Άμεσος ψεκασμός

Ο άμεσος ψεκασμός είναι μια μέθοδος τροφοδοσίας καυσίμου κατά την οποία το καύσιμο εγχέεται απευθείας στον θάλαμο καύσης του κινητήρα, πάνω από το έμβολο, αντί στο σύστημα εισαγωγής πριν από τις βαλβίδες. Στους βενζινοκινητήρες η τεχνική φέρει συχνά τις ονομασίες GDI, FSI, TSI ή παρόμοιες· στα ντίζελ, όπου πλέον είναι καθολική, είναι απλώς ο τρόπος εισαγωγής του καυσίμου. Το κίνητρο είναι η ακρίβεια: τοποθετώντας το καύσιμο ακριβώς εκεί και τότε που χρειάζεται, ο κινητήρας μπορεί να αντλήσει περισσότερο έργο από κάθε σταγόνα και να ανταποκριθεί σε αυστηρότερους στόχους αποδοτικότητας και εκπομπών.

Η αντίθεση είναι με τον ψεκασμό πολλαπλής εισαγωγής, την παλαιότερη διάταξη όπου οι εγχυτήρες ψεκάζουν καύσιμο στο στόμιο εισαγωγής, όπου αναμειγνύεται με τον εισερχόμενο αέρα προτού περάσει από τις βαλβίδες. Ο άμεσος ψεκασμός χρησιμοποιεί αντ' αυτού μια αντλία υψηλής πίεσης, κινούμενη από τον εκκεντροφόρο, για να ανεβάσει την πίεση του καυσίμου σε πολλές δεκάδες ή και εκατοντάδες bar, πολύ πάνω από τα λίγα bar ενός συστήματος πολλαπλής, και ένας ακριβής εγχυτήρας με ηλεκτρομαγνήτη ή πιεζοκρύσταλλο τοποθετημένος στην κυλινδροκεφαλή τον αποδίδει ως λεπτά διασκορπισμένο κώνο απευθείας στον θάλαμο. Η διαχείριση του κινητήρα μπορεί να χωρίσει τον ψεκασμό σε αρκετά συμβάντα ανά κύκλο και να ρυθμίσει τον χρονισμό σε κλάσμα μοίρας περιστροφής του στροφαλοφόρου.

Αυτός ο στενός έλεγχος φέρνει αρκετά οφέλη. Ο ψεκασμός υγρού καυσίμου μέσα στον κύλινδρο ψύχει το εισερχόμενο μείγμα καθώς εξατμίζεται, πράγμα που καταστέλλει την πειραματική ανάφλεξη (πειράκι) και επιτρέπει υψηλότερη σχέση συμπίεσης, το κλειδί για μεγαλύτερη θερμική αποδοτικότητα και ισχύ. Η τροφοδοσία μπορεί να ταιριάζει στενά με το φορτίο, και ορισμένα συστήματα βενζίνης μπορούν ακόμη και να λειτουργούν με στρωματοποιημένο, πολύ φτωχό μείγμα υπό χαμηλό φορτίο, συγκεντρώνοντας ένα εύφλεκτο νέφος κοντά στο μπουζί ενώ ο υπόλοιπος κύλινδρος συγκρατεί περίσσεια αέρα. Το αποτέλεσμα είναι συνήθως περισσότερη ισχύς και ροπή από δεδομένο κυβισμό σε συνδυασμό με χαμηλότερη κατανάλωση, γι' αυτό και ο άμεσος ψεκασμός αποτελεί τη βάση του σύγχρονου υποβιβασμένου υπερτροφοδοτούμενου βενζινοκινητήρα.

Η προσέγγιση δεν είναι χωρίς μειονεκτήματα. Επειδή το καύσιμο δεν ξεπλένει πλέον το πίσω μέρος των βαλβίδων εισαγωγής, εναποθέσεις άνθρακα και λαδιού μπορούν να συσσωρευτούν εκεί με τον χρόνο, απαιτώντας ενίοτε καθαρισμό με αμμοβολή κελύφους καρυδιού ή χημικό καθαρισμό για να αποκατασταθεί η ροή αέρα. Οι βενζινοκινητήρες άμεσου ψεκασμού τείνουν επίσης να παράγουν περισσότερη λεπτή σωματιδιακή ύλη από εκείνους με ψεκασμό πολλαπλής, πράγμα που οδήγησε στην τοποθέτηση φίλτρων σωματιδίων βενζίνης για την τήρηση των ορίων εκπομπών. Τα εξαρτήματα υψηλής πίεσης και οι στενές ανοχές των εγχυτήρων προσθέτουν κόστος και απαιτούν καθαρό καύσιμο.

Ο άμεσος ψεκασμός είναι μία έκφραση του ηλεκτρονικού ψεκασμού καυσίμου, μοιραζόμενος τους αισθητήρες, τη μονάδα ελέγχου και τη στρατηγική κλειστού βρόχου κάθε σύγχρονου συστήματος EFI, και πολλοί πρόσφατοι βενζινοκινητήρες συνδυάζουν και τις δύο μεθόδους, χρησιμοποιώντας μαζί εγχυτήρες πολλαπλής και άμεσου ψεκασμού για να κερδίσουν τα πλεονεκτήματα της καθεμίας. Στον κόσμο του ντίζελ υλοποιείται μέσω του συστήματος common-rail, όπου μια κοινή ράμπα υψηλής πίεσης τροφοδοτεί ηλεκτρονικά ελεγχόμενους εγχυτήρες για ήσυχη, αποδοτική καύση χαμηλών εκπομπών.