Pompowtryskiwacze i wtryskiwacze Common Rail to elementy składowe układu zasilania (dostarczającego paliwo) silników wysokoprężnych (diesla). Czym się od siebie różnią? Jakie są różnice w budowie i sterowaniu tych podzespołów?

Pompowtryskiwacze były stosowane przez dwa koncerny motoryzacyjne: Volkswagen (oraz marki od niego zależne oraz pozyskujące silniki od Volkswagena) oraz Volvo (przede wszystkim w ciężarówkach. Pompowtryskiwacze zaskarbiły sobie duże grono zwolenników ze względu na wysoki poziom bezawaryjności. Jednak ostatecznie, przegrały z wtryskiwaczami Common Rail. Wpływ na to miało wiele czynników. Najważniejszym była ekologia, albowiem auta z pompowtryskiwaczami nie były w stanie spełnić normy emisji spalin Euro5. Silniki wyposażone w najnowsze generacje wtrysków Common Rail odznaczają się także cichszą pracą. To jednakże ma znacznie mniejsze znaczenie dla tych kierowców, którzy nie chcą ponosić wysokich kosztów napraw.

Pompowtryskiwacze kontra Common Rail – filozofia działania układu zasilania

W obydwu rozwiązaniach stosuje się po jednym wtryskiwaczu/pompowtryskiwaczu na jeden cylinder.

Jak działa silnik diesla, wyposażony w pompowtryskiwacze?

• Paliwo jest dostarczane do pompowtryskiwaczy przez pompę podającą, która jest napędzana przez wałek rozrządu.
• Każdy pompowtryskiwacz ma wbudowaną pompę wysokiego ciśnienia w swoją obudowę.
• Każdy pompowtryskiwacz jest napędzany przez krzywki na wałku rozrządu. Dodatkowo mogą być stosowane elementy pośredniczące, jak np. popychacze rolkowe.
• Nacisk ze strony odpowiednio wyprofilowanej krzywki na wałki rozrządu, za pośrednictwem elementów dodatkowych, powoduje gwałtowny ruch tłoka w pompowtryskiwaczu. Pozwala to na osiągnięcie bardzo dużego ciśnienia paliwa.
• W pompowtryskiwaczu znajduje się także zawór elektromagnetyczny, sterowany przez sterownik silnika. Reguluje on początek wtrysku i czas trwania wtrysku (czyli dawkę wtrysku).

Jak działa silnik diesla, wyposażony we wtryskiwacze Common Rail?

• Paliwo jest dostarczane do pompy wysokiego ciśnienia za pomocą elektrycznej pompy łopatkowej.
• Pompa wysokiego ciśnienia jest zamontowana do bloku silnika. Jej zadaniem jest sprężanie paliwa do bardzo wysokiego ciśnienia. Pompa wysokiego ciśnienia jest napędzana przez napęd rozrządu (pasek albo łańcuch rozrządu, w zależności od zastosowanego rozwiązania) albo z wykorzystaniem przekładni zębatej, przekazującej napęd z wałka rozrządu.
• Paliwo pod wysokim ciśnieniem trafia do listwy wtryskowej Common Rail.
• Stąd za pomocą przewodów wysokociśnieniowych paliwo trafia do wtryskiwaczy Common Rail.
• Wtryskiwacze są sterowane elektronicznie. Sterownik silnika reguluje moment otwarcia a także czas otwarcia wtryskiwaczy.

Każde z zastosowanych rozwiązań ma swoje wady i zalety.

Pompowtryskiwacze kontra wtryskiwacze Common Rail – różnice w działaniu

Pompowtryskiwacze są bardziej odporne na zanieczyszczenia znajdujące się w paliwie. Są też trwalsze od wtryskiwaczy Common Rail.

Silniki wyposażone w pompowtryskiwacze są głośniejsze i cechują się tzw. twardą pracą. Jest to spowodowane tym, że ruch krzywek na wałkach powoduje gwałtowny przyrost ciśnienia w pompowtryskiwaczach. Rozpylenie paliwa z pompowtryskiwacza powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia wewnątrz cylindra.

Wtryskiwacze Common Rail mogą realizować do 7 faz wtrysku w trakcie jednego cyklu pracy silnika. Pompowtryskowacze – maksymalnie 2. Większa ilość wtrysków pozwala między innymi wyeliminować zjawisko nagłego wzrostu ciśnienia wewnątrz cylindra, co przekłada się na cichszą pracę. Poza tym większa ilość wtrysków ma wpływ na mniejsze zużycie paliwa i mniejszą emisję spalin. Jak pamiętamy, to właśnie ekologia stała się przysłowiowym gwoździem do trumny pompowtryskiwaczy.

Sterownik silnika wyposażonego w układ wtryskowy Common Rail może inicjować dodatkowy wtrysk paliwa, w fazie aktywnego oczyszczania filtra cząstek stałych. Ma to na celu podniesienie temperatury spalin, jeśli kierowca jeździ stale po mieście i z małą prędkością. Jest to tak zwane wypalanie aktywne. Powinno ono pozwolić na oczyszczenie filtra cząstek stałych (co nie zawsze się udaje). W przypadku silników diesla, wyposażonych w pompowtryskiwacze, nie jest możliwe zainicjowanie dodatkowego wtrysku paliwa, mającego podnieść temperaturę spalin.

Silnik wyposażony w pompowtryskiwacze ma bardziej skomplikowaną budowę układu rozrządu. Bardziej skomplikowane są wałki rozrządu, ze względu na konieczność zastosowania dodatkowych krzywek i elementów pośredniczących.

Wałek rozrządu, napędzający pompowtryskiwacze, musi mieć specjalną, wzmocnioną budowę, tak samo, jak głowica. Dlaczego? Do napędzania pompowtryskiwaczy potrzebna jest znacznie większa siła, niż do sterowania pracą zaworów dolotowych i wylotowych.

Silnik wyposażony we wtryskiwacze Common Rail ma bardziej kompaktową budowę. Jego głowica jest mniejsza, a silnik dzięki mniejszej ilości części mechanicznych – lżejszy. Silnik może być niższy, co pozwala na jego łatwiejsze umiejscowienie pod maską.

Pompowtryskiwacze vs. wtryskiwacze Common Rail – różnice ciśnień

Początkowo to pompowtryskiwacze generowały większe ciśnienie wtrysku liczące ok. 2000 bar. Działo się to, dzięki mechanicznemu naciskowi ze strony krzywek na wałku rozrządu, o bardzo dużym kącie natarcia. Z czasem jednak technologia pozwoliła wprowadzić do produkcji technologię Common Rail, pozwalającą osiągnąć ciśnienie paliwa do 2000 bar.

Wtryskiwacze Common Rail są bardziej podatne na uszkodzenia i na zanieczyszczenia, znajdujące się w oleju napędowym. Nie oznacza to jednak, że pompowtryskiwacze są wieczne. Dochodzi w nich do awarii elementów mechanicznych (np. sprężyn), a także zatkania osadami.