Tokom devedesetih godina prošlog vijeka postignut je značajan napredak u dizel tehnologiji, zahvaljujući sistemima direktnog ubrizgavanja goriva i turbo punjačima, pa su motori postajali sve jači, čistiji i štedljiviji.
Svi koji su vozili automobil sa pumpa-dizna motorom znaju kako su ti motori eksplozivni i imaju momentalan odziv na gas, zbog čega i danas imaju veliki broj poklonika širom svijeta, ali zašto se od njih odustalo?
Kao što je već poznato, princip rada dizel motora je takav da se gorivo ubrizgava u cilindar u kojem se miješa sa vazduhom, pa se zbog visoke temperature usljed sabijanja, smjesa vazduha i goriva vazduha pali i gura klip na dole, čime se postiže rad motora.
Da bi motor proizvodio više snage i trošio manje goriva, najbitniji faktor je kvalitetna mješavina goriva i vazduha, pa se iz tog razloga, u razvoju turbo-dizel motora išlo na tzv. atomizaciju goriva prilikom ubrizgavanja.
U odnosu na stare sisteme ubrizgavanja, nove tehnologije su omogućile visoke pritiske, koji su u kombinaciji sa preciznim elektronskim brizgaljkama raspršivale gorivo u sitne čestice.
Sitnije čestice znače da je veća površina goriva u kontaktu sa vazduhom u toku radnog ciklusa, što za rezultat ima efikasnije sagorijevanje, bolju iskoristivost goriva, odnosno nižu potrošnju uz smanjene emisije izduvnih gasova.
Dizel motori imaju viši stepen kompresije od benzinaca, odnosno prilikom rada dolazi do velike promjene pritiska u cilindru, pa su zbog toga bučniji.
Da bi se postiglo smanjenje buke i mirniji rad motora, potrebno je da se u motor ubrizga prvo manja količina goriva, koja će sagorijevanjem na kratko povećati pritisak u cilindru, a zatim da slijedi glavno ubacivanje goriva i radni hod klipa.
Na ovaj način se smanjuje ta razlika pritiska i motori dobijaju uglađeniji rad sa manje vibracija.
Iako su se u brodskim i teretnim motorima već koristili u nekom obliku, krajem devedesetih i sa sve strožijim ekološkim zahtjevima, u putničkom segmentu su se izdvojila dva sistema – Common Rail (CR) koji je razvio Fiat, i pumpa-dizna (PD) koji je predstavio VW.
Prvi automobil sa Common Rail sistemom je bila Alfa Romeo 156 koja je predstavljena 1997. godine, a VW je premijerno predstavio svoj sistem ubrizgavanja u Passatu B5 iz 1998. godine.
Oba sistema su imala svoje prednosti i mane, a zajedničko im je bilo povećanje snage, pa su tako dizelaši od tromih i bučnih mašina postali respektabilni motori koji su performansama dostizali benzinske konkurente.
Osnovna razlika između ovih sistema je konstrukcija sistema ubrizgavanja – Common Rail kako mu i ime kaže (“zajednički vod”) ima jedan distributivni vod iz kojeg se gorivo ubacuje pomoću brizgaljki u svaki pojedinačni cilindar.
Pumpa-dizna sistem za svaki individualni cilindar ima integrisani sklop koji je uključuje pumpu i brizgaljku, a upravljanje ubrizgavanjem se vrši pomoću elektromagnetnog ventila.
Prednosti pumpa-dizna sistema su viši pritisak ubrizgavanja (do 2.200 bara), što je omogućavalo nižu potrošnju goriva od Common Rail sistema i tiši rad u odnosu na starije turbo-dizel motore.
PD motori su lako postizali snagu od preko 60 kW po litri zapremine, a prednost je i to što u slučaju otkaza jedne od pumpi, automobil ostaje u voznom stanju.
Odlučujuća prednost Common Raila je što su procesi pumpanja i ubrizgavanja goriva odvojeni, što omogućava da se pomoću elektronike odradi detaljno mapiranje ubrizgavanja u svakoj milisekundi ciklusa rada motora.
Kod ovog sistema pritisak goriva u zajedničkom vodu je konstantno oko 1.800 bara (noviji i nešto više), pa je moguće elektronski određivati vrijeme i količinu ubrizganog goriva.
Zbog mogućnosti višestrukog ubrizgavanja goriva u jednom ciklusu (i do 5 puta), ovi motori imaju mirniji rad i lakše ispunjavaju ekološke norme od PD motora.
Sa druge strane, konstrukcija PD sistema je takođe omogućavala visoke pritiske i impulsno ubrizgavanje, ali zbog pogona pumpe, nije bilo jednostavno podesiti vrijeme ubrizgavanja goriva.
Kako je sistem pogonjen bregastim vratilom, pumpa najviši pritisak postiže u kratkom trenutku kada je klip na gornjoj mrtvoj tački, tako da je područje u kojem se visoki pritisak goriva može iskoristiti za višefazno ubrizgavanje znatno suženo.
Iz navedenog razloga pumpa-dizna motori teško ispunjavaju ekološke zahtjeve strožije od Euro 4.
Kako je pogon 4 (ili više) pumpi visokog pritiska poprilično opterećenje za motor, kod PD sistema zupčasti remen i bregasto vratilo su posebno ojačani kako bi se omogućila trajnost ovih komponenti, što na kraju podiže cijenu proizvodnje motora.
Ovi motori su naglo razvijali snagu pri nižim obrtajima, što je zahtijevalo ugradnju jačih plivajućih zamajaca, koji su preuzimali na sebe dio opterećenja, jer je inače dolazilo do kvarova mjenjača.
U tržišnoj borbi između Fiata i VW-a, čiji sistem će biti dominantan u budućnosti dizelaša, pobijedio je Bosch!
Kako je Fiat bio u finansijskim problemima i nije mogao da napravi verziju sistema koja bi bila pogodna za masovnu proizvodnju, prodao je patent kompaniji Bosch koja je doradila sistem i ponudila ga tržištu.
Dok su Mercedes i ostali proizvođači prihvatili CR tehnologiju i dalje je razvijali sa dobavljačima kao što su Delphi, Denso, Hitachi, VW se nastavio držati PD motora i nije htio nikome da plaća za CR licencu.
Koliko je Volkswagen vjerovao u ovu tehnologiju, govori i činjenica da su sa firmom Siemens otvorili fabriku za proizvodnju PD komponenti vrijednu 240 miliona eura.
Iako su PD motori bili štedljivi i snažni, ranije predstavljeni Common Rail je bio oko 100 eura po komadu jeftiniji za proizvodnju, te je uz kultivisan rad i ispunjavanje ekoloških normi, lako odnio pobjedu u ovom duelu.
Tako je Volkswagen krajem 2007. godine i definitivno napustio ovaj sistem i od tada u sve svoje automobile ugrađuje isključivo Common Rail, a danas i nema modernog turbo-dizel motora bez CR sistema (pod imenima TDI, CDI, CRDi, HDi itd.).
Više o start-stop sistemima možete pročitati ovdje
Vladimir Grujić
