Injeksi bahan bakar pada mesin bensin. Keuntungan, kerugian dan kemungkinan masalah

Jenis sistem injeksi menentukan parameter mesin dan biaya pengoperasian. Ini mempengaruhi dinamika, konsumsi bahan bakar, emisi gas buang dan biaya perawatan mobil.

Sejarah penerapan praktis injeksi bensin dalam mesin pembakaran internal dalam transportasi dimulai pada periode sebelum Perang Dunia Pertama. Bahkan saat itu, penerbangan segera mencari solusi baru yang dapat meningkatkan efisiensi mesin dan mengatasi masalah tenaga di berbagai posisi pesawat. Injeksi bahan bakar, yang pertama kali muncul pada mesin pesawat V8 Prancis 1903, terbukti bermanfaat. Baru pada tahun 1930 Mercedes 1951 SL yang disuntikkan bahan bakar memulai debutnya, secara luas dianggap sebagai pelopor di lapangan. Namun, dalam versi sport, itu adalah mobil pertama dengan injeksi bensin langsung.

Injeksi bahan bakar elektronik pertama kali digunakan pada 300 di mesin Chrysler 1958. Injeksi bensin multipoint mulai muncul di mobil pada 1981, tetapi sebagian besar digunakan dalam model mewah. Pompa listrik bertekanan tinggi sudah digunakan untuk memastikan tekanan yang tepat, tetapi kontrol masih menjadi tanggung jawab mekanik, yang baru menghilang pada tahun 600 dengan berakhirnya produksi Mercedes. Sistem injeksi masih mahal dan tidak berubah menjadi mobil murah dan populer. Tetapi ketika XNUMX menjadi perlu untuk memasang catalytic converter di semua mobil, terlepas dari kelasnya, jenis injeksi yang lebih murah harus dikembangkan.

Kehadiran katalis membutuhkan kontrol komposisi campuran yang lebih tepat daripada yang dapat disediakan oleh karburator. Maka diciptakanlah single-point injection, versi sedikit dari "multi-point", tapi cukup untuk kebutuhan mobil murah. Sejak akhir tahun sembilan puluhan, mulai menghilang dari pasar, digantikan oleh injektor multi-titik, yang saat ini merupakan sistem bahan bakar paling populer di mesin otomotif. Pada tahun 1996, injeksi bahan bakar langsung membuat debut standarnya pada Mitsubishi Carisma. Teknologi baru membutuhkan perbaikan serius dan pada awalnya menemukan beberapa pengikut.

Namun, dalam menghadapi standar gas buang yang semakin ketat, yang sejak awal memiliki pengaruh kuat pada kemajuan sistem bahan bakar otomotif, para perancang akhirnya harus beralih ke injeksi langsung bensin. Dalam solusi terbaru, sejauh ini jumlahnya sedikit, mereka menggabungkan dua jenis injeksi bensin - multi-titik tidak langsung dan langsung.    

Injeksi Titik Tunggal Tidak Langsung

Dalam sistem injeksi titik tunggal, mesin ditenagai oleh satu injektor. Itu dipasang di saluran masuk intake manifold. Bahan bakar disuplai di bawah tekanan sekitar 1 bar. Bahan bakar yang dikabutkan bercampur dengan udara di depan port intake dari saluran yang menuju ke masing-masing silinder.

Campuran bahan bakar-udara tersedot ke dalam saluran tanpa dosis campuran yang tepat untuk setiap silinder. Karena perbedaan panjang saluran dan kualitas hasil akhirnya, catu daya ke silinder tidak merata. Tapi ada juga manfaatnya. Karena jalur campuran bahan bakar dengan udara dari nozzle ke ruang bakar panjang, bahan bakar dapat menguap dengan baik ketika mesin memanas dengan benar. Dalam cuaca dingin, bahan bakar tidak menguap, bulu-bulu mengembun di dinding kolektor dan sebagian masuk ke ruang bakar dalam bentuk tetes. Dalam bentuk ini, ia tidak dapat terbakar sepenuhnya pada siklus kerja, yang menyebabkan efisiensi mesin rendah pada fase pemanasan.

Konsekuensi dari ini adalah peningkatan konsumsi bahan bakar dan toksisitas gas buang yang tinggi. Injeksi titik tunggal sederhana dan murah, tidak memerlukan banyak suku cadang, nozel yang rumit, dan sistem kontrol yang canggih. Biaya produksi yang rendah menghasilkan harga kendaraan yang lebih rendah, dan perbaikan dengan injeksi titik tunggal menjadi mudah. Jenis injeksi ini tidak digunakan pada mesin mobil penumpang modern. Ini hanya dapat ditemukan pada model dengan desain terbelakang, meskipun diproduksi di luar Eropa. Salah satu contohnya adalah Samand Iran.

hak istimewa

– Desain sederhana

– Biaya produksi dan pemeliharaan rendah

– Toksisitas gas buang rendah saat mesin panas

cacat

– Akurasi takaran bahan bakar rendah

– Konsumsi bahan bakar relatif tinggi

– Toksisitas gas buang yang tinggi pada fase pemanasan mesin

– Performa buruk dalam hal dinamika mesin

Injeksi multipoint tidak langsung

Perpanjangan injeksi tidak langsung titik tunggal adalah injeksi tidak langsung multi-titik dengan injektor di setiap port intake. Bahan bakar dikirim setelah throttle, tepat sebelum katup intake.Injector lebih dekat ke silinder, tetapi jalur campuran udara/bahan bakar masih cukup panjang untuk bahan bakar menguap pada mesin panas. Di sisi lain, fase pemanasan memiliki kecenderungan yang lebih kecil untuk mengembun di dinding port intake, karena jarak antara nosel dan silinder lebih pendek. Dalam sistem multi-titik, bahan bakar disuplai pada tekanan 2 hingga 4 bar.

Injektor terpisah untuk setiap silinder memberi desainer kemungkinan yang sama sekali baru dalam hal meningkatkan dinamika mesin, mengurangi konsumsi bahan bakar, dan mengurangi emisi gas buang. Awalnya, tidak ada sistem kontrol lanjutan yang digunakan, dan semua nozel mengukur bahan bakar secara bersamaan. Solusi ini tidak optimal, karena momen injeksi tidak terjadi di setiap silinder pada saat yang paling menguntungkan (saat mengenai katup masuk yang tertutup). Hanya pengembangan elektronik yang memungkinkan untuk membangun sistem kontrol yang lebih maju, berkat injeksi yang mulai bekerja lebih akurat.

Awalnya, nozel dibuka berpasangan, kemudian sistem injeksi bahan bakar berurutan dikembangkan, di mana setiap nosel terbuka secara terpisah, pada momen optimal untuk silinder tertentu. Solusi ini memungkinkan Anda untuk secara akurat memilih dosis bahan bakar untuk setiap langkah. Sistem multi-titik serial jauh lebih kompleks daripada sistem titik tunggal, lebih mahal untuk diproduksi dan lebih mahal untuk dirawat. Namun, ini memungkinkan Anda untuk meningkatkan efisiensi mesin secara signifikan dengan konsumsi bahan bakar yang lebih sedikit dan toksisitas gas buang yang lebih sedikit.

hak istimewa

– Akurasi dosis bahan bakar yang tinggi

– Konsumsi bahan bakar rendah

– Banyak kemungkinan dalam hal dinamika mesin

- Toksisitas rendah dari gas buang

cacat

- Kompleksitas desain yang signifikan

– Biaya produksi dan pemeliharaan relatif tinggi

Injeksi langsung

Dalam larutan ini, injektor dipasang di dalam silinder dan menyuntikkan bahan bakar langsung ke ruang bakar. Di satu sisi, ini sangat bermanfaat, karena memungkinkan Anda mengganti muatan bahan bakar-udara dengan sangat cepat di atas piston. Selain itu, bahan bakar yang relatif dingin mendinginkan mahkota piston dan dinding silinder dengan baik, sehingga memungkinkan untuk meningkatkan rasio kompresi dan memperoleh efisiensi mesin yang lebih tinggi tanpa takut akan benturan pembakaran yang merugikan.

Mesin injeksi langsung dirancang untuk membakar campuran udara/bahan bakar yang sangat ramping pada beban mesin yang rendah untuk mencapai konsumsi bahan bakar yang sangat rendah. Namun, ternyata ini menyebabkan masalah dengan kelebihan nitrogen oksida dalam gas buang, untuk menghilangkannya, perlu memasang sistem pembersihan yang sesuai. Desainer menangani nitrogen oksida dalam dua cara: dengan menambahkan dorongan dan mengurangi ukuran, atau dengan memasang sistem kompleks nozel dua fase. Praktik juga menunjukkan bahwa dengan injeksi bahan bakar langsung, fenomena simpanan karbon yang tidak menguntungkan di saluran masuk silinder dan batang katup masuk (penurunan dinamika mesin, peningkatan konsumsi bahan bakar).

Hal ini karena baik lubang masuk maupun katup masuk tidak dibilas dengan campuran udara/bahan bakar seperti pada injeksi tidak langsung. Oleh karena itu, mereka tidak hanyut oleh partikel oli halus yang memasuki sistem hisap dari sistem ventilasi bak mesin. Kotoran minyak mengeras di bawah pengaruh suhu, menciptakan lapisan sedimen yang tidak diinginkan yang semakin tebal.

hak istimewa

– Akurasi dosis bahan bakar yang sangat tinggi

– Kemungkinan membakar campuran ramping

– Dinamika mesin sangat baik dengan konsumsi bahan bakar rendah

cacat

- Desain yang sangat rumit

– Biaya produksi dan perawatan yang sangat tinggi

– Masalah dengan kelebihan nitrogen oksida dalam gas buang

- Endapan karbon dalam sistem intake

Injeksi ganda - langsung dan tidak langsung

Desain sistem injeksi campuran mengambil keuntungan dari injeksi tidak langsung dan langsung. Injeksi langsung bekerja saat mesin dingin. Campuran bahan bakar/udara mengalir langsung di atas piston dan kondensasi tidak termasuk. Ketika mesin panas dan berjalan di bawah beban ringan (kecepatan konstan, akselerasi halus), injeksi langsung berhenti bekerja dan injeksi tidak langsung multi-titik mengambil alih perannya. Bahan bakar menguap lebih baik, injektor sistem injeksi langsung yang sangat mahal tidak berfungsi dan tidak aus, katup masuk dicuci oleh campuran bahan bakar-udara, sehingga endapan tidak terbentuk pada mereka. Pada beban mesin tinggi (akselerasi kuat, mengemudi cepat), injeksi langsung dihidupkan lagi, yang memastikan pengisian silinder sangat cepat.

hak istimewa

– Dosis bahan bakar yang sangat tepat

– Pengiriman mesin yang optimal di semua kondisi

– Dinamika mesin sangat baik dengan konsumsi bahan bakar rendah

– Tidak ada endapan karbon dalam sistem asupan

cacat

- Kompleksitas desain yang sangat besar

– Biaya produksi dan perawatan yang sangat tinggi