u hebt misschien een van uw favoriete Car Tech-redacteuren gelezen of gehoord over directe injectie van benzine en hoe het een van de “grote technologieën” is die de bijna 200 jaar oude verbrandingsmotor tot ver in de 21e eeuw in leven houdt. In het nummer van deze week van de ABC ‘ s van Car Tech, ik ga uitleggen wat de heck benzine directe injectie is en waarom je moet de zorg als het in de motor van uw volgende auto of niet.
hoe werkte de brandstofinspuiting vóór directe injectie?
de moderne benzine-verbrandingsmotor (ICE) heeft drie dingen nodig om zijn krukas te laten draaien: zuurstofhoudende lucht, brandstof en een vonk om de lucht en brandstof te laten exploderen. De lucht wordt door de inlaat getrokken waar het wordt gemeten door de Mass Air Flow (MAF) sensor van de auto voordat u naar het inlaatspruitstuk gaat, waar de enkele inlaatbaan is opgesplitst in vier tot acht inlaatrunners, die elk leidt naar een van de cilindrische verbrandingskamers van uw voertuig. Ergens langs de lijn, de inlaat lading wordt gemengd met brandstof voordat de bougie maakt het allemaal giek in de verbrandingskamer. Dit is allemaal ijs 101 voor de meesten van jullie, dat Weet ik zeker.
in de oude tijd van de motortechnologie, de carburateurs en eenpuntsbrandstofinjectiesystemen hadden hun relatief onnauwkeurige lucht-en brandstof mengen in of zelfs voor het inlaatspruitstuk, waardoor ongeveer de juiste hoeveelheid brandstof voor volledige bank van cilinders. Voor het grootste deel, elke verbrandingskamer kreeg het wat het nodig had. Afhankelijk van het ontwerp van het inlaatspruitstuk kan deze benadering er echter toe leiden dat de cilinders die het dichtst bij de carb of Brandstofinjector liggen, iets te veel brandstof krijgen (rijklaar), terwijl de cilinders die het verst weg zijn iets te weinig krijgen (rijklaar). Een bekwame carburateur tuner (of slimme motor computer) kon voorkomen dat dingen uit de hand lopen, maar zelfs de beste tune werd beperkt door het ontwerp van het inlaatspruitstuk.
de overgrote meerderheid van de moderne auto ‘ s gebruikt een multi-point brandstofinjectie (MPFI) setup (ook bekend als port injection). Hier is hoe het werkt: in plaats van het gebruik van een injector die sprays ongeveer de juiste hoeveelheid brandstof, elk van de individuele inname lopers heeft zijn eigen injector (of injectoren) die een spuitbus van aerosolized brandstof toevoegt aan de inlaat lucht van een onder druk injector. Het lucht-en brandstofmengsel wordt door de terugtrekkende zuiger in de open poort en in de verbrandingskamer gezogen. De inlaatklep slaat dan dicht, en de explosieve verbranding gebeurt in de nu verzegelde cilinder.
voor het grootste deel is MPFI prima en dandy. Het is zeker veel efficiënter dan de oudere carburated en SPFI-systemen dankzij de mogelijkheid om de hoeveelheid brandstof toegevoegd aan de inname voor elke individuele cilinder aan te passen, egaliseren van de voorheen magere en rijke cilinders aan de uiterste uiteinden van het spruitstuk, het verbeteren van de stroomopwekking, en het verminderen van verspilde brandstof. Dus, waarom repareren wat effectief niet gebroken?
hoe verbetert directe injectie de prestaties?
het is u wellicht opgevallen dat tijdens de sprongen van carburateur naar SPFI naar MPFI, het punt waarop brandstof aan de inlaatlading wordt toegevoegd, van voor het gaspedaal naar het inlaatspruitstuk en verder naar de individuele inlaatkokers is verschoven-steeds dichter bij de verbrandingskamer. Directe injectie brengt deze evolutie naar het volgende niveau door het plaatsen van de injector in de verbrandingskamer. Door het verplaatsen van de injector in de verbrandingskamer, benzine directe injectie (GDI) krijgt een paar voordelen ten opzichte van de eerder besproken systemen.
door de injector in de cilinder te plaatsen, krijgt de computer van de motor nog meer nauwkeurige controle over de hoeveelheid brandstof tijdens de inlaatslag, waardoor het lucht/brandstofmengsel verder wordt geoptimaliseerd om een schone brandende explosie te creëren met zeer weinig verspilde brandstof en een verhoogde vermogensafgifte.
een GDI-systeem heeft ook meer flexibiliteit wat betreft het tijdstip waarop de brandstof in de verbrandingscyclus wordt toegevoegd. MPFI systemen kunnen alleen brandstof toevoegen tijdens de inlaatslag van de zuiger, wanneer de inlaatklep open is. GDI kan brandstof toevoegen wanneer het nodig is. Zo kunnen sommige GDI-motoren de timing aanpassen zodat een kleinere hoeveelheid brandstof wordt geïnjecteerd tijdens de compressieslag, waardoor een veel kleinere, gecontroleerde explosie in de cilinder ontstaat. Deze zogenaamde ultra lean burn-modus offert een beetje van regelrechte macht, maar sterk vermindert de hoeveelheid brandstof die wordt gebruikt in tijden waarin het voertuig vereist zeer weinig grunt (stationair draaien, vrijloop, vertragen, enz.).
GDI-motoren reageren ook sneller op deze veranderingen in timing en hoeveelheid brandstof, waardoor de rijeigenschappen toenemen. Bovendien kan het voertuig zich sneller aanpassen op basis van ingangen van sensoren die zich stroomafwaarts van de verbrandingskamer bevinden, waardoor de vuile emissies uit de uitlaatpijp onder controle blijven.
sommige autofabrikanten hebben zelfs geëxperimenteerd met het gebruik van GDI om een extra uitbarsting van brandstof in de cilinder te vuren om een secundaire explosie te veroorzaken tijdens de verbrandingscyclus, resulterend in potentieel nog meer vermogen en efficiëntie.
hier is een leuk feit: directe injectie technologie is niet echt zo nieuw als je denkt. De technologie is al sinds de jaren 1920 voor benzinemotoren en is eigenlijk al in gebruik in de meeste dieselmotoren.
zijn er potentiële nadelen aan GDI?
je vraagt je misschien af: “als GDI zo geweldig is, waarom zit hij dan niet in elke nieuwe auto?”
een deel van de reden is dat de productie van een direct geïnjecteerde Motor duurder is vanwege de complexiteit van de onderdelen, wat betekent dat de auto die de motor uiteindelijk aandrijft ook duurder zou zijn om te kopen. De injectoren op een GDI-motor moeten bijvoorbeeld robuuster zijn dan port-injectoren om de hitte en druk van honderden (of zelfs duizenden) kleine explosies per minuut te weerstaan. Bovendien, omdat een GDI-systeem brandstof moet kunnen injecteren in een verbrandingskamer onder druk, moeten de brandstofleidingen die de benzine leveren nog hoger in compressie zijn. GDI brandstofsystemen kunnen draaien op vele duizenden psi versus de 40 tot 60 psi van de poort injectiesystemen.
de prijs van deze componenten daalt, maar over het algemeen en voor nu is haveninjectie goedkoper en “goed genoeg” voor de meeste economy auto ‘ s.
bovendien hebben sommige eigenaren en onderhouders van GDI-motoren (met name modellen met hogere prestaties en turbo) gemeld dat directe inspuitsystemen een toename van de koolstofophoping in de achterkant van hun inlaatkleppen zien, wat resulteert in een verminderde luchtstroom en prestaties in de loop van de tijd. Een snelle Google-zoekopdracht levert pagina na pagina van anekdotische rapporten van dit probleem. De opbouw vindt plaats omdat in de meeste auto ‘ s de inlaatlucht, eerlijk gezegd, een beetje vuil is — zelfs met luchtfilters op hun plaats, kunnen moderne uitlaatgasrecirculatiesystemen en carterventilatiesystemen nogal wat vuil toevoegen aan de inlaatlading — en zonder port injectors die benzine (en de detergenten die het bevat) op de kleppen spuiten, kan het behoorlijk smerig worden over de loop van vele duizenden kilometers.
directe inspuiting werkt goed met andere motortechnologieën
autofabrikanten vinden allerlei nieuwe manieren om de verbrandingsmotor verder te verfijnen met behulp van directe inspuiting. Bijvoorbeeld, sommige autofabrikanten (met inbegrip van Ford, Audi, en BMW) zijn met behulp van GDI in combinatie met turbo om lage-verdringermotoren die kleine motor efficiëntie met grote motorvermogen te creëren.
Toyota biedt zijn d-4S brandstofinjectiesysteem al een aantal jaren aan met bepaalde modellen van zijn 3,5-liter V-6-motor. De D-4S maakt gebruik van een combinatie van zowel directe als port injection om de beste eigenschappen van beide systemen te combineren. Zoals het wordt uitgelegd in dit artikel van Wards Auto, de poort injectie systeem handvatten schone opstarten, de directe injectie handvatten volledige belasting versnelling, en de twee systemen werken in tandem om alles in balans tussen. Deze D4-s systeem wordt ook gebruikt op de 2,0-liter boxer vier-cilinder die de bevoegdheden van de Scion FR – S en Subaru BRZ.