Dieselmotor de technologie is de laatste twee decennia door schijnbare lichtjaren vooruitgegaan. Voorbij zijn de dagen van met zwavel beladen zwarte, roetige dieselrook die uit de stapels van semi-vrachtwagens spuit. De logge en chagrijnige beesten die de wegen vulden - en onze luchtwegen verstopten - zijn nu slechts een herinnering.
Hoewel dieselmotoren altijd zeer zuinig zijn geweest, gelden er strenge emissiewetten en prestatieverwachtingen van het autokoperspubliek gedwongen ontwikkelingen die de nederige diesel uit een verlegenheid hebben gehaald, helemaal doorstaan tot schonere lucht en economische krachtpatser kampioenen.
Oud Nieuws: Mechanische indirecte injectie
Diesels van weleer vertrouwden op een eenvoudige en effectieve, maar niet helemaal efficiënte en nauwkeurige methode om brandstof naar de verbrandingskamers van de motor te verdelen. De brandstofpomp en injectoren op vroege diesels waren volledig mechanisch, en hoewel met precisie bewerkt en robuust gebouwd, werkte het De druk van het brandstofsysteem was niet hoog genoeg om een langdurig en goed gedefinieerd spuitpatroon te verkrijgen brandstof.
En in deze oude mechanische indirecte systemen moest de pomp dubbel werk doen. Het leverde niet alleen de druk van het brandstofsysteem, maar fungeerde ook als tijd- en afleverapparaat. Bovendien vertrouwden deze elementaire systemen op eenvoudige mechanische ingangen (er was geen elektronica tot nu toe) zoals het toerental van de brandstofpomp per minuut (RPM's) en de gasklepstand om hun brandstof te meten levering.
Vervolgens leverden ze vaak een scheut brandstof af met een slecht en slecht gedefinieerd spuitpatroon dat ofwel te rijk (meestal) of te mager was. Dat resulteerde in ofwel een rijke opstand van roetzwarte rook of onvoldoende kracht en een worstelend voertuig.
Om de zaken nog erger te maken, moest de lagedrukbrandstof in een voorkamer worden geïnjecteerd om een goede werking te garanderen verstuiving van de lading voordat het in de hoofdverbrandingskamer kon dringen om zijn werk te doen. Vandaar de term indirecte injectie.
En als de motor koud was en de buitenlucht koud, werd het echt lusteloos. Hoewel de motoren gloeibougies hadden om ze te helpen starten, duurde het enkele minuten voordat ze voldoende doorweekt waren om soepel te kunnen lopen.
Waarom zo'n omvangrijk, meerfasig proces? En waarom zoveel moeite met koude temperaturen?
De belangrijkste reden is de aard van het dieselproces en de beperkingen van vroege dieseltechnologie. In tegenstelling tot benzinemotoren hebben diesels geen bougies om hun brandstofmengsel te ontsteken. Diesels zijn afhankelijk van de warmte die door de intense compressie lucht in de cilinders om de brandstof te ontsteken wanneer deze in de verbrandingskamer wordt gespoten. En als het koud is, hebben ze de hulp van gloeibougies nodig om het verwarmingsproces te ondersteunen. Aangezien er bovendien geen vonk is om de verbranding te starten, moet de brandstof als een zeer fijne nevel in de hitte worden gebracht om goed te kunnen ontbranden.
De nieuwe manier: Electronic Common Rail Direct Injection (CRD)
Moderne diesels hebben hun heropleving in populariteit te danken aan vooruitgang in brandstofafgifte en motormanagementsystemen die de motoren mogelijk maken om vermogen, prestaties en emissies terug te geven die equivalent zijn aan die van hun benzine-tegenhangers, terwijl ze tegelijkertijd superieure brandstof produceren economie.
Het zijn de hogedrukbrandstofrail en de computergestuurde elektronische injectoren die het verschil maken. In het common-railsysteem laadt de brandstofpomp de brandstofrail op met een druk tot 25.000 psi. Maar in tegenstelling tot indirecte injectiepompen, is het niet betrokken bij brandstofafvoer. Onder besturing van de boordcomputer hoopt deze brandstofhoeveelheid en -druk zich onafhankelijk van motortoerental en belasting op in de rail.
Elke brandstofinjector is direct boven de zuiger in de cilinderkop gemonteerd (er is geen voorkamer) en is verbonden met de brandstofrail door stijve stalen leidingen die de hoge druk kunnen weerstaan. Deze hoge druk zorgt voor een zeer fijne injectoropening die de brandstof volledig vernevelt en de noodzaak van een voorkamer overbodig maakt.
De bediening van de injectoren gebeurt via een stapel piëzo-elektrische kristalwafels die de jetnaald in kleine stapjes bewegen, waardoor brandstof kan worden gespoten. Piëzo-kristallen werken door snel uit te zetten wanneer er een elektrische lading op wordt toegepast.
Zoals de benzine pompde injectoren worden ook bestuurd door de motorcomputer en kunnen tijdens de injectiecyclus meerdere keren snel achter elkaar worden afgevuurd. Met deze nauwkeurige controle over injectoren, kleinere, verspringende hoeveelheden brandstoftoevoer (5 of meer) kan worden getimed in de loop van de krachtslag om volledig en nauwkeurig te bevorderen verbranding.
Naast timingcontrole, zorgen de korte duur injecties onder hoge druk voor een fijner en nauwkeuriger spuitpatroon dat ook een betere en completere verneveling en verbranding ondersteunt.
Door deze ontwikkelingen en verbeteringen is de moderne common-rail dieselmotor met directe injectie stiller, zuiniger, schoner en krachtiger dan de indirecte mechanische injectie-units die ze hebben vervangen.