Indirekte injeksjon - Indirect injection

Indirekte injeksjon i en forbrenningsmotor er drivstoffinnsprøytning der drivstoff ikke sprøytes direkte inn i forbrenningskammeret . Bensinmotorer utstyrt med indirekte innsprøytningssystemer, der en drivstoffinjektor leverer drivstoffet på et tidspunkt før inntaksventilen , har stort sett falt i unåde for direkte injeksjon . Noen produsenter som Volkswagen, Toyota og Ford har imidlertid utviklet et system med "dobbel injeksjon", som kombinerer direkte injektorer med port (indirekte) injektorer, og kombinerer fordelene med begge typer drivstoffinnsprøytning. Direkte injeksjon gjør at drivstoffet kan måles nøyaktig inn i forbrenningskammeret under høyt trykk, noe som kan føre til større effekt, drivstoffeffektivitet. Problemet med direkte injeksjon er at det vanligvis fører til større mengder partikler og med at drivstoffet ikke lenger kommer i kontakt med inntaksventilene, kan det akkumuleres karbon på inntaksventilene over tid. Tilførsel av indirekte innsprøytning holder drivstoffsprøyting på inntaksventilene, reduserer eller eliminerer karbonakkumulering på inntaksventiler og under lave belastningsforhold gir indirekte injeksjon bedre drivstoff-luft-blanding. Dette systemet brukes hovedsakelig i modeller med høyere kostnad på grunn av ekstra kostnad og kompleksitet.

Portinnsprøytning refererer til sprøyting av drivstoffet på baksiden av inntaksventilen, noe som øker fordampningen.

En indirekte dieselmotor med injeksjon leverer drivstoff inn i et kammer utenfor forbrenningskammeret, enten et forkammer eller virvelkammer, der forbrenningen begynner og deretter sprer seg inn i hovedbrennkammeret. Forkammeret er nøye designet for å sikre tilstrekkelig blanding av atomisert drivstoff med kompresjonsoppvarmet luft.

Bensinmotorer

En fordel med indirekte bensinmotorer mot direkteinnsprøytede bensinmotorer er at avleiringer på inntaksventiler fra veivhusventilasjonssystemet vaskes av drivstoffet.

Dieselmotorer

Oversikt

Formålet med det delte forbrenningskammeret er å fremskynde forbrenningsprosessen, og å øke effekten ved å øke motorhastigheten. Tillegget av et forkammer øker varmetapet til kjølesystemet og reduserer dermed motoreffektiviteten. Motoren krever glødeplugger for å starte. I et indirekte injeksjonssystem beveger luften seg raskt og blander drivstoff og luft. Dette forenkler injektorens design og tillater bruk av mindre motorer og mindre tett tolererte konstruksjoner som er enklere å produsere og mer pålitelige. Direkte injeksjon , derimot, bruker sakte luft og raskt drivstoff; både design og produksjon av injektorene er vanskeligere. Optimaliseringen av luftstrømmen i sylinderen er mye vanskeligere enn å designe et forkammer. Det er mye mer integrasjon mellom utformingen av injektoren og motoren. Det er av denne grunn at bildieselmotorer nesten var alle indirekte injeksjoner til den klare tilgjengeligheten av kraftige CFD -simuleringssystemer gjorde bruk av direkte injeksjon praktisk.

Galleri

Topplokk til en liten Kubota indirekte dieselmotor.

Klassifisering av indirekte forbrenningskamre

Virvelkammer

Virvelkamre er sfæriske hulrom plassert i sylinderhodet og atskilt fra motorsylinderen med en tangential hals. Omtrent 50% av luften kommer inn i virvelkammeret under motorens kompresjonsslag, og gir en virvel. Etter forbrenning går produktene tilbake gjennom den samme halsen til hovedsylinderen med mye høyere hastighet, så mer varme går tapt til passasjens vegger. Denne typen kammer finner anvendelse i motorer der drivstoffkontroll og motorstabilitet er viktigere enn drivstofføkonomi. Disse kalles også Ricardo -kamre, oppkalt etter oppfinneren, Sir Harry Ricardo .

Forbrenningskammer

Dette kammeret er plassert ved sylinderhodet og er forbundet med motorsylinderen med små hull. Den opptar 40% av det totale sylindervolumet. Under kompresjonsslaget kommer luft fra hovedsylinderen inn i forbrenningskammeret. I dette øyeblikket injiseres drivstoff i forbrenningskammeret og forbrenningen begynner. Trykket øker og drivstoffdråpene tvinges gjennom de små hullene inn i hovedsylinderen, noe som resulterer i en veldig god blanding av drivstoff og luft. Hoveddelen av forbrenningen skjer faktisk i hovedsylinderen. Denne typen forbrenningskammer har evne til flere drivstoff fordi temperaturen i forkammeret fordamper drivstoffet før hovedforbrenningen skjer.

Luftcellekammer

Luftcellen er et lite sylindrisk kammer med et hull i den ene enden. Den er montert mer eller mindre koaksialt med injektoren, idet aksen er parallell med stempelkronen, med injektoren som skyter over et lite hulrom som er åpent for sylinderen inn i hullet i enden av luftcellen. Luftcellen er montert for å minimere termisk kontakt med hodemassen. En pintle -injektor med et smalt sprøytemønster brukes. På sitt øverste dødpunkt (TDC) er størstedelen av ladningsmassen inneholdt i hulrommet og luftcellen.

Når injektoren brenner, kommer drivstoffstrålen inn i luftcellen og antennes. Dette resulterer i at en flammestråle skyter tilbake ut av luftcellen direkte inn i drivstoffstrålen som fremdeles kommer fra injektoren. Varmen og turbulensen gir utmerket drivstofffordampning og blandingsegenskaper. Siden størstedelen av forbrenningen skjer utenfor luftcellen i hulrommet, som kommuniserer direkte med sylinderen, er det mindre varmetap involvert i overføring av brennende ladning til sylinderen.

Luftcelleinjeksjon kan betraktes som et kompromiss mellom indirekte og direkte injeksjon, og oppnår noen av effektivitetsfordelene ved direkte injeksjon, samtidig som den beholder enkelheten og utviklingen av indirekte injeksjon.

Luftcellekamre kalles vanligvis Lanova luftkamre. Forbrenningssystemet Lanova ble utviklet av Lanova -selskapet, som ble grunnlagt i 1929 av Franz Lang, Gotthard Wielich og Albert Wielich.

I USA ble Lanova -systemet brukt av Mack Trucks . Et eksempel er Mack-Lanova ED-dieselmotoren montert på Mack NR- lastebilen.

Fordeler med indirekte injeksjonsforbrenningskamre

  • Mindre diesler kan produseres.
  • Innsprøytningstrykket som kreves er lavt, så injektoren er billigere å produsere.
  • Injeksjonsretningen er av mindre betydning.
  • Indirekte injeksjon er mye enklere å designe og produsere; mindre injeksjonsutvikling er nødvendig og injeksjonstrykket er lavt (1500 psi/100 bar kontra 5000 psi/345 bar og høyere for direkte injeksjon)
  • De lavere belastningene som indirekte innsprøytning pålegger interne komponenter, betyr at det er mulig å produsere bensin- og indirekte injeksjon dieselversjoner av den samme grunnmotoren. I beste fall er slike typer bare forskjellige i sylinderhodet og behovet for å montere en fordeler og tennplugger i bensinversjonen mens en injeksjonspumpe og injektorer monteres på dieselen. Eksempler inkluderer BMC A-serie og B-serie motorer og Land Rover 2,25/2,5- liters 4-sylindrede typer. Slike design gjør det mulig å bygge bensin- og dieselversjoner av det samme kjøretøyet med minimale designendringer mellom dem.
  • Høyere motorhastigheter kan nås, siden brenningen fortsetter i forkammeret.
  • Alternativt drivstoff som bio-diesel og avfall av vegetabilsk olje er mindre sannsynlig å tette drivstoffsystemet i en indirekte dieselmotor. I motorer med direkte injeksjon kan rusk fra tidligere bruk i næringsmiddelindustrien tette injeksjonsvæskene når vegetabilsk olje brukes.

Ulemper

  • Drivstoffeffektiviteten med dieselmotorer er lavere enn ved direkte injeksjon, ettersom de større eksponerte områdene har en tendens til å avlede mer varme og luften som beveger seg gjennom portene har en tendens til å øke trykkfallet. Imidlertid har indirekte injeksjonsmotorer vanligvis mye høyere kompresjonsforhold, noe som vil negere denne ineffektiviteten.
  • Glødeplugger er nødvendige for en kald motorstart på dieselmotorer; mange indirekte dieselmotorer kan ikke starte i kaldt vær uten glødeplugger.
  • Fordi varmen og forbrenningstrykket påføres et veldig lite område på stempelet når det går ut av forbrenningskammeret eller virvelkammeret, er slike motorer mindre egnet for høye spesifikke effekteffekter (for eksempel turbolading , superlading eller tuning) enn direkte injeksjon diesler. Den økte temperaturen og trykket på den ene delen av stempelkronen forårsaker ujevn ekspansjon som kan føre til sprekker, forvrengning eller andre skader (selv om nye produksjonsteknikker har tillatt produsenter å i stor grad dempe effekten av ujevn ekspansjon, slik at indirekte injeksjonsdieseler kan brukes turbolading).
  • Startvæske ("eter") kan ofte ikke brukes i indirekte injeksjonsdieselmotorer, ettersom glødepluggene øker risikoen for preignition kraftig sammenlignet med dieselmotorer med direkte injeksjon.

Se også

Referanser