Der Begriff Common Rail kommt aus dem Englischen und steht für gemeinsame Schiene. Er beschreibt die Verwendung einer gemeinsamen Kraftstoff-Hochdruckleitung mit entsprechenden Abgängen zur Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff. Die Einspritzmenge wird über Ventile vor der Einspritzdüse gesteuert. Die Leitung steht ständig unter Druck. "Konventionelle" Dieselmotoren besitzen für jeden Zylinder eine eigene Leitung zwischen Einspritzpumpe und Einspritzdüse . Diese Leitungen sind dabei untereinander nicht verbunden. Die Einspritzung wird direkt durch den enstprechenden Kolben der Einspritzpumpe ausgelöst.

Common-Rail-System wurden für Direkteinspritzungen für Dieselmotoren entwickelt. Die Direkteinspritzung für Benzinmotoren befindet sich noch in dem Anfangstadium seiner Entwicklung, obwohl erste Flugzeugmotoren (beispielsweise der der Me109) schon zu Zeiten des 2. Weltkrieges über Benzin-Direkteinspritzung verfügten und zuverlässig eingesetzt wurden.

Für Diesel-PKW kam die Common-Rail Technik in dem Oktober 1997 in dem zur Fiat Gruppe gehörenden Alfa Romeo 156 JTD zu dem Einsatz. 1998 folgte Daimler-Chrysler mit dem 220 CDI als erster deutscher Hersteller dieser Entwicklung.

Das Diesel-Common-Rail-System wird als Speichereinspritzung genannt. Das komprimierbare Volumen des Kraftstoffes in dem Common-Rail liegt in der Größenordnung der Kraftstoffmenge einer Einzeleinspritzung. Daher muß eine Hochdruckpumpe dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes sorgen.

Der Speicher soll den pulsierenden Förderstrom der Hochdruck-Einspritzpumpe beruhigen. Weil die Einspritzmengen je EinspritzAblauf sehr klein sind, kann die elastische Längs-und Querdehnung der metallischen Hochdruckleitungen als Pufferspeicher genutzt werden.

Der Raildruck (also der Druck in dem Druckspeicher) von zur Zeit bis zu 180 MPa (1805 bar) kann für sehr hohe Einspritzdrücke genutzt werden. An einer weiteren Erhöhung auf 200 MPa (2 Tausend bar) und mehr wird gearbeitet.

Das HauptAbsicht ist hierbei die Optimierung des Verbrennungsprozesses vor dem Hintergund einer weiteren Verbesserung der Motorlauf Merkmale sowie einer weiteren Reduzierung der Partikelemissionen sowie Stickoxidbildung. Die vom Verbrennungsmotor angetriebene Hochdruckpumpe bringt den vom Vorfördersystem, welches bei den aktuellsten Systemen zumeist auf einer elektrischen Vorförderpumpe beruht, aus dem Tank bereitgestellten Kraftstoff auf den erforderlichen und vom Steuergerät vorgegebenen Einspritzdruck in dem Druckspeicher. Die Injektoren (Einspritzdüsen) sind an das gemeinsame Hochdruckrail (Kraftstoffsammelschiene) angeschlossen, das mit dem Druckspeicher verbunden ist und spritzen den Kraftstoff direkt in den Brennraum.

Die Injektoren ("Einspritzdüsen") werden nicht wie bei Verteilereinspritzanlagen, Hubschieber-Reiheneinspritzanlagen oder Pumpe-Düse-Systemen durch den Kraftstoffdruck geöffnet, sondern werden elektrisch angesteuert. Ãœber die Zeitdauer und die Stromstärke der Injektorbestromung kann der Einspritzverlauf beeinflußt werden sowie extrem kurze Öffnungszeiten erreicht werden, die eine oder mehrere Voreinspritzungen vor der eigentlichen Haupteinspritzung ermöglichen. Die Voreinspritzungen (ist als EinmalAblauf auch mit elektronisch beeinflussbaren Verteilerpumpen sowie beim System Pumpe-Düse möglich) heizen den Brennraum gewissermaßen vor und führen damit zu einem weicheren Verbrennungsablauf der Haupteinspritzung. Zusätzlich kann mit Hilfe dieser Voreinspritzung die Stickoxidbildung verringert werden, da durch die Voreinspritzung der Sauerstoffgehalt der Zylinderfüllung reduziert wurde sowie die maximale Verbrennungstemperatur und der Gradient der Verbrennungstemperatur nach der Zeit dTzyl / dt etwas kleiner sind.

Insbesondere bei den modernsten Systemen, mit piezoelektrisch betätigten Injektoren, arbeitet man mit mehreren Voreinspritzungen. Sowohl die Einspritzzeitpunkte als auch der jeweilige Einspritzdruck (auch in seinem zeitlichen Verlauf) können nahezu frei festgelegt werden. Dies erleichtert die Anpassung an den jeweiligen Betriebszstand des Verbrennungsmotors.

Die Einspritzdüsen ("Injektoren") werden entweder elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigt, angesteuert vom elektronischen Motorsteuergerät.

Das Steuergerät errechnet aus den Signalen mehrerer Temperaturfühler (Kühlwasser, Ladeluft und Schmieröl), Luftmassenmesser, Fahrpedalstellungsgeber, gegebenenfalls Lambdasonde, Drehzahl- und Phasengeber sowie Raildruckgeber die notwendige Einspritzmenge und betätigt die Injektoren mit den entsprechenden Steuerimpulsen für Spritzbeginn und -ende.

Zwar ist hinsichtlich Abgas- und insbesondere Laufverhalten von Dieselmotoren mit dem Common-Rail-System ein Quantensprung gelungen, es ist aber eine weitaus höhere Anzahl von Komponenten dazu notwendig, woraus sich extrem hohe Anforderungen an deren Zuverlässigkeit ergeben.

Zusätzlich hat eine Common-Rail Einspritzanlage systembedingt folgende Nachteile: Zu dem permanenten Aufrechterhalten des hohen Rail-Druckes muß eine gewisse Leistung vom Motor aufgebracht werden. Da der Kraftstoff ca. in sehr kleinem Maße kompressibel ist, geht der größte Teil der dafür aufgewandten Arbeit in Wärme über. Daraus resultiert eine gewisse Verringerung des gesamtmotorischen Wirkungsgrades sowie die Notwendigkeit einer Kraftstoffkühlung.

Mit Ausnahme der VW AG, die für einen Teil ihrer Pkw-Dieselmotoren auf das konkurrierende System Pumpe-Düse setzt, benutzen alle Pkw-Hersteller das Common-Rail-System für ihre laufenden Dieselprojekte.

Artikel aus Common Rail

Die Common-Rail Technik ist eine noch recht neue Entwicklung auf dem Gebiet der Gemischaufbereitung in KFZ-Motoren. Beim Common-Rail-System sind die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung voneinander getrennt. Eine separate, an beliebiger Stelle am Motor einbaubare Pumpe erzeugt kontinuierlich Druck. Dieser wird in einer Verteilerleiste gespeichert. Über Leitungen sind die Einspritzdüsen aller Zylinder parallel mit der Verteilerleiste verbunden. Ein konstanter Druck steht ununterbrochen an den Einspritzdüsen aller Zylinder zur Verfügung. Einspritzmenge und -zeitpunkt werden über Magnetventile an den einzelnen Einspritzdüsen gesteuert. Der maximale Einspritzdruck an der Düse liegt bei 1.350 bar.