De-a lungul timpului la motoarelor cu ardere internă, au existat cercetări asupra modului de amestecare a benzinei cu aerul în cel mai eficient mod înainte de aprindere, astfel încât să rezulte o cât mai mare putere și o combustie cât mai perfectă.

Deși mulți producători de automobile au oprit deja dezvoltarea motoarelor pe benzină, nu ar trebui să existe nicio îndoială că cercetările în această direcție se desfășoară și astăzi la multe companii și este posibil să vedem în viitor soluții noi și inovatoare.

În acest articol, vă prezentăm o scurtă descriere a sistemelor de injecție, precum și avantajele și dezavantajele utilizării principalelor tipuri.

Condiții de formare a amestecului

Deși a venit momentul în care industria auto a trecut de la carburatoare la injecția electronică, legile fizicii au rămas neschimbate. Injectoarele au oferit designerilor multă libertate, dar există câteva aspecte care trebuie să le luăm în considerare la proiectare în toate circumstanțele.

De exemplu, oriunde se amesteca benzina si aerul, înainte de momentul arderii, trebuie să obținem un amestec gazos, altfel arderea va fi imperfecta. Acest lucru este deosebit de critic pentru un sistem cu injecție directă.

Raportul de amestec: amestecul de vapori aer - benzină este inflamabil numai în anumite concentrații de amestec. Distribuția amestecului între cilindri (în funcție de sistem) sau problema pornirii la rece este un factor de influență.

Injecția prin admisie cu presiune scazută

Conform manualelor de acum câteva decenii, carburatoarele atent proiectate și reglate corespunzător îndeplinesc toate funcțiile procesului de formare a amestecului în motoare, cu excepția emisiilor. Această propoziție își ține locul, dar este important să adăugăm că în aceleași condiții ca sistemele moderne de injecție, din combustibil se poate extrage putere suplimentară dar vom ajunge la acest luc mai târziu.

După carburatoare, sistemele externe de amestecare au fost primele care au apărut la aplicațiile rutiere dintre cooperarea Bosch-Daimler-Benz în anii 1950. Duzele de injecție au fost plasate în spațiul din fața supapei de admisie, într-un mod similar cu modelele de astăzi.

Vedere în secțiune a sistemului de injecție prin admisie (Sursă: www.wikipedia.org)

Deoarece presiunea de injecție necesară este scăzută, pompele de dozare cu piston, indispensabile anterior, au devenit astfel inutile.

Primul sistem mecanic cu injecție continuă a fost Bosch K-Jetronic, iar prima versiune electrică a fost introdusă de Bendix în anul 1957.

În cazul injecției prin galeria de admisie, există două opțiuni diferite pentru livrarea combustibilului în galeria de admisie:

• Injectare printr-un singur injector în galeria de admisie: Aceasta se numește injecție printr-un singur punct sau mono-injecție. În acest caz, vorbim despre o injecție centrală.
• Injecția în dreptul supapei de admisie: Aceasta este o injecție pe cilindru, injectoare de combustibil separate pentru fiecare cilindru care sunt plasate lângă supapele de admisie.

Unul dintre cele mai mari avantaje ale injecției la galeria de admisie este aceea că are o construcție foarte simplă, ieftină și nu necesită o pompă de înaltă performanță. Deoarece există o cantitate relativ mare de spațiu disponibil pentru amestecul adecvat de benzină și aer, iar motorul poate fi operat cu ușurință la întreaga gamă a raportului de aer.

În cazul injecției pe supapa de admisie, se consideră o caracteristică avantajoasă faptul că o parte din benzină ajunge pe peretele camerei supapei și pe spatele supapei, unde se evaporă imediat, iar acest lucru ajută și la răcirea pieselor.

Injecție directă de înaltă presiune

Am putea crede că această versiune este considerată mai modernă, dar nu putem spune că ideea este considerată ca fiind modernă. În urmă cu aproape o sută de ani, injectoarele de înaltă presiune erau folosite aproape fără excepție la motoarele de avioane, iar apoi s-au infiltrat și în lumea curselor și a mașinilor sport. Chiar și mai târziu, a apărut ca salvatorul motoarelor în doi timpi care funcționează cu eliminări mari de noxe, unde, pe lângă numeroasele sale avantaje tehnice, pierderea simplității motoarelor în doi timpi a fost un obstacol în calea răspândirii sale pe scară largă.

Adevărata descoperire a fost adusă în cele din urmă de dezvoltarea electronicii și de importanța crescândă a emisiilor și a consumului specific de combustibil. Pentru a realiza aceasta din urmă, injecția directă s-a dovedit a fi cea mai eficientă, deoarece a permis utilizarea unor amestecuri incredibil de slabe cu ajutorul formării amestecului stratificat.

Model decupaj de injecție directă (Sursă: www.wikipedia.org)

A trebuit să așteptăm până în anii 1990 pentru apariția unui număr mai mare de modele de serie echipate cu acest sistem.

O caracteristică comună a sistemului este că injectorul de combustibil este situat în chiulasă, chiar lângă supapele de admisie. Amestecul de combustibil atomizat intră direct în camera de ardere. Prin coordonarea corectă a combustibilului care intră în camera de ardere și a aerului care intra în camera de ardere, este posibil să se creeze un amestec stratificat. Aceasta înseamnă că amestecul din camera de ardere va fi intenționat neomogen - se creează un amestec mai bogat în jurul bujiei și un amestec semnificativ mai slab în rest.

Aceasta pare a fi o contradicție bazată pe cunoștințele anterioare, conform cărora scopul este de a crea un amestec complet omogen, dar în acest fel este posibil să se folosească un amestec extrem de slab (30-40:1) atunci când motorul este încărcat parțial, care poate fi interpretat deasupra unei valori lambda de doi. Acest lucru duce, desigur, la economii semnificative de combustibil.

Este important ca această opțiune să funcționeze numai la o sarcina parțială. La sarcină maximă, motorul trece la funcționarea în amestec omogen, caz în care injecția are loc deja în cursa de admisie, cu supapele de admisie deschise, în esență într-un spațiu de joasă presiune.

În acest caz, este disponibilă și o putere suplimentară în comparație cu injecția în galeria de admisie, utilizarea sa la sporturile de competiție nu este întâmplătoare. La încărcare parțială, însă, dezavantajul este că, datorită utilizării unui amestec foarte slab, concentrația de oxid de azot a produselor de ardere crește semnificativ și care trebuie tratată ulterior. Pentru a rezolva problema, se utilizează, pe de o parte, recircularea gazelor de eșapament și, pe de altă parte, un al doilea catalizator special conceput.

Injecție combinată

Deoarece ambele sisteme au avantaje, astăzi  un număr semnificativ de mașini moderne  au ambele sisteme în același timp. Electronica de control al motorului folosește serviciile unuia, celuilalt sau chiar ambelor sisteme de injecție în funcție de starea de funcționare.