Terug naar het overzicht

Common rail: verneveld tot de laatste druppel

Volgende

Zoals we weten, werkt de dieselmotor (of zelfontbrander) op een lucht- en brandstofmengsel (in de juiste verhouding). Hoe beter de verhoudingen in het mengsel, hoe beter de verbranding. En hoe beter de verstuiving, hoe beter de verbranding. In de jaren tachtig gingen technici en wetenschappers op zoek naar oplossingen voor dieselmotoren. Ze kwamen op het idee om brandstof onder hoge druk in de cilinders in te spuiten. Met een volledig elektronische sturing.

Het principe is simpel: hoe hoger de druk, hoe beter de verstuiving van de brandstof en hoe lager de inspuittijd. Daardoor krijg je de meest optimale verbranding, met alle positieve gevolgen. Ze gaven het systeem de naam ‘common rail’ (gemeenschappelijke hogedrukbuis voor de injectoren).

De uitvinding in de praktijk omzetten, liep niet van een leien dakje. Pas in 1997 rolde de eerste wagen met common rail-systeem van de band: een Alfa Romeo. Ook andere automerken zijn geleidelijk aan overgeschakeld op het gebruik van dit injectiesysteem. En intussen is common rail een grandioos succes. Bijna elke nieuwe auto met dieselmotor heeft er een.

Voordelen

  • Minder brandstofverbruik:
    Het injectiesysteem zorgt voor een veel betere dosering van brandstof waardoor de auto minder diesel slikt per kilometer.
  • Tot 50% hoger koppel op laag toerental en tot 25% meer vermogen: Een betere verstuiving haalt maximale energiewinst uit elke druppel brandstof.
  • Minder lawaai: Omdat de verbranding veel zuiverder gebeurt, lopen de motoren een flink stuk zachter.
  • Minder uitstoot van schadelijke stoffen en CO2: Een goede brandstofnevel maakt volledige verbranding mogelijk waardoor er minder roetdeeltjes en vervuilende gassen vrijkomen. Er komt ook 20% minder CO2 vrij. Dat helpt alvast bij de bescherming van de ozonlaag.
  • Minder trillingen: De combinatie van hoge druk en brandstofverneveling zorgt voor de beste vorm van verbranding van diesel en voorkomt trillingen en kloppen van de motor. Het rijcomfort verhoogt.

Hoe werkt het Common rail-systeem?

Het common rail-systeem is een staaltje van hoogtechnologisch vakmanschap.
Het brandstofvoorzieningscircuit speelt een cruciale rol. Het is opgedeeld in een lagedruk- en een hogedrukgedeelte.
• Het lagedrukgedeelte omvat de brandstoftank, de opvoerpomp en de brandstoffilter.
• Het hogedrukgedeelte bestaat uit een pak meer elementen: de hogedrukpomp, de rail en de vier verstuivers zijn de belangrijkste.

Heel wat onderdelen bevatten elektronische sensoren die info doorsturen en ontvangen van de centrale stuurdoos. De rail is een holle buis die met kleine leidingen in verbinding staat met vier verstuivers. De rail wordt ook wel gemeenschappelijke hogedrukbuis voor de injectoren genoemd omdat de brandstofdruk er stevig wordt opgevoerd. De druk in de rail wordt geregeld met ventielen en sensoren.

common rail

1. Opvoerpomp

De opvoerpomp is meestal binnenin de brandstoftank gemonteerd en stuwt diesel via de brandstoffilter naar de hogedrukpomp. De elektrische of mechanische opvoerpomp krijgt instructies van de stuurdoos.

2. Brandstoffilter

De filter zuivert de brandstof en voorkomt slijtage van het hele systeem. Een verwarmingselement zorgt ervoor dat de diesel steeds goed vloeibaar blijft, zelfs bij erg guur weer.

3. Hogedrukpomp

De pomp is de verbinding tussen het lagedruk- en hogedrukgedeelte en perst de brandstof onder hoge druk in de rail. De uitgaande brandstof- druk naar de rail wordt geregeld door ventielen en sensoren.

4. Rail

De rail is een holle buis die met kleine leidingen in verbinding staat met vier verstuivers. De rail wordt ook wel gemeenschappelijke hogedrukbuis voor de injectoren genoemd omdat de brandstofdruk er stevig wordt opgevoerd. De druk in de rail wordt geregeld met ventielen en sensoren.

5. De verstuivers

De druk in de rail jaagt de vloeistof bliksemsnel naar de verstuiver die de diesel zo fijn vernevelt dat de verbranding in de cilinder optimaal is. De motor draait dan vlekkeloos.

6. De centrale stuurdoos

Dit zijn de hersenen van het common rail-systeem. Onder meer de sensoren, de hogedrukpomp
en de opvoerpomp krijgen van de stuurdoos instructies.

Common rail: druk en elektronica

Je hebt het begrepen. Alles draait om optimale, hoge brandstofdruk. Even nagaan hoe die tot stand komt. De hogedrukpomp heeft drie pompplunjers die onder een hoek van 120° zijn geplaatst. De plunjers worden aangedreven door een as. De pomp kan de diesel daardoor een druk bezorgen van maar liefst 1.600 bar!

Daarna vult de vloeistof de rail die de verstuivers permanent van brandstof moet voorzien. De rail is een holle buis uit gesmeed staal met een diameter van 10 mm en een lengte die varieert van 28 tot 60 cm. Om drukschommelingen te vermijden, bevat de rail het best zo’n groot mogelijk volume aan brandstof. Eigenlijk zou de rail zo lang mogelijk en zo breed mogelijk moeten zijn... Maar dat is dan weer nadelig voor de startsnelheid. Die vereist nu net een zo klein mogelijk volume. Het is dus wikken en wegen om tot de ideale maat te komen.

Omdat constante druk dan weer heel belangrijk is voor een goede verstuiving, bevat de rail een flink pak regelaars. Allereerst is er een raildruksensor die een oogje in het zeil houdt. De doorstroombegrenzer is de waakhond die nagaat dat de verstuiver niet onnodig in werking treedt. De drukbegrenzer heeft dezelfde functie als een overdrukklep en het raildrukregelventiel moet ervoor zorgen dat drukschommelingen worden weggewerkt.

De rail staat in verbinding met vier verstuivers (of zes, in het geval van een motor met zes cilinders).
Elke verstuiver wordt door de rail gevoed via een hogedrukleiding. En de verstuivers? Die injecteren eerst een kleine hoeveelheid brandstof in de cilinder die razendsnel opbrandt. Een fractie later volgt de hoofdinspuiting die wordt aangestoken door de net verbrande diesel. Eventueel volgt er nog een na-injectie die ervoor zorgt dat het uitlaatgas extra schoon wordt. Hoe preciezer de voorinspuiting, hoe vlotter de verbranding gebeurt en hoe zachter de motor draait.

De exacte brandstofhoeveelheid en het inspuitmoment worden helemaal elektronisch geregeld via de stuurdoos. Daardoor is de timing van de inspuiting haarfijn en is het brandstofmengsel nauwkeurig afgestemd op de prestatie die de motor moet leveren.

Geef je mening