Έγχυση καυσίμου

Ιστορική εξέλιξη του ψεκασμού

Το σύστημα fuel injection έχει χρησιμοποιηθεί εμπορικά στις μηχανές diesel από τα μέσα της δεκαετίας του '20. Η έννοια προσαρμόστηκε για τη χρήση στα βενζίνο-τροφοδοτημένα αεροσκάφη κατά τη διάρκεια του δευτέρου παγκοσμίου πολέμου, και η άμεση έγχυση χρησιμοποιήθηκε σε μερικά ξεχωριστά σχέδια όπως το Daimler-Benz DB 603 και σε πιό πρόσφατες εκδόσεις στο Wright ρ- 3350 . Ένα από τα πρώτα εμπορικά συστήματα εγχύσεων βενζίνης ήταν ένα μηχανικό σύστημα που αναπτύχθηκε από τη Bosch και το 1955 εισήχθη στη Mercedes-Benz 300SL

Το 1957 η Chevrolet εισήγαγε μια μηχανική επιλογή fuel injection, που έγινε κοντά στη General Motors' στο τμήμα Rochester , για τη μηχανή 283 V8. Αυτό το σύστημα κατεύθυνε τον εγκατεστημένο αέρα μηχανών πέρα από έναν "διαμορφωμένο κουτάλι" δύτη, ο οποίος κινήθηκε αναλογικά προς τον όγκο αέρα. Ο δύτης σύνδεσε το μετριτή με το σύστημα καυσίμων που διένειμε μηχανικά τα καύσιμα στους κυλίνδρους μέσω των σωλήνων διανομής. Αυτή η μηχανή παρήγαγε 283 HP (211 kW) από 283 in³ (4,6 L), που τη κάνουν μια από τις πρώτες μηχανές παραγωγής στην ιστορία για να υπερβεί 1 hp/in³ (45,5 kW/L), κατόπιν η Μηχανή Chrysler's Hemi και διάφορες άλλες. Σε μια άλλη προσέγγιση, η Mercedes χρησιμοποίησε έξι μεμονωμένους δύτες για να τροφοδοτεί με καύσιμα σε κάθε ένα από τους έξι κυλίνδρους

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του '60, άλλα μηχανικά συστήματα εγχύσεων όπως το Hilborn χρησιμοποιήθηκε περιστασιακά σε τροποποιημένες Αμερικάνικες μηχανές V8 στις διάφορες εφαρμογές αγώνων drag racing, oval racing, και road racing. Αυτά τα συναγωνίζο-παραγόμενα συστήματα δεν ήταν κατάλληλα για την καθημερινή χρήση στους δρόμους

Ένα από το πρώτο ηλεκτρονικό σύστημα fuel injection ήταν το Electrojector, που αναπτύχθηκε από την Bendix Corporation και εισαγμένο το 1958 στη DeSoto Adventurer αμφισβητήσιμα το πρώτο σύστημα EFI παραγωγής (βαλβίδα-σώμα). Τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας πωλήθηκαν στη συνέχεια στη Bosch.

Το Bosch ανέπτυξε ένα ηλεκτρονικό σύστημα fuel injection, αποκαλούμενο D-Jetronic , το οποίο χρησιμοποιήθηκε αρχικά στη VW 1600TL το 1967. Αυτό ήταν ένα σύστημα ταχύτητα/πυκνότητα, που χρησιμοποιεί την ταχύτητα μηχανών και την πολλαπλή πυκνότητα αέρα εισαγωγής για να υπολογίσει το ποσοστό μαζικής "ροής" αέρα και τις απαιτήσεις των καυσίμων. Το σύστημα χρησιμοποίησε όλη την αναλογική, ιδιαίτερη ηλεκτρονική και έναν ηλεκτρομηχανικό αισθητήρα πίεσης. Ο αισθητήρας ήταν ευαίσθητος στη δόνηση και στους ρύπους. Αυτό το σύστημα υιοθετήθηκε κοντά στις εταιρείες VW, Mercedes-Benz, Porsche, Citroën, Saab and Volvo.Η Lucas χορήγησε άδεια στο σύστημα για την παραγωγή με Jaguar.

Η Bosch εκτόπισε το σύστημα D- Jetronic με Κ- Jetronic και L- Jetronic συστήματα το 1974, εν τούτοις μερικά αυτοκίνητα (όπως VOLVO 164) που συνεχίζε με D-Jetronic για αρκετά έτη και General Motors εγκατέστησε ένα πολύ στενό αντίγραφο D-Jetronic σε Cadillacs που αρχίζει το 1977,το L- Jetronic εμφανίστηκε αρχικά το 1974 σε Porsche 914, και χρησιμοποιεί έναν μηχανικό μετρητή ροών αέρος που παράγει ένα σήμα που είναι porportional "στον όγκο αέρα". Αυτή η προσέγγιση απαίτησε πρόσθετους αισθητήρες για να μετρήσει το βαρόμετρο και τη θερμοκρασία, για να υπολογίσει τη "μάζα αέρα". L- Jetronic υιοθετήθηκε ευρέως στα ευρωπαϊκά αυτοκίνητα εκείνης της περιόδου και μερικοί Ιάπωνες το διαμορφώνουν ένα χρόνο αργότερα.

Το 1975, οι κανονισμοί εκπομπών Καλιφόρνιας (ο πιό αυστηρός στον κόσμο) απαίτησαν τους κατασκευαστές για να μειώσουν εντυπωσιακά τις εκπομπές ρύπων. Η μόνη εφικτή τεχνολογία εκείνης της εποχής που επέτρεψε στους αυτόματους κατασκευαστές για να συναντήσει τους νέους κανονισμούς ήταν καταλυτικός μετατροπέας. Η GM είχε εφεύρει τον αυτοκίνητο καταλύτη εξάτμισης, και τα automakers όρμηξαν τη νέα τεχνολογία στην παραγωγή.ο καταλύτης προωθεί μια αντίδραση χωρίς το που γίνεται καταναλωμένο στην αντίδραση. Σε αυτήν την περίπτωση, ο καταλύτης οξείδωσης σχεδιάστηκε στο σύστημα εξάτμισης του οχήματος για να προωθήσει τις αντιδράσεις των συστατικών εξάτμισης παρουσία της θερμότητας. και το οξυγόνο. Η προσθήκη του καταλύτη μείωσης, μαζί με τον καταλύτη οξείδωσης, είναι μια προσέγγιση αποκαλούμενη σύστημα τριοδικών καταλυτών. Τα "3" προέρχονται από τη δυνατότητα να μειωθούν εντυπωσιακά και οι τρεις οικογένειες των ρυθμισμένων ενώσεων που εξετάζονται στο EPA "καθαρός νόμος αέρα."

Ο καταλύτης μείωσης τοποθετείται προς τα πάνω του καταλύτη οξείδωσης, συνήθως στην ίδια κατοικία. Η διαδικασία μείωσης ελευθερώνει το οξυγόνο από τις ενώσεις NOx, και αυτό το οξυγόνο χρησιμοποιείται έπειτα στον προς τα κάτω καταλύτη για να οξειδώσει τους άκαυτους υδρογονάνθρακες και το μονοξείδιο άνθρακα. Προκειμένου να αξιοποιηθεί μέγιστο ενός 3-way καταλύτη, η άριστη αναλογία έλεγχος αέρα/καύσιμα είναι ουσιαστική. Τα συστήματα EFI βελτίωσαν τον έλεγχο καυσίμων σε δύο σημαντικά στάδια.

Τα συστήματα ανοικτών βρόχων EFI βελτίωσαν τη διανομή καυσίμων από κύλινδρο σε κύλινδρο, αλλά γενικά είχαν τη φτωχότερη αναλογία έλεγχος αέρα/καύσιμου από έναν εξαερωτήρα λόγω της κατασκευής των ζητημάτων ανοχής.

Τα κλειστά συστήματα βρόχων EFI βελτίωσαν την αναλογία έλεγχος αέρα/καύσιμυ με έναν αισθητήρα οξυγόνου αερίου εξάτμισης (αισθητήρας EGO). Ο αισθητήρας EGO τοποθετείται στο σύστημα εξάτμισης προς τα πάνω του καταλύτη. Ανιχνεύει το υπερβολικό οξυγόνο στο ρεύμα εξάτμισης. Το οξυγόνο δείχνει εάν ο αέρας/τα καύσιμα είναι αδύνατοι ή πλούσιοι της στοιχειομετρικής αναλογίας. Ο αισθητήρας EGO είναι επίσης γνωστός ως αισθητήρας Lambda.Οι τρέχουσες εκπομπές εξάτμισης είναι τώρα λιγότερο από 0,1% του προ-ρυθμισμένου επιπέδου τους.

Το 1982, Το Bosch εισήγαγε έναν αισθητήρα που μετρά άμεσα τη μαζική ροή αέρα στη μηχανή, στο σύστημα L-Jetronic τους. Bosch αποκαλούμενο αυτό LH- Jetronic . Ο αισθητήρας μαζικού αέρα χρησιμοποιεί ένα θερμαμένο καλώδιο λευκόχρυσου που τοποθετείται στην εισερχόμενη ροή αέρα. Το ποσοστό της ψύξης του καλωδίου είναι ανάλογο προς τη "μάζα αέρα" ρέοντας πέρα από το καλώδιο. Δεδομένου ότι ο αισθητήρας "καυτών καλωδίων" μετρά άμεσα τη μάζα αέρα, η ανάγκη για τους πρόσθετους αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης εξαλείφεται.

Το σύστημα LH- Jetronic που χρησιμοποιήθικε μέχρι και το 1998 ήταν επίσης το πρώτο "όλο το ψηφιακό" σύστημα EFI, το οποίο είναι τώρα η τυποποιημένη προσέγγιση. Η εμφάνιση του ψηφιακού μικροεπεξεργαστή επέτρεψε την ένταξη όλων των υποσυστημάτων powertrain σε μια ενιαία ενότητα ελέγχου. Η πλήρης εκμετάλλευση της ψηφιακής επανάστασης έχει βελτιώσει περαιτέρω EFI την αναλογία έλεγχος αέρα/καύσιμα, καθώς επίσης και πολλά άλλα αυτοκίνητα συστήματα ελέγχου ανεξάρτητα από τη μηχανή.

Οι περισσότεροι κατασκευαστές αυτοκινήτων προσανατολίζονται εδώ και αρκετά χρόνια σε διάφορες λύσεις εξοικονόμησης ενέργειας με μειωμένες εκπομπές ρύπων. Μερικές από αυτές είναι η μείωση του βάρους, τα εναλλακτικά καύσιμα ή η συνεχής εξέλιξη των υβριδικών οχημάτων και των ενεργειακών κυψελών (fuel cell).

Δείγμα κινητήρα TSI

Κατόπιν τούτου, σειρά είχε το "Twincharger " , ο συνδυασμός δηλαδή turbo-κομπρέσσορα. Το μεγάλο στοίχημα εδώ ήταν η ομαλή συνεργασία των δυο συστημάτων και η βελτιστοποιημένη λειτουργία του καθενός ξεχωριστά. Στην πράξη, χαμηλά όλη η ποσότητα του εισερχόμενου αέρα περνάει από το μηχανικό υπερσυμπιεστή, οδηγείται μέσω αυλών στο turbo, κατόπιν στο intercooler και καταλήγει στην πολλαπλή εισαγωγής. Η τακτική αυτή εξασφαλίζει άφθονα αποθέματα ισχύος και ροπή 200 Nm από τις 1.250 έως τις 6.000 σ.α.λ.!

Σχεδιάγραμμα συνεργασίας των δυο συστημάτων

Ως αποτέλεσμα ο TSI αποδίδει, όπως προείπαμε, 170 ίππους στις 6.000 σ.α.λ. και 240 Nm σε μία ευρεία περιοχή, από τις 1.750 έως και τις 4.500 σ.α.λ. Οσο για την κατανάλωση, στο συνδυασμένο κύκλο είναι μόλις 7,2 λίτρα/ 100 χλμ! Με τέτοιες τιμές, δεν είναι απίθανο το επόμενο διάστημα να δούμε και άλλους κατασκευαστές να προβαίνουν σε ανάλογες λύσεις. Πόσο μάλλον αφού η ισχύς είναι πάντα ευπρόσδεκτη, ενώ τα μελλοντικά όρια εκπομπών ρύπων θα οδηγήσουν, θέλοντας και μη, σε προσπάθειες μείωσης της κατανάλωσης.

Πηγές

1. Wikipedia the free encyclopedia Iστορική αναφορά στα συστήματα ψεκασμού από το 1920 μέχρι το 1982 συστήματα EFI-BOSH (D-Jetronic, Κ-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic)

2. auto in.gr

α)Συστήματα άμεσου ψεκασμού FSI-GDI Δυκτιακοί τόποι Audi, Ford Motor Company, Mitsubishi Motors

β)Κινητήρας 1.4 TSI της VW, Δυκτιακοί τόποι VW