W poszukiwaniu sposobu na usprawnienie systemu inżynierów wtrysku rozproszonego doszły do wniosku, że lepiej umieścić go prosto w cylindry, aby zoptymalizować spalanie paliwa, a nie kolektor dolotowy. Pomysł ten doprowadził do pojawienia się nowej generacji systemów wtryskowych. Historia bezpośredniego wtrysku paliwa Historia bezpośredniego wtrysku paliwa
Historia bezpośredniego wtrysku paliwa
Wynalazcą systemu bezpośredniego wtrysku uważa się francuski inżynier i przemysłowiec samochodów Leon Levassan. Zainstalował pierwszy tego typu system na silniku samolotu V8 jako pilot, w celu rozwiązania głównego problemu samojezdnych silników spalinowych-naruszenia pracy wtrysku w czasie zamachu stanu. W 1907 roku silnik został wyposażony w antenie Antoinette VII.
Pierwszy system wtrysku bezpośredniego został opracowany przez firmę Bosch i został on zainstalowany po raz pierwszy na samochodach z obecnie defunct niemieckich marek Goliat i Gutbrod w 1952 roku.
W latach siedemdziesiątych napędzanych przez kryzys paliwowy, AMC opracowała własny system wtrysku bezpośredniego, który został następnie wyposażony w silniki samochodowe o tej samej nazwie. System nazywał się SCFI. W ciągu tych samych lat Ford produkował własny rozwój o nazwie ProCo.
W nowoczesnym przemyśle samochodowym, po raz pierwszy aktywnie promował bezpośredni wtrysk Mitsubishi w 1996 roku
Systemy te miały szereg niedociągnięć, a po zakończeniu kryzysu zainteresowanie bezpośrednim wtryskiem spadło. Następna fala rozwoju była w połowie lat dziewięćdziesiątych.
Pierwszy aktywnie promował bezpośredni wtrysk Mitsubishi w 1996 roku, instalując GDI na czterocylindrowy silnik 4G93 Galant.
W 2000 roku był to prawdopodobnie najbardziej znany system bezpośredniego wtrysku grupy Volkswagen-Audi
Toyota wypukla swój własny system D4 na japoński rynek krajowy w 1998 roku. W 1999 roku wprowadzony został system Renault IDE.
W 2000 roku wprowadzono system FSI (i TFSI w przypadku silnika turbinowego) Volkswagen-Audi group.
W przyszłości wszyscy największymi światowymi producentami przedstawili swoje systemy w jednej lub innej formie. Bezpośredni wtrysk pozostaje bardzo istotnym tematem w związku z zainteresowaniem oszczędzania i rygorystyczne normy środowiskowe w nowoczesnych samochodach.
Jak działa wtrysk paliwa bezpośredniego
Wtrysk bezpośredni to rodzaj wtrysku rozproszonego stosowanego w najbardziej zaawansowanych dwusuwowych i czterosuwowych silnikach spalinowych wewnętrznego spalania.
System był najszerzej rozpowszechniany w nowoczesnych silnikach wysokoprężnych, jako że olej napędowy jest cięższy od benzyny, a problem optymalizacji spalania jest bardziej istotny
W układach wtrysku bezpośredniego, paliwo jest najpierw nagromadzone w linii wysokiego ciśnienia (wyższe niż w zwykłych systemach wtryskowych), a następnie wtryskiwacze wtryskiwaczy są wtryskiwane bezpośrednio do cylindrów, czyli do komory spalania, gdzie powietrze jest już przepompowane.
W bezpośrednim wtrysku mieszanka fuel-air jest celowo zubożała, co przyczynia się do sprawności silnika. Jednocześnie problem redukowania zdolności produkcyjnych rozwiązuje się poprzez bardziej efektywne rozpylanie paliwa. Jedna i ta sama ilość paliwa, w zależności od wielkości sprayu, opryskiwania, gdy rozpylanie jest inne. Małe krople, mingle z powietrzem, tworzą mgłę w komorze spalania, w której płomień rozprzestrzenia się równomiernie. Paliwo w takim rozpylaniu spalane jest niemal bez pozostałości, a produkty spalania ledwo wyjechały. W tym spalaniu, niższa dawka paliwa daje to samo ciepło, co duża dawka opryskiwania przy stosunkowo dużych spadkach. Ostatnie badania dotyczące optymalizacji spalania kontynuowano. Najbardziej obiecującym obszarem jest rozwój zastrzyku wtórnego. Paliwo przy wtrysku wtórnym wpada do komory spalania z bardzo małymi odstępami czasu. Algorytm ten doprowadził do dodatkowej optymalizacji spalania paliwa.
Jedynym brakiem bezpośredniego wtrysku jest złożoność konstrukcji i wzrost kosztów komponentów. Producenci muszą zdebugować system po rozpoczęciu sprzedaży
Dodatkowe oszczędności osiągamy dzięki dokładnym dozowaniu paliwa i otwarciu dysz w określonym czasie. Dzięki sterowaniu komputerowym, moment i okres otwierania dysz mogą się zmieniać w szybkim tempie w zależności od aktualnego obciążenia silnika.
Systemy bezpośredniego wtrysku koncentrują się na dozowaniu paliwa, dzięki czemu rola przepustnicy w składzie miksu stopniowo się wycofuje. W rzeczywistości, w takich układach jak Valvetronic, VVEL, Nissan, Valvematic, Toyota czy Fiat MultiAir, zawór przepustnicy przestał być głównym instrumentem regulującym przepływ powietrza do komory spalania. Oprócz systemu dozowania paliwa, funkcja przepustnicy została częściowo przejęta przez system inteligentnej kontroli faz dystrybucji gazu.
Bezpośredni wtrysk benzyny i oleju napędowego jest zbliżyć się do siebie w konstruktywny sposób
Zastosowanie bezpośredniego wtrysku paliwa umożliwiło wprowadzenie różnych programów kontroli wtrysku i zapłonu w celu kontroli działania reżimu w trybach głównych, zwykle przy prędkości trzech-biegu jałowego (i blisko nich), ruchu pod dużym obciążeniem oraz niewielkiego ruchu obciążenia. W każdym z tych trybów, ilość paliwa w mieszaninie waha się. W trybie świadomie zubożanej mieszanki osiągana jest największa sprawność, w stechiometrycznym (czyli zbliżonym do optymalnego) pozytywnym ciągu przy średnim obciążeniu, w sile-silnik rozwija maksymalną moc. W czasie jazdy jednostka sterująca silnikiem stale zmienia te tryby, w zależności od sytuacji.
Systemy wtrysku bezpośredniego
Tryb chudego jest używany, gdy obciążenie silnika jest minimalne, ze stałą lub zmniejszającą się prędkością.
Normalny, tak zwany stosunek stechiometryczny (optymalny) do masy powietrza i benzyny w komorze spalania, wymagany do udanego zapłonu i spalania mieszanki paliwowo-powietrznej-14.7:1. Jednak w opisanych powyżej sytuacjach, czyli gdy prędkość obrotu silnika jest szybka lub stopniowo spowalnia, to można to zrobić bez szkody dla silnika na korzyść mniej paliwa. Tak więc, w zubożonej mieszance, ilość powietrza może osiągnąć 65 (i czasami więcej) przez jeden udział paliwa.
Złożony system bezpośredniego wtrysku zwiększa prawdopodobieństwo porażki. Przywołanie pojazdów wyposażonych w tego typu wtrysk
Jeżeli stałe obciążenie silnika jest stabilne, stosuje się system stechiometryczny. W tym trybie, powietrze i mieszanki paliwowe w idealnej proporcji, co przyczynia się do całkowitego spalania.
Zawartość paliwa w mieszaninie została nieznacznie przekroczona w trybie wymuszonym. Przyczynia się to do rozwoju maksymalnej pojemności, co jest przydatne, na przykład, dla naładowanego samochodu w górach.
