Direkteinnsprøytning

Direkteinnsprøytning er en metode for tilførsel av drivstoff der drivstoffet sprøytes rett inn i motorens forbrenningskammer, over stempelet, i stedet for inn i innsuget oppstrøms for ventilene. På petrolmotorer omtales teknikken ofte som GDI, FSI, TSI eller lignende; på dieselmotorer, der den nå er enerådende, er det rett og slett måten drivstoffet føres inn på. Drivkraften er presisjon: ved å plassere drivstoffet nøyaktig der og når det trengs, kan en motor hente ut mer arbeid av hver dråpe og nå strengere krav til virkningsgrad og utslipp.

Motsetningen er innsprøytning i innsugskanalen, den eldre løsningen der dysene sprøyter drivstoff inn i innsugsporten, der det blandes med innkommende luft før det trekkes forbi ventilene. Direkteinnsprøytning bruker i stedet en høytrykkspumpe, drevet av kamakselen, til å heve drivstofftrykket til mange titalls eller til og med hundretalls bar, langt over de få barene i et portsystem, og en presis solenoid- eller piezodyse montert i topplokket leverer det som en finfordelt kjegle rett inn i kammeret. Motorstyringen kan dele dette opp i flere innsprøytninger per syklus og tidsbestemme dem til en brøkdel av en grad veivakselrotasjon.

Denne intime kontrollen gir flere fordeler. Når flytende drivstoff sprøytes inn i sylinderen, kjøles den innkommende ladningen ned mens drivstoffet fordamper, noe som demper banking og tillater et høyere kompresjonsforhold, nøkkelen til høyere termisk virkningsgrad og effekt. Drivstofftilførselen kan tilpasses belastningen nøye, og enkelte petrolsystemer kan til og med kjøre en sjiktet, svært mager blanding ved lav belastning, der en brennbar sky samles nær tennpluggen mens resten av sylinderen rommer overskuddsluft. Resultatet er som regel mer effekt og dreiemoment fra et gitt volum sammen med lavere forbruk, og det er derfor direkteinnsprøytning ligger til grunn for den moderne, nedskalerte turboladede petrolmotoren.

Metoden er ikke uten ulemper. Fordi drivstoffet ikke lenger skyller over baksiden av innsugsventilene, kan det bygge seg opp sot og oljeavleiringer der over tid, noe som iblant krever blåserensing med valnøttskall eller kjemisk rensing for å gjenopprette luftstrømmen. Direkteinnsprøytede petrolmotorer har også en tendens til å gi mer fine partikler enn portinnsprøytede, noe som har ført til at bensinpartikkelfiltre monteres for å holde utslippsgrensene. Høytrykkskomponenter og trange dysetoleranser øker kostnaden og krever rent drivstoff.

Direkteinnsprøytning er ett uttrykk for elektronisk drivstoffinnsprøytning, og deler sensorene, styreenheten og lukket-sløyfe-strategien til ethvert moderne innsprøytningssystem, og mange nyere petrolmotorer kombinerer begge, ved å bruke port- og direktedyser sammen for å hente styrkene fra hver. I dieselverdenen realiseres den gjennom common-rail-systemet, der en felles høytrykksrampe forsyner elektronisk styrte dyser for stille, effektiv forbrenning med lave utslipp.