Μηχανή πετρελαίου η τεχνολογία έχει προχωρήσει με φαινομενικά έτη φωτός τις τελευταίες δύο δεκαετίες περίπου. Πηγαίνουν τις μέρες του μαύρου θείου, καυστικού καπνού ντίζελ που ρίχνει έξω από τις στοίβες των ημι-φορτηγών. Τα ξυλώδη και γεμάτα μανίκια θηρία που γεμίζουν τις οδούς - και φράζουν τους αεραγωγούς μας - είναι τώρα μνήμη.
Αν και οι πετρελαιοκινητήρες ήταν πάντοτε πολύ αποδοτικοί από πλευράς καυσίμων, οι αυστηροί νόμοι περί εκπομπών και οι προσδοκίες απόδοσης από το αυτοκίνητο που αγοράζει κοινό έχουν αναγκαστικές εξελίξεις που έκαναν το πεντανόστιμο ντίζελ από μια αμηχανία να υπομείνει σε όλη τη διαδρομή προς την καθαρότερη αεροπορική και οικονομική δύναμη πρωταθλητές.
Παλιά Νέα: Μηχανική Έμμεση Έγχυση
Οι πετρελαιοκινητήρες της εποχής βασίστηκαν σε μια απλή και αποτελεσματική - αλλά όχι καθόλου αποτελεσματική και ακριβή μέθοδο διανομής καυσίμου στους θαλάμους καύσης του κινητήρα. Η αντλία καυσίμου και εγχυτήρες σε πρώιμους πετρελαιοκινητήρες ήταν εντελώς μηχανικό, και αν και ακρίβεια κατεργάστηκε και ανθεκτικό κατασκευάστηκε, η εργασία η πίεση του συστήματος καυσίμου δεν ήταν επαρκώς υψηλή ώστε να καταστήσει ένα σταθερό και καλά καθορισμένο σχέδιο ψεκασμού του καυσίμου.
Και σε αυτά τα παλιά μηχανικά έμμεσα συστήματα, η αντλία έπρεπε να κάνει διπλό καθήκον. Δεν παρέσχε μόνο την πίεση του συστήματος καυσίμου, αλλά λειτουργούσε επίσης ως συσκευή χρονισμού και παράδοσης. Επιπλέον, αυτά τα στοιχειώδη συστήματα βασίστηκαν σε απλές μηχανικές εισόδους (δεν υπήρχαν ηλεκτρονικά ακόμα), όπως οι στροφές της αντλίας καυσίμου ανά λεπτό (RPM) και η θέση της πεταλούδας για τη μέτρηση του καυσίμου τους διανομή.
Στη συνέχεια, έδωσαν συχνά μια βολή καυσίμου με ένα κακό και κακώς καθορισμένο μοτίβο ψεκασμού που ήταν είτε πάρα πολύ πλούσιο (συνήθως) είτε πολύ άπαχο. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα είτε μια πλούσια καταιγίδα καπνιστή μαύρο καπνό ή ανεπαρκή ισχύ και ένα αγωνιστικό όχημα.
Για να χειροτερέψουν τα πράγματα, το καύσιμο χαμηλής πίεσης έπρεπε να εγχυθεί σε ένα προ-θάλαμο για να εξασφαλίσει την σωστή λειτουργία ψεκασμό της φόρτισης προτού να μπορέσει να μπει στο κύριο θάλαμο καύσης για να κάνει τη δουλειά της. Ως εκ τούτου ο όρος έμμεση ένεση.
Και αν ο κινητήρας ήταν κρύος και ο εξωτερικός αέρας ήταν κρύος, τα πράγματα πήγαν πραγματικά ληθαργικά. Αν και οι μηχανές είχαν λάμπες για να τους βοηθήσουν να ξεκινήσουν, χρειάστηκαν αρκετά λεπτά για να τρέξουν, πριν να είναι επαρκώς θερμαινόμενοι για να επιτρέψουν την ομαλή λειτουργία τους.
Γιατί μια τέτοια ογκώδης διαδικασία πολλαπλών σταδίων; Και γιατί τόσο μεγάλο πρόβλημα με τις κρύες θερμοκρασίες;
Ο κύριος λόγος είναι η φύση της διεργασίας ντίζελ και οι περιορισμοί της πρόωρης τεχνολογίας ντίζελ. Σε αντίθεση με τις βενζινοκινητήρες, οι πετρελαιοκινητήρες δεν έχουν μπουζί για να αναφλέξουν το μίγμα καυσίμου τους. Οι πετρελαιοκινητήρες εξαρτώνται από τη θερμότητα που παράγεται από το έντονη συμπίεση του αέρα στους κυλίνδρους για να ανάψει το καύσιμο όταν ψεκάζεται μέσα στο θάλαμο καύσης. Και όταν είναι κρύο, χρειάζονται τη βοήθεια των βαλβίδων για τη θέρμανση της διαδικασίας θέρμανσης. Επιπλέον, δεδομένου ότι δεν υπάρχει σπίθα για την εκκίνηση της καύσης, το καύσιμο πρέπει να εισαχθεί στη θερμότητα ως εξαιρετικά λεπτή ομίχλη για να αναφλεγεί σωστά.
Ο νέος τρόπος: Ηλεκτρονική άμεση έγχυση Common Rail (CRD)
Οι σύγχρονοι πετρελαιοκινητήρες οφείλουν την αναζωπύρωση της δημοτικότητας τους στην πρόοδο των συστημάτων παράδοσης καυσίμου και διαχείρισης κινητήρα που επιτρέπουν στους κινητήρες να επιστρέψουν την ισχύ, τις επιδόσεις και τις εκπομπές ισοδύναμες με τις αντίστοιχες βενζίνης τους, παράλληλα με την παραγωγή ανώτερων καυσίμων οικονομία.
Είναι η σιδηροτροχιά καυσίμου υψηλής πίεσης και τα ηλεκτρονικά μπεκ ψεκασμού με ηλεκτρονικό υπολογιστή που κάνουν όλη τη διαφορά. Στο σύστημα κοινής σιδηροτροχιάς, η αντλία καυσίμου φορτίζει τη σιδηροτροχιά καυσίμου σε πίεση μέχρι 25.000 psi. Αντίθετα από τις αντλίες έμμεσης έγχυσης, δεν εμπλέκεται στην εκκένωση καυσίμου. Κάτω από τον έλεγχο του ενσωματωμένου υπολογιστή, αυτή η ποσότητα και η πίεση του καυσίμου συσσωρεύονται στη σιδηροτροχιά ανεξάρτητα από την ταχύτητα και το φορτίο του κινητήρα.
Κάθε μπεκ ψεκασμού καυσίμου τοποθετείται ακριβώς επάνω από το έμβολο μέσα στην κυλινδροκεφαλή (δεν υπάρχει προθάλαμος) και συνδέεται με το σωλήνα καυσίμου με άκαμπτες χαλύβδινες γραμμές που μπορούν να αντέξουν την υψηλή πίεση. Αυτή η υψηλή πίεση επιτρέπει ένα πολύ λεπτό στόμιο εγχυτήρα που εξουδετερώνει εντελώς το καύσιμο και αποκλείει την ανάγκη για έναν προθάλαμο.
Η ενεργοποίηση των εγχυτήρων έρχεται μέσω μιας στοίβας πιεζοηλεκτρικών γκοφρετών που μετακινούν τη βελόνα τζετ με μικρές αυξήσεις επιτρέποντας τον ψεκασμό καυσίμου. Οι πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι λειτουργούν με γρήγορη επέκταση όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό φορτίο σε αυτά.
Σαν το αντλία καυσίμου, οι εγχυτήρες ελέγχονται επίσης από τον υπολογιστή του κινητήρα και μπορούν να πυροδοτούνται γρήγορα τακτικά αρκετές φορές κατά τη διάρκεια του κύκλου ένεσης. Με αυτόν τον ακριβή έλεγχο των πυροδοτήσεων του ψεκαστήρα, μικρότερες, κλιμακωτές ποσότητες παροχής καυσίμου (5 ή περισσότερο) μπορεί να χρονομετρηθεί κατά τη διάρκεια της εγκεφαλικής δύναμης για την προώθηση πλήρους και ακριβούς καύση.
Εκτός από τον έλεγχο χρονισμού, η σύντομη διάρκεια, οι ενέσεις υψηλής πίεσης επιτρέπουν ένα λεπτότερο και πιο ακριβές σχέδιο ψεκασμού που υποστηρίζει επίσης καλύτερο και πιο ολοκληρωμένο ψεκασμό και καύση.
Μέσω αυτών των εξελίξεων και βελτιώσεων, ο σύγχρονος πετρελαιοκινητήρας άμεσης εισαγωγής common rail είναι πιο ήσυχος, πιο αποδοτικό από καύσιμα, καθαρότερο και ισχυρότερο από τις έμμεσες μηχανικές μονάδες έγχυσης που έχουν αντικατασταθεί.