Directe brandstofinjectie

We zijn begonnen aan dit artikel, het eerste van een reeks technische afleveringen die de werking van enkele belangrijke systemen van de aandrijflijn van onze voertuigen laten zien en iedereen helpen wat meer te leren, en tegelijk enkele mythes, overtuigingen of misverstanden over de werking van een motor uit de wereld helpen.

We beginnen met de directe injectie, die momenteel erg in de mode is in de modernste motoren, maar die in werkelijkheid al vele jaren geleden is ontwikkeld. De eerste motor met directe injectie werd in 1925 gebouwd en getest, terwijl Mercedes-Benz het eerste merk was dat directe injectie commercieel aanbood, in de legendarische 300SL uit 1955. De hoge kostprijs zorgde ervoor dat de directe injectie in de komende jaren niet massaal populair werd, pas nu met de invoering van elektronische motorbesturing.

Zoals de naam al aangeeft, wordt bij directe injectie de benzine rechtstreeks in de verbrandingskamer gespoten en niet in het spruitstuk of de inlaatpoort. De voordelen van dit systeem ten opzichte van het traditionele systeem zijn een aanzienlijke daling van het verbruik en de uitstoot; de reden hiervoor is eenvoudig: terwijl de conventionele motor een aanzienlijk deel van de benzine en gassen verspilt die niet verbrand worden en via de uitlaat ontsnappen, gebeurt dit bij directe injectie niet (of tenminste niet in noemenswaardige mate), omdat de benzine wordt ingespoten onder een nauwkeurige en door de besturingseenheid perfect geregelde druk; deze druk is hoog genoeg om de verstuiving en de juiste menging met de lucht te bevorderen, zodat elke druppel benzine maximaal wordt benut.

http://www.youtube.com/watch?v=73BrXCsbd64

Naast de bedrijfsmodi die de besturingseenheid voortdurend toepast in haar injectiekaart, bestaan er verschillende bedrijfsmodi, waarbij de lucht-benzineverhouding varieert naargelang de versnellingsomstandigheden van de motor. Sommige systemen laten ook toe brandstof in te spuiten terwijl de zuiger naar beneden beweegt, hoewel is gebleken dat als de benzine geen vrij hoog octaangetal heeft, dit erosie van de kleppen kan veroorzaken.

Als we spreken over meerdere inspuitingen van benzine in dezelfde cyclus, dan is dit ook mogelijk via de methode die sommigen gelaagde lading noemen. Hoewel de naam angstaanjagend klinkt, is het eenvoudig en gebeurt het in twee fasen: de eerste fase tijdens de inlaat en de tweede tijdens de compressie, wanneer de lucht zich dicht bij de bougie bevindt, waardoor het mengsel dat ontbrandt het mengsel is dat zich dicht bij de bougie bevindt, terwijl het arme mengsel in de rest van de cilinder niet ontbrandt maar alleen uitzet. Dit gecombineerde mengsel wordt gebruikt wanneer de motor niet veel vermogen nodig heeft, zoals in de stad of bij constante snelheid op vlak terrein.

Het goede gebruik van de brandstof is duidelijk: ter vergelijking, een zelfde motor met directe injectie kan ongeveer 50 pk meer leveren dan dezelfde motor met indirecte injectie, met een beter verbruik en veel minder uitstoot.