Dieselmotor tekniken har utvecklats genom att verka ljusår under de senaste två decennierna. Försvunnit är dagarna med svavelladad svart, sotig dieselrök som spyr ut ur staplarna med semi-truckar. De trassiga och cantankerous djur som fyllde vägarna - och tilltäppt våra luftvägar - är nu bara ett minne.
Även om dieslar alltid har varit mycket bränsleeffektiva, har strikta utsläppslagar och förväntningar på prestanda hos bilköparen tvingade utvecklingen som har tagit den låga diesel från en förlägenhet att uthärdas hela vägen till renare luft och ekonomiskt kraftverk mästare.
Gamla nyheter: Mekanisk indirekt injektion
Yere-diesel förlitade sig på en enkel och effektiv - men ändå inte helt effektiv och exakt metod för distribution av bränsle till motorns förbränningskamrar. Bränslepumpen och injektorer på tidiga dieslar var helt mekaniska, och även om precisionsbearbetade och robust byggda, fungerade trycket i bränslesystemet var inte tillräckligt högt för att åstadkomma ett varaktigt och väldefinierat spraymönster bränsle.
Och i dessa gamla mekaniska indirekta system var pumpen tvungen att göra dubbelarbete. Det levererade inte bara bränslesystemtrycket utan fungerade också som en tidsinställnings- och leveransanordning. Dessutom förlitade sig dessa elementära system på enkla mekaniska ingångar (det fanns ingen elektronik ännu) såsom bränslepumpvarv per minut (RPM) och gasposition för att mäta sitt bränsle leverans.
Därefter levererade de ofta ett skott med bränsle med ett dåligt och dåligt definierat sprutmönster som var antingen för rikt (oftast) eller för magert. Det resulterade i antingen en rik bälte av sotig svart rök eller otillräcklig kraft och ett kämpande fordon.
För att göra saken värre, måste lågtrycksbränslet injiceras i en förkammare för att säkerställa att det fungerar korrekt finfördelning av laddningen innan den kunde mosey in i huvudförbränningskammaren för att göra sitt arbete. Därför termen, indirekt injektion.
Och om motorn var kall och den yttre luften var kall, blev saker verkligen döda. Även om motorerna hade glödproppar för att hjälpa dem att starta, tog det flera minuters körtid innan de var tillräckligt värmebehandlade för att möjliggöra smidig drift.
Varför en så skrymmande flerstegsprocess? Och varför så mycket besvär med kalla temperaturer?
Det främsta skälet är arten av dieselprocessen och begränsningarna för tidig dieselteknologi. Till skillnad från bensinmotorer har dieslar inga tändstift för att antända bränsleblandningen. Dieslar beror på värme som genereras av intensiv komprimering luft i cylindrarna för att antända bränslet när det sprutas in i förbränningskammaren. Och när det är kallt behöver de hjälp av glödproppar för att stärka uppvärmningsprocessen. Eftersom det inte finns någon gnista för att starta förbränning måste bränslet införas i värmen som en extremt fin dimma för att antändas ordentligt.
The New Way: Electronic Common Rail Direct Injection (CRD)
Moderna dieslar har skyldat sin återuppblickning i popularitet till framsteg inom bränsleleverans och motorhanteringssystem som tillåter motorerna för att återge kraft, prestanda och utsläpp motsvarande deras bensinställningar, samtidigt som man producerar överlägset bränsle ekonomi.
Det är högtrycksbränslestången och de datorstyrda elektroniska injektorerna som gör hela skillnaden. I det gemensamma järnvägssystemet laddar bränslepumpen bränsleskenan vid ett tryck upp till 25 000 psi. Men till skillnad från indirekta injektionspumpar är den inte involverad i bränsleutladdning. Under styrning av omborddatorn ackumuleras denna bränslemängd och tryck i skenan oberoende av motorvarvtal och belastning.
Varje bränsleinsprutare är monterad direkt ovanför kolven i cylinderhuvudet (det finns ingen förkammare) och är ansluten till bränslestången med styva stållinjer som tål högtrycket. Detta höga tryck möjliggör en mycket fin injektoröppning som fullständigt finfördelar bränslet och utesluter behovet av en förkammare.
Manövreringen av injektorerna kommer via en bunt med piezoelektriska kristallskivor som förflyttar strålnålen i små steg som möjliggör sprutning av bränsle. Piezo-kristaller fungerar genom att expanderas snabbt när en elektrisk laddning appliceras på dem.
Som bensinpumpinjektorerna styrs också av motordatorn och kan avfyras i följd flera gånger under injektionscykeln. Med denna exakta kontroll över injektoravfyrningar, mindre, förskjutna mängder bränsletillförsel (5 eller mer) kan tidsinställas under strömslaget för att främja komplett och korrekt förbränning.
Förutom tidskontroll tillåter den korta varaktigheten, högtrycksinjektioner ett finare och mer exakt sprutmönster som också stöder bättre och mer fullständig finfördelning och förbränning.
Genom denna utveckling och förbättringar är den moderna motoren för direktinsprutning av järnväg direkt tystare, mer bränsleeffektiv, renare och kraftfullare än de indirekta mekaniska injektionsenheterna de har ersatt.