olet ehkä lukenut tai kuullut yhden suosikki Car Tech toimittajat puhuvat bensiinin suorasuihkutus ja miten se on yksi ”suuri teknologia”, joka auttaa pitämään lähes 200 vuotta vanha polttomoottori elossa pitkälle 21.vuosisadalle. Tämän viikon numerossa ABC Car Tech, aion selittää, mitä hittoa bensiinin suorasuihkutus on ja miksi sinun pitäisi välittää, jos se on seuraavan auton moottori vai ei.
miten polttoaineen ruiskutus toimi ennen suoraruiskutusta?
nykyaikainen bensiinin polttomoottori (ICE) tarvitsee kampiakselinsa pyörittämiseen kolme asiaa: hapetetun ilman, polttoaineen ja kipinän, jotta ilma ja polttoaine räjähtäisivät. Ilma johdetaan sisäänottoaukon läpi, jossa se mitataan auton Massailmavirta-anturilla (Maf) ennen kuin se siirtyy imusarjaan, jossa yksittäinen sisäänottorata on jaettu neljästä kahdeksaan sisäänottorataan, joista jokainen johtaa yhteen ajoneuvosi lieriömäisistä palokammioista. Jossain vaiheessa imupanos sekoitetaan polttoaineeseen ennen kuin Sytytystulppa saa sen räjähtämään palotilassa. Tämä on varmasti ICE 101 useimmille teistä.
moottoritekniikan vanhoina aikoina kaasuttimet ja polttoaineen yksipistesuihkutusjärjestelmät sekoittivat ilman ja polttoaineen melko epätarkasti imusarjaan tai jopa ennen sitä, ja lisäsivät suunnilleen oikean määrän polttoainetta koko sylinteripenkille. Suurin osa jokaisesta palokammiosta sai tarvitsemansa. Imusarjan rakenteesta riippuen tämä likiarvo voi kuitenkin johtaa siihen, että lähimpänä kaasutinta tai polttoainesuutinta olevat sylinterit saavat hieman liikaa polttoainetta (juokseva rikas), kun taas kauimpana olevat sylinterit saivat hieman liian vähän (juokseva laiha). Taitava kaasuttimen viritin (tai älykäs moottoritietokone) saattoi estää asioita karkaamasta käsistä, mutta paraskin viritys rajoittui Imusarjan muotoiluun.
valtaosa nykyautoista käyttää monipistesuihkutusjärjestelmää (MPFI) (tunnetaan myös nimellä port injection). Näin se toimii: sen sijaan, että käytetään yhtä injektoria, joka suihkuttaa noin oikean määrän polttoainetta, jokaisella yksittäisellä imujuoksijalla on oma injektori (tai Injektorit), joka lisää ruiskun aerosolisoitua polttoainetta imuilmaan paineistetusta injektorista. Ilma-ja polttoaineseos vedetään avoimeen porttiin ja palotilaan vetäytyvällä männällä. Tämän jälkeen imuventtiili sulkeutuu, ja räjähdysmäinen palaminen tapahtuu nyt suljetussa sylinterissä.
suurimmaksi osaksi MPFI on ihan kunnossa ja keikallaan. Se on varmasti paljon tehokkaampi kuin vanhemmat carburated-ja SPFI-järjestelmät, koska se pystyy säätämään jokaisen sylinterin sisäänottoon lisätyn polttoaineen määrän, tasaamaan aiemmin vähärasvaisia ja rikkaita sylintereitä Imusarjan ääripäissä, parantamaan sähköntuotantoa ja vähentämään hukkaan menevää polttoainetta. Miksi korjata se, mikä ei ole rikki?
miten Suoraruiskutus parantaa suorituskykyä?
olet ehkä huomannut, että hyppyjen aikana kaasuttimesta SPFI: hen MPFI: hen se kohta, jossa polttoaine lisätään imupanokseen, on siirtynyt kaasuttimen edestä imusarjaan ja edelleen yksittäisiin imuputkiin — yhä lähemmäksi polttokammiota. Suorasuihkutus vie tämän kehityksen seuraavalle tasolle sijoittamalla injektorin palotilan sisään. Siirtämällä injektori polttokammioon bensiinin suorasuihkutus (GDI) saa muutamia etuja aiemmin keskusteltuihin järjestelmiin verrattuna.
laittamalla injektorin sylinterin sisään Moottorin tietokone saa entistä tarkemman kontrollin polttoaineen määrästä imuvedon aikana ja optimoi edelleen ilma-polttoaineseoksen puhtaan palavan räjähdyksen aikaansaamiseksi hyvin vähällä tuhlatulla polttoaineella ja lisäämällä tehonsyöttöä.
GDI-järjestelmässä on myös enemmän joustavuutta sen suhteen, milloin polttokiertoon lisätään polttoainetta. MPFI-järjestelmät voivat lisätä polttoainetta vain männän imuvedon aikana, kun imuventtiili on auki. GDI voi lisätä polttoainetta tarpeen mukaan. Esimerkiksi joissakin GDI-moottoreissa voidaan säätää ajoitusta niin, että puristusvoiman aikana ruiskutetaan pienempi määrä polttoainetta, jolloin sylinteriin syntyy paljon pienempi, Hallittu räjähdys. Tämä ns ultra lean burn-tila uhraa hieman suoranaista tehoa, mutta vähentää huomattavasti polttoaineen määrää aikana, jolloin ajoneuvo vaatii hyvin vähän ähkyä (joutokäynti, rullaus, hidastuminen jne.).
GDI-moottorit reagoivat myös nopeammin näihin ajoituksen ja polttoaineen lisäyksen määrän muutoksiin, mikä lisää ajettavuutta. Lisäksi ajoneuvo pystyy säätämään nopeammin palotilasta alaspäin sijaitsevien antureiden syöttöjen perusteella, mikä pitää pakoputkesta ulos puhaltavat likaiset päästöt kurissa.
jotkut autonvalmistajat ovat jopa kokeilleet GDI: n käyttämistä ylimääräisen polttoainepurkauksen ampumiseen sylinteriin toisioräjähdyksen aikaansaamiseksi polttokierron aikana, mikä mahdollisesti lisää tehoa ja tehokkuutta.
tässä hauska fakta: suorasuihkutekniikka ei ole oikeastaan niin Uusi kuin voisi luulla. Tekniikka on ollut olemassa 1920-luvulta lähtien bensiinimoottoreissa ja on itse asiassa jo käytössä useimmissa dieselmoottoreissa.
onko GDI: llä mahdollisia haittoja?
saatat kysyä: ”jos GDI on niin mahtava, miksi sitä ei ole jokaisessa uudessa autossa?”
osasyynä on se, että suoraruiskutetun moottorin valmistus on kalliimpaa komponenttien monimutkaisuuden vuoksi, jolloin myös moottorin lopulta käyttämä auto olisi kalliimpi ostaa. Esimerkiksi GDI-Moottorin suuttimien on oltava lujempia kuin paapuuruiskujen, jotta ne kestävät satojen (tai jopa tuhansien) pienten räjähdysten kuumuuden ja paineen minuutissa. Lisäksi, koska GDI-järjestelmän on kyettävä ruiskuttamaan polttoainetta paineistettuun palotilaan, bensiiniä syöttävien polttoaineputkien on oltava vielä suurempia puristuksessa. GDI-polttoainejärjestelmät voivat toimia monella tuhannella psi: llä verrattuna 40-60 psi: n porttiruiskutusjärjestelmiin.
näiden komponenttien hinta laskee, mutta yleisesti ja toistaiseksi port injection on edullisempi ja ”tarpeeksi hyvä” useimmille economy-autoille.
lisäksi jotkut GDI-moottoreiden omistajat ja ylläpitäjät (erityisesti suorituskykyisemmät, turboahdetut mallit) ovat raportoineet, että suoraruiskutusjärjestelmissä hiilen kertyminen imuventtiilien takapuolille lisääntyy, mikä johtaa ilmavirran ja suorituskyvyn vähenemiseen ajan myötä. Nopea Google-haku tuottaa sivu toisensa jälkeen sivu anekdotaalisia raportteja tästä asiasta. Kerääntyminen johtuu siitä, että useimmissa autoissa imuilma on suoraan sanottuna likaista – vaikka ilmansuodattimet ovat paikoillaan, nykyaikaiset pakokaasujen kierrätysjärjestelmät ja Kampikammion tuuletusjärjestelmät voivat lisätä melkoisesti lokaa imujärjestelmään – ja ilman porttiruiskuja, jotka ruiskuttavat bensiiniä (ja pesuaineita, joita se sisältää) venttiileihin, asiat voivat saada melko likaisia useiden tuhansien kilometrien aikana.
suorasuihkutus toimii hyvin muiden moottoritekniikoiden kanssa
autonvalmistajat keksivät kaikenlaisia uusia tapoja kehittää polttomoottoria edelleen suorasuihkuteknologian avulla. Esimerkiksi jotkut autonvalmistajat (kuten Ford, Audi ja BMW) käyttävät GDI: tä yhdessä turboahdinten kanssa luodakseen pienitehoisia moottoreita, jotka saavat pienen moottorin tehokkuuden Isolla moottoriteholla.
Toyota on tarjonnut d-4S-polttoaineensuihkutusjärjestelmäänsä jo vuosia tiettyjen 3,5-litraisen V-6-moottorinsa mallien kanssa. D-4S käyttää sekä suoran että portin ruiskutuksen yhdistelmää sekoittaakseen molempien järjestelmien parhaat ominaisuudet. Kuten se on selitetty tässä artikkelissa osastot Auto, port injektio järjestelmä käsittelee puhdas käynnistys, suorasuihkutus käsittelee täyden kuormituksen kiihtyvyys, ja kaksi järjestelmää toimivat yhdessä tasapainottaa kaiken välillä. Tätä D4-s-järjestelmää käytetään myös Scion FR-S: n ja Subaru BRZ: n voimanlähteenä toimivassa 2,0-litraisessa bokserissa.