Omdrejningspunktet i hele denne snak er virkningsgrad. - Og her skal advares mod rystende tal, som kun bør læses siddende...
En klassisk firetakts ottomotor (benzin) omsætter ca. 25% af brændstoffets potentiale til energi på krumtappen. Resten forsvinder ud i det blå - primært i form af varme, men også til at overvinde den indre friktion fra f.eks. lejer, knast, stempelringenes pres på cylindervæggen osv. Naturligvis går der også en andel til at drive pumper osv. og selvf. også i form af uforbrændt brændstof, der fiser lige igennem. I sådan en motor vil der typisk være rigeligt varme tilstede.
Hertil kan man så lægge, at der er en lang række hindringer for en bils fremdrift. Ved helt små hastigheder er rullemodstanden fra store slaskede dæk og friktion i transmissionen størst, men hurtigt overgåes disse forhindringer af luftmodstanden, som jo netop i vores biler er temmelig mærkbar.
Langt bedre end ottomotoren er kammerdieselmotoren i virkningsgrad. Og det faktum, at diesel indeholder flere kcal. pr kg er uvæsentligt her - når vi snakker virkningsgrad, så handler det om, hvor stor en del af brændstoffers energiindhold, der omsættes til formålet.
Kammerdieselmotorens overlegenhed skyldes 2 forhold: Større luftoverskud og højere kompressionsforhold. Det større luftoverskud er naturligvis relateret til dieselmotorens kvalitetsstyring af brændstofblandingen, der i modsætning til ottomotorens kvantitetsstyring tillader langt magrere blandinger i forbrændingskammeret. Dog bør det nævnes, at jo mere en diesel nærmer sig topydelse og dermed fuld mætning af blandingen, jo mere nærmer dens virkningsgrad sig også ottomotorens. Det højere kompressionsforhold bevirker ligeledes en mere effektiv udnyttelse, idet forbrændingen bliver mere effektiv i et lille lukket rum med lille overflade til varmeafgivelse og et lille ekspansionsrum. En klassisk kammerdieselmotor har en virkningsgrad på godt 30%
Endnu bedre bliver det med turbolader - det øger helt enkelt udbyttet af de nævnte effekter, så virkningsgraden kommer op på 35%.
En TDI er egentligt ikke en videreudvikling af kammerdiesel - snarere er det omvendt. I de gode gamle dage hørte dieselmotorer til i lastbiler, traktorer og skibe, og de var alle sammen direkte indsprøjtere (DI). De kendetegnedes af højlydt banken (hvem har ikke hørt en Ford 5000 starte?) og en udpræget uvillighed mod omdrejninger. Disse konstruktionsbetingede træk gjorde dieselmotorer til en farce i personbiler, hvor man ønskede sig støjsvag og frisk fremdrift. Nogle kvikke hoveder i Stuttgart fandt på en løsning: I stedet for at pladre dieselen direkte ned til stemplet, kunne man sprøjte den ind i et kammer (forkammer eller hvirvelkammer), hvor brændstoffet blandes med luft og derved klargøres til en hurtig og smidig forbrænding. Den hurtigt roterende kammerdiesel til personvognsbrug var en realitet og forfinedes op gennem 70'erne og kulminerende med VW Golf D, der i - jeg tror - 78 høstede motorpressens guldmedalje for den bedste gangkultur i en dieselmotor nogensinde (Btw: Er det en motor vi kender... :wink: ).
Men kravene om effektivitet er ubønhørlige. Derfor begyndte man at eksperimentere med direkte indsprøjtere til personbiler igen, og da man nu med mere moderne teknologi kunne præstere indsprøjtningssystemer (Common rail og pumpedyser) med enorme tryk (op til 1600-2500 bar) var det muligt at eliminere en del af direkte indsprøjterens svagheder og samtidig udnytte dens fortrin. Og såmænd allerede inden CR og PD kunne man med "næsten mekaniske" (f.eks. BMW *25 TDS) pumper få styr på (T)DI-princippet.
Status er aktuelt, at topmoderne TDI'ere i dag har virkningsgrader, der nærmer sig 45% - og det på trods af, at de smider en del brændstof ud til emissionsreduktion. En moderne TDI har en 5-delt indsprøjtningssekvens. Først to pilotindsprøjtninger til at "starte bålet" og reducere det akustiske chok ved hovedindsprøjtningen. Efter hovedsprøjtet sendes endnu to små indsprøjtninger ind - kun med det formål at forbrænde partikler og uden nogle effektmæssige konsekvenser. Denne strategi blev i øvrigt døden for pumpedyserne - de var typisk kun designede til en enkelt pilotindsprøjtning og et hovdesprøjt, mens det var langt nemmere at geare Common rail systemet til de fem sprøjt.
Hvordan virkningsgraden er ved hjemmedesignede pumper forholder jeg mig ikke til, men de når næppe helt samme niveau.
Nå, men det korte af det lange er, at TDI'ens generelt høje virkningsgrad og det faktum at forbrændingen ikke delvis finder sted i topstykket, men i stemplet bevirker, at der ikke er så meget varme i vandet at tage af til kabineopvarmning.
MEN, det skal ikke forveksles med at motorolien er kold. Det er den IKKE. Den store bandit i det spil er nemlig ikke motoren selv, men derimod turboen, og den varmer nøjagtigt lige så godt i en TDI som i TD.
PS: Når man snakker om Common rail (CR), så tænker man på et system, hvor én pumpe (ofte tandremstrukket) frembringer et vedvarende højt tryk, der via et kraftigt rør sendes hen til en fælles skinne (common rail :idea: ). Fra denne skinne får hver dyse så sin diesel. Timingen og mængdestyringen sker vha. piezzoelektriske ventiler, der åbner og lukker dysen.
Pumpedyser (PD) er egentligt et gammelt, men genialt system. Det består i at der er en ekstra knast på knastakslen til hver dyse. Denne ekstra knast driver et stempel, der producerer højtryk til dysen helt lokalt. - Dysen er nemlig sammenbygget med stempelpumpen - deraf navnet. Igen styres timing og mængde af en piezzoelektrisk ventil.
