7,3L Power Stroke vs. P

Jun 20, 2023

Als wir unseren dieselbetriebenen DeLorean auf das Jahr 1994 zurückführten, mussten die amerikanischen Hersteller die neuen EPA-Vorschriften zur Verschärfung der Dieselemissionsnormen einhalten. Zum direkten Nutzen des Endverbrauchers haben Chrysler und Cummins den Feinstaubausstoß des 5.9L durch eine Änderung des Einspritzsystems reduziert. Die Änderung beinhaltete die Abschaffung der Bosch VE-Kreiselpumpe zugunsten der ehrwürdigen Bosch P7100 (auch bekannt als „P-Pumpe“), der mechanischen Kolbenpumpe, die den Cummins von 1994 bis 1998 legendär machen sollte. Windabwärts der P-Pumpe wurden die Einspritzdüsen überarbeitet und die Kolben überarbeitet, um die Verbrennung weiter zu optimieren.

Doch während Dodge und Cummins bei der mechanischen Einspritzung blieben, wandten sich Ford und Navistar einem völlig neuen (und radikal anderen), elektronisch gesteuerten 7,3-Liter-V8 mit hydraulisch betätigten Einspritzdüsen zu. Das auf den Namen Power Stroke getaufte HEUI-Einspritzsystem basierte auf unter hohem Druck stehenden Motoröl zur Betätigung der Einspritzdüsen. Die aufwändige Anordnung erforderte integrierte Ölverteiler in den Zylinderköpfen, eine zahnradgetriebene Hochdruckölpumpe, einen Einspritzdruckregler (IPR). ), Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) und ein Injektor-Antriebsmodul (IDM), um zu funktionieren. Eine ruhigere Nachricht: GM stattete 1994 seinen 6,5-Liter-Turbo-IDI-Motor mit einer elektronisch gesteuerten Stanadyne DS4-Einspritzpumpe aus.

Kurz nachdem Dodge seinen neu gestalteten Ram mit seiner Frontpartie im Big-Rig-Stil, aerodynamischen Karosserielinien und dem leistungsstärkeren 5,9-Liter-Cummins als Motoroption vorgestellt hatte, ließ Ford eine eigene Bombe platzen: den 7,3-Liter-Power Stroke. Er übertraf den Cummins sowohl bei der Leistung als auch beim Drehmoment und sollte Mitte des Jahres 1994 in F-250 und größeren Lkw erhältlich sein. Wie genau schnitten diese beiden Schwergewichte im Jahr 1994 ab und wie lange würde es dauern, bis Dodge revanchierte? Lesen Sie weiter (und bleiben Sie dran), um es herauszufinden!

Obwohl viele der in der Version '94–'98 des 5,9L Cummins verwendeten Komponenten von der ersten Generation des 6BT übernommen wurden, erforderte die Einhaltung der Emissionen mit der P-Pumpe und den aktualisierten Einspritzdüsen eine Überarbeitung der Kolben. Die in den Mühlen von 1994 bis 1998 verwendeten Einheiten aus Aluminiumguss verfügten über einen überarbeiteten Kraftstoffbehälter, um die Verbrennung zu verbessern (und die Menge an aus dem Auspuff austretenden Partikeln zu reduzieren). Cummins hat auch den schwachen Bereich in der Nockenwelle zwischen dem vorderen Hauptlagerzapfen und dem ersten Nocken behoben, indem er einen Rollradius hinzugefügt und ihn einem Kugelstrahlen unterzogen hat. Die aktualisierte Nocke wurde außerdem mit gehärteten Stößelflächen und breiteren Nocken mit geringerer Reibung ausgestattet.

Die größte Änderung gegenüber der Version des 5,9-Liter-Cummins von 1994 war die Hinzufügung des Bosch P7100. Der P7100 setzt nicht nur den für jeden Zylinder bestimmten Kraftstoff einzeln (in einem eigenen Zylinder) unter Druck, sondern es wird auch mehr Volumen und Druck an jeden Einspritzer geliefert. Der höhere Druck ermöglichte eine bessere Zerstäubung mit den mechanischen Injektoren mit höherem Pop-Off-Druck (260 bar gegenüber 245 bar zuvor) und das verborgene Potenzial der P-Pumpe konnte mit ein paar einfachen manuellen Anpassungen genutzt werden. Außerdem war eine stärkere vordere Steuergehäuseabdeckung erforderlich, um den gewaltigen P7100 unterzubringen, dessen Gewicht doppelt so hoch war wie das der VE-Pumpe, die es ersetzte.

Während der P-gepumpte 5,9-Liter-Motor erstmals mit dem übernommenen WH1C-Holset-Turbolader ausgestattet war, wurde er 1995 durch den HX35 ersetzt. Wie der WH1C war auch der HX35 ein Turbolader mit Wastegate und fester Geometrie, aber sein 12-cm2-Auspuffgehäuse machte Rams ab 1995 dank schnellerem Hochdrehen deutlich fahrbarer. Das oben erwähnte Wastegate, das übermäßigen Antriebsdruck entlastet, um die Lebensdauer des Turbos zu verlängern, war ab Werk normalerweise so eingestellt, dass es einen Ladedruck von etwa 20 bis 22 psi öffnet.

Ein Element, das die Cummins hatten, das der Power Stroke nicht hatte, war ein Ladeluftkühler. Dodge begann mit der Ladeluftkühlung des Cummins beim Rams-Modell 1991, was bis heute so weitergeführt wird. Der Einsatz einer effizienten Luft-Luft-Einheit bei allen Cummins-Mühlen von 1994 bis 1998 trug dazu bei, die Abgastemperatur auch unter hoher Belastung gut unter Kontrolle zu halten. Dadurch konnte der Motor auch kühlere Ansaugtemperaturen sehen. Der Power Stroke erhielt erst 1999 einen werksseitigen Ladeluftkühler.

Da Chrysler kein Automatikgetriebe hinter den Cummins auslagern wollte, verwendete Chrysler seine eigenen Viergang-Slushboxen hinter dem 5.9L (den 47RH, gefolgt vom 47RE), und sie reichten bestenfalls aus, wenn es darum ging, die reichlich vorhandenen 5.9L-Motoren zu nutzen tiefes Grunzen. Aus diesem Grund waren im Jahr 1994 mit der 175 PS starken und 420 lb-ft-Version des 6BT nur Lastkraftwagen mit Schaltgetriebe erhältlich. Als die Leistung für das Modelljahr 1996 erhöht wurde, verfügten nur die Fünfgang-Lkw über den 215 PS starken und 440 lb-ft starken Motor.

Obwohl die Bohrung und der gleiche Hub identisch waren, hatte der 7,3-Liter-Power-Stroke nichts anderes mit dem 7,3-Liter-Turbo-IDI-Motor gemeinsam, der ihm vorausging. Der aus Grauguss gegossene Block des 7,3L Power Stroke beherbergte eine Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl, deren Haupt- und Stangenzapfen sowie Kehlen gehärtet waren, um Verschleiß zu widerstehen. Auch die Pleuel und die Nockenwelle waren aus Stahl geschmiedet, während die Direkteinspritzkolben aus Aluminium gegossen waren und oben Ni-Resist-Ringeinsätze und unten Ölkühldüsen hatten. Die gusseisernen Zylinderköpfe, die über sechs Schrauben pro Zylinder am Block verankert waren, verfügten über zwei Ventile pro Zylinder, selbsteinstellende hydraulische Stößel sowie Hochdruck-Öl- und Niederdruck-Kraftstoffkanäle zur Aufnahme des HEUI-Systems. Wiederverwendbare Ventildeckel, sogenannte UVCHs (Under Valve Cover Harnesses), verfügten über elektrische Durchgangsanschlüsse für die Einspritzdüsen.

Navistar hatte Caterpillar für das HEUI-Einspritzsystem zu danken. Nach der Entwicklung des hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Einheitseinspritzsystems vermietete CAT die Technologie an Navistar zur Verwendung in mehreren seiner Motoren (dem 7,3-Liter-Power Stroke für Ford und seinen eigenen T444E, DT466E und I530E). Anstelle einer herkömmlichen Einspritzpumpe war der Power Stroke auf eine Hochdruckölpumpe (HPOP) angewiesen, die von der Niederdruckölpumpe im Kurbelgehäuse mit Öl versorgt wurde, um Ölvolumen für die Einspritzdüsen bereitzustellen. Die HPOP (siehe Abbildung oben) ist eine Axialkolbenpumpe mit sieben Kolben und fester Verdrängung, die an der Vorderabdeckung montiert wird. Sein Antriebsrad wird vom Nockenwellenrad angetrieben, ist jedoch nicht auf die Nockenwelle abgestimmt.

Da sowohl Öl als auch Kraftstoff durch sie fließen, sind die HEUI-Einspritzdüsen im 7,3-Liter-Power-Stroke recht komplex. Das Wichtigste, was Sie beachten sollten, ist, dass die Ölseite (Oberseite) die darunter liegende Kraftstoffseite betätigt, was zu einem Kraftstoffeinspritzdruck von bis zu 21.000 psi führt, der in den Zylinder gespritzt wird. Sobald das Einspritzventil-Magnetventil über den 100-Volt-Impuls, der vom Einspritzventil-Antriebsmodul (IDM) gesendet wird, und auf Befehl des Antriebsstrang-Steuermoduls (PCM) mit Strom versorgt wird, öffnet sich das interne Tellerventil und ermöglicht den Eintritt von Hochdrucköl Injektor. Von dort aus drückt das Hochdrucköl den Verstärkerkolben, ein Bauteil, das etwa siebenmal mehr Oberfläche als der darunter liegende Kolben besitzt, nach unten, bis sich die Düse öffnet und Kraftstoff in die Brennkammer strömt.

Dank seiner (damals) fortschrittlichen Computermodule, dem schnell reagierenden Einspritzdruckregler (IPR), einer Vielzahl von Sensoren, die ständig Informationen sammeln, und der Tatsache, dass die Hochdruckölpumpe nicht auf den Motor abgestimmt sein muss, ist der 7,3-Liter-Power-Stroke-Motor ein echter Renner Kraftstoffdruck und Einspritzzeitpunkt könnten unabhängig von der Motordrehzahl variiert werden. Diese präzise Steuerung des HEUI-Systems bedeutete, dass der 7,3-Liter-Motor zu dieser Zeit der sauberste Motor auf dem Pickup-Markt war, Spitzenleistung bei jeder Drehzahl verfügbar war und besser für Leistung bei kaltem Wetter geeignet war. Zu den Schlüsselkomponenten des HEUI-Steuerungssystems gehörten die oben genannten PCM-, IDM- und IPR-Komponenten (zuständig für die Variation des HPOP-Ausgangsdrucks) sowie der Einspritzkontrolldrucksensor (ICP).

Der 7,3-Liter-Power Stroke ist dicht an den Ventildeckeln im hinteren Teil des Stößeltals untergebracht und nutzt einen Turbolader des Modells Garrett TP38 mit fester Geometrie. Seine Ölzu- und -rücklaufkreise waren in den Turbosockel integriert und durch O-Ringe abgedichtet, sodass keine externen Ölleitungen erforderlich waren. Zum Aufwärmen bei kaltem Wetter wurde ein Abgasgegendruckgerät (oder EBP-Ventil) verwendet. Das zwischen dem Abgasgehäuse des Turbos und dem Fallrohr montierte EBP-Ventil würde den Abgasstrom einschränken und dadurch den Motor belasten, um ihn schneller auf Betriebstemperatur zu bringen. Es wurde entsprechend dem Motoröltemperatursensor hydraulisch betätigt. Der TP38 hatte kein Wastegate, brauchte aber auch keins. Im Originalzustand konnte der 60-mm-Kompressor höchstens 17 bis 19 psi erzeugen.

Ford war fest entschlossen, sein neues 7,3-Liter-Arbeitstier an der Spitze des Cummins zu halten, und vertraute darauf, dass der Motor auch in Zukunft mehr PS und Drehmoment bewältigen kann. Deshalb ließ er sich gerne auf das Katz-und-Maus-Spiel ein, das heute zum endlosen Zahlenkampf werden sollte. Nachdem die Einführungsleistung des 7.3L Power Stroke mit 210 PS und 425 lb-ft von der 215 PS und 440 lb-ft starken Version des Cummins von Dodge im Jahr 1996 übertroffen wurde, antwortete Ford mit einer eigenen Leistungssteigerung: einem Power Stroke mit 215 PS und 450 lb-ft für das gleiche Modelljahr. Im Jahr 1997 steigerte Ford die Leistung des 7.3L erneut auf 225 PS.

1998 waren Dodge und Cummins bereit, wieder an der Spitze des Dieselsegments zu sitzen. Finden Sie in Teil 3 heraus, was sie sich ausgedacht haben …

Möchten Sie mehr über den ersten Power Stroke erfahren? Genießen Sie hier eine leichte Lektüre. Suchen Sie nach weiteren Informationen zum legendären Cummins mit 12 Ventilen und P-Pumpen? Schauen Sie sich in dieser Geschichtslektion die vollständige Hintergrundgeschichte des 6BT von 1994 bis 1998 an.