Bensiinin suoraruiskutus - miten se toimii?
Suoraan polttokammioon syötetty bensiini on vanha keksintö, jota on käytetty useilla vioilla jo 50-luvulta lähtien, mutta vasta vuosisata on tuonut tähän parempia ratkaisuja. Nykyään on niin yleistä, että uusista epäsuoraan ruiskutusmoottoreista on tullut mielenkiintoista eksotiikkaa. Kaikki eivät kuitenkaan ymmärrä eroa.
Ruiskutusjärjestelmät ovat toimineet vuosikymmenten ajan periaatteella, että polttoainetta syötetään imuportteihin. Suuttimet sijaitsevat imuventtiilien edessä, jolloin polttoaine pesee venttiilinpäät sekä venttiilin istukat ja sekoittuu ilmaan ennen kuin se tulee palotilaan.
Suoraruiskutuksella suutin (sen kärki) asetetaan sylinteriinei imujärjestelmä, näin polttoaine syötetään suoraan polttokammioontästä syystä ratkaisun nimi, Gasoline Direct Injection (GDI). Toinen erittäin tärkeä ero ruiskutuspaine useista kymmenistä noin 200 bariin. Vertailun vuoksi, epäsuoran ruiskutuksen kanssa tämä on vain muutama palkki.
Common Rail ei vain dieselissä
Common rail -ruiskutusjärjestelmät yhdistetään vain 90-luvun lopulta lähtien käytettyihin dieselmoottoreihin, mutta se on juuri sitä tämä ratkaisu mahdollisti myös bensiinin suoraruiskutuksen kehittämisen. (GDI). No, bensiinimoottorissa, kuten dieselmoottorissa, polttoaine kerääntyy polttoainekiskoon ennen kuin se syötetään suuttimiin, missä se tulee korkeapaineisena korkeapaineisen polttoainepumpun ansiosta. Epäsuorassa ruiskutusmoottoreissa ei ole näitä kahta komponenttia.
Toisin kuin dieseleissä, ilma-polttoaineseos sytytetään kuitenkin perinteisellä tavalla, ts. kipinää sytytystulpasta. Kuitenkin, kuten dieselit, suoraruiskutuksella paine sylinterissä on korkeampi, kun seos on syttynytjoten energiaa syntyy enemmän, mikä tarkoittaa suurempi vääntömomentti täydellä, mutta erityisesti alhaisella ja keskinopeudella.
Kaksi toimintatilaa
Bensiinimoottorit suoraruiskutuksella ne toimivat yleensä kahdessa tilassa: kerrosruiskutus ja homogeeninen injektio.
Kerrosruiskutuksella moottori toimii erittäin laihaalla seoksella. polttoainetta kevyellä ja keskisuurella kuormituksella, mikä mahdollistaa oikealla ajotekniikalla polttoaineenkulutuksen pienentämisen. Tällainen seos - yleensä - ei syty, mutta sylinterin kerrostumisen vuoksi se syttyy. Ajatuksena on ohjata se siten, että sen rikas osa osuu sytytystulpan elektrodiin ja sen sytytys käynnistää muun latauksen syttymisen. Polttoainetta syötetään suuttimen kautta hyvin lyhyen aikaa, pieninä annoksina juuri ennen sytytystulpan sytytystä.
Ruiskutusjärjestelmä toimii homogeenisessa tilassa nyt täysin normaali koko kuormitusalueella. Polttoaine syötetään jo imutahdilla, mikä mahdollistaa homogeenisen seoksen, joten epäsuoran ruiskutuksen tapaan polttoaine sekoittuu ilmaan ennen kuin mäntä saavuttaa puristustahdin yläasennon.
Suoraruiskutuksen etuna polttoaineen palamisessa on se sylinterin työtilassa tapahtuu bensiinin haihtumistajäähdyttää kuormaa ja lisää sylinterin täyttökerrointa. Lisäksi kylmä polttoaine jäähdyttää männän kruunua, joten puristussuhdetta voidaan nostaa ja parantaa moottorin hyötysuhdetta ilman pelkoa haitallisista palamisiskuista.
Esimerkiksi ensimmäinen sarjatuotantona valmistettu Mitsubishi GDI -moottori erottui puristussuhde 12ja ranskalaisen HPI-moottorin puristussuhde oli 11,4. Varhaisten Volkswagen 1.6 FSI -moottoreiden puristussuhteelle oli myös tunnusomaista puristussuhde 12. Tuloksena saavutettiin korkea moottorin hyötysuhde.
