Wat is Common Rail Direct Injection (CRD)?

De technologie van dieselmotoren is de afgelopen twee decennia zo ongeveer lichtjaren vooruitgegaan. De dagen van zwavelrijke zwarte, roetige dieselrook die uit de stapels semi-vrachtwagens spuit, zijn voorbij. De logge en galmende beesten die de wegen vulden - en onze luchtwegen verstopten - zijn nu slechts een herinnering.

Hoewel diesels altijd zeer zuinig zijn geweest, hebben strikte emissiewetten en verwachtingen van prestaties door het autokopenpubliek gedwongen ontwikkelingen die de lage diesel van schaamte hebben genomen, tot schonere lucht en economische krachtpatserkampioenen te verdragen.

Oud nieuws: Mechanische indirecte injectie

Diesels van vroeger vertrouwden op een eenvoudige en effectieve - maar niet helemaal efficiënte en nauwkeurige methode voor het distribueren van brandstof naar de verbrandingskamers van de motor. De brandstofpomp en injectoren op vroege diesels waren volledig mechanisch en hoewel nauwkeurig gefabriceerd en robuust gebouwd, was de werkdruk van het brandstofsysteem niet voldoende hoog om een ​​aanhoudend en goed gedefinieerd sproeipatroon van brandstof te maken.

En in deze oude mechanische indirecte systemen moest de pomp dubbel werk doen. Het leverde niet alleen de druk van het brandstofsysteem, maar diende ook als timing- en afleverapparaat. Bovendien vertrouwden deze elementaire systemen op eenvoudige mechanische ingangen (er was nog geen elektronica) zoals het toerental van de brandstofpomp per minuut (RPM) en gasklepstand om hun brandstoftoevoer te meten.

Vervolgens gaven ze vaak een shot brandstof met een slecht en slecht gedefinieerd sproeipatroon dat te rijk (meestal) of te mager was. Dat resulteerde in een rijke oprisping van roetzwarte rook of onvoldoende kracht en een worstelend voertuig.

Tot overmaat van ramp moest de lagedrukbrandstof in een voorkamer worden geïnjecteerd om een ​​goede verneveling van de lading te waarborgen voordat deze in de hoofdverbrandingskamer kon komen om zijn werk te doen. Vandaar de term indirecte injectie.

En als de motor koud was en de buitenlucht koud, werden de dingen echt lusteloos. Hoewel de motoren gloeibougies hadden om ze te helpen starten, duurde het enkele minuten voordat ze voldoende doorweekt waren om soepel te lopen.

Waarom zo'n omvangrijk proces met meerdere fasen? 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 warmte die wordt gegenereerd door de intense compressie van 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. Omdat er geen vonk is om de verbranding te initiëren, moet de brandstof bovendien als een extreem fijne nevel in de hitte worden gebracht om goed te ontbranden.

The New Way: Electronic Common Rail Direct Injection (CRD)

Moderne diesels hebben hun heropleving in populariteit te danken aan de vooruitgang in brandstoftoevoer en motorbeheersystemen waarmee de motoren vermogen, prestaties en emissies kunnen retourneren die gelijkwaardig zijn aan die van hun benzine-tegenhangers, terwijl ze tegelijkertijd een superieur brandstofverbruik produceren.

Het zijn de hogedrukbrandstofrail en de computergestuurde elektronische injectoren die het verschil maken. In het common rail-systeem laadt de brandstofpomp de brandstofrail op met een druk tot 25.000 psi. Maar in tegenstelling tot indirecte inspuitpompen, is het niet betrokken bij brandstofafvoer. Onder controle van de boordcomputer hoopt deze hoeveelheid brandstof en druk zich op in de rail, onafhankelijk van het motortoerental en de belasting.

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 verstuiveropening die de brandstof volledig verstuift en de noodzaak van een voorkamer uitsluit.

De activering van de injectoren gebeurt via een stapel piëzo-elektrische kristalwafels die de jetnaald in kleine stappen bewegen waardoor brandstof kan worden bespoten. Piëzo-kristallen werken door snel uit te zetten wanneer ze elektrisch worden opgeladen.

Net als de brandstofpomp worden de injectoren ook bestuurd door de motorcomputer en kunnen ze meerdere keren snel achter elkaar worden afgevuurd tijdens de injectiecyclus. Met deze precieze controle over injectorafvuren, kunnen kleinere, verspringende hoeveelheden brandstoftoevoer (5 of meer) worden getimed tijdens de krachtslag om volledige en nauwkeurige verbranding te bevorderen.

Naast timingregeling zorgen de korte duur, hogedrukinjecties voor een fijner en nauwkeuriger sproeipatroon dat ook een betere en completere verstuiving 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-eenheden die ze hebben vervangen.