Du har kanskje lest eller hørt en av dine favorittbilteknologiske redaktører som snakker om bensin direkte injeksjon og hvordan det er en av de «store teknologiene» som bidrar til å holde den nesten 200 år gamle forbrenningsmotoren levende godt inn i det 21.århundre. I denne ukens utgave Av Abcs Of Car Tech, skal jeg forklare akkurat hva pokker bensin direkte injeksjon er, og hvorfor du bør bry deg om det er i din neste bils motor eller ikke.
hvordan virket drivstoffinnsprøytning før direkte injeksjon?
DEN moderne bensin forbrenningsmotoren (ICE) trenger tre ting for å spinne sin veivaksel: oksygenert luft, drivstoff og en gnist for å få luften og drivstoffet til å eksplodere. Luften trekkes gjennom inntaket der den måles av bilens Masseluftstrømsensor (MAF) før den sendes til inntaksmanifolden hvor enkeltinntaksbanen er delt inn i fire til åtte inntaksløpere, som hver fører inn i et av bilens sylindriske forbrenningskamre. Et sted langs linjen, inntak kostnad er blandet med drivstoff før tennpluggen gjør det hele gå boom inne i forbrenningskammeret. DETTE ER ALT ICE 101 for de fleste av dere, jeg er sikker.
tilbake i de gamle dagene av motorteknologi gjorde forgassere og enkeltpunkts drivstoffinnsprøytningssystemer deres relativt upresise luft og drivstoffblanding i eller til og med før inntaksmanifolden, og tilførte omtrent riktig mengde drivstoff for hele sylinderbanen. For det meste fikk hvert forbrenningskammer det det trengte. Men avhengig av utformingen av inntaksmanifolden, kan denne tilnærmingen resultere i at sylinderene nærmest karbo – eller drivstoffinjektoren får litt for mye drivstoff (kjører rik) mens sylinderene lengst unna ble litt for lite (kjører magert). En dyktig forgasser tuner (eller smart motor datamaskin) kunne holde ting fra å komme ut av kontroll, men selv den beste melodien var begrenset av utformingen av inntaksmanifolden.
de aller fleste moderne biler bruker et multi-point fuel injection (mpfi) setup (også kjent som port injeksjon). Slik fungerer det: i stedet for å bruke en injektor som sprayer om riktig mengde drivstoff, har hver av de enkelte inntaksløperne sin egen injektor (eller injektorer) som legger til en sprut av aerosolisert drivstoff til inntaksluften fra en trykkinjektor. Luft – og drivstoffblandingen trekkes inn i den åpne porten og inn i forbrenningskammeret ved hjelp av stempelet som trekker seg tilbake. Inntaksventilen slår seg deretter av, og den eksplosive forbrenningen skjer i den nå forseglede sylinderen.
FOR DET meste ER MPFI helt fint og dandy. Det er sikkert mye mer effektivt enn de eldre carburated og SPFI-systemene takket være dens evne til å justere mengden drivstoff som legges til inntaket for hver enkelt sylinder, utjevne de tidligere magre og rike sylinderene i de ekstreme ender av manifolden, forbedre kraftproduksjonen og redusere bortkastet drivstoff. Så hvorfor fikse det som egentlig ikke er ødelagt?
hvordan forbedrer direkte injeksjon ytelsen?
Du har kanskje lagt merke til at i løpet av hoppene fra forgasser TIL SPFI TIL MPFI, har punktet der drivstoff legges til inntaksladningen flyttet fra før gasspjeldet til inntaksmanifolden og videre til de enkelte inntaksløperne-nærmere og nærmere forbrenningskammeret. Direkte injeksjon tar denne utviklingen til neste nivå ved å plassere injektoren inne i forbrenningskammeret. Ved å flytte injektoren inn i forbrenningskammeret, får bensin direkte injeksjon (GDI) noen fordeler over de tidligere diskuterte systemene.
ved å sette injektoren inne i sylinderen, får motorens datamaskin enda mer presisjonskontroll over mengden drivstoff under inntaksslaget, og optimaliserer luft/drivstoffblandingen ytterligere for å skape en ren brennende eksplosjon med svært lite bortkastet drivstoff og økt kraftforsyning.
ET GDI-system har også mer fleksibilitet når du er i forbrenningssyklusen drivstoff legges. MPFI-systemer kan bare legge til drivstoff under stempelets inntaksslag når inntaksventilen er åpen. GDI kan legge drivstoff når det må. FOR eksempel kan NOEN GDI-motorer justere timingen slik at en mindre mengde drivstoff injiseres under kompresjonsslaget, og skaper en mye mindre, kontrollert eksplosjon i sylinderen. Denne såkalte ultra lean burn-modusen ofrer litt direkte kraft, men reduserer mengden drivstoff som brukes i tider når kjøretøyet krever svært lite grunt(tomgang, kystfart, retardasjon, etc.).
GDI-motorer reagerer også raskere på disse endringene i timing og mengde drivstofftilsetning, noe som øker kjørbarheten. I tillegg er kjøretøyet i stand til å justere raskere basert på innganger fra sensorer som ligger nedstrøms fra forbrenningskammeret, og holder de skitne utslippene som blåser ut av eksosrøret i sjakk.
Noen bilprodusenter har til og med eksperimentert med Å bruke GDI til å brenne en ekstra utbrudd av drivstoff inn i sylinderen for å skape sekundær eksplosjon under forbrenningssyklusen, noe som resulterer i potensielt enda mer kraft og effektivitet.
her er et morsomt faktum: direkte injeksjonsteknologi er egentlig ikke så ny som du kanskje tror. Teknologien har eksistert siden 1920-tallet for bensinmotorer og er faktisk allerede i bruk i de fleste dieselmotorer.
er det noen potensielle ulemper TIL GDI?
du kan spørre, » HVIS GDI er så stor, hvorfor er det ikke i hver ny bil?»
En del av grunnen er at produksjon av en direkte injisert motor er dyrere på grunn av komponentkompleksitet, noe som betyr at bilen motoren til slutt driver, også vil være dyrere å kjøpe. For eksempel må injektorene på EN GDI-motor være mer robuste enn portinjektorer for å tåle varmen og trykket på hundrevis (eller tusenvis) av små eksplosjoner per minutt. I tillegg, fordi ET GDI-system må kunne injisere drivstoff i et trykksatt forbrenningskammer, må drivstofflinjene som leverer bensinen, være enda høyere i kompresjon. GDI drivstoff systemer kan kjøre på mange tusen psi versus 40 til 60 psi av port injeksjon systemer.
prisen på disse komponentene faller, men generelt og for nå er portinjeksjon billigere og «god nok» for de fleste økonomibiler.
i Tillegg har noen eiere OG vedlikeholdere AV GDI-motorer (spesielt turboladede modeller med høyere ytelse) rapportert at direkte injeksjonssystemer ser økt karbonoppbygging i baksiden av inntaksventilene, noe som resulterer i redusert luftstrøm og ytelse over tid. Et raskt Google-søk gir side etter side med anekdotiske rapporter om dette problemet. Oppbyggingen oppstår fordi inntaksluften i de fleste biler er ærlig, litt skitten-selv med luftfiltre på plass, kan moderne eksosgass resirkuleringssystemer og vevhusventilsystemer legge til litt muck til inntaksladningen-og uten portinjektorer som sprøyter bensin (og vaskemidler som den inneholder) på ventiler, kan ting bli ganske skitne i løpet av mange tusen miles.
Direkte innsprøytning fungerer godt med andre motorteknologier
Bilprodusentene finner alle slags nye måter å videreutvikle forbrenningsmotoren ved hjelp av direkte innsprøytningsteknologi. For eksempel bruker noen bilprodusenter (Inkludert Ford, Audi og BMW) GDI i kombinasjon med turbolading for å skape motorer med lav forskyvning som får liten motoreffektivitet med stor motorkraft.
Toyota har tilbudt SITT d-4S drivstoffinnsprøytningssystem i en årrekke med visse modeller av sin 3,5-liters v-6-motor. D-4S bruker en kombinasjon av både direkte og portinnsprøytning for å blande de beste egenskapene til begge systemene. Som det er forklart i Denne artikkelen Fra Wards Auto, håndterer portinjeksjonssystemet ren oppstart, direkte injeksjon håndterer full lastakselerasjon, og de to systemene jobber sammen for å balansere alt i mellom. Dette D4-s-systemet brukes også på 2,0-liters bokser firesylindret som driver Scion FR-S Og Subaru BRZ.