Injecție directă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Injecția directă este un sistem de combustibil care permite introducerea combustibilului direct în camera de ardere a motoarelor cu ardere internă .

Acest sistem de alimentare cu combustibil poate fi utilizat atât în motoarele cu aprindere prin compresie ( ciclu diesel ), cât și în motoarele cu aprindere pozitivă ( ciclul Otto ).

Istorie

Principalele scheme de injecție directă la motoarele diesel

Injecția directă a avut un puternic stimulent în Germania în motoarele de aviație , doar pentru a fi folosită standard de Junkers , precum și de Daimler-Benz și BMW în 1937.

În perioada postbelică , în lumea automobilelor s-a văzut folosirea a două mașini în Germania cu motor în doi timpi (Goliat și Gutbrod) și Mercedes-Benz W196 de Formula 1 , 300 SLR pentru mașini de curse și sport 300 SL ca standard din anii 1950 . [1]

În anii următori, motorul cu injecție directă pe benzină a găsit interesul industriei auto japoneze care avea ca obiectiv final crearea unei mașini fără corpul clapetei de accelerație, dar controlată prin sarcină stratificată. Această metodă de control a permis creșterea considerabilă a eficienței, dar a fost impracticabilă din punct de vedere comercial din cauza pornirii dificile la rece și a lipsei unui control EGR.

Motoarele pe benzină GDI (injecție directă pe benzină) sunt în prezent în producție la mulți producători de automobile, dar toate includ un corp al clapetei de accelerație eliberat de pedala de accelerație (controlat de ECU) care permite controlul dinamicii EGR și al pornirii la rece chiar și la temperaturi scăzute.

Motoarele diesel au trecut treptat de la injecție într-o precameră care a permis amestecarea și turbulențele necesare pentru o ardere stabilă la injecție directă, mai întâi mecanică și apoi electronică, pentru a ajunge la cele mai avansate sisteme Common Rail la presiune foarte mare și costuri ridicate.

Motoare cu aprindere prin compresie

La motoarele diesel , se evită trecerea prin precameră cu așa-numitele „ bujii incandescente ” (o rezistență electrică concepută pentru a încălzi însăși precamera). Acest lucru a fost posibil în ultimii ani pe mașini prin îmbunătățiri în gestionarea injecțiilor datorită componentelor electronice și, prin urmare, faptului că zgomotul este redus în comparație cu motoarele cu injecție mecanică directă .

Motoare cu aprindere pozitivă

La motoarele cu aprindere prin scânteie, acest sistem permite o gestionare foarte flexibilă a alimentării cu combustibil și are unele avantaje în comparație cu injecția indirectă și alimentarea cu carburator , în ceea ce privește consumul de combustibil, poluarea și performanța.

Funcționare și beneficii

Secțiunea transversală a unui motor BMW pe benzină; observați bujia înclinată spre stânga lângă care se află injectorul, care acționând „direct” în camera de ardere, constituie injecție directă

Datorită injecției directe de benzină, este posibil în anumite situații, de exemplu la turație constantă, cu o sarcină mică a acceleratorului, să alimentați motorul cu un amestec non- stoichiometric de aer / combustibil, în acest caz cu un amestec foarte slab, adică cu un aer / raport de combustibil pe care îl poate depăși cu mult 20/1 în loc de aproximativ 15/1 din motoarele tradiționale pe benzină. Această operațiune poate fi asigurată datorită creării unui amestec stoichiometric doar local, lângă bujie, astfel încât să permită arderea să înceapă chiar și într-un mediu foarte slab.

Avantajele adoptării injecției directe de benzină sunt multe:

  • O îmbunătățire semnificativă a performanței indicate a motorului în funcționarea stratificată a sarcinii : prin introducerea întregului aer în cilindru fără a trece prin căderea de presiune a corpului clapetei, pierderile de pompare sunt reduse și, prin urmare, producem o muncă mai puțin negativă.
  • O creștere a avansului de aprindere permite creșterea randamentului de ciclu indicat al motorului, o îmbunătățire a eficienței termodinamice și, mai presus de toate, un fapt fundamental pentru motoarele turbo , o cerere octanică mult mai mică comparativ cu un PFI ( Port Fuel Injection ) care sunt nu injectare indirectă.
  • Prin injectarea benzinei mai reci în cameră, este posibilă răcirea camerei de ardere, reducând tendința de autodetonare.
  • Verificarea stoichiometriei amestecului este mai precisă, deoarece odată ce supapa de admisie este închisă, puteți fi siguri că masa de aer nu se schimbă și puteți injecta oricând cantitatea corectă de combustibil necesară.

Dezavantaje

Există, de asemenea, unele dezavantaje ale aplicațiilor cu injecție directă:

  • Din punct de vedere constructiv, injectoarele pentru injecția directă cu benzină prezintă probleme mai mari decât cele care utilizează motorină , datorită dificultăților de lubrifiere a pieselor mobile din interiorul injectorului. De fapt, datorită compoziției sale chimice, motorina este capabilă să furnizeze în mod independent ungere, permițându-i să ajungă fără probleme la 1500-2000 bar , în timp ce benzina nu are această proprietate, iar presiunile sunt limitate în prezent la aproximativ 120 bar [2] sau 200 bar. [3] .
  • Lucrând cu o sarcină slabă stratificată, nu este posibil să se reducă oxizii de azot NOx din catalizatorul trivalent (care funcționează doar cu un amestec stoichiometric) și trebuie să fie pus la punct un sistem care să le prindă și care este apoi regenerat cu un amestec de grăsime la fiecare predefinit interval de timp. Pentru motoarele diesel Euro 6, se utilizează un sistem SCR care funcționează prin injectarea de uree (AdBlue).
  • Prin injectarea directă în camera de ardere este mai puțin timp pentru evaporarea combustibilului.
  • Trebuie aranjat un control precis al fazei de injecție pentru a evita umezirea pistonului și a vârfului consecvent al hidrocarburilor nearse datorită masei lichide prezente în cameră.

Aprinde

Pentru a asigura aprinderea și propagarea ulterioară a arderii, un amestec de raport stoichiometric trebuie să fie prezent în jurul bujiei , în timp ce în restul camerei de ardere raportul α poate varia. Această situație se numește sarcină stratificată , deoarece în același timp există straturi de amestec combustibil-aer cu rapoarte α diferite în camera de ardere.

NOx

Formarea NOx se datorează prezenței temperaturilor ridicate care se dezvoltă în cilindri. Pentru a preveni acest lucru, se utilizează o strategie de recirculare a gazelor de eșapament EGR . Gazele de ardere sunt utilizate ca gaze inerte și introduse în camera de ardere împreună cu aerul de alimentare, pentru a evita prezența unui exces de oxigen și formarea consecventă de NOx.

În plus, în aval de sistemul de evacuare cu convertor catalitic cu trei căi, este necesară o sondă Lambda specifică pentru detectarea oxigenului care să permită unității electronice de control să detecteze funcționarea efectivă a stoechiometriei motorului și să regleze în feedback gestionarea și puterea strategie.

Notă

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe