Diesel indsprĂžjtningssystemer. Design, fordele og ulemper
I modsĂŠtning til benzinmotorer havde dieselmotorer brĂŠndstofindsprĂžjtning fra starten. Kun indsprĂžjtningssystemerne, fittings og trykket af det brĂŠndstof, der blev tilfĂžrt cylindrene, ĂŠndrede sig.
Arbejdsprincippet for en dieselmotor, almindeligvis kendt som en dieselmotor, er helt anderledes end en benzinmotors. I brĂŠndstoflastbiler kommer brĂŠndstof-luftblandingen ind i forbrĂŠndingskammeret over stemplet. Efter kompression antĂŠndes blandingen pĂ„ grund af nedbrydningen af ââen elektrisk gnist ved tĂŠndrĂžrets elektroder. Det er derfor, benzinmotorer ogsĂ„ kaldes gnisttĂŠndingsmotorer (SI).
I dieselmotorer komprimerer stemplet i forbrÊndingskammeret kun luft, som under pÄvirkning af et enormt tryk (mindst 40 bar - deraf navnet "hÞjtryk") opvarmes til en temperatur pÄ 600-800 ° C. IndsprÞjtning af brÊndstof i sÄdan varm luft resulterer i Þjeblikkelig selvantÊndelse af brÊndstoffet i forbrÊndingskammeret. Af denne grund omtales dieseldrivlinjer ogsÄ som motorer med kompressionstÊnding (CI). Helt fra begyndelsen blev de forsynet ved at sprÞjte brÊndstof ind i forbrÊndingskammeret, og ikke i indsugningsmanifolden, som kun tilfÞrer luft til motoren. AfhÊngigt af om forbrÊndingskammeret var opdelt eller ej, blev dieselmotorer opdelt i kraftenheder med indirekte eller direkte indsprÞjtning.
Indirekte injektion
Diesel, selvom den debuterede med et direkte indsprÞjtningssystem, blev ikke brugt lÊnge. Denne lÞsning forÄrsagede for mange problemer, og i bilindustrien blev den erstattet af indirekte indsprÞjtning, patenteret i 1909. Direkte indsprÞjtning forblev i store stationÊre motorer og marinemotorer sÄvel som i nogle lastbiler. Personbildesignere foretrak indirekte indsprÞjtning af dieselmotorer med mere jÊvn drift og mindre stÞj.
Udtrykket "indirekte" betyder i dieselmotorer noget helt andet end i benzinmotorer, hvor indirekte indsprÞjtning er indsprÞjtning af en luft-brÊndstofblanding i indsugningsmanifolden. I dieselmotorer med indirekte indsprÞjtning, som i design med direkte indsprÞjtning, kommer brÊndstoffet, der forstÞves af injektoren, ogsÄ ind i forbrÊndingskammeret. Det er bare det, at det er opdelt i to dele - en hjÊlpedel, som brÊndstof sprÞjtes ind i, og hoveddelen, dvs. rummet direkte over stemplet, hvor hovedprocessen med brÊndstofforbrÊnding finder sted. Kamrene er forbundet med en eller flere kanaler. I henhold til form og funktion er kamrene opdelt i forelÞbige, hvirvel- og luftreservoirer.
SidstnĂŠvnte kan ikke bruges, da deres produktion praktisk talt er ophĂžrt. I tilfĂŠlde af forkamre og hvirvelkamre er dysen installeret ved siden af ââhjĂŠlpekammeret og sprĂžjter brĂŠndstof ind i det. Der opstĂ„r der antĂŠndelse, sĂ„ kommer det delvist forbrĂŠndte brĂŠndstof ind i hovedkammeret og brĂŠnder derude. Dieselmotorer med forkammer eller hvirvelkammer kĂžrer jĂŠvnt og kan have letvĂŠgts-kranksystemer. De er ikke fĂžlsomme over for brĂŠndstofkvalitet og kan have dyser af et enkelt design. De er dog mindre effektive end dieselmotorer med direkte indsprĂžjtning, forbruger mere brĂŠndstof og har problemer med at starte en kold motor. I dag er dieselmotorer med indirekte indsprĂžjtning i personbiler fortid og produceres ikke lĂŠngere. De findes sjĂŠldent i moderne biler pĂ„ markedet i dag. De kan kun findes i designs som den indiske Hindustan og Tata, den russiske UAZ, den ĂŠldre generation af Mitsubishi Pajero, der sĂŠlges i Brasilien, eller Volkswagen Polo, der tilbydes i Argentina. De bruges i meget stĂžrre mĂŠngder i eftermarkedskĂžretĂžjer.
Direkte injektion
Det hele startede med ham. Fordelene ved direkte injektion blev dog ikke i fĂžrste omgang udnyttet. Betydningen af ââkorrekt hvirvling af brĂŠndstoffet var ikke kendt, og dets forbrĂŠnding var ikke optimal. Der dannedes brĂŠndstofklumper, som bidrog til dannelsen af ââsod. Processerne pĂ„ stemplet gik for hurtigt, motorerne arbejdede hĂ„rdt og Ăždelagde hurtigt krumtapakslens lejer. Af denne grund blev direkte injektion opgivet og foretrak indirekte injektion.
En tilbagevenden til rÞdderne, men i en moderne version, skete fÞrst i 1987, da Fiat Croma 1.9 TD gik ind i masseproduktion. Direkte brÊndstofindsprÞjtning krÊver effektivt indsprÞjtningsudstyr, hÞjt indsprÞjtningstryk, brÊndstof af god kvalitet og et meget stÊrkt (og derfor tungt) kranksÊt. Det giver dog hÞj effektivitet og nem start af en kold motor. Moderne lÞsninger til dieselmotorer med direkte indsprÞjtning er hovedsageligt baseret pÄ helt flade hoveder og stempler med passende udformede kamre (hulrum). Kamrene er ansvarlige for den korrekte turbulens i brÊndstoffet. Direkte indsprÞjtning er meget udbredt i dag i personbilers dieselmotorer.
Direkte indsprĂžjtning - Pumpeinjektorer
I traditionelle dieselmotorer er forskellige typer pumper ansvarlige for at levere brĂŠndstof. I pionertiden foregik brĂŠndstofindsprĂžjtning med trykluft; i 20'erne skete det med nydesignede oliepumper. I 300-tallet blev specielle pumper designet til dieselmotorer allerede meget brugt. I starten var den baseret pĂ„ serielle pumper, der skaber lavt tryk (op til 60 bar). Det var fĂžrst i 1000-tallet, at mere effektive aksiale fordelerpumper (over 80 bar) dukkede op. I midten af ââhalvfjerdserne modtog de mekanisk indsprĂžjtningskontrol, og i midten af ââfirserne modtog de elektronisk kontrol (BMW 524td, 1986).
Pumpe-injektorer brugt i lastbiler allerede i 30'erne var en lidt anderledes mÄde at indsprÞjte brÊndstof pÄ, de blev meget brugt i personbiler af Volkswagen-koncernen, for fÞrste gang i 1998 (Passat B5 1.9 TDI). Kort fortalt er en pumpeinjektor en injektor med egen pumpe, som drives af en knastaksel. SÄledes er hele processen med tryksÊtning og indsprÞjtning i cylinderen begrÊnset til cylinderhovedet. Systemet er meget kompakt, der er ingen brÊndstofledninger, der forbinder pumpen med injektorerne. Derfor er der ingen dysepulsering, hvilket gÞr det svÊrt at regulere dosis af brÊndstof og utÊtheder. Da brÊndstoffet delvist fordamper i enhedens injektorkammer, kan indsprÞjtningstidspunktet vÊre lille (let start). Vigtigst er dog det meget hÞje indsprÞjtningstryk pÄ 2000-2200 bar. BrÊndstofdosis i cylinderen blandes hurtigt med luft og brÊnder meget effektivt.
Generelt er en pumpe-injektor dieselmotor kendetegnet ved hÞj effektivitet, lavt brÊndstofforbrug, hÞj hastighed og muligheden for at opnÄ hÞj effekttÊthed. Men en enhedsinjektormotor er dyr at fremstille, primÊrt pÄ grund af cylinderhovedets kompleksitet. Hans arbejde er hÄrdt og hÞjt. NÄr drevet af enhedsinjektorer, opstÄr der ogsÄ emissionsproblemer, hvilket i hÞj grad bidrog til, at VW opgav denne lÞsning.
Direkte indsprĂžjtning - Common Rail
Det vigtigste element i Common Rail-indsprÞjtningssystemet er "Common Rail", en type tank, ogsÄ kendt som en "trykbrÊndstofakkumulator", som en pumpe pumper dieselbrÊndstof ind i. Det kommer ikke direkte ind i dyserne fra pumpen, men fra tanken, mens det opretholder det samme tryk for hver cylinder.
Billedligt kan vi sige, at hver af injektorerne ikke venter pĂ„ en portion brĂŠndstof fra pumpen, men stadig har brĂŠndstof pĂ„ et meget hĂžjt tryk. De elektriske impulser, der aktiverer injektorerne, er tilstrĂŠkkelige til at levere brĂŠndstof til forbrĂŠndingskamrene. Et sĂ„dant system giver dig mulighed for at skabe flerfasede injektioner (selv 8 faser pr. indsprĂžjtning), hvilket fĂžrer til meget prĂŠcis forbrĂŠnding af brĂŠndstof med en gradvis stigning i trykket. Det meget hĂžje indsprĂžjtningstryk (1800 bar) tillader brugen af ââinjektorer med meget smĂ„ Ă„bninger, der leverer brĂŠndstof nĂŠsten i form af en tĂ„ge.
Alt dette suppleres af hÞj motoreffektivitet, jÊvn kÞrsel og lavt stÞjniveau (pÄ trods af direkte indsprÞjtning), god manÞvredygtighed og lav udstÞdningsemission. Common rail-motorer krÊver dog brÊndstof af hÞjeste kvalitet og de bedste filtre. Forurenende stoffer i brÊndstoffet kan ÞdelÊgge injektorer og forÄrsage skader, der er ekstremt dyre at reparere.
