Drivstoffinnsprøytning

Drivstoffinnsprøytning er systemet som leverer en nøyaktig dosert mengde drivstoff inn i en motor ved å sprøyte det inn under trykk, og det har erstattet forgasseren som utførte denne oppgaven på så godt som hver bil bygget før slutten av forrige århundre. Ved å styre nøyaktig hvor mye drivstoff som tilføres motoren og når, gjør innsprøytningen det mulig å tilpasse drivstoff til luft langt mer presist under alle driftsforhold, og dette er selve grunnlaget for moderne motorers effektivitet, kjørbarhet og evne til å oppfylle utslippskravene. I dag er det enerådende på nye bensin- og dieselbiler.

Kjernefunksjonen er dosering og forstøvning. En injektor er i bunn og grunn en presist bearbeidet elektromagnetisk ventil som åpner i noen få tusendeler av et sekund og slipper ut drivstoff i en fin, forstøvet stråle. Jo finere forstøvningen og jo mer nøyaktig tidsstyringen er, desto mer fullstendig brenner drivstoffet. Der forgasseren stolte på den passive sugevirkningen fra innkommende luft for å trekke drivstoff gjennom faste dyser – en oppfinnsom, men upresis mekanisk løsning – skyver innsprøytningen aktivt en målt dose inn i motoren, styrt av sensorer som leser motorbelastning, turtall, temperatur og oksygeninnhold i avgassen.

Det finnes flere oppbygginger. Ved manifoldinnsprøytning, den etablerte løsningen på bensinmotorer, sprøyter injektorene drivstoff inn i innsugskanalene like foran innsugsventilene, der det blandes med luft før det går inn i sylinderen. Direkteinnsprøytning sprøyter drivstoffet under svært høyt trykk rett inn i forbrenningskammeret, noe som gir høyere presisjon, høyere kompresjon og bedre effektivitet, men på bekostning av økt kompleksitet og en tendens til å danne fint sot. Dieselmotorer bruker common rail-innsprøytning, der en felles høytrykksskinne mater elektronisk styrte injektorer som kan avfyre flere presist formede pulser per forbrenning ved trykk over 2 000 bar.

So godt som all moderne innsprøytning er elektronisk styrt, en løsning kjent som elektronisk drivstoffinnsprøytning (EFI). En sentral styreenhet beregner den ideelle drivstoffmengden i hvert øyeblikk ved hjelp av et nett av sensorer og en lukket tilbakekoblingssløyfe basert på oksygensensoren i avgassen, og justerer kontinuerlig blandingen for å holde den nær det kjemisk ideelle forholdet. Tidlige mekaniske og elektromekaniske innsprøytningssystemer fantes fra midten av forrige århundre, men det var den rimelige og pålitelige elektronikken som gjorde innsprøytning både overkommelig og klart overlegen forgasseren.

Fordelene for eieren er betydelige og merkbare: pålitelig kaldstart uten choke, jevnere gange, bedre gassrespons, bedre drivstofføkonomi og langt lavere utslipp. Ulempen er større kompleksitet og en avhengighet av elektronikk, høytrykkspumper og rent drivstoff, men påliteligheten har i praksis vist seg utmerket gjennom tiår med forbedring.

Drivstoffinnsprøytning forstås best sammen med sine viktigste varianter og elektronikken som styrer den: elektronisk drivstoffinnsprøytning beskriver styringsmetoden, mens direkteinnsprøytning og common rail-diesel utgjør de mest avanserte leveringsstrategiene – alle i tjeneste for den samme forbrenningsmotoren som forgasseren en gang matet langt mindre presist.