محرك ديزل تقدمت التكنولوجيا بظهور سنوات ضوئية على مدى العقدين الماضيين أو نحو ذلك. لقد ولت أيام دخان الديزل المليء بالكبريت الأسود المليء بالديزل من أكوام الشاحنات شبه. إن الوحوش المتناثرة والقاسية التي ملأت الطرق - وسدت مجارينا الهوائية - أصبحت الآن مجرد ذكرى.
على الرغم من أن الديزل كانت دائمًا فعالة للغاية في استهلاك الوقود ، إلا أن قوانين الانبعاثات الصارمة وتوقعات الأداء من قبل شراء السيارات للجمهور التطورات الإجبارية التي أخذت الديزل المنخفض من الحرج لتحمل على طول الطريق إلى الهواء النظيف والقوة الاقتصادية ابطال.
Old News: الحقن الميكانيكي غير المباشر
تعتمد محركات الديزل القديمة على طريقة بسيطة وفعالة - ولكنها ليست فعالة تمامًا ودقيقة لتوزيع الوقود على غرف احتراق المحرك. مضخة الوقود و عن طريق الحقن في الديزل المبكر كانت ميكانيكية بالكامل ، وعلى الرغم من الدقة التي تم تصنيعها وبناءها بشكل متين ، فإن العمل لم يكن ضغط نظام الوقود مرتفعًا بما يكفي لتقديم نمط رش مستدام ومحدّد جيدًا من الوقود.
وفي هذه الأنظمة الميكانيكية غير المباشرة القديمة ، كان على المضخة أن تقوم بواجب مزدوج. فهي لا توفر ضغط نظام الوقود فحسب ، بل تعمل أيضًا كجهاز توقيت وتوصيل. بالإضافة إلى ذلك ، اعتمدت هذه الأنظمة الأولية على مدخلات ميكانيكية بسيطة (لم تكن هناك إلكترونيات بعد) مثل دورات مضخة الوقود في الدقيقة (RPMs) وموضع الخانق لقياس الوقود توصيل.
في وقت لاحق ، قاموا في كثير من الأحيان بتسليم جرعة من الوقود بنمط رذاذ ضعيف وغير محدد إما كان غنيًا جدًا (في أغلب الأحيان) أو نحيفًا جدًا. وأدى ذلك إما إلى انفجار كثيف للدخان الأسود الهائج أو عدم كفاية الطاقة وسيارة تكافح.
ومما زاد الطين بلة ، أنه يجب حقن الوقود منخفض الضغط في غرفة تمهيدية لضمان سلامة التذرية من الشحنة قبل أن تتمكن من تحريكها إلى غرفة الاحتراق الرئيسية للقيام بعملها. ومن هنا جاء مصطلح الحقن غير المباشر.
وإذا كان المحرك باردًا وكان الهواء الخارجي باردًا ، فقد أصبحت الأمور خاملة حقًا. على الرغم من أن المحركات تحتوي على سدادات متوهجة لمساعدتها على البدء ، فقد يستغرق الأمر عدة دقائق من وقت التشغيل قبل أن يتم غمرها بالحرارة الكافية للسماح بتشغيل سلس.
لماذا هذه العملية الضخمة متعددة المراحل؟ ولماذا الكثير من المتاعب مع درجات الحرارة الباردة؟
السبب الرئيسي هو طبيعة عملية الديزل والقيود المفروضة على تكنولوجيا الديزل المبكرة. على عكس محركات البنزين ، لا تحتوي محركات الديزل على شمعات الإشعال لإشعال خليط الوقود الخاص بها. تعتمد الديزل على الحرارة المتولدة من ضغط شديد من الهواء في الأسطوانات لإشعال الوقود عند رشه في غرفة الاحتراق. وعندما يكون باردًا ، يحتاجون إلى مساعدة من شمعات التوهج لتعزيز عملية التسخين. علاوة على ذلك ، نظرًا لعدم وجود شرارة لبدء الاحتراق ، يجب إدخال الوقود في الحرارة كرذاذ دقيق للغاية من أجل إشعاله بشكل صحيح.
الطريقة الجديدة: الحقن المباشر المباشر للسكك الحديدية المشتركة (CRD)
يرجع الفضل في عودة الديزل الحديثة إلى شعبيتها للتقدم في أنظمة توصيل الوقود وإدارة المحرك التي تسمح للمحركات لإعادة الطاقة والأداء والانبعاثات بما يعادل نظيراتها من البنزين ، مع إنتاج وقود فائق في نفس الوقت الاقتصاد.
إن سكة الوقود عالية الضغط والحاقن الإلكترونية التي تتحكم فيها الكمبيوتر هي التي تحدث الفرق. في نظام السكك الحديدية المشتركة ، تقوم مضخة الوقود بشحن حاجز الوقود عند ضغط يصل إلى 25000 رطل لكل بوصة مربعة. ولكن على عكس مضخات الحقن غير المباشرة ، فهي لا تشارك في تصريف الوقود. تحت تحكم الكمبيوتر المحمول ، تتراكم كمية الوقود والضغط في القضيب بشكل مستقل عن سرعة المحرك والحمل.
يتم تثبيت كل حاقن الوقود مباشرة فوق المكبس داخل رأس الأسطوانة (لا توجد غرفة مسبقة) ويتم توصيله بسكة الوقود بواسطة خطوط فولاذية صلبة يمكنها تحمل الضغط العالي. يسمح هذا الضغط العالي بفتحة حاقن دقيقة جدًا تعمل على تفتيت الوقود تمامًا وتجنب الحاجة إلى غرفة ما قبل الغرفة.
يأتي تشغيل الحاقنات عبر مجموعة من رقائق الكريستال الكهروإجهادية التي تحرك الإبرة النفاثة بزيادات صغيرة تسمح برش الوقود. تعمل بلورات Piezo من خلال التوسع السريع عند تطبيق شحنة كهربائية عليها.
مثل ال مضخه وقود، يتم التحكم في الحاقنات أيضًا بواسطة كمبيوتر المحرك ويمكن تشغيلها بتتابع سريع عدة مرات أثناء دورة الحقن. مع هذا التحكم الدقيق في إطلاق الحاقن ، كميات أصغر ومتداخلة من توصيل الوقود (5 أو أكثر) يمكن توقيتها على مدار السكتة الدماغية لتعزيز كاملة ودقيقة الإحتراق.
بالإضافة إلى التحكم في التوقيت ، فإن الحقن قصير المدة ، والحقن عالي الضغط يسمح بنمط رش أدق وأكثر دقة يدعم أيضًا الانحراق والاحتراق الأفضل والأكثر اكتمالًا.
من خلال هذه التطورات والتحسينات ، فإن محرك الديزل الحديث ذو الحقن المباشر للسكك الحديدية أكثر هدوءًا ، أكثر كفاءة في استهلاك الوقود وأكثر نظافة وقوة من وحدات الحقن الميكانيكي غير المباشر التي تمتلكها تم استبداله.