Bensíninnsprautun í bensínvélum. Kostir, gallar og hugsanleg vandamál

Tegund innspýtingarkerfis ákvarðar breytur hreyfils og rekstrarkostnað. Það hefur áhrif á gangverki, eldsneytiseyðslu, útblástursútblástur og viðhaldskostnað bílsins.

Saga hagnýtrar notkunar bensínsprautunar í brunavél í flutningum nær aftur til tímans fyrir fyrri heimsstyrjöld. Jafnvel þá var flugið brýnt að leita að nýjum lausnum sem gætu bætt skilvirkni hreyfla og sigrast á vandamálum með afl í ýmsum stöðum flugvélarinnar. Eldsneytisinnspýting, sem kom fyrst fram í franska V8 flugvélahreyflinum frá 1903, reyndist gagnleg. Það var ekki fyrr en árið 1930 að Mercedes 1951 SL með eldsneytissprautun kom fyrst á markað, sem almennt er talinn forveri á þessu sviði. Hins vegar, í sportútgáfunni, var þetta fyrsti bíllinn með beinni bensíninnsprautun.

Rafræn eldsneytisinnspýting var fyrst notuð í 300 í Chrysler vél 1958. Margpunkta bensíninnsprautun fór að koma fram á bílum á níunda áratugnum en hún var mest notuð í lúxusgerðum. Háþrýstidælur voru þegar í notkun til að tryggja réttan þrýsting, en eftirlit var samt á ábyrgð vélvirkja, sem dofnaði fyrst í gleymsku árið 1981 þegar framleiðslu Mercedes lauk. Innspýtingarkerfi voru enn dýr og breyttust ekki í ódýra og vinsæla bíla. En þegar það varð nauðsynlegt í 600 að setja hvarfakúta á alla bíla, óháð flokki þeirra, þurfti að þróa ódýrari gerð innspýtingar.

Tilvist hvata krafðist nákvæmari stjórnunar á samsetningu blöndunnar en karburarar gátu veitt. Þannig varð til einpunkta innspýting, lítil útgáfa af "margpunkta", en nægir fyrir þörfum ódýrra bíla. Frá því seint á tíunda áratugnum fór það að hverfa af markaðnum, í staðinn fyrir fjölpunkta innspýtingartæki, sem eru nú vinsælasta eldsneytiskerfið í bílavélum. Árið 1996 hóf bein eldsneytisinnspýting frumraun sína á Mitsubishi Carisma. Nýja tæknin þurfti verulega úrbætur og fann í fyrstu fáa fylgjendur.

Hins vegar, í ljósi sífellt strangari útblástursstaðla, sem frá upphafi höfðu mikil áhrif á framfarir í eldsneytiskerfum bifreiða, urðu hönnuðir að lokum að fara yfir í beina bensíninnsprautun. Í nýjustu lausnunum, sem eru enn fáar, sameina þær tvær tegundir af bensíninnsprautun - óbein fjölpunkta og bein.    

Óbein einspunkts innspýting

Í einpunkts innspýtingarkerfum er vélin knúin af einni innspýtingu. Það er komið fyrir við inntak inntaksgreinarinnar. Eldsneyti er gefið undir þrýstingi upp á um 1 bar. Atómað eldsneyti blandast lofti fyrir framan inntaksgáttir rásanna sem leiða að einstökum strokkum.

Eldsneytis-loftblandan er soguð inn í rásirnar án nákvæmrar skömmtun á blöndunni fyrir hvern strokk. Vegna mismunar á lengd rásanna og gæða áferðar þeirra er aflgjafinn til strokkanna ójafn. En það eru líka kostir. Þar sem leið eldsneytisblöndunnar við loft frá stútnum að brunahólfinu er löng getur eldsneytið gufað upp vel þegar vélin hitnar almennilega. Í köldu veðri gufar eldsneytið ekki upp, burstin þéttast á safnaraveggjunum og fara að hluta inn í brunahólfið í formi dropa. Í þessu formi getur það ekki brennt út alveg á vinnulotunni, sem leiðir til lítillar nýtni vélarinnar í upphitunarfasa.

Afleiðing þessa er aukin eldsneytisnotkun og mikil eituráhrif útblásturslofts. Einfaldur innspýting er einföld og ódýr, þarf ekki marga hluta, flókna stúta og háþróuð stjórnkerfi. Lágur framleiðslukostnaður skilar sér í lægra bílaverði og viðgerðir með stakri innspýtingu eru auðveldar. Þessi tegund innspýtingar er ekki notuð í nútíma fólksbílavélum. Það er aðeins að finna í gerðum með afturábak hönnun, þó framleidd utan Evrópu. Eitt dæmi er íraninn Samand.

forréttindi

- Einföld hönnun

- Lágur framleiðslu- og viðhaldskostnaður

– Lítil eiturhrif útblásturslofts þegar vélin er heit

galla

- Lítil nákvæmni í skömmtun eldsneytis

– Tiltölulega mikil eldsneytisnotkun

– Mikil eiturhrif útblásturslofts í upphitunarfasa hreyfilsins

– Léleg frammistaða hvað varðar hreyfigetu vélarinnar

Óbein fjölpunkta innspýting

Framlenging á einspunkta óbeinni inndælingu er margpunkta óbein inndæling með inndælingartæki í hverri inntakshöfn. Eldsneyti er afhent eftir inngjöf, rétt fyrir inntakslokann, Innspýtingar eru nær strokkunum en loft/eldsneytisblöndunarleiðin er samt nógu löng til að eldsneytið gufi upp á heitri vél. Á hinn bóginn hefur hitunarfasinn minni tilhneigingu til að þétta á veggjum inntaksportsins þar sem fjarlægðin milli stútsins og strokksins er styttri. Í fjölpunkta kerfum er eldsneyti gefið við þrýsting sem er 2 til 4 bör.

Sérstakt inndælingartæki fyrir hvern strokk gefur hönnuðum algjörlega nýja möguleika hvað varðar aukna hreyfigetu, minnka eldsneytisnotkun og minnka útblástur. Í upphafi voru engin háþróuð stjórnkerfi notuð og allir stútar mældu eldsneyti á sama tíma. Þessi lausn var ekki ákjósanleg, þar sem innspýtingarstundin kom ekki fram í hverjum strokki á hagstæðasta augnablikinu (þegar hann lenti á lokaða inntakslokanum). Aðeins þróun rafeindatækni gerði það mögulegt að byggja upp fullkomnari stjórnkerfi, þökk sé innspýtingunni byrjaði að virka nákvæmari.

Upphaflega voru stútarnir opnaðir í pörum, síðan var þróað raðbundið eldsneytisinnsprautunarkerfi, þar sem hver stútur opnast sérstaklega, á besta augnabliki fyrir tiltekinn strokk. Þessi lausn gerir þér kleift að velja nákvæmlega eldsneytisskammtinn fyrir hvert högg. Raðmargpunktakerfi er miklu flóknara en einpunktakerfi, dýrara í framleiðslu og dýrara í viðhaldi. Hins vegar gerir það þér kleift að auka verulega skilvirkni vélarinnar með minni eldsneytisnotkun og minni eituráhrifum útblásturslofts.

forréttindi

- Mikil nákvæmni í skömmtun eldsneytis

- Lítil eldsneytisnotkun

– Margir möguleikar hvað varðar hreyfiafl hreyfils

- Lítil eiturhrif útblásturslofts

galla

- Veruleg hönnunarflækjustig

– Tiltölulega hár framleiðslu- og viðhaldskostnaður

Bein innspýting

Í þessari lausn er inndælingartækið komið fyrir í strokknum og sprautar eldsneyti beint inn í brunahólfið. Annars vegar er þetta mjög gagnlegt, þar sem það gerir þér kleift að skipta um eldsneytis-lofthleðslu fyrir ofan stimpilinn mjög fljótt. Þar að auki kælir tiltölulega kalt eldsneyti stimpilkórónu og strokkveggi vel, þannig að hægt er að auka þjöppunarhlutfallið og ná meiri afköstum vélarinnar án þess að óttast slæmt brunahögg.

Vélar með beinni innspýtingu eru hannaðar til að brenna mjög magrar loft/eldsneytisblöndur við lítið álag á vélinni til að ná afar lágri eldsneytisnotkun. Hins vegar kom í ljós að þetta veldur vandamálum með ofgnótt af köfnunarefnisoxíðum í útblástursloftunum, til að útrýma því sem nauðsynlegt er að setja upp viðeigandi hreinsikerfi. Hönnuðir takast á við köfnunarefnisoxíð á tvo vegu: með því að bæta við aukningu og minnka stærðina, eða með því að setja upp flókið kerfi tveggja fasa stúta. Æfingin sýnir einnig að með beinni eldsneytisinnspýtingu er óhagstætt fyrirbæri kolefnisútfellingar í inntaksrásum strokkanna og á inntaksventilstönglum (minnkun á afli hreyfils, aukning eldsneytisnotkunar).

Þetta er vegna þess að bæði inntaksport og inntakslokar eru ekki skolaðir með loft/eldsneytisblöndunni eins og við óbeina innspýtingu. Þess vegna skolast þær ekki í burtu með því að fínar olíuagnir berast inn í sogkerfið frá loftræstikerfi sveifarhússins. Olíuóhreinindi harðna undir áhrifum hitastigs og mynda sífellt þykkara lag af óæskilegri seyru.

forréttindi

– Mjög mikil nákvæmni í skömmtun eldsneytis

– Möguleiki á að brenna magrar blöndur

– Mjög góð hreyfiafl með lágri eldsneytisnotkun

galla

- Mjög flókin hönnun

- Mjög hár framleiðslu- og viðhaldskostnaður

– Vandamál með umfram köfnunarefnisoxíð í útblásturslofti

- Kolefnisútfellingar í inntakskerfinu

Tvöföld inndæling - bein og óbein

Hönnun blönduð innspýtingarkerfis nýtir bæði óbeina og beina innspýtingu. Bein innspýting virkar þegar vélin er köld. Eldsneytis-loftblandan rennur beint yfir stimpilinn og þétting er útilokuð. Þegar vélin er heit og í gangi undir litlu álagi (akstur með stöðugum hraða, mjúk hröðun) hættir bein innspýting að virka og margpunkta óbein innspýting tekur við hlutverki hennar. Eldsneyti gufar betur upp, mjög dýrir innspýtingarkerfi með beinu innspýtingarkerfi virka ekki og slitna ekki, inntaksventlar skolast af eldsneytis-loftblöndunni, þannig að útfellingar myndast ekki á þeim. Við mikið vélarálag (mikil hröðun, hraður akstur) er aftur kveikt á beinni innspýtingu sem tryggir mjög hraða fyllingu strokkanna.

forréttindi

– Mjög nákvæmur eldsneytisskammtur

– Besta vélafhending við allar aðstæður

– Mjög góð hreyfiafl með lágri eldsneytisnotkun

– Engin kolefnisútfelling í inntakskerfinu

galla

- Mikil hönnunarflækjustig

- Mjög hár framleiðslu- og viðhaldskostnaður