Czyszczenie wtryskiwaczy Common Rail

Wtryski Common Rail są częścią silnika, której żywotność wynosi około 150 do 250 tys. km. Ich ceny są wysokie, dlatego warto zadbać o ten element i w przypadku wykrycia nieprawidłowości poddawać je czyszczeniu i regeneracji, które są znacznie tańsze niż wymiana na nowe.

Symptomy awarii

  • nierównomierne przyspieszanie
  • błąd sondy lambda
  • zapala się kontrolka „check engine”
  • problemy z uruchamianiem silnika
  • dym w spalinach
  • nierównomierne obroty na jałowym biegu
  • duże zużycie paliwa
  • zapach paliwa we wnętrzu auta
  • zbyt wysoka temperatura spalin
  • szybkie zużycie katalizatora
  • słabe osiągi

Etapy naprawy i regeneracji

  • weryfikacja stanu technicznego
  • demontaż na części pierwsze
  • wycena naprawy
  • mycie i czyszczenie wtryskiwaczy Common Rail
  • wymiana uszczelnień
  • ponowne zmontowanie
  • test stanu i dawek
  • test i wydruk
  • udzielenie 12 miesięcznej gwarancji
  • wystawienie faktury VAT

Oznaczenia silników z Common Rail

Symbol silnika Marka samochodu
CRS Ashok Leyland
4d34i BharatBenz
D BMW
TD4 Land Rover
VCDi Chevrolet
XPI Cummins i Scania
CCR Cummins
CDI Daimler
CRD Chrysler
JTD, MultiJet, JTDm, CDTi, TiD, TTiD, DDiS, Quadra-Jet Fiat Group (Fiat, Alfa Romeo i Lancia)
TDCi Ford
i-CTDi, i-DTEC Honda
CRDi Hyundai, Kia
EFD IKCO
iTEQ Isuzu
Tier3, Tier4, 4D95 i wyższe HPCR-seria Komatsu
CRDe, DiCR, m2DiCR Mahindra, Mahindra Limited
MZR-CD, Skyactiv-D, DiTD Mazda
DI-D Mitsubishi
dCi Nissan, Renault
CDTI Opel
SCDi Proton
HDI, HDi PSA Peugeot Citroën
TiD, TTiD Saab
XDi SsangYong
TD, D Subaru
DICOR, CR4 Tata
D-4D, D-Cat Toyota
TDI Volkswagen Group (Volkswagen, Audi, Seat i Skoda)
D, D5 Volvo
Układy Common Rail

Ideą, która przyświecała konstruktorom pierwszych układów Common Rail była większa kultura pracy samochodów z silnikiem Diesla. Dziś współczesne samochody z silnikiem wysokoprężnym są pod tym względem bliższe modelom benzynowym. Zużywają mniej paliwa, emitują mniej spalin i są zdecydowanie bardziej ciche.

Common Rail to z ang. wspólna szyna. Nazwa wzięła się stąd, że w tym układzie paliwo nie jest wtłaczane bezpośrednio do wtryskiwacza, lecz do wspólnej szyny, stanowiącej swego rodzaju zasobnik bądź akumulator paliwa. Do szyny olej napędowy wtłaczany jest pod wysokim ciśnieniem, sięgającym nawet 2000-2500 barów. Dopiero stamtąd zasilane są wtryskiwacze, gdzie maksymalne ciśnienie osiąga ponad 1600 barów. Na biegu jałowym ciśnienie utrzymuje się na poziomie 200-300 barów. Impuls elektryczny prowadzi do otwarcia zaworów i uniesienia iglicy uwalniającej przepływ paliwa. W ten sposób osiągamy efekt wtrysku wielokrotnego, nawet do ośmiu razy podczas pojedynczego cyklu pracy silnika. To właśnie dzięki temu współczesne diesle mają większe osiągi, niższe spalanie i emitują mniej szkodliwych substancji do środowiska. Silniki pracują też zdecydowanie ciszej, niże te starszych generacji. Wtryskiwacze Common Rail pracują na bardzo wysokich ciśnieniach i rozpylają paliwo przez niewielkie otwory, dla uzyskania doskonałej mgły paliwowej. Niestety rozwiązanie to ma swoją wadę, a mianowicie wysoką wrażliwość na choćby najmniejsze zanieczyszczenia w paliwie. Układ wtryskowy jest zatem jednym z najbardziej awaryjnych elementów w silniku wysokoprężnym. Radą na wydłużenie żywotności jest tankowanie wysokiej jakości paliw oraz stosowanie dobrych filtrów paliwa.

Po raz pierwszy układ Common Rail zastosowano w samochodzie osobowym Alfa Romeo w silniku JTD (1997). Koncerny produkujące samochody wprowadziły własne oznaczenia silników z tymi układami. Niektóre przykłady:

  • BMW: D,
  • Grupa Fiata (Fiat, Alfa Romeo, Lancia): JTD, MultiJet,
  • Ford Motor Company: TDCi,
  • Chevrolet: VCDi,
  • Honda: i-CTDi, i-DTEC,
  • Hyundai i Kia: CRDi,
  • Grupa Volkswagena (Volkswagen, Audi, Seat, Skoda): TDI,
  • Toyota: D-4D, D-Cat,
  • Renault: dCi,
  • PSA Peugeuot Citroen: HDI,
  • Opel: CDTI,
  • Saab: TiD, TTiD,
  • Mitsubishi: DI-D,
  • Nissan: dCi,
  • Volvo: D i D5.

Mniej więcej w tym samym czasie w samochodach Grupy Volkswagen zastosowano technologię pompowtryskiwaczy. Niemniej obecnie auta tego koncernu również wyposażone są w silniki z układem Common Rail.

Od początku produkcją i rozwojem systemów Common Rail zajęła się firma Bosch. Obecnie to zdecydowanie światowej klasy lider, dostarczający elementy mechaniczne dla najważniejszych producentów motoryzacyjnych. Silniki wyposażone we „wspólną szynę” bardzo szybko zdobyły uznanie użytkowników. Do 1999 roku Bosch wyprodukował blisko milion tych nowoczesnych układów wtryskowych. W ślad za Boschem ruszyły inne marki: Denso i Lucas (obecnie Delphi).

Układ Common Rail nie uzależnia wtrysku od obrotów wału korbowego, ani od rozmieszczenia cylindrów. W tym przypadku paliwo tłoczy pompa wysokociśnieniowa transportująca je do szyny umieszczonej tuż nad głowicą silnika, wzdłuż cylindrów. Ciśnienie w szynie utrzymywane jest w granicach 1300-1600 barów (różnice w zależności od generacji układu). Otwieranie i zamykanie sterowane jest elektronicznie. Zadaniem szyny jest utrzymanie stabilnego ciśnienia, pozwalając tym samym na częste dawkowanie paliwa (zamiast jednej dużej dawki, kilka mniejszych). Każdy wtrysk przebiega w trzech fazach:

  • Dawka pilotująca, dozowana przed dotarciem tłoka do maksimum górnego położenia. Dzięki dawce wstępnej silnik pracuje łagodniej. Ta faza sprzyja ustabilizowaniu spalania dawki głównej i zapobiega nadmiernemu wzrostowi ciśnienia w cylindrze.
  • Dawka właściwa.
  • Dawka dopalająca, wpływająca na ekologię pracy silnika. Jej zadaniem jest podniesienie temperatury spalin, co sprawia, że katalizator szybciej się nagrzeje, a filtr cząstek stałych będzie pracował bardziej wydajnie.

Samochody z silnikami Common Rail spełniają najbardziej restrykcyjne normy w zakresie emisji spalin i szkodliwych związków do środowiska. Dzięki „wspólnej szynie” auto osiąga wyższą sprawność termodynamiczną, ponieważ skuteczniej spala wykorzystywane paliwo.

Jak działa Common Rail?

Paliwo pod wysokim ciśnieniem dostarczane jest z szyny wspólnej do wtryskiwacza. Paliwo naciska na górną i dolną powierzchnię tłoczka, cały czas pod jednakowym ciśnieniem. Siła skierowana na górną część tłoczka dociska iglicę zamykającą otwory w końcówce wtryskiwacza. Nad tłoczkiem znajduje się zawór, którego zadaniem jest oddzielenie przestrzeni ciśnienia wysokiego od niskiego. Zaworek przypomina talerzyk zakończony uszczelniającą kulką. Gdy elektromagnes przyciągnie zawór, kulka odsłania kanał łączący strefy niskiego i wysokiego ciśnienia. Ciśnienie i siła oddziałująca na górną część tłoczka maleją. Wówczas siła oddziałująca na dolną część tłoczka unosi go wraz z iglicą. Iglica otwiera otwory na końcówce, a olej napędowy pod wysokim ciśnieniem jest rozpylany w komorze spalania. Paliwo z górnej części wtryskiwacza przedostaje się za pośrednictwem przewodów przelewowych z powrotem do zbiornika paliwa.

Systemy Common Rail – dlaczego warto?

To jedyny znany dotąd system, w którym możliwe jest dowolne kształtowanie dawek paliwa dostarczanych do komory spalania. Dzielenie dawki paliwa na kilka mniejszych zamiast jednej dużej podnosi sprawność i wydajność silnika oraz znacząco redukuje poziom hałasu. W momencie pełnego obciążenia silnika dawki nie są dzielone, ponieważ cały proces przebiega zbyt szybko. Mimo to wysokie ciśnienie wciąż pozwala na sprawne rozpylanie i spalanie paliwa. Dokładność w regulowaniu dawki wpływa też znacząco na ilość szkodliwych spalin emitowanych do atmosfery. Ma to olbrzymie znaczenie z punktu widzenia ekologii. System ten sprzyja również regeneracji filtra cząstek stałych. Dawka dopalająca dozowana do wydostających się z cylindra spalin wypala je, eliminując ryzyko zanieczyszczenia sadzą filtra cząstek stałych.

Sterowanie silnikiem w układzie Common Rail

Wymagane są trzy czujniki.

  • Czujnik prędkości obrotowej. Daje on informację o prędkości obrotowej silnika – niezbędną do oszacowania niemal wszystkich parametrów określanych przez sterownik silnika.
  • Czujnik faz rozrządu. Dzięki niemu sterownik rozpoznaje, w jakim położeniu znajduje się konkretny tłok (suw sprężania czy suw wydechu).
  • Czujnik położenia pedału przyspieszenia. Daje informację, jakiego momentu obrotowego oczekuje w tej chwili kierowca.

Oprócz powyższych w każdym silniku znajdują się również czujnik ciśnienia oleju i czujnik temperatury płynu chłodzącego. To podstawowe czujniki, ale we współczesnych dieslach nie brakuje również rozwiązań dodatkowych, wspomagających wysokie osiągi i ograniczanie emisji szkodliwych spalin (np. przepływomierz z czujnikiem temperatury powietrza zasysanego).

Obecnie silniki Diesla z układem Common Rail zdecydowanie dominują na drogach Europy. Eksperci motoryzacyjni obserwują również wzrost popularności droższych i nienaprawialnych, ale zdecydowanie bardziej precyzyjnych wtryskiwaczy piezoelektrycznych, które być może na przestrzeni nadchodzących lat wyprą modele elektromagnetyczne.

Jak dbać o samochód z silnikiem Diesla?

Szczególnie kierowcy przyzwyczajeni do aut z silnikami benzynowymi powinni wyrobić w sobie kilka pozytywnych nawyków, które pomogą im dbać o kondycję diesla. Te proste rzeczy mogą znacząco wydłużyć żywotność strategicznych elementów i ograniczyć koszty związane z awariami. Nowoczesne diesle z turbodoładowaniem warto rozgrzewać przed ruszeniem i schładzać po zatrzymaniu. Dlatego dobrze jest pozwolić silnikowi działać przez około minutę na biegu jałowymi, zanim ruszymy w drogę. I podobnie, zanim zgasimy silnik. Przed zgaśnięciem zaleca się nawet dłuższą pracę silnika na postoju, co sprzyja schłodzeniu turbiny. Takie zabiegi, choć producenci aut nie wskazują na nie, pozwalają zmniejszyć zużycie silnika, a co za tym idzie odłożyć w czasie wystąpienie awarii.

Spokojna i ekonomiczna jazda autem z silnikiem Diesla przy korzystnych cenach oleju napędowego nie nadwyręża portfela właściciela. Niemniej oszczędne spalanie odczują najbardziej ci, którzy jeżdżą sporo. Ponadto samochód z silnikiem wysokoprężnym najlepiej sprawdza się właśnie na długodystansowych trasach.

Samochody wyposażone w układ Common Rail są niezwykle wrażliwe na słabej jakości paliwo. Zanieczyszczenia mogą spowodować kosztowną awarię wtryskiwaczy. Właścicielom, którzy chcą skutecznie dbać o dobrą kondycję swoich aut zdecydowanie odradza się więc tankowanie biodiesla, oleju opałowego bądź paliw niewiadomego pochodzenia, np. z kradzieży. Olej napędowy najlepiej tankować na sprawdzonych stacjach dużych marek.

W nowoczesnych modelach należy regularnie wymieniać filtr cząstek stałych, a także filtr paliwa. Zimą przed odpaleniem należy rozgrzewać świece żarowe, nieco dłużej niż latem. Problemy z rozruchem w czasie mrozów mogą wynikać m.in. z rozładowanego akumulatora, przepalonych świec, nieprawidłowo działającej elektroniki czy krzepnącego w przewodach paliwa. Auta z silnikiem Diesla lubią zimować w garażu. Jeżeli nie ma takie możliwości, warto tankować paliwa dedykowane do jazdy zimą lub stosować specjalne dodatki zapobiegające krzepliwości pod wpływem niskich temperatur, a dodatkowo dbać o to, aby akumulator zawsze był naładowany.

Common Rail – precyzja działania
  • sterowanie elektroniczne dzieli dawkę paliwa na pilotującą, właściwą i dotrysk,
  • precyzyjne sterowanie jest możliwe dzięki szybkiemu otwieraniu i zamykaniu wtryskiwacza,
  • wtrysk pilotujący ma na celu podniesienie temperatury w komorze spalania,
  • wtrysk dawki właściwej, dzięki odpowiedniemu przygotowaniu komory, nie przebiega z gwałtownym wzrostem ciśnienia,
  • dotrysk podnosi temperaturę spalin, co wpływa na bardziej wydajną pracę filtra cząstek stałych (skuteczniejsze przepalenie spalin sprawia, że cząstek stałych jest mniej, a do atmosfery dostaje się mniej szkodliwych związków),
  • szybkie otwieranie/zamykanie i precyzyjne dawkowanie paliwa pozwala na dostosowanie ilości paliwa do aktualnego obciążenia silnika.
Czyszczenie wtryskiwaczy Common Rail (Bosch, Delphi, Denso, Siemens)

Z racji wysoko precyzyjnego wykonania poszczególnych elementów wtryskiwaczy tego typu, wymagają one specjalistycznego sprzętu do czyszczenia i regeneracji. Czyszczenie wtryskiwaczy Common Rail przebiega w myjkach ultradźwiękowych.

Jak działa wtryskiwacz?
  • Paliwo przewodami wysokiego ciśnienia dostarczane jest do wnętrza wtryskiwacza.
  • Paliwo trafia na denko tłoka.
  • Do otwarcia i zamknięcia wtryskiwacza służy tzw. wspomaganie hydrauliczne (nie ma go w układach z rotacyjną lub rzędową pompą wtryskową).
  • Aby nastąpiło uruchomienie zaworów hydraulicznych prowadzących do otwarcia bądź zamknięcia wtryskiwacza, musi dojść do impulsu elektrycznego przyciągania z cewki elektromagnetyczne lub na drodze zmiany objętości elementu piezoelektrycznego.
W układach zasilania Common Rail działają dwa typy wtryskiwaczy:
  • elektromagnetyczne,
  • piezoelektryczne.

Modele elektromagnetyczny znalazł zastosowanie w układach I i II generacji. Składają się z: rozpylacza, układu wspomagania hydraulicznego, zaworu elektromagnetycznego. Cykl pracy obejmuje cztery etapy: zamknięcie wtryskiwacza, otwarcie (dawka wstępna), otwarcie całkowite (dawka właściwa), zamykanie (dawka dopalająca).

W przypadku wtryskiwaczy Common Rail pochodzących od różnych producentów występują wyraźne różnice w budowie. Na przykład modele dwóch największych konkurentów, Boscha i Delphi, różnią się konstrukcją poszczególnych elementów wykonawczych, choć przecież całość układu pracuje zupełnie zbliżonych zasadach. W układzie Delphi nie ma drugiego tłoczka sterującego. Tutaj sterowanie przemieszczeniem iglicy następuje wskutek różnicy ciśnień. Generalnie wtryskiwacze Delphi są łatwiejsze w demontażu i regeneracji, choć z drugiej strony uchodzą za mniej odporne na zanieczyszczenia w paliwie względem swoich konkurentów marki Bosch.

Wtryskiwacze piezoelektryczne obejmują ostatnie generacje układów Common Rail. Działają blisko trzykrotnie szybciej, niż modele elektromagnetyczne. Podczas, gdy cewka elektromagnetyczna w fazie przyciągania wystawiona jest na działanie prądu o natężeniu 20 A, a fazie podtrzymującej 10 A, wtryskiwacz piezoelektryczny wykazuje efekt odwrotny. Napięcie elektryczne przepływa przez element piezoelektryczny, powodując jego wydłużenie w krótkim czasie. Element piezoelektryczny tworzą ułożone pionowo kryształy pierwiastka piezoelektrycznego, np. krzemu. Kryształy ułożone naprzemiennie z warstwą metalu powodują wydłużenie do ok. 0,04 mm. Po zaniku napięcia wydłużony element piezoelektryczny nie powraca samoistnie do kształtu pierwotnego. Aby zmniejszyć jego objętość wymagana jest zmiana polaryzacji. Jednostka sterująca odpowiedzialna za dawkowanie i zmianę kierunku przepływu napięcia zmienia również bieguny przepływu energii elektrycznej, umożliwiając tym samym powrót piezoelektryka do pierwotnych rozmiarów.

Konstrukcja wtryskiwaczy piezoelektrycznych w porównaniu z elektromagnetycznymi jest prostsza. Ponieważ konstrukcja nie wymaga zastosowania elementów wykonawczych takich jak w modelu elektromagnetycznym, te piezoelektryczne są nawet o 75% lżejsze. Piezoelektryczne pozwalają uzyskać dwa przedwtryski, dawkę główną i kilka wtrysków dodatkowych, co zapewnia jeszcze większą precyzję sterowania dawkami paliwa. Za tym idą również obniżone jednostkowe zużycie paliwa i zdecydowanie mniejsze zanieczyszczenie środowiska. Wtryskiwacze piezoelektryczne składają się z: siłownika piezoelektrycznego, przetwornika hydraulicznego, zaworu sterującego, rozpylacza. Modele te, choć bardziej efektywne w działaniu, są oczywiście droższe, a ponadto nie podlegają regeneracji, tak jak elektromagnetyczne. W przypadku awarii wymagają wymiany na nowe.

W Moto Centrum Zgierska w Łodzi znajdziecie Państwo fachowe doradztwo i wsparcie techniczne w zakresie diagnozowania i usuwania awarii układów Common Rail. Realizujemy zlecenia od Klientów z całej Polski. Zdemontowane wtryskiwacze możecie Państwo przesyłać do nas za pośrednictwem kuriera. Tylko godny zaufania i dobrze wyposażony warsztat naprawczy pozwoli Wam przywrócić nową jakość pracy układu wtryskowego. Zapraszamy do kontaktu.