Dieselkraftstoffsysteme und Einspritzdüsen-Setups

Jun 08, 2023

Für alle Motorenbauer und eingefleischten Enthusiasten ist es kein Geheimnis, dass Luft und Kraftstoff heutzutage zwei sehr wichtige Faktoren für die Leistung sind, insbesondere in der Dieselwelt. Kürzlich habe ich herausgefunden, dass man erst dann wirklich weiß, wie wichtig so etwas wie sein Kraftstoffsystem ist, wenn man sich hinsetzt und mit einem Typen wie Lavon Miller von Firepunk Diesel plaudert. Genau das habe ich kürzlich getan und mich über alles, was mit Kraftstoffsystemen und Einspritzdüsenkombinationen zu tun hat, geschult, sodass ich diese tollen Informationen an alle Dieselfanatiker weitergeben kann.

Das Geheimnis, wie Sie aus Ihrem Motor das Beste herausholen, liegt im Kraftstoffsystem. Es ist das Herzstück eines Diesels. Machen Sie mehr Luft, benötigen Sie mehr Kraftstoff und Sie erzeugen mehr Leistung. Lavon und Firepunk Diesel spielen dieses Hochleistungsspiel seit 2005, als es für sie als Hobby begann. Im Jahr 2009 wurde daraus ein Unternehmen, und heute ist Firepunk ein Synonym für richtungsweisende Dieselinnovationen und hilft anderen, ihre Ziele und Träume in einem Lkw zu verwirklichen.

Firepunk Diesel hat viele Fähigkeiten, aber die Kraftstoffsysteme und die Daten dahinter, was funktioniert und was nicht, beherrschen Lavon und sein Team. Bevor wir uns mit den Einzelheiten befassen, gibt es eine wichtige Information, die jeder kennen sollte.

„Guter, sauberer Kraftstoff ist in einem Common-Rail-System sehr wichtig“, sagt Miller. „Alles, was es braucht, ist ein kleines Stück Schmutz, das zwei Mikrometer groß ist, um Schäden im inneren Steuerstab des Einspritzventilkörpers zu verursachen. Viele Leute entstammen der Mentalität der P-Pumpen der alten Schule, bei denen man praktisch Pflanzenöl in den Kraftstofftank füllen konnte und er läuft. Die neuen Common-Rail-Systeme sind viel komplizierter. Gute Kraftstoffqualität, gute Filterung und gute Schmierfähigkeit sind entscheidend.“

Kraftstoffbehandlungen und Additive können dazu beitragen, dass Ihr Kraftstoff in Topform bleibt. Wenn es jedoch darum geht, Ihr Kraftstoffsystem auf Höchstleistung zu bringen, kommt es vor allem auf einen besseren Kraftstoffdruck, bessere Sprühmuster, die Zerstäubung des Kraftstoffs und die Erzeugung von Wärme an. Dort entsteht die Kraft.

Bei der Analyse eines typischen Dieselkraftstoffsystems gibt es eigentlich drei Hauptkomponenten: den Einspritzer, die Hochdruckkraftstoffpumpe oder CP3 und die Saugpumpe. Ein serienmäßiges Kraftstoffsystem in einem 325-PS-Dieselmotor mit Aftermarket-Turbo kann bei maximaler Ausnutzung des serienmäßigen Kraftstoffsystems 550 PS leisten. Wenn Sie die Größe des Injektors erhöhen, erhöhen Sie auch den Düsendurchfluss.

„Viele Leute gehen von einem Stock-Flow-Injektor zu 60 % mehr, 100 % mehr, 200 % mehr, bis zu 400 % mehr, je nachdem, was Ihr Endleistungsziel ist“, sagt Miller. „Viele der UCC-Leute arbeiten zwischen 400 und 600 % über den Einspritzdüsen. Natürlich benötigen Sie eine CP3-Pumpe, die dies unterstützen kann. Die CP3-Pumpe hängt von der Größe Ihres Injektors und Ihrer Drehzahl ab und hängt davon ab, wie viel Pumpe Sie benötigen.

„Wenn man anfängt, über dieses Thema zu reden, ist das ein ganz großes Problem, denn wir stellen einen großen Unterschied fest, wenn man einen großen Injektor, sagen wir, 500 % überlastet, und dann die Impulsbreite des Injektors kurz hält. Der CP3 hat mehr Zeit, den Raildruck zwischen den Injektorzyklen von einem Injektor zum nächsten wiederherzustellen. Derselbe CP3 kann mit einem größeren Injektor mehr Leistung unterstützen als mit einem kleineren Injektor und einer weit ausgestreckten Injektorimpulsbreite. Der nächste Injektor zündet, bevor der andere abgeschaltet wird, und es fällt dem CP3 viel schwerer, den Raildruck wiederherzustellen.“

Im Laufe der Zeit sind die Einspritzdüsen größer geworden, die Impulsbreite der Einspritzdüsen und die Abstimmung sind kürzer geblieben, und die Dieselindustrie hat herausgefunden, wie man Motoren so effizient wie möglich machen kann, sodass mit der gleichen Kraftstoffmenge wie zuvor mehr Leistung erzielt werden kann – Fügen Sie einfach Lachgas hinzu oder erhöhen Sie Ihr Luft-/Kraftstoffverhältnis. Dieselmotoren können deutlich mehr Leistung erzielen, wenn sie weit nach außen geneigt werden.

„Als wir auf dem Motorprüfstand waren, haben wir mit unserem Billet-Motor den Motor auf 300 Milligramm Kraftstoff eingestellt“, sagt Miller. „Mit einem 91-mm-Turbolader haben wir 1.390 PS bei 300 Milligramm Kraftstoff geleistet. Dann begannen wir, Lachgas hinzuzufügen, ohne den Kraftstoff zu ändern, was dem Hinzufügen von Luft ähnelt, wodurch sich unser Luft/Kraftstoff-Verhältnis änderte. Wir begannen mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von etwa 17:1, fügten dann einen Satz Lachgas hinzu und leisteten 100 PS. Am Ende fügten wir Lachgas hinzu, bis wir mit der gleichen Kraftstoffmenge 1.970 PS erreichten. Wir haben lediglich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 17:1 auf 30:1 erhöht. Dieselben 300 Milligramm Kraftstoff, die das Kraftstoffsystem in einem Straßenlastwagen förderte, hätten den Eindruck erwecken können, dass die Pumpe und die Einspritzdüsen bei 1.390 PS ihre maximale Leistung erreichten. Aber wenn man das richtige Luft-/Lachgas-Setup hinzufügt, würden dieselben 300 Milligramm Kraftstoff über 1.900 PS unterstützen.“

Firepunk wiederholte den gleichen Test an einem komplett serienmäßigen LKW mit einem Aftermarket-Turbo und reizte das Kraftstoffsystem bis zum Maximum aus. Es leistete 549 PS. Dann fügten sie Lachgas und noch mehr Lachgas hinzu, bis es 905 PS leistete – immer noch unter Verwendung der serienmäßigen Einspritzdüse, des serienmäßigen CP3 und der serienmäßigen Hebepumpe.

„Sie verbrauchen die gleiche Kraftstoffmenge, gehen aber viel effizienter mit Ihrem Kraftstoff um“, sagt er. „Sie verbrennen tatsächlich diesen Treibstoff. Das Lachgas sorgt nur dafür, dass dort viel sauerstoffreiche Luft vorhanden ist, und es wird jedes noch so kleine bisschen Treibstoff darin verbrennen.“

Lavon gibt zu, dass dies auf einem Serienfahrzeug nicht unbedingt sicher ist. Bei einem serienmäßigen Kraftstoffsystem ist die Impulsbreite der Einspritzdüse auf 3.000 Mikrosekunden ausgedehnt, sodass die Einspritzzeit ziemlich lang ist und der Kolben für eine ganze Weile in Flammen steht. Solange die Motordrehzahl nicht zu hoch ist (unter 4.000 U/min), ist das wahrscheinlich für ein paar Fahrten in Ordnung. Wenn Sie jedoch die hohe Impulsbreite des Einspritzventils auf 4.500–5.000 U/min laufen lassen, schmilzt mit ziemlicher Sicherheit ein Kolben.

„Aus diesem Grund würden wir, wenn das Ziel 900 PS wäre, im Allgemeinen zu einer mindestens 100 %igen Übereinspritzung übergehen, um die Impulsbreite der Einspritzdüse auf 1.800–1.900 Mikrosekunden zu reduzieren“, sagt er. „Das wäre näher an der Impulsbreite der serienmäßigen Einspritzdüsen und man erhält die zugeführte Kraftstoffmenge im gleichen Zeitfenster. Sie bekommen vor dem oberen Totpunkt mehr Kraftstoff zugeführt und die Temperatur Ihres Kolbenbodens wird nicht so hoch, weil Sie nicht so lange Hochdruckkraftstoff auf den Kolben sprühen, jedes Mal, wenn die Einspritzdüse zündet.“

Natürlich sind die Leute ähnlich wie die PS-Zahlen auf die Größe der Einspritzdüsen fixiert, aber auch die CP3-Pumpe ist eine wichtige Komponente, die es zu berücksichtigen gilt.

„Ein werksseitiger CP3 hat einen Hub von 8,2 mm“, sagt Miller. „Die gängigen CP3s haben einen Hub von 10 mm, 12 mm und 14 mm. Viele Hersteller der Hochdruck-CP3 sind nicht bereit, die Bohrungsgröße des CP3 zu vergrößern, weil Bosch so gute Arbeit geleistet hat, das Spiel zwischen Bohrung und Kolben so eng zu machen, dass der Ersatzteilmarkt kaum mithalten kann . Aus diesem Grund sieht man in der Aftermarket-Welt, dass Exergy und S&S sowie die renommierten Kraftstoffsystemhersteller bei den CP3 einfach nur die Nockenwelle modifizieren und den Hub erhöhen, um das Kraftstoffvolumen zu erhöhen.“

Wenn Sie Ihr Kraftstoffsystem aufrüsten möchten, ist es laut Lavon in der Regel die bessere Wahl, zuerst einen Einspritzer auszuwählen.

„In neun von zehn Fällen steht der Injektor an erster Stelle“, sagt er. „Sie können jederzeit einen größeren Injektor einbauen und mit der verfügbaren individuellen Abstimmung den Injektor zurückdrehen, bis Ihr serienmäßiger CP3 mithalten kann. Sie werden immer noch einen Gewinn sehen. Ein serienmäßiger CP3 kann mit dem serienmäßigen Einspritzventil möglicherweise nur 550 PS Kraftstoff unterstützen, bis das Maximum erreicht ist. Nun gehen Sie zu einer 100 %igen Übereinspritzung über und reduzieren die Impulsbreite Ihrer Einspritzdüse von 3.000 Mikrosekunden auf 2.000 Mikrosekunden, und der CP3 hat mehr Zeit, den Rail-Druck zwischen den Einspritzhüben wiederherzustellen. Derselbe CP3, der bei 550 PS ausgelastet war, unterstützt Kraftstoff im Wert von 650 PS allein durch die Verkürzung der Einspritzimpulsbreite.

„Deshalb lassen wir die Leute im Allgemeinen zuerst den Injektor testen und die Injektorgröße kaufen, die ihrem endgültigen Spitzenleistungsziel entspricht. Wir ändern die Injektorgröße nur basierend auf den Spitzenleistungszielen. Sobald sie sich finanziell davon erholen können, können sie Abhilfe schaffen. Von dort aus können Sie es neu einstellen und die restliche Kraftstoffmenge erhöhen und am Ende tatsächlich die gewünschte Kraftstoffmenge erhalten, wenn Sie es sich nicht leisten können, beides gleichzeitig zu tun.“

Wie bereits erwähnt, dachten die Leute noch vor ein paar Jahren, als Einspritzdüsen und Pumpen noch nicht so gut waren wie heute, dass mehrere CP3-Pumpen die Lösung für mehr Kraftstoff seien. Lavon und Firepunk hatten im Jahr 2016 drei CP3s im Einsatz. Heute ist die CP3-Technologie viel besser geworden.

„Firmen wie Exergy haben eine 14-mm-Rennpumpe, und zwei Rennpumpen mit 5.500 U/min werden genug Kraftstoff für 3.000 PS fördern“, sagt er. „Die Anzahl der benötigten CP3 hängt von Ihren Zielen ab, aber im Allgemeinen betrachten wir die insgesamt gelieferten Milligramm Kraftstoff. Wir berechnen, wie viel Kraftstoff wir pro PS benötigen, und berechnen dann, dass wir, ausgehend von der angestrebten Leistung von 2.500 PS, zwei Pumpen benötigen. Wir haben mit einem einzigen 14-mm-CP3 mit 100 % Übereinspritzung und drei Lachgasstufen über 2.000 PS erreicht.“

Offensichtlich kann oder will nicht jeder Diesel-Lkw-Besitzer mehr als 2.000 PS leisten. Aus diesem Grund hat Firepunk mehrere empfohlene Kraftstoffsystemstufen für Straßen-Truck-Kunden bis hin zu allen Renn-Setups.

„Die gängigsten Modelle liegen im Leistungsbereich zwischen 800 und 900 PS, denn das ist ungefähr so ​​viel, wie man ohne Arbeiten am unteren Ende erreichen kann“, betont Miller. „Das Telefon klingelt am häufigsten bei Leuten, die nicht am Motor ziehen und Stangen hineinstecken wollen. Sie möchten in der Lage sein, Anbaugeräte zu verwenden und so viel Leistung zu erzeugen, wie sie möchten, ohne sich mit dem Motor befassen zu müssen. Eine sehr häufige Konfiguration besteht darin, eine 12-mm-Strokerpumpe, einen 100 %-Übereinspritzer und einen S472-Turbo zu verwenden, um einen 850-PS-Straßenlastwagen zu erhalten.

„Der nächste Schritt wären Leute, die einen serienmäßigen Motor nehmen und die Kolben und Stangen für Billet-Stangen herausnehmen und die serienmäßigen Kolben direkt wieder hineinwerfen. Sie rüsten die Kopfbolzen auf und gehen zu einer 250 % höheren Einspritzdüse mit einer 14-mm-Pumpe.“ . Sie können einen Satz Compound-Turbos betreiben – einen 468er gegenüber einem 488er Compound-Aufbau – und einen 1.200 PS starken Straßenlastwagen haben. Das wäre die zweithäufigste Street-Truck-Plattform, die wir sehen.

„Darüber hinaus ist ein sehr verbreitetes Setup, das wir in viele Renntrucks eingebaut haben, eine einzelne 14-mm-Rennpumpe mit 400 % Übereinspritzdüsen. Sie können entweder einen großen Satz Mischungen verwenden oder einen einzelnen Turbo mit ein paar Sätzen Lachgas. Diese Kombination kann je nach Luftkonfiguration ziemlich konstant zwischen 1.350 und 1.800 PS leisten.“

Wie bei jedem Motor-Upgrade oder Komponentenkauf ist es der beste Rat, es gleich beim ersten Mal richtig zu machen, und Lavon stimmt zu.

„Bei Dieselkraftstoffsystemen heißt es: „Jetzt zahlen“ oder „Später zahlen““, sagt er. „Ich sehe viele Leute, die größere Düsen in abgenutzte Original-Einspritzdüsen einbauen, und es kann sein, dass die Einspritzung zu spät endet, ohne dass sie es überhaupt merken. Wenn Sie Düsen an einem Satz Einspritzdüsen anbringen, würde ich Ihnen immer empfehlen, diese an eine seriöse Werkstatt für Kraftstoffsysteme zu schicken und sie testen zu lassen, nur um sicherzustellen, dass Sie keine problematische Einspritzdüse haben, bevor Sie sie einbauen Sie verlieren Ihren LKW und kosten sich einen Motor.“EB