλατεία θαλάμου καύσεως, για να ξεζαλιστείς. Για να σε βοηθήσω να χαλαρώσεις θα σου βάλω μια διαφήμιση.

Χρονισμός Common rail

Αυτό που μας ενδιαφέρει είναι στο 0:30. Με “μόλις” πέντε ψεκασμούς ενώ τα παλιά συστήματα (πριν το common rail) κάνανε ένα και με μικρότερη πίεση. Τα παλιά συστήματα λειτουργούσαν με την λογική “άσπρο πάτο” ενώ το common rail με την λογική “γουλιά – γουλιά” . Ο ψεκασμός γινόταν μέσο της πίεσης. Όταν η πίεση στο έμβολο ή στο έκκεντρο της αντλίας πετρελαίου έφτανε σε ένα ορισμένο σημείο, ωθούσε το ελατήριο του μπεκ να ανοίξει ψεκάζοντας μία φορά. Ένας ενιαίος ψεκασμός με διάρκεια από τις 20 μοίρες πριν το ΑΝΣ έως και τις 40 μετά το ΑΝΣ. Στο common rail έγινε ξεκαθάρισμα του τι δουλειά κάνει ο καθένας. Η αντλία ανεβάζει πίεση. Το μπεκ ελέγχει το ψεκασμό. Η μεγάλη πίεση βοηθάει στην καλύτερη φυσική προετοιμασία στο στάδιο καθυστέρησης αναφλέξεως. Η φυσική προετοιμασία εξαρτάται από το πόσο καλά θα ατμοποιήσεις το καύσιμο, εξαρτάται και από το ιξώδες αλλά για αυτό δεν μπορούμε να κάνουμε κάτι. Μην μου ζητάς να ανακατευτώ με θέματα χημείας. Μα τα χίλια μπουζί και τα λερωμένα φανάρια, προτιμώ να γράψω άρθρο για ταπετσαρίες και φεγκ σούι παρά να μπλέξω με οκτάνια, κετάνια , υπερωκεάνια και εγώ δεν ξέρω τι άλλο.

Οι δύο προεγχύσεις βοηθάνε στο στάδιο ανεξέλεγκτης καύσης ιδιαίτερα στις χαμηλές στροφές μειώνοντας τον θόρυβο. Ο λόγος που ο κύριος ψεκασμός χωρίζεται σε δύο είναι για τα NOx. Έχουν την κακή συνήθεια να εμφανίζονται στο κέντρο της καύσης λόγω υψηλών θερμοκρασιών. Για αυτό το λόγο δίνουν μια ανάσα στο ενδιάμεσο. Η κάπνα εμφανίζεται στα άκρα της καύσης στις πιο χαμηλές θερμοκρασίες, πάνω στα τοιχώματα του κυλίνδρου, οπότε με τον δεύτερο ψεκασμό ανεβάζεις την θερμοκρασία για να εξαλείψεις την κάπνα του πρώτου. Ο τελευταίος είναι για την θερμοκρασία στην εξάτμιση, θα τα πούμε στο τέλος. Άλλη μια διαφήμιση και φύγαμε.

Εντυπωσιακό αλλά να ξέρεις ότι όλα αυτά πάνε περίπατο όταν επιταχύνεις ή όταν ανεβαίνουν πολύ οι στροφές. Μετά οι ψεκασμοί γίνονται δυο. Προεγχύσεις χρειάζονται στις χαμηλές στροφές για την μείωση του θορύβου , παραπάνω δεν έχει τέτοιες πολυτέλειες, δεν προλαβαίνεις. Ένα ψεκασμό στις 20 μοίρες πριν το ΑΝΣ διάλειμμα κάπου στις 25 μοίρες μετά το ΑΝΣ και δεύτερο μέχρι τις 40. Επίσης ο παλμός των ψεκασμών αναπροσαρμόζεται σε σχέση με το φορτίο οπότε δεν ισχύει μία προσέγγιση.

Tip: Το video είναι και διαφήμιση οπότε μην σε μπερδέψει αυτό, η καύση παραμένει μια, αλλά οι παλμοί διαχειρίζονται ξεχωριστά το κάθε στάδιο. Την πρώτη μεγάλη βίαιη αυτανάφλεξη (η οποία παράγει κρουστικό κύμα και είναι 2000 φορές πιο γρήγορη από αυτή της καύσης βενζίνης με σπινθήρα) την χωρίζεις σε 2 – 3 μικρότερες για τον θόρυβο που προκαλούν. Στο τέλος όμως πρέπει να έχεις φλόγα μέσα στον θάλαμο για να καεί το καύσιμο σαν να βγαίνει από φλογοβόλο. Μην νομίζεις και αυτά με πετρέλαιο ή κηροζίνη δούλευαν και αργότερα με βενζίνη αλλά με την προσθήκη ναπάλμ (πρόσθετο που συμπύκνωνε το υγρό και καθυστερούσε τον ρυθμό καύσεως).

Διάλειμμα τέλος ό,τι φωτογραφίες βγάλατε στην πλατεία θαλάμου καύσεως βγάλατε , ώρα να φύγουμε. Πίσω στο common rail δεν μπορούμε να πάμε, άρα συνεχίζουμε στην εξάτμιση. Ανακοίνωση: Το common bus αναχωρεί.

Common rail (1)

Οχετός εξατμίσεως

Τι κοινό έχει ο πετρελαιοκινητήρας με τον λαμπτήρα Led; Δεν παράγουν μεγάλα ποσά θερμότητας. Αν πιάσεις ένα λαμπτήρα πυρακτώσεως θα καταλάβεις ότι είναι όνομα και πράμα, ο Led όμως χρησιμοποιεί πιο αποδοτικά την ενέργεια του ρεύματος και τη μετατρέπει σε φως με ελάχιστες διαρροές προς την θερμότητα. Το ίδιο κάνει και ο πετρελαιοκινητήρας λόγω του μεγάλου λόγου συμπίεσης που έχει, το αποτέλεσμα είναι περισσότερη κινητική ενέργεια και λιγότερη θερμική. Η βενζίνη παρότι ανά μονάδα όγκου έχει περισσότερη ενέργεια σαν καύσιμο, δεν μπορούμε να την εκμεταλλευτούμε γιατί δεν μπορούμε να την συμπιέσουμε τόσο όσο το πετρέλαιο.

Turbo

Χωρίς αυτό δεν κάνεις τίποτα. Είχα την τραυματική εμπειρία να οδηγήσω 2,0-λιτρο common rail χωρίς turbo με 60 ολόκληρους ίππους. Αν δεν είχε κοντές σχέσεις ακόμα στην ανηφόρα του πάρκινγκ θα ήμουν. Χωρίς περίσσεια αέρα, όλες αυτές οι καύσεις που είδαμε δεν αποδίδουν ιδιαίτερα. Η χαμηλή θερμοκρασία των καυσαερίων, περίπου η μισή από της βενζίνης, σου επιτρέπει να χρησιμοποιήσεις turbo μεταβλητής γεωμετρίας για καλύτερη απόδοση στις χαμηλές στροφές. Άλλο ένα αξιοθέατο και βγαίνουμε στο φως.

Καταλύτης

Αν έχεις όρεξη για μελέτη θα ήθελα όταν βρεις χρόνο να μου γράψεις ένα άρθρο για τους καταλύτες στα diesel, να τους μάθω και εγώ. Έχουν αναπτυχθεί τουλάχιστον 15 διαφορετικοί. Οι πιο διάσημοι είναι αυτοί που χρειάζονται αναγέννηση. Επειδή οι θερμοκρασίες είναι χαμηλές, ιδιαίτερα αν κινείσαι συνεχώς μέσα στην πόλη, ο καταλύτης δεν δουλεύει σωστά. Φτάνει σε ένα σημείο που παρότι έχει συγκρατήσει αρκετά NOx λείπει ο καταλύτης της θερμοκρασίας για να τα μετατρέψει σε αβλαβή. Αν είσαι εθνική οδό δεν θα καταλάβεις τίποτα. Αν είσαι συνεχώς στην πόλη, το common rail θα αρχίσει να κάνει τους τελευταίους ψεκασμούς που είδαμε στα video. Είναι για να ανέβει η θερμοκρασία των καυσαερίων. Μάλιστα στο τελευταίο video ο τελευταίος ψεκασμός που αρχικά φαίνεται ότι πάει στο γάμμα του Καραγκιόζη είναι για να περάσει άκαυτο το πετρέλαιο από τον θάλαμο καύσης ώστε να καεί στην εξάτμιση, πιο κοντά στον καταλύτη.

Ανακοίνωση: Η Common bus ltd. θα ήθελε να σας ευχαριστήσει που την επιλέξατε για την ξενάγηση σας. Για την τεράστια υπομονή και το πνεύμα καλής συνεργασίας που επιδείξατε κατά την διάρκεια του ταξιδιού μας θα θέλαμε ως δείγμα ευγνωμοσύνης να σας κάνουμε δώρο από ένα εισιτήριο για το cine autoblog. Πρόκειται για μια ταινία μικρού μήκους με θέμα “βελτίωση πετρελαιοκινητήρα”. Έχει αποσπάσει όλα τα όσκαρ και όλες τις διακρίσεις σε όσα φεστιβάλ έχει προβληθεί, Βερολίνου, Κανών και Αχαρνών. Παρακαλείσθε κατά την αποβίβασή σας να μην ξεχάσετε προσωπικά σας αντικείμενα. Θα σας έχουμε σύντομα κοντά μας στα σχόλια”