En gnisttenningsmotor med direkte drivstoffinnsprøytning er en type stempelforbrenningsmotor som, i motsetning til en gnistmotor med ettpunkts eller flerpunkts drivstoffinnsprøytning eller forgassermetode for blandingsfremstilling, ikke bare brenner en homogen blanding.

Drivstoff sprøytes direkte inn i sylinderen under inntaks- eller kompresjonsslaget ved hjelp av injeksjonsventilene, forstøver og fordamper det før tennpluggen tenner blandingen med en gnist.

Innhold

• Direkte innsprøytning av bensinmotorfunksjon
• 1. Modus med en homogen blanding
• 2. Modus med homogen operasjon og mager blanding
• 3. Modus med homogen operasjon og lagdelt fylling
• 4. Modus med homogen drift og beskyttelse mot motorbanking
• 5. Lagdelt blandingsmodus
• 6. Modus med den lagdelte blandingen og katalysatoroppvarming
• Forbrenning av lagdelt blanding
• Konstruksjonsløsning av lagdelt blandingsforberedelse
• Fordeler med bensinmotor med direkte innsprøytning
• Ulemper med bensinmotor med direkte innsprøytning

Direkte innsprøytning av bensinmotorfunksjon

En gnist-tenningsmotor med direkte drivstoffinnsprøytning skaper en fungerende blanding av drivstoff og luft kun i forbrenningskammeret, noe som betyr at det er en intern skapelse av blandingen.

Med denne metoden for å tilberede blandingen er det ingen kondenstap forårsaket av kondensering av drivstoff på veggene til inntaksrøret. Tidspunktet for drivstoffinjeksjonen, samt mengden drivstoff som injiseres, er også veldig presis, takket være hvilket drivstofforbruk reduseres.

Avhengig av belastning, omdreininger, motortemperatur og andre parametere, fungerer gnisttenningsmotoren med direkte innsprøytning i forskjellige moduser med forskjellige blandingssammensetninger:

1. Modus med en homogen blanding
2. Modus med homogen drift og mager blanding
3. Modus med homogen drift og lagdelt fylling
4. Modus med homogen drift og beskyttelse mot motorbanking
5. Lagdelt blandingsmodus
6. Modus med den lagdelte blandingen og katalysatoroppvarming

1. Modus med en homogen blanding

I denne modusen injiseres drivstoffet allerede under inntaksslaget, takket være det oppnås tilstrekkelig tid til å lage en jevn sammensatt blanding. I dette tilfellet er det en støkiometrisk blanding λ = 1, der drivstoffet er fullstendig brent, i hele volumet.

Relatert innlegg - 

Støkiometrisk blanding: Hvilken type blanding er det?

I denne bensinmotormodusen med direkte innsprøytning er forbrenningsforløpet, drivstofforbruket, utslippene og andre parametere ikke veldig forskjellig fra en bensinmotor med flerpunktsinjeksjon.

Denne modusen er universell, uavhengig av motorturtall, temperatur eller belastning. Dette vil imidlertid frata motoren fordelene med lagdelt fylling, og det er grunnen til at denne modusen hovedsakelig brukes ved høye motorhastigheter og belastninger.

2. Modus med homogen operasjon og mager blanding

I denne modusen oppnår bensinmotoren med direkte innsprøytning lavere drivstofforbruk enn i modusen med en homogen blanding på grunn av en høyere fyllingseffektivitet, fordi gassventilen åpnes mer enn i modusen med en homogen blanding.

Sammensetningen av blandingen i dette regimet er 1 < λ < 2.

3. Modus med homogen operasjon og lagdelt fylling

I denne modusen når luft-drivstoff-forholdet verdien λ > 2, og drivstoffet injiseres to ganger. Under den første injeksjonen, som finner sted under inntaksslaget, leveres omtrent en fjerdedel av drivstoffladningen per syklus til forbrenningskammeret, noe som skaper en homogen blanding.

Relatert innlegg - 

Luft-drivstoff-forhold: Hvordan påvirker det motorytelsen?

Resten av drivstoffet injiseres bare under kompresjonsfasen, mens oppgaven er å lage en godt antennende rikere blanding i tennpluggens område.

4. Modus med homogen drift og beskyttelse mot motorbanking

Denne modusen er primært beregnet på høye belastninger ved lave motorturtall når motoren banker. I denne modusen brukes dobbel drivstoffinnsprøytning igjen som i forrige modus.

Relatert innlegg - 

Motorbanking: Hva er det, og hvordan forhindres det?

En andre batch med drivstoff injiseres dermed under kompresjonsfasen, noe som reduserer temperaturen og trykket i forbrenningskammeret, og forhindrer dermed detonasjonsforbrenning.

5. Lagdelt blandingsmodus

I denne modusen sprøytes drivstoff inn i forbrenningskammeret under kompresjonsslaget like kort før tennpluggen tenner blandingen med en gnist.

Drivstoffet har ikke tid til å blande seg godt med luften, og motoren fungerer med en mager blanding, der luft-drivstoffforholdet er λ > 1, men det er en godt antennelig blanding i området rundt tennpluggen , som antennes av en gnist.

Relatert innlegg - 

EGR-ventil: Hva skjer hvis den ikke fungerer som den skal?

I denne modusen brukes også resirkulering av eksosgasser fra tidligere sykluser, levert av EGR-ventilen, intensivt.

Enkelt sagt er det en godt antennelig blanding i tennpluggområdet, og i andre deler av forbrenningskammeret er det en mager blanding av eksosgasser fra tidligere sykluser. Den lagdelte blandingsmodusen er mer egnet for lavere til middels motorhastigheter.

6. Modus med den lagdelte blandingen og katalysatoroppvarming

Denne modusen brukes kun til å varme opp katalysatoren til driftstemperaturen. Motordriftsprinsippet i denne modusen er det samme som i forrige modus bortsett fra én forskjell.

Relatert innlegg - 

Katalysator: Hva er dens funksjon, og hvordan kan den bli skadet?

Under ekspansjonen injiseres ytterligere ett drivstoff inn i forbrenningskammeret, på grunn av dette øker temperaturen i eksosrøret og dermed også temperaturen på katalysatoren.

Forbrenning av lagdelt blanding

For å sikre kvaliteten på forbrenningsprosessen med en lagdelt blanding, er det nødvendig å harmonisere formen på forbrenningskammeret, bunnen av stempelet, den gjensidige plasseringen av tennpluggen og injektoren, men også hastigheten på luftstrømmen, retningen, formen og riktig øyeblikk for injeksjonen av drivstoffstrålen.

Forbrenning av en lagdelt blanding kan derfor deles inn i:

• Forbrenning ledet av en drivstoffstråle - drivstoffet må injiseres nær tennpluggen
• Forbrenning ledet av forbrenningskammerveggene - drivstoffet sprøytes inn i luftstrømmen , som takket være den passende formen på veggsylindrene og bunnen av stempelet vil bringe blandingen av drivstoff og luft til tennpluggen til rett tid.

Konstruksjonsløsning av lagdelt blandingsforberedelse:

1. Direkte innsprøytning med tennplugger og injektorer tett sammen
2. Direkte innsprøytning med tennplugger og injektorer langt fra hverandre

1. Direkte innsprøytning med tennplugger{{REF_LINK}} og injektorer tett sammen

I denne designløsningen av lagdelt blandingsforberedelse brukes strålestyrt forbrenning. Injektoren sprøyter derfor drivstoff inn i forbrenningskammeret, mens drivstoffstrålen treffer tennpluggelektrodene direkte.

Fordeler:

• Den store lagdelingen av blandingen på grunn av sprøyting rundt lysene, takket være at blandingen rundt dem alltid er tilstrekkelig rik, men i resten av forbrenningsrommet er det en ekstremt mager blanding.

Ulemper:

• Det tar kort tid å tilberede blandingen, noe som reduserer kvaliteten
• Avhengighet av bjelkeformen av kompresjonstrykk
• Problemer med kald motorstart
• Høye krav til injektorer

2. Direkte innsprøytning med tennplugger og injektorer langt fra hverandre

I denne strukturelle løsningen av lagdelt forberedelse av blandingen, brukes forbrenning styrt av forbrenningskammerets vegger.

Fordeler:

• Lengre tid på å tilberede blandingen, noe som øker kvaliteten
• Bedre blanding av drivstoff og luft (mindre lagdeling)

Ulemper:

• Lagdelingen av blandingen er hjulpet av formen på forbrenningskammeret
• Ved stor turbulens i forbrenningskammeret oppnås ikke den nødvendige lagdelingen av blandingen

Fordeler med bensinmotor med direkte innsprøytning

• Høyere motorytelse
• Lavere drivstofforbruk (15 til 30 %)
• Nøyaktig drivstoffdosering

Ulemper med bensinmotor med direkte innsprøytning

• Lavere pålitelighet
• Mer krevende konstruksjon
• Flere nitrogenoksider og faste partikler produseres ved brenning av en inhomogen blanding.