Direktinsprutning

Direktinsprutning är en metod för bränsletillförsel där bränslet sprutas rakt in i motorns förbränningsrum, ovanför kolven, i stället för i insugskanalen uppströms ventilerna. I bensinmotorer benämns tekniken ofta GDI, FSI, TSI eller liknande; i dieslar, där den nu är allenarådande, är det helt enkelt så bränslet tillförs. Drivkraften är precision: genom att placera bränslet exakt där och när det behövs kan en motor utvinna mer arbete ur varje droppe och klara hårdare krav på effektivitet och utsläpp.

Motsatsen är insprutning i insugskanalen, den äldre lösningen där insprutarna sprutar bränsle i insugsporten, där det blandas med inkommande luft innan det dras förbi ventilerna. Direktinsprutning använder i stället en högtryckspump, driven av kamaxeln, för att höja bränsletrycket till många tiotals eller till och med hundratals bar, långt över de få bar som ett kanalsystem håller, och en exakt magnet- eller piezoinsprutare i topplocket levererar det som en fint finfördelad kon rakt in i rummet. Motorstyrningen kan dela upp detta i flera insprutningar per cykel och tidsätta dem till bråkdelen av en grads vevaxelrotation.

Denna nära kontroll ger flera fördelar. Att spruta flytande bränsle in i cylindern kyler den inkommande laddningen när det förångas, vilket dämpar knackning och tillåter ett högre kompressionsförhållande, nyckeln till högre termisk verkningsgrad och effekt. Bränslemängden kan anpassas noga efter belastningen, och vissa bensinsystem kan till och med köra en skiktad, mycket mager blandning vid låg belastning, där ett brännbart moln samlas nära tändstiftet medan resten av cylindern rymmer överskottsluft. Resultatet är vanligtvis mer effekt och vridmoment ur en given volym tillsammans med lägre bränsleförbrukning, vilket är skälet till att direktinsprutning ligger till grund för den moderna nedskalade turboladdade bensinmotorn.

Metoden är inte utan nackdelar. Eftersom bränslet inte längre sköljer över baksidan av insugsventilerna kan sot- och oljeavlagringar byggas upp där med tiden, vilket ibland kräver blästring med valnötsskal eller kemisk rengöring för att återställa luftflödet. Direktinsprutade bensinmotorer tenderar också att ge mer fina partiklar än kanalinsprutade, vilket lett till att bensinpartikelfilter monteras för att klara utsläppsgränserna. Högtryckskomponenter och snäva insprutartoleranser ökar kostnaden och kräver rent bränsle.

Direktinsprutning är ett uttryck för elektronisk bränsleinsprutning och delar sensorer, styrenhet och slutna regleringen i alla moderna EFI-system, och många nya bensinmotorer kombinerar båda, med insprutare i både kanal och cylinder för att ta vara på styrkorna i var och en. I dieselvärlden förverkligas den genom common rail-systemet, där en gemensam högtrycksledning matar elektroniskt styrda insprutare för en tyst, effektiv och utsläppssnål förbränning.