ระบบคอมมอนเรล ไดเรค อินเจคชั่น (Commonrail Direct Injection)

ระบบคอมมอนเรล หรือระบบจ่ายน้ำมันแบบรางร่วม เป็นระบบจ่ายน้ำมันที่ได้พัฒนาขึ้นมาล่าสุดในปัจจุบัน ระบบจ่ายเชื้อเพลิงประกอบด้วย ปั๊มแรงดันสูง ในการอัดน้ำมันเข้าสู้รางร่วม (Common Rail) เพื่อรอจังหวะการฉีดที่เหมาะสมที่ประมวลได้จากหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Control Unit, ECU) เมื่อถึงจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงที่ ECU ประมวล ผลออกมาได้ วาลว์น้ำมันหรือเข็มหัวฉีดจะถูกยกด้วยแรงขับจากโซลีนอยด์โดยใช้ไฟฟ้า ซึ่งระบบฉีดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์รุ่นเก่าที่เป็นปั๊มเชื้อเพลิงแบบแถว เรียงหรือจานจ่ายจะใช้วิธีการยกเข็มหัวฉีดด้วยแรงดันในตัวน้ำมันที่ปั๊ม เชื้อเพลิงอัดเข้ามา (ประมาณ 120 -250 บาร์) และสามารถเอาชนะแรงกดของสปริงที่หัวฉีดทำให้เข็มหัวฉีดยกเปิดน้ำมันให้ไหล ผ่านไปได้ วิธีแบบเก่านี้จะไม่สามารถควบคุมจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงให้ยืดหยุ่นได้ แตกต่างจากระบบคอมมอนเรลซึ้งใช้ไฟฟ้าในการควบคุม

ดังนั้นระบบคอมมอนเรลจึงสามารถฉีดเชื้อเพลิงยืดหยุ่นได้ตามสภาวะการทำงานที่เหมาะสมตามการประมวลผลของ ECU โดย ECU ของเครื่องยนต์สามารถรับรู้สภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ได้จาก Sensor ต่างๆ เช่น ปริมาณออกซิเจนในไอเสีย แรงดันในรางร่วม คันเร่ง อุณหภูมิต่างๆ หรือ อื่นๆ ข้อดีจากการที่เราสามารถควบคุมการฉีดเชื้อเพลิงได้ตามต้องการ ECU ปัจจุบันจึงสามารถควบคุมให้มีการฉีดแบบหลายครั้ง (Multiple-Injection) ซึ่งสามารถช่วยลดปริมาณมลพิษไนตริกออกไซด์ แลกช่วยให้มีการเผาไหม้ที่ไม่รุนแรงลดการน็อกของเครื่องยนต์ได้  

บริษัทผู้ผลิตระบบเชื้อเพลิงสามารถผลิต ECU ให้คุมคุมการฉีดสูงสุดได้ถึง 5 ครั้งมีพื้นฐานดังนี้

 การฉีดครั้งที่ 1 เป็นการฉีดล่อ (Pilot Injection) เป็นส่วนช่วยให้เชื้อเพลิงส่วนแรกผสมกับอากาศได้ดีก่อน หลังจากนั้นจึงฉีดครั้งที่ 2 ตามมาเรียกว่า Pre-Injection เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของเชื้อเพลิงในการเริ่มการเผาไหม้ส่วนแรก การฉีดครั้งที่ 3 เป็นการฉีดเชื้อเพลิงหลัก Main-Injection เป็นการฉีดที่ควบคุมสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ตามคันเร่ง การฉีดครั้งที่ 4 เรียกว่า After-Injection เป็นการฉีดเพื่อเผาเขม่าหรืออนุภาคคาร์บอน (PM) ส่วนสุดท้ายเพื่อให้มีการเผาไหม้สมบูรณ์ที่สุด และการฉีดที่ 5 สุดท้ายคือ Post-Injection เป็นการฉีดควบคุมอุณหภูมิไอเสีย

สำหรับในประเทศไทยส่วนใหญ่จะเป็นการฉีดเชื้อเพลิงแบบ 2 ครั้ง คือ Pilot และ Main-Injection แต่คาดว่าเทคโนโลยีการฉีดแบบ 5 ครั้งจะเข้ามาต่อไปเนื่องจากข้อกำหนดของการปลดปล่อยมลพิษที่เข้มงวดมากขึ้น

ระบบคอมมอนเรลประกอบด้วย :

ปั๊มแรงดันสูง สามารถฉีดน้ำมันให้มีความดันได้สูงถึง 1,800บาร์ หรือ 180MPa ขึ้น อยู่กับเครื่องยนต์แต่ละรุ่นและผู้ผลิตแต่ละเจ้า แรงดันที่สูงนี้ทำให้น้ำมันแตกตัวเป็นละอองได้ดีกว่าการใช้หัวฉีดแบบเก่ามาก หรือที่เรียกว่า Fuel Atomisation

รางร่วม มีลักษณะเป็นท่อเล็กๆยาวๆ ที่มีความหนามากเพื่อทนต่อแรงดันสูง รางร่วมนี้จะรักษาความดันให้คงที่และช่วยให้ละอองน้ำมันที่จ่ายไปยังห้องเผา ไหม้ทุกห้องมีลักษณะเหมือนกัน

หัวฉีดโซลินอย ช่วยทำให้สามารถควบคุมเวลาของการฉีดน้ำมัน และปริมาณน้ำมันที่ฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ ได้อย่างละเอียด

อีซียู (ECU) หรือ Electronic Control Unit ทำ หน้าที่ควบคุมการทำงานของทั้งระบบให้เหมาะสมกับการขับขี่ ไม่ว่าจะเป็นการเร่งเครื่อง การขับด้วยความเร็วสูง หรือความเร็วต่ำ นอกจากนี้อีซียูยังสามารถสั่งให้มีการฉีดน้ำมันเล็กน้อย เข้าไปในห้องเผาไหม้ก่อนที่จะมีการฉีดน้ำมันตามรอบ ได้อีกด้วย เรียกว่า ไพล็อต อินเจ็คชั่น (Pilot Injection) เพื่อ ที่จะลด ความรุนแรงของการระเบิดในรอบการจุดระเบิด ดังนั้น ลดเสียงดังและการสั่นสะเทือน ซึ่งเป็นข้อเสียของเครื่องยนต์ดีเซลแบบเก่า นอกจากนี้ ไพล็อต อินเจ็คชั่น ยังช่วยให้เครื่องยนต์สามารถสร้างกำลังงานอย่างต่อเนื่องอีกด้วย

ด้วย กลไกการทำงานข้างต้น ระบบคอมมอนเรล จึงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบเก่า ดังนั้นจึงช่วยประหยัดน้ำมัน ปล่อยมลพิษน้อยกว่า อีกทั้งยังเงียบกว่า และมีการสั่นสะเทือนน้อยกว่าเครืองยนต์แบบเก่าอีกด้วยปัจจุบัน ระบบคอมมอนเรล ได้ถูกน้ำมาใช้ในรถกระบะในประเทศไทยเกือบทุกค่าย โดยมีชื่อเรียกทางการตลาดที่แตกต่างกันไป สำหรับรถยนต์นั่งนั้น เครื่องยนต์ดีเซลยังไม่เป็นที่นิยมมากนักในประเทศไทย แต่ในยุโรปซึ่งนิยมใช้รถเครื่องยนต์ดีเซล เพราะมีมลพิษต่ำกว่า ระบบคอมมอนเรลนี้ ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย

ประวัติของระบบคอมมอนเรล เครื่องยนต์ระบบคอมมอนเรลถูกคิดค้นได้เป็นสำเร็จครั้งแรก โดยบริษัท Bosch ของเยอรมัน โดยในครั้งแรกระบบคอมมอนเรลถูกใช้กับเครื่องจักรขนาดใหญ่ (โดยเป็นคอมมอนเรลระบบกลไกลูกเบี้ยวเปิดหัวฉีดช่วย) ต่อมา Bosch สามารถลดขนาดของระบบลงได้ และติดตั้งกับรถยนต์เมอร์เซเดส-เบนซ์ เป็นครั้งแรก (ปี 2540) ปัจจุบันระบบนี้ ได้มีบริษัท ชั้นนำผลิตออกมาเพื่อจำหน่ายให้แก่บริษัทรถยนต์รุ่นอื่นๆต่อมา...