Direkte indsprøjtning

Direkte indsprøjtning er en metode til brændstoftilførsel, hvor brændstoffet sprøjtes direkte ind i motorens forbrændingskammer over stemplet i stedet for ind i indsugningssystemet før ventilerne. På benzinmotorer betegnes teknikken ofte GDI, FSI, TSI eller lignende; på dieselmotorer, hvor den nu er enerådende, er det blot måden, brændstoffet tilføres på. Drivkraften er præcision: ved at placere brændstoffet præcis hvor og hvornår der er brug for det, kan en motor få mere arbejde ud af hver dråbe og leve op til strammere krav til effektivitet og emissioner.

Kontrasten er indsprøjtning i indsugningskanalen, den ældre løsning, hvor indsprøjtningsventilerne sprøjter brændstof ind i indsugningsporten, hvor det blandes med den indkommende luft, før det trækkes forbi ventilerne. Direkte indsprøjtning bruger i stedet en højtrykspumpe, drevet af knastakslen, til at hæve brændstoftrykket til mange titals eller endda hundredvis af bar, langt over de få bar i et portsystem, og en præcis magnet- eller piezoventil monteret i topstykket leverer det som en fint forstøvet kegle direkte ind i kammeret. Motorstyringen kan dele dette op i flere indsprøjtninger pr. cyklus og dosere timingen ned til en brøkdel af en grads krumtapdrejning.

Denne tætte styring giver flere fordele. At sprøjte flydende brændstof ind i cylinderen køler den indkommende ladning, når det fordamper, hvilket undertrykker bankning og tillader et højere kompressionsforhold, nøglen til større termisk effektivitet og kraft. Brændstoftilførslen kan tilpasses tæt til belastningen, og nogle benzinsystemer kan endda køre en lagdelt, meget mager blanding ved let belastning og koncentrere en brændbar sky nær tændrøret, mens resten af cylinderen indeholder overskydende luft. Resultatet er typisk mere kraft og drejningsmoment fra et givet slagvolumen sammen med lavere brændstofforbrug, og derfor er direkte indsprøjtning grundlaget for den moderne downsizede turboladede benzinmotor.

Metoden er ikke uden ulemper. Fordi brændstoffet ikke længere skyller hen over bagsiden af indsugningsventilerne, kan kul- og olieaflejringer hobe sig op der med tiden og kan kræve valnøddeskal-blæsning eller kemisk rensning for at genoprette luftgennemstrømningen. Direkte indsprøjtede benzinmotorer har også tendens til at danne flere fine partikler end portindsprøjtede, hvilket har ført til, at der monteres benzinpartikelfiltre for at overholde emissionsgrænserne. Højtrykskomponenter og snævre tolerancer på indsprøjtningsventilerne øger omkostningerne og kræver rent brændstof.

Direkte indsprøjtning er et udtryk for elektronisk brændstofindsprøjtning og deler sensorerne, styreenheden og den lukkede regulering, som ethvert moderne EFI-system har, og mange nyere benzinmotorer kombinerer begge dele ved at bruge port- og direkte indsprøjtningsventiler sammen for at få begge metoders styrker. I dieselverdenen realiseres den gennem common-rail-systemet, hvor en fælles højtryksrampe forsyner elektronisk styrede indsprøjtningsventiler til en stille, effektiv og emissionsfattig forbrænding.