|
|
| Rivi 1: |
Rivi 1: |
| − | [[Tiedosto:327 fuelie badge.jpg|right|250px]]
| + | #OHJAUS [[Polttoaineenruiskutus]] |
| − | '''Polttoaineensuihkutus''' on vanhentunut synonyymi polttoaineenruiskutukselle. Polttoaineenruiskutuksen avulla [[polttoaine]] syötetään [[polttomoottori]]n palotilaan. [[Dieselmoottori|Dieselmoottoreissa]] polttoaineenruiskutus on välttämättömyys, [[Ottomoottori|ottomoottoreissa]] se on vaihtoehto [[Kaasutin|kaasuttimelle]]. Kaasuttimella ei kuitenkaan voitu säädellä polttoaineen syöttöä niin tarkasti, että 90-luvun alussa kiristyneet [[päästöluokitukset]] olisi voitu täyttää. Erityisesti kolmitoimikatalysaattorin toiminta edellyttää tarkasti oikeaa seossuhdetta, minkä aikaansaaminen ja jatkuva ylläpito eri käyttöolosuhteissa on kaasuttimen avulla lähes mahdotonta. Nämä ongelmat pakottivat lopulta siirtymään täysin ruiskutuslaitteisen käyttöön. <ref>http://uk.businessinsider.com/heres-what-idling-your-car-in-the-morning-is-doing-to-your-engine-and-its-not-good-2016-1?r=US&IR=T</ref>
| |
| − | | |
| − | Kaasutin- ja ruiskutusjärjestelmän suurin eroavaisuus löytyy tavasta, jolla polttoaine atomisoidaan ja sekoitetaan paloilmaan. Ruiskutusjärjestelmässä polttoaine työnnetään ruiskusuuttimesta kovalla paineella, jolloin se hajoaa sumuksi. Ottomoottorin kaasuttimessa polttoaine syötetään moottoriin imuilman joukkoon ennen kaasuttimen kurkkua (kiinteäkurkkuiset kaasuttimet), joka kiihdyttää ilman ja polttoaineen muodostaman seoksen virtausnopeutta ja samalla atomisoi polttoaineen.
| |
| − | | |
| − | == Tavoitteet ==
| |
| − | Polttoaineen ruiskutusjärjestelmän toiminnalliset tavoitteet saattavat vaihdella. Kaikkien järjestelmien päätehtävänä on toimittaa polttoainetta moottorin palotapahtumaan, mutta lisäksi järjestelmissä voidaan painottaa yhtä tai useampaa osa-aluetta. Alla on listattu joitain järjestelmille asetettavia tavoitteita, jotka saattavat osin jopa kamppailla toisiaan vastaan:
| |
| − | * Voiman tuotto
| |
| − | * [[Polttoainetaloudellisuus]]
| |
| − | * Kyky pysyä annetuissa päästörajoissa
| |
| − | * Kyky hyödyntää [[Vaihtoehtoiset polttoaineeta|vaihtoehtoisia polttoaineita]]
| |
| − | * Luotettavuus
| |
| − | * Ajettavuus ja pehmeä toiminta
| |
| − | * Valmistuskustannukset
| |
| − | * Huoltokustannukset
| |
| − | * Kyky itsediagnoosiin
| |
| − | * Kyky toimia eri ympäristöissä ja olosuhteissa
| |
| − | * [[Moottorin virittäminen]]
| |
| − | Modernit, digitaalista dataa hyödyntävät, elektronisesti ohjatut ruiskutusjärjestelmät, kykenevät huomattavasti parempaan tavoitteiden yhdistämiseen ja optimointiin kuin vanhemmat mekaaniset järjestelmät ja kaasuttimet.
| |
| − | | |
| − | == Hyödyt ==
| |
| − | Polttoaineen ruiskutusjärjestelmän etuja ovat täsmällisempi ja nopeampi [[Kaasuläppä|kaasuläpän]] liike, parempi kylmäkäynnistyvyys, tasalaautuinen toiminta eri lämpötiloissa ja ilmanpaineissa, vakaampi tyhjäkäynti, vähentynyt huollon tarve ja parempi polttoainetalous.
| |
| − | | |
| − | ruiskutusjärjestelmä eliminioi erillisen mekaanisen [[Kuristusläppä|rikastimen]] tarpeen. Yksinkertaisemmissa kaasutinjärjestelmissä kuljettajan oli huolehdittava manuaalisesti rikastimen säätämisestä moottorin lämpötilan mukaan. Sen lisäksi [[Polttoaineen suoraruiskutus|(suora)ruiskutusjärjestelmien]] etuna on kyky kerrostettuun syöttöön. Kaasuttimella tätä ominaisutta ei ole.
| |
| − | | |
| − | Polttoaineen tasainen jakaminen sylintereittäin jo nelisylinterisessä rivimoottorissa yhdellä kaasuttimella on haastavaa, viisi- ja kuusisylinterisissä rivimoottoreissa vielä vaativampaa. Monet moottorivalmistajat käyttivät kahden tai useamman kaasuttimen järjestelmiä hiemankaan hintavamman luokan autoissa. Samoin esimerkiksi korkean suorituskyvyn omaavissa V8-moottoreissa saatettiin käyttää kahta tai kolmea kaksikurkkuista kaasutinta. Tällaiset järjestelmät olivat hintavia ja niiden säätäminen tasapainoon erikoisosaamista vaativa ala. Polttoaineen monipisteruiskutuksella on päästy tasaiseen sylinterikohtaiseen syöttöön.
| |
| − | | |
| − | Polttoaineen ruiskutusjärjestelmä on lisäksi riippumaton asennon muutoksista. Uimurikammiolla varustettu kaasutin ei toimi ylösalaisin tai painottomassa tilassa, jotka ovat lentokonemoottoreille tyypillisiä toimintatiloja.
| |
| − | | |
| − | === Ympäristöhyödyt ===
| |
| − | Polttoaineen ruiskutuksen voidaan yleisellä tasolla sanoa parantavan moottorin polttoainetaloutta ja siten vähetävän ympäristökuormitusta. Monipisteruiskutus mahdollistaa tarkan sylinterikohtaisen annostelun. Kaasuttimien ja yksipisteruiskun yhtenä heikkoutena on ollut, imujärjestelmän rakenteesta riippuen, seoksen epätasainen jakautuminen. Sen sivutuloksena, että kaikki sylinterit saavat tehon tuottamisen kannalta riittävän määrän polttoainetta, lähimpänä kaasutinta tai yksipisteruiskun syöttöä olevat sylinterit saavat sitä liikaakin.
| |
| − | | |
| − | Tarkan sylinterikohtaisen annostelun ja tehokkaamman palotapahtuman ansiosta pakokaasuissa on hyvin vähän palamatonta polttoainetta eli hiilivetyä (HC). Tällä taas on suora vaikutus [[katalysaattori]]n toimintaan, koska mitä puhtaampia pakokaasut ovat HC-jäämistä, sen tehokkaammin katalysaattori kykenee muuntamaan muita päästöjä vähemmän haitalliseen muotoon. Myös katalysaattorin käyttöikä pitenee, mitä vähemmän sinne kulkeutuu ylimääräisiä jäämiä.
| |
| − | | |
| − | == Historia ja kehitys ==
| |
| − | === Kehitys dieselmoottoreissa ===
| |
| − | {{Pääartikkeli|Dieselmoottori}}
| |
| − | | |
| − | Englantilaisen [[Herbert Akroyd Stuart]] suunnittelema ja vuonna 1892 myyntiin tullut öljymoottori oli ensimmäinen polttomoottori, jossa paineistettu [[polttoöljy]] syötettiin suuttimen kautta sylinterin palotilaan. Järjestelmää käytettiin osana Stuartin kehittämää [[Kuulamoottori|kuulamoottoria]]. Saksalainen [[Robert Bosch GmbH|Robert Bosch]] ja amerikkalainen [[Clessie Cummins]] kehittivät Stuartin järjestelmää eteenpäin [[dieselmoottori]]en polttoaineen syötössä. [[Rudolf Diesel]]in alkuperäisessä järjestelmässä polttoaine atomisoitiin paineistetun ilman voimalla. Tämä vaati erillisen ahtimen, joka vei osan moottorin antamasta tehosta ja teki samalla siitä kalliimman valmistaa.<ref>https://books.google.fi/books?id=Ek0Cxo4rfnMC&pg=PA12&lpg=PA12&dq=Rudolf+Diesel+air-blast+system&source=bl&ots=uMjKl2xbsA&sig=cNfUsmCX1XBdEdCK492f_nAZEwI&hl=fi&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=Rudolf%20Diesel%20air-blast%20system&f=false</ref> 1920-luvun puolivälissä polttoaineen ruiskutus oli [[Dieselmoottori|dieselmoottoreiden]] järjestelmänä jo laajalti levinnyt.
| |
| − | | |
| − | Dieselmoottorit voidaan jakaa suoraruiskutusdiesel- ja esikammiodieselmoottoreihin. Suoraruiskutus tyyppisissä moottoreissa polttoaine ruiskutetaan suoraan palotilaan ja palotapahtuma tapahtuu kokonaan palotilassa. Esikammiodieselmoottoreissa on varsinaisen palotilan lisäksi pieni kammio, josta on pieni aukko palotilaan. Polttoaine ruiskutetaan aluksi kammioon, jossa se palaa osittain. Esipalanut polttoaine-ilmaseos laajenee ja siirtyy varsinaiseen palotilaan, jossa se palaa lähes täydellisesti.
| |
| − | | |
| − | Dieselien polttoaineenruiskutusmenetelmiä on kolmea tyyppiä: mekaaninen ruiskutuspumppu (jakaja-/rivipumppu), yhteispaineruiskutus (common rail) ja pumppusuutin.
| |
| − | | |
| − | === Kehitys bensiinimoottoreissa ===
| |
| − | ==== Mekaaninen polttoaineen ruiskutus ====
| |
| − | [[Tiedosto:Moteur de l Antoinette VII Musee du Bourget P1010360.JPG|thumb|right|250px|Mekaanisella polttoaineen ruiskutuksella varustettu ''Antoinette 8V'' -lentokonemoottori vuodelta 1909.]]
| |
| − | | |
| − | Ranskalainen keksijä [[Léon Levavasseur]] kehitti suunnittelemansa [[V8]]-lentokonemoottorin polttoaineen syöttöä varten mekaanisen epäsuoran ruiskutusjärjestelmän vuonna 1902.<ref>http://web.archive.org/web/20141214235209/http://www.hydroretro.net/etudegh/antoinette.pdf</ref> Levavasseur suunnitteli [[Antoinette]]-yhtiön lentokoneiden lisäksi näissä käytössä olleet moottorit, joita käyttivät myös muut lentokonevalmistajat. Levavasseur suunnitteli ja valmisti maailman ensimmäiset [[V8]]- ja [[V16]] -konfiguraatiolla toteutetut moottorit, jotka kaikki olivat varustettu polttoaineen mekaanisella ruiskutuksella. Lentokoneiden lisäksi näitä pieniä ja kevyitä moottoreita käytettiin vuonna 1906 esitellyn Antoinette-auton voimanlähteenä (maailman ensimmäinen V8-moottorinen ja ensimmäinen polttoaineen ruiskutuksella varustettu auto) ja venekäytössä jopa [[V32]]-konfiguraationa. Levavasseurin V16-moottori tuotti tehoa 100 hevosvoimaa, joka oli omana aikanaan melkoinen luku.
| |
| − | | |
| − | Eräs varhaisimmista [[Bensiinin suoraruiskutus|bensiinin suorasruiskutusjärjestelmistä]] löytyy ruotsalaisen insinööri [[Jonas Hesselman]]in vuonna 1925 suunnittelemasta [[Hesselman-moottori]]sta. Hesselman-moottorit toimivat [[Laihaseos|laihaseos]]-periaatteella. Niissä polttoaine ruiskutettiin palotilaan puristustahdin loppuvaiheessa ja sytytettiin [[Sytytystulppa|sytytystulpan]] avulla. Useimmiten moottorit käynnistettiin bensiinillä, jonka jälkeen siirryttiin käyttämään dieselöljyä tai moottoripetrolia. <ref>http://www.directinjectionengine.com</ref>
| |
| − | | |
| − | Useissa II maailmansodan aikaisissa lentokonemoottoreissa käytettiin polttoaineen suoraruiskutusta, huomattavimpina näistä saksalaiset ''Junkers Jumo 210, Daimler-Benz DB 601'' ja ''BMW 801'', sekä venäläinen ''Shvetsov ASh-82FN (M-82FN)''. Saksalaisten bensiinin suoraruiskutus oli kehitetty [[Robert Bosch GmbH|Boschin]] dieselmoottoreiden ruiskujärjestelmästä. Brittien ''Rolls-Royce Merlin'' -moottorissa siirryttiin vuonna 1943 käyttämään yksipisteruiskua, jota tuolloin kutsuttiin nimellä "Pressure Carburettor". Toisen maailmansodan loppuvaiheessa ''Wright R-3350'' -moottorissa siirryttiin polttoaineen suoraruiskutukseen. Japanilaisilla oli polttoaineen ruiskutus käytössä kahdessa lentokonemoottorissa, ''Mitsubishi Kasei'' ja ''Kinsei'' -tähtimoottoreissa.
| |
| − | | |
| − | Eräs ensimmäisistä sähköisesti ohjatuista ruiskujärjestelmistä oli Alfa Romeon vuoden 1940 [[Mille Miglia]] -kilpailussa käyttämä ''Caproni-Fuscaldo'' -järjestelmä.<ref>https://www.flightglobal.com/FlightPDFArchive/1941/1941%20-%200897.PDF</ref> Kuusisylinterisellä rivimoottorilla ja monipisteruiskulla varustettu [[Alfa Romeo 6C]] 2500 "Ala spessa" ajoi kilpailun lävitse täysin ongelmitta. <ref>http://digilander.libero.it/spideralfaromeo/1940b.htm</ref>
| |
| − | | |
| − | Toisen maailmansodan päätyttyä kanadalaissyntyinen, [[hot rod]]-autoja rakentanut [[Stuart Hilborn]], alkoi tarjoamaan mekaanista ruiskutusjärjestelmäänsä ratakilpa-autoihin, [[Maanopeusennätys|suolajärviautoihin]] sekä [[Midget-kilpa-auto|midget-kilpa-autoihin]].<ref>http://www.hotrod.com/news/stuart-hilborn-fuel-injection-innovator-1917-2013/</ref> Hilbornin järjestelmällä varustetut moottorit oli helppo tunnistaa pystyssä olevien, kiillotettujen [[ilmatorvi]]en ansiosta.
| |
| − | | |
| − | Saksalainen [[Robert Bosch GmbH|Bosch]] kehitti ensimmäisen sarjatuotantoisessa bensiinimoottorisessa henkilöautossa käytetyn polttoaineen mekaanisen ruiskutusjärjestelmän, joka otettiin käyttöön vuonna 1952 [[Goliath]]-merkin [[Goliath GP700|GP700]]-mallissa sekä [[Gutbrod]]-autossa. Järjestelmä oli periaatteessa dieselmoottorin korkeapaine-suoraruiskupumppu, johon oli yhdistetty kaasuläppä. Dieselmoottorissahan ei ole kaasuläppää, vaan moottorin tehoa säädetään polttoaineen syötön määrää muuttamalla. Järjestelmään kuului tavanomainen bensiinipumppu, joka syötti polttoainetta mekaaniselle ruiskupumpulle. Ruiskupumpussa oli jokaiselle suutinlinjalle oma plungeri (mäntämäinen osa, joka liikkuu sylinterimäisen osan sisällä), jonka avulla polttoaine korkeapainestettiin ja työnnettiin sylinterin palotilaan. Vuoden 1954 [[Mercedes-Benz W196]] [[Formula 1]] -kilpa-autossa käytettiin [[Robert Bosch GmbH|Boschin]] suoraruiskutusta, joka oli jatkokehitetty II maailmansodan aikaisesta lentokonemoottoreiden järjestelmästä. Kilparadoilla saadun menestyksen myötä vuoden 1955 [[Mercedes-Benz 300SL]] sai polttoaineen suorasuhkutusjärjestelmän. Näin mallista tuli ensimmäinen polttoaineen ruiskutuksella varustettu sarjavalmisteinen urheiluauto. Vuoden 1955 [[Mercedes-Benz 300SLR]] -kilpa-auto, jollaisella [[Stirling Moss]] ajoi vuoden -55 [[Mille Miglia]]n voittoon ja [[Pierre Levegh]] menehtyi vuoden -55 [[Le Mansin onnettomuus 1955|Le Mansin suuronnettomuudessa]], oli varustettu W196:n moottorista jatkokehitetyllä voimanlähteellä. Siinä Boschin polttoainesuuttimet oli sijoitettu sylinteriseinämien porauksiin, joissa Mercedes-Benzin muissa kuusisylinterisissä moottoreissa sijaitsivat sytytystulpat. Tässä moottoriversiossa sytytystulpat oli sijoitettu sylinterikanteen. Tämän jälkeen valtavirta alkoi suuntautua valmistuskustannuksiltaan edullisempien epäsuoran ruiskutuksen järjestelmien käyttöön.
| |
| − | | |
| − | [[Tiedosto:1959 Chevrolet Corvette C1 V8 283 cui Fuel Injection.jpg|thumb|right|250px|1959 [[Chevrolet Corvette (C1)|Corvette]] 283 cid V8, Rochesterin mekaanisella ruiskulla]]
| |
| − | | |
| − | Vuonna 1956 [[Chevrolet]] esitteli mallivuoden -57 [[GM pikkulohko V8#283|283 V8]] -moottoriin optiona tarjolla olleen, [[General Motors]]in [[Rochester Products Division|Rochester-divisioonan]] valmistaman mekaanisen polttoaineen ruiskutusjärjestelmän. Järjestelmään kuuluu imusarja ("koirankoppi"), ilmamäärän mittari ja polttoaineen annostelija. Sen toiminta on seuraavanlainen: Kun moottori käynnistetään, startin sähköpiiriin kytketty solenoidiventtiili avaa polttoainelinjan. Ilmamäärän mittari mittaa kaasuläpän ohi virtaavan ilman määrän ja tämä tieto kulkee alipainejärjestelmän välittämänä polttoaineen annostelijalle, joka syöttää järjestelmään oikean määrän polttoainetta. Polttoaine pumpataan suuttimille, jotka sijaitsevat jokaisen sylinterin imukanavassa, aivan imuventtiilin yläpuolella. Tässä imuilma ja bensiini sekoittuvat ja imeytyvät sylinteriin imuventtiilin avautuessa. Järjestelmässä ei ole jaksotus- tai pulssitoimintoa, vaan se oli jatkuvan virtauksen järjestelmä. <ref>http://57classicchevy.com/1957-chevrolet-fuel-injection</ref>
| |
| − | | |
| − | Vuonna 1956 brittiläinen [[Lucas Industries|Lucas]] kehitti ruiskutusjärjestelmänsä, joka oli ensi kertaa käytössa [[Jaguar]]-kilpa-autoissa [[Le Mansin 24 tunnin ajo|Le Mansissa]]. Järjestelmä otettiin hyvin pian käyttöön [[Formula 1]] -kilpa-autoissa ja sen avulla [[Cooper Car Company|Cooper]], [[British Racing Motors|BRM]], [[Team Lotus|Lotus]], [[Brabham]], [[Equipe Matra Sports|Matra]] ja [[Tyrrell Racing|Tyrrell]] varmistivat mestaruuden vuosien 1959 – 1974 välisenä aikana.<ref>http://www.lucasinjection.com/HISTORY.htm</ref> Kun kilpa-autojen järjestelmissä käytettiin pottoaineen annosteluun yksinkertaista nokkavipua, ("Fuel cam") <ref>http://www.thecarnut.com/Manuals/Lucas_fuel_injection_workshop_manual.pdf</ref><ref>http://www.lucasinjection.com/FUEL%20CAMS.htm</ref> sarjatuotantoautoja varten kehitettiin hienostuneempi ''Mk 2'' -versio, jonka polttoaineen annostelu hoidettiin alipaineohjatulla ''shuttle metering'' -luistiannostelijalla. Tämä mekaaninen järjestelmä oli käytössä joissain [[Maserati]], [[Aston Martin]] ja [[Triumph]] malleissa vuosien 1963 ja 1975 välisenä aikana. <ref>http://www.lucasinjection.com/Lucas%20Mk2%20manual%20page%2011.htm</ref> <ref>http://www.lucasinjection.com/Lucas%20Mk2%20manual%20page%209.htm</ref>
| |
| − | | |
| − | 1960-luvulla muitakin mekaanisia järjestelmiä, kuten esim. Hilborn, oli toisinaan käytössä kisakäyttöön muovatuissa amerikkalaisissa [[V8]]-moottoreissa, erilaisiin kilpamuotoihin kuten [[kiihdytysajo]]ihin sekä [[Ovaaliratakilpailu|ovaali-]] ja [[mutkaratakilpailu]]ihin sovellettuna.<ref>https://books.google.fi/books?id=byEDAAAAMBAJ&pg=PA88&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false</ref> Nämä kilpailukäyttöön sovelletut järjestelmät eivät kuitenkaan olleet käyttökelpoisia jokapäiväisessä arkiliikentessä, koska niissä ei ollut ominaisuuksia moottorin matalia käyttönopeuksia varten, usein ei edes käynnistämistä varten. (Käynnistyminen edellyttää suuttimien avautumista jo starttausvaiheessa). Ne olivat kuitenkin aiemmin mainittuja autourheilumuotoja harjoittavien kilpailijoiden suosiossa, koska niissä kaasuläppä täysin auki ajaminen on vallitseva olotila. Jatkuvan virtauksen ruiskutusjärjestelmät ovatkin edelleen käytössä kiihdytysajojen tehokkaimpien luokkien autoissa, jossa kaasu auki ja korkeilla kierroksilla ajaminen on yksi avaintekijöistä. <ref>http://www.hotrod.com/how-to/engine/hrdp-1010-what-you-need-to-know-about-mechanical-fuel-injection/</ref>
| |
| − | | |
| − | Ensimmäinen mekaanisella polttoaineensruistuksella varustettu japanilaisauto oli vuoden 1967 [[Daihatsu Compagno]] 1000 GT.
| |
| − | | |
| − | Eräs eurooppalainen järjestelmä oli [[Robert Bosch GmbH|Bosch]]in [[Jetronic]], jonka ensimmäiset versiot olivat mekaanisia jatkuvalla virtauksella. Jetronic syötti polttoaineen imukanavaan imuventtiilin yläpuolella olevasta suuttimesta. Järjestelmän eri versioita käyttivät monet eurooppalaiset autonvalmistajat ja erityisesti [[Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG|Porsche]], vuosien 1969 – 1973 [[Porsche 911|911]]-sarjassa ja vuoteen 1975 asti [[Porsche 911#Carrera 3.0 (1976–1977)|Carrera 3.0]] -mallissa. Porsche jatkoi tämän järjestelmän käyttöä 1970-luvun lopun ja 80-luvun alun kilpa-autoissaan. Porschen kilpa-autoissa [[Porsche 911#911 Carrera RS (1973 ja 1974)|911 RSR 2.7 & 3.0]], [[Porsche 904#904/6|904/6]], [[Porsche 906|906]], [[Porsche 907|907]], [[Porsche 908|908]], [[Porsche 910|910]], [[Porsche 917|917]] (vapaasti hengittävistä 5,5-litraiseen, 1580 hv:n tuplaturboversioon) ja [[Porsche 935|935]] käytettiin Boschin tai [[Kugelfischer]]in ruiskujen eri variantteja. Varhaisia Bosch Jetronic -järjestelmiä käyttivät myös [[Audi AG|Audi]], [[Volvo Personvagnar AB|Volvo]], [[BMW]], [[Volkswagen AG|Volkswagen]] ja monet muut. Kugelfischerin mekaanista järjestelmää käyttivät mm. [[BMW Neue Klasse|BMW 2000 tii]] / [[BMW 2002 tii|2002 tii]], [[Peugeot 404 i]] / [[Peugeot 504 Injection|504 i]] sekä [[Lancia Flavia]].
| |
| − | | |
| − | Italialainen [[SPICA]] valmisti [[Alfa Romeo]]lle Boschin mekaanista rivipumppua muistuttavan järjestelmän, jota käytettiin [[Alfa Romeo Montreal|Montreal]]-mallissa ja vuosien 1969 – 1981 välisenä aikana Yhdysvaltain markkinoilla myydyissä [[Alfa Romeo 1750|1750 Berlina-]] ja [[Alfa Romeo 2000 (1971)|2000 Berlina]] -malleissa. Järjestelmä suunniteltiin täyttämään Yhdysvaltain päästövaatimukset ilman moottorin tehon menetystä. Lisäksi se laski mallien polttoaineenkulutusta.
| |
| − | | |
| − | ==== Elektroninen polttoaineen ruiskutus ====
| |
| − | Ensimmäinen sähkötoiminen, ts. elektroninen polttoaineen ruiskutusjärjestelmä ''(EFI, Electronic Fuel Injection)'' oli amerikkalaisen [[Bendix|Bendix Corporationin]] kehittämä ''Electrojector''. Bendix julkaisi aiheesta lehdistötiedotteen joulukuussa 1956, sitä seurasi maaliskuussa 1957 AMC:n julkaisema hinnasto, johon oli listattu yhtiön huippumalli [[Rambler Rebel]]iin tarjolla olleen uuden [[AMC V8-moottorit#327|327 V8]] -moottorin kohdalle EFI-optio. Tällä optiolla varustettujen autojen toimitukset ostajille oli määrä aloittaa kesäkuun 15. päivän jälkeen. Lastentaudeista kärsinyt Electrojector-järjestelmä asennettiin lopulta vain muutamaan kehitys-ja tutkimuskäyttöön sekä lehdistön esittelykäyttöön menneeseen autoon. Jotkin lähteet esittävät että Bendix-EFI asennettiin vain noin kuuteen autoon. Täysin varma tieto on että AMC valmisti kaksi [[Esisarja|esisarjan]] EFI-varusteltua Rebeliä. Toinen niistä lähetettiin Floridan "Daytona Beach Speed Week"-tapahtumaan, tämä autourheilutapahtuma on nykyisen [[Daytona 500]]-kilpailun edeltäjä. Koska Rebel ei ollut vielä valmistuksessa oleva tuotantomalli, sillä ei ollut mahdollista osallistua viralliseen [[NASCAR]]-sarjan kilpailuun joten AMC järjesti radalla omat kiihdytys- ja nopeuskilpailunsa. Näiden kilpailujen nopein auto oli mekaanisella polttoaineenruiskutuksella varustettu vuoden 1957 [[Chevrolet Corvette]], jolle Rebel hävisi 0-60 mph kiihdytyksessä joitain sekunnin kymmenyksiä. EFI-Rebel oli kuitenkin Daytona Beachin nopein henkilöauto. <ref>http://web.archive.org/web/20090328031431/http://www.amxfiles.com/amc/rebel_57.html</ref> <ref>http://auto.howstuffworks.com/1957-1960-rambler-rebel2.htm</ref>
| |
| − | | |
| − | EFI 327 moottorin tehoksi ilmoitettiin 288 hevosvoimaa, kun se nelikurkkuisella kaasuttimella varustetuilla malleilla oli 255 hv. Rebelin EFI-järjestelmä oli paljon kehittyneempi kuin muut senaikaiset markkinoilla olleet mekaaniset ruiskujärjestelmät, mutta se kärsi etenkin huonosta kylmäkäynnistyvyydestä, lämpimällä ilmalla järjestelmä toimi hienosti.<ref>https://books.google.fi/books?id=byEDAAAAMBAJ&pg=PA88&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false</ref>
| |
| − | Tämän ensimmäisen sähköisesti ohjatun järjestelmän perusongelmana oli, että varhainen transistoritekniikka, yhdistettynä alipainetoimiseen mekaniikkaan, ei kyennyt regoimaan riittävän nopeasti moottorin toimintaa tarkkailevien komponenttien lennosta antamiin parametrien muutoksiin. Oletettavasti kaikki EFI-versiot muutettiin kaasutinversioiksi ennen myyntiin laittoa, yhtään autoa ei tiedetä kulkeutuneen AMC:n suunnitteluosaston ulkopuolelle. Chrysler Corporation otti tämän saman järjestelmän käyttöön, ja tarjosi sitä optiona vuoden 1958 [[Dodge]]-, [[Chrysler]]-, [[Plymouth]]- ja [[DeSoto]]-malleihin. Myös tämä kokeilu epäonnistui, pääosin samoista syistä kuin AMC:n Rebelin kohdalla. <ref>http://web.archive.org/web/20111027060937/http://www.petersen.org/default.cfm?docid=1034</ref><ref>http://www.allpar.com/cars/desoto/electrojector.html</ref>
| |
| − | | |
| − | Bendix myi sähköisen polttoaineen ruiskutuksen patenttinsa [[Robert Bosch GmbH]]:lle. Niiden pohjalta kehitettiin Bosch [[D-Jetronic]]-järjestelmä. ("D" tulee saksan sanasta ''Druck'', joka on suomeksi "paine")
| |
| − | | |
| − | Vuoden 1967 [[Volkswagen Typ 3|VW 1600 LE/TLE]] oli ensimmäinen malli, jossa oli käytössä Boschin D-Jetronic. Näinollen tälle mallille voitaneen antaa kunnia olla maailman ensimmäinen sähköisellä polttoaineen ruiskutuksella varustettu sarjatuotantoinen henkilöauto. D-Jetronic käytti parametreinään moottorin pyörimisnopeutta ja ilman tiheyttä, laskiessaan moottoriin virtaavan ilmamassan ja sen mukaisesti vaadittavan polttoainemäärän. Järjestelmää käyttivät [[Volkswagen AG|VW]], [[Mercedes-Benz]], [[Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG|Porsche]], [[Citroën]], [[Saab]] ja [[Volvo Personvagnar AB|Volvo]]. Lucas valmisti lisensillä Bosch D-Jetronic -järjestelmää, joita asennettiin vuosina 1976 – 80 [[Jaguar XJ|XJ-S]]-malleihin.<ref>http://www.jag-lovers.org/books/xj-s/07-FuelEFI.html</ref> Vuodesta 1979 lähtien [[Jaguar XK6 -moottori]] oli saatavana Bosch-Lucas L-Jetronic -järjestelmällä. Lucas kehitti myös oman ''Digital P'' -järjestelmän, jota käytettiin Jaguarin moottoreissa. <ref>http://www.jagweb.com/aj6eng/lucas_efi.php</ref>
| |
| − | | |
| − | Bosch korvasi D-Jetronic-järjestelmän ''[[Jetronic#K-Jetronic (1974–1988)|K-Jetronic-]]'' ja ''[[L-Jetronic]]''-järjestelmillä vuonna 1974, mutta jotkin valmistajat jatkoivat joissain malleissaan D-Jetronicin käyttöä vielä joitain vuosia. Edellämainitun Jaguar XJ-S:n lisäksi tällainen oli mm. [[Volvo 164]]. Vuonna 1970 esiteltiin Japanin kotimarkkinoille tehty [[Isuzu 117 Coupé]] -mallin versio, jonka moottori oli varustettu Bosch D-Jetronicilla. Autonvalmistaja [[Rover]]in vuosina 1984 – 89 valmistamat, [[BL S-sarjan moottori|S-sarjan]] moottorilla varustetut [[Rover 200 (SD3)|200-sarjan]] mallit, oli mahdollista saada L-Jetroniciin perustuvalla ''Lucas EFi'' -järjestelmällä. <ref>http://www.aronline.co.uk/blogs/ar-cars/essays-rover-sd3-forgotten-game-changer/</ref>
| |
| − | | |
| − | Boschin L-Jetronic tuli markkinoille vuonna 1974, [[Porsche 914]] -mallin varusteena. Järjestelmässä oli mekaaninen ilmavirtamittari ("L" tulee saksan sanasta ''Luft'', ilma), jonka antama signaali kertoi ilmamäärän tilavuuden. Tämä tieto lisättiin ulkoisen ilmanpaineen ja lämpötilan mittaustuloksiin ja näiden tietojen avulla järjestelmä laski ilmamassan.
| |
| − | | |
| − | [[Tiedosto:Toyota 18R-E engine.jpg|right|thumb|250px|Toyota 18R-E-moottori]]
| |
| − | [[Tiedosto:1976 Cosworth Vega engine (Bendix Electronic Fuel Injection).jpg|right|thumb|250px|Bendix EFI:llä varustettu [[Chevrolet Cosworth Vega]]n moottori.]]
| |
| − | | |
| − | Japanissa [[Toyota Celica]] käytti sähköistä monipisteruiskua valinnaisessa [[Toyota R-moottorit#18R|18R-E]]-moottorissa vuonna 1974. [[Nissan]] tarjosi Bosch L-Jetronic -monipisteruiskun [[Nissan L -moottori#L28E|L28E -moottorilla]] varustettuihin [[Nissan Fairlady Z|280ZX (S130)]]- ja [[Nissan Cedric 430|Cedric 430]] / [[Nissan Gloria|Gloria 430]] -malleihin. Nissan asensi monipisteruiskun myös [[Nissan President]] (H250) -mallin voimanlähteenä toimineen [[Nissan Y -moottori|Y44 V8 -moottorin]] varusteeksi. [[Toyota]] seurasi pian perässä, varustamalla vuonna 1978 [[Toyota M -moottori#4M|4M-E]] -moottorinsa samankaltaisella tekniikalla ja asentamalla sen [[Toyota Crown S80/S100|Toyota Crownin (S80, S90, S100)]], [[Toyota Celica Supra MA4x|Supran (A40)]] ja [[Toyota Mark II|Mark II:n (X30, X40)]] konehuoneeseen. 1980-luvulla [[Isuzu Piazza]] ja [[Mitsubishi Starion]] saivat vakiovarustuksekseen polttoaineen ruiskutuksen. Järjestelmät olivat molemmilla yhtiöillä omaa suunnittelua, molemmilla tietotaito niiden valmistamiseen juontaa juurensa pitkästä historiasta dieselmoottoreiden valmistuksen parissa. Vuonna 1981 [[Mazda]] tarjosi polttoaineen ruiskutuksen [[Mazda F -moottori#FE|FE-moottorilla]] varustetun [[Mazda Luce]]n optioksi. Vuonna 1983 [[Subaru]] tarjosi polttoaineen ruiskutuksen [[Subaru EA -moottori|EA-81T -moottorilla]] varustetun [[Subaru Leone|Leonen]] varusteeksi. [[Honda]] seurasi muita omalla PGM-FI-järjestelmällään vuonna 1984. Se oli [[Honda E -moottori#ES|Honda ES3 -moottoria]] voimanlähteenään käyttäneiden [[Honda Accord mk2|Accord ('85 USA)]] / [[Honda Vigor|Vigor]] -mallien varuste.
| |
| − | | |
| − | Maaliskuussa 1975 esiteltiin rajoitetun valmistusmäärän malli [[Chevrolet Vega#Cosworth Twin-Cam|Chevrolet Cosworth Vega]]. Sen Bendix EFI -järjestelmä oli pulssisyöttöinen ja siihen kuului neljä imusarjasuutinta, keskusyksikkö ''(Electronic Control Unit, ECU)'', viisi erillistä sensoria ja kaksi polttoainepumppua. Bendix EFI oli järjestelmänä tietokoneohjatun monipisteruiskun esiaste ja siksi omana aikanaan todella kallis laitteisto. Cosworth Vega oli ensimmäinen Chevrolet, johon asennettiin sähkötoiminen polttoaineen ruiskutus. <ref>https://history.gmheritagecenter.com/wiki/index.php/1975-1976_Chevrolet_Cosworth_Vega</ref>
| |
| − | | |
| − | Vuonna 1975 esiteltiin EFI-järjestelmällä varustettu [[Cadillac Seville]]. Laitteisto oli Bendixin valmistama, mutta se erosi Cosworth Vegassa käytössä olleesta, muistuttaen enemmän Boschin D-Jetronicia. Vuonna 1980, silloisen [[Motorola]]n divisioona (nykyinen ''Freescale Semiconductor Inc.'') esitteli maailman ensimmäisen mikroprosessoripohjaisen [[Moottorinohjausyksikkö|moottorinohjausyksikön]], [[Ford EEC#EEC-III|Ford EEC-III:n]].<ref>http://web.archive.org/web/20110620224820/http://www.motorola.com/staticfiles/Consumers/Corporate/US-EN/_Documents/Motorola_History_Timeline.pdf</ref> Järjestelmä yhdisti kaikkien moottorin toimintojen ohjauksen, kuten ruiskutusmäärän ja hetken, sytytyksen ajoituksen ym. samaan pakettiin ja avasi samalla tien nykystandardien mukaisille järjestelmille. Motorolan teknologiaa alettiin asentaa ensiksi [[Ford]]in Pohjois-Amerikassa valmistettuihin malleihin.
| |
| − | | |
| − | Vuonna 1981 [[FCA US LLC|Chrysler Corporation]] esitteli [[Imperial]]-merkin 5,2-litraisessa V8-moottorissa EFI-järjestelmän, joka mittasi ilmamassan yhdellä ainoalla tunnistimella. Järjestelmässä kuumennettu platinalanka oli sijoitettu siten, että se oli moottoriin sisään imettävän ilman virtauksessa. Ilmavirran aiheuttama langan jäähtyminen ilmaisi mikroprosessorin tekemänä laskutoimituksena suoraan ilmamassan. Tämä poisti tarpeen käyttää erillisiä paine- ja lämpötilatunnistimia. Ensimmäinen MAF-tunnistin (Mass Air Flow) oli Chrysler-konsernin omaa suunnittelua ja valmistetta. MAP-järjestelmä (Manifold Absolute Pressure) oli kuitenkin pitkään käytössä rinnakkaisena järjestelmänä.
| |
| − | | |
| − | == Kaasutin syrjäytetään ==
| |
| − | Yhdysvaltain ja Japanin viranomaiset alkoivat 1970-luvulta lähtien tiukentaa [[Ajoneuvojen päästöjen hallinta|ajoneuvojen päästöjä]] ja asettaa niille rajoituksia. Vielä 1980-luvun loppupuoliskolla valtaosa bensiinikäyttöisistä ajoneuvoista, etenkään edullisemman hintaluokan autoista, ei ollut varustettu polttoaineen suihkutuksella. Täyttääkseen moottoreiden päästöille annetut rajoitukset, kaasuttimet ja niiden ohjausjärjestelmät kehittyivät yhä monimutkaisemmiksi ja sitä myöten myös hintavammiksi. 1980-90-lukujen taite oli se nikama, jolloin kaasuttimien paikan myös mallisarjojen edullisemmissa autoissa alkoi ottaa yksipisteruisku.
| |
| − | | |
| − | Yksipisteruisku oli itsessään vanha keksintö, II maailmansodan aikaisista lentokonemoottoreista. Este sen laajemmalle käyttöönotolle autopuolella oli enää hinta. 1980-luvulla mikroprosessoriteknologia oli vielä kallis ratkaisu, mutta monimutkaiset kaasuttimet olivat myös aina vain kalliimpia suunnitella ja valmistaa. Näinollen yksipisteruisku alkoi kiinnostaa autonvalmistajia enenevässä määrin, myös Euroopassa. Tarjosihan se toimivan ja hinnaltaan lopulta edullisemman ratkaisun päästöjen hallintaan. Järjestelmän etuna oli, että se ei vaatinut autojen konetilaan kuin vähäisiä muutoksia. Esim. imujärjestelmät ensimmäisestä ilmatorven pätkästä ruiskun läppäkotelolle asti, ja usein vielä imusarjatkin, saattoivat olla perua kaasutinmoottorista.
| |
| − | | |
| − | Yksipisteruiskut alkoivat yleistyä Euroopassa 1990-luvun alusta lähtien ja vuosikymmenen loppuun tultaessa kaasuttimet oli käytännössä syrjäytetty. Samaan aikaan monipisteruisku alkoi saada enemmän jalansijaa myös edullisempien hintaluokkien autoissa. Japanissa ja Yhdysvalloissa tämä kehityskaari oli tapahtunut jo aiemmin.
| |
| − | | |
| − | == Järjestelmän komponentit ==
| |
| − | === Yleistä ===
| |
| − | Tarvittavan polttoainemäärän määrittelyä ja sen syöttämistä moottoriin kutsutaan polttoaineen annosteluksi. Varhaiset ruiskutusjärjestelmät käyttivät mekaanista annostelua, kun taas nykyaikaisissa järjestelmissä annostelu hoidetaan elektronisesti.
| |
| − | | |
| − | === Polttoainemäärän määrittely ===
| |
| − | Tärkein faktori moottorin tarvitseman polttoainemäärän määrittelyssä, on tieto moottoriin imettävän ilman määrästä (painoyksikkönä). Nykyaikaisissa järjestelmissä tämä tieto mitataan [[Ilmamäärämittari|ilmamäärätunnistimella]] ja lähetetään [[Moottorinohjausyksikkö|moottorinohjausyksikölle]] ''(ECU, Engine Control Unit tai PCM, Powertrain Control Module)''.
| |
| − | | |
| − | Kuljettajan moottorilta haluaman tehon määrää (ts. moottorin kuormitus) käytetään myös yhtenä parametrinä, [[Moottorinohjausyksikkö|moottorinohjausyksikön]] laskiessa tarvittavaa polttoainemäärää. Tämä tieto hankitaan kaasuläpän asentotunnistimen ja / tai kaasupolkimen asentotunnistimen välittämänä. Muita EFI-järjestelmän tunnistimia ovat moottorin jäähdytysnesteen ja imuilman lämpötilatunnistimet, kampiakselin ja nokka-akselin / -akselien asentotunnistimet, nakutustunnistin sekä pakoputkiston happitunnistin / -tunnistimet. Näistä viimeksi mainitulla on oikean seossuhteen määrittämisessä tärkeä tehtävä, koska toimiessaan ''closed loop'' -tilassa (takaisinkytkentä) se lähettää dataa, jonka perusteella ECU korjaa seosudetta kohdalleen sekunnin murto-osissa.
| |
| − | | |
| − | === Polttoaineen syöttö moottoriin ===
| |
| − | Polttoaine siirretään säiliöltä ja paineistetaan pumpun tai pumppujen avulla. Oikeasta paineesta huolehditaan paineensäätimellä. Erillisten putkien sijaan polttoaineen siirtämiseen suuttimille saatetaan käyttää yhtenäistä [[Yhteispaineruiskutus|polttoainekiskoa]]. Lopuksi suutin sumuttaa polttoaineen imuilman sekaan, joko imusarjassa tai suoraan palotilaan.
| |
| − | | |
| − | Kaasutinmoottoreissa käytettiin usein mekaanista pumppua, jossa oli suuntaventtiili. Moottorin käydessä tyhjäkäyntiä siltä käyttövoimansa saanut pumppu teki töitä hitaammin, eikä siis imenyt tankilta ainetta enempää kuin tarvittiin. ruiskutusjärjestelmien sähkötoiminen pumppu toimii vakiovirtauksen periaatteella, jolloin se polttoainemäärä jota ei tarvita, kulkeutuu paluulinjaa myöden takaisin säiliöön. Paluulinjattomiakin järjestelmiä on jo markkinoilla.
| |
| − | | |
| − | Kaasuttimessa polttoaineen riittävyydestä huolehdittiin välivarastona toimivan koho- eli [[uimurikammio]]n avulla. ruiskutusjärjestelmässä polttoaineen häiriötön siirto esim. kaarreajossa on varmistettu tankkiyksiköllä, jossa pumpun imusihti on maljan sisällä, jolloin G-voimien vaikutus on vähäinen.
| |
| − | | |
| − | === EFI-järjestelmän komponentit ===
| |
| − | <blockquote>
| |
| − | ''Huomioitavaa: Tässä artikkelissa keskitytään käsittelemään ainoastaan bensiinikäyttöisten moottoreiden EFI-järjestelmiä. Rinnastuksia muihin järjestelmiin voidaan tehdä ainoastaan soveltuvin osin.''
| |
| − | </blockquote>
| |
| − | | |
| − | [[Tiedosto:Injector3.gif|thumb|right|350px|Animoitu tyypillisen ruiskusuuttimen halkileikkaus. Klikkaa kuvaa käynnistääksesi animaation.]]
| |
| − | | |
| − | * Suuttimet
| |
| − | * Pumppu
| |
| − | * Paineensäädin
| |
| − | * [[Moottorinohjausyksikkö]]
| |
| − | * Johtosarjat
| |
| − | * Erilaiset tunnistimet (Alla listattu joitain.)
| |
| − | :* Kampiakselin ja nokka-akselin (-akselien) asentotunnistimet, [[Hall-anturi]]
| |
| − | :* [[Ilmamäärämittari|Ilmamassatunnistin (MAF)]], [[MAP|imusarjan absoluuttipaineen tunnistin (MAP)]]
| |
| − | :* [[Lambda-anturi|Happitunnistin]], nimityksinä lambda-anturi, EGO, UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen)
| |
| − | | |
| − | === Moottorinohjausyksikkö ===
| |
| − | {{Pääartikkeli|Moottorinohjausyksikkö}}
| |
| − | | |
| − | Moottorinohjausyksikkö (ECU) on EFI-järjestelmän keskus. ECU tulkitsee tunnistimilta tulevaa dataa, laskee tarvittavan polttoainemäärän ja ohjaa suutinten aukioloaikaa.
| |
| − | | |
| − | === Polttoainesuutin ===
| |
| − | [[Moottorinohjausyksikkö|Moottorinohjausyksiköltä]] tulevien käskyjen mukaan suutin avatuu ja sulkeutuu, syöttäen sylinteriin tarvittavan määrän polttoainetta. Suuttimen avoinnaoloaika (sähköisesti mitattuna: pulssin leveys) on suorassa suhteessa siihen, paljonko polttoainetta sylinteriin syötetään. Järjestelmästä riippuen suuttimien aukiolo voidaan ajoittaa sekventiaaliseksi (avoinna yksi kerrallaan) tai ne voivat avautua kaikki samaan aikaan ''(batch fire)''. <ref>http://www.youtube.com/watch?v=sm1Jjdfi1RI</ref>
| |
| − | | |
| − | == Polttoaineseos ==
| |
| − | Ilman ja polttoaineen keskinäinen annostelusuhde riippuu faktoreista kuten käyetettävä polttoaine (bensiini, etanoli), ja siitä, mitä osa-aluetta moottorin toiminnassa halutaan painottaa (teho, hyvä polttoainetalous, mahdollisimman vähäiset päästöt). Tulee muistaa, että arkisen käyttöauton polttoainejärjestelmälle asetetut vaatimukset ovat samaan aikaan sekä kompromissi että kaikkein haasteellisimmat toteuttaa.
| |
| − | | |
| − | Tästä aiheesta enemmän artikkelissa [[Ilma-polttoaine-suhde]] ''(Air–fuel ratio, AFR)''.
| |
| − | | |
| − | == Erilaisia ruiskutusjärjestelmiä ==
| |
| − | ==== Yksipisteruiskutus ====
| |
| − | Yksipisteruiskutuksessa ''(Single-point injection, SPI)'' käytetään yhtä ruiskusuutinta. Se on sijoitettu [[Kaasuläppä|läppärunkoon]], aivan kuten kaasuttimen pääsuutin.
| |
| − | | |
| − | Järjestelmä näki päivänvalon 1940-luvun lentokonemoottoreiden yhteydessä, tuolloin sitä kutsuttiin yleisesti nimellä [[painekaasutin]]. Arkipäivän autoilussa se alkoi yleistyä Pohjois-Amerikassa 1980-luvulla ja järjestelmällä oli valmistajasta riippuen erilaisia nimiä kuten ''Throttle-body Injection (TBI)'' ([[General Motors]]), ''Central Fuel Injection (CFI)'' ([[Ford]]), ''PGM-CARB'' ([[Honda]]) ja ''EGI'' ([[Mazda]]). Pohjois-Amerikassa yksipisteruisku oli yleisesti käytössä henkilöautojen ja ''light truck'' -luokan ajoneuvojen järjestelmänä 90-luvun puolivälin tietämille. Euroopassa yksipisteruisku oli arkipäivää myös kansanautoissa 1980-90-lukujen taitteesta alkaen.
| |
| − | | |
| − | Yksipisteruisku oli valmistuskustannuksiltaan hyvin edullinen, koska monia kaasutinmoottorin komponentteja, kuten ilmansuodatin ilmaputkineen, imusarja, polttoainelinjasto, voitiin hyödyntää ilman suuria muutoksia. Koska polttoaine syötetään ilman joukkoon jo imuputkiston alkupäässä, aivan kuten kaasuttimia käytettäessä, kyseessä on "märkä imusarja" -järjestelmä.
| |
| − | | |
| − | === Jatkuva ruiskutus ===
| |
| − | Jatkuvan ruiskutuksen järjestelmissä polttoainetta virtaa keskeytyksettä suuttimista, mutta virtauksen määrää säädellään. Järjestelmän toimintaperiaate on siten täysin vastakkainen monien yleisimpien ruiskujärjestelmien kanssa, joissa polttoaine syötetään vaihtelevan mittaisina jaksoina, virtausmäärän kuitenkin ollessa joka pulssilla vakio. Jatkuvaa ruiskutusta voidaan käyttää imusarjaan ruiskuttavan yksi- tai monipisteruiskun syöttötapana, mutta ei ei suoraruiskutuksen yhteydessä.
| |
| − | | |
| − | Autoilun maailmassa eräs yleisimmin käytössä olleista jatkuvan virtauksen järjestelmistä oli Boschin [[K-Jetronic]], joka esiteltiin vuonna 1974. Vuoden 1974 ja 90-luvun puolivälin välisenä aikana K-Jetronicia käyttivät [[BMW]], [[Lamborghini]], [[Ferrari]], [[Mercedes-Benz]], [[Volkswagen]], [[Opel]], [[Porsche]], [[Audi]], [[Saab]], [[DMC DeLorean]] ja [[Volvo]]. [[Chrysler]] käytti omaa jatkuvan ruiskutuksen järjestelmää vuosimallien 1981-1983 [[Imperial]]issa. <ref>http://www.allpar.com/cars/imperial/1981.html</ref>
| |
| − | | |
| − | Lentokoneiden mäntämoottoreissa jatkuvan virtauksen järjestelmä on yleisesti käytössä oleva syöttötapa. Toisin kuin maakulkuneuvoissa, lentomoottoreiden jatkuvan virtauksen järjestelmä on täysin mekaaninen, eikä vaadi toimiakseen sähköä.
| |
| − | | |
| − | === Keskusruisku ===
| |
| − | Vuonna 1992 [[General Motors]] esitteli uuden keskusruiskujärjestelmän, nimeltään CPI tai CPFI ''(Central Port Injection tai Central Port Fuel Injection)'', myös nimi CMFI ''(Central Multi-Point Fuel Injection)'' on ollut käytössä. Yleinen arkikielen nimitys järjestelmälle on ''spider'' eli "hämähäkki". Järjestelmä oli käytössä ''4.3L V6 Vortec'' -moottoreissa mallivuoden 1995 loppuun. Mallivuodelle 1996 järjestelmästä tuotiin markkinoille uudistettu versio, jonka nimi oli ''Central Sequential Fuel Injection (CSFI)'' ja tämä asennettin myös 5.0 ja 5.7 V8 Vortec -moottorien järjestelmäksi. Ensimmäisen sukupolven (1992-95) CPI-järjestelmässä on yksi ''MAXI''-suutin, joka on asennettu imusarjan ylemmän osan sisäpuolelle. Asetelmasta lähtee kuusi nylonputkea, joiden jokaisen päässä on venttiili ja suutin. Nylonputkeen syötetään polttoainetta n. 3 bar:in paineella, jonka voimasta venttiili aukeaa ja polttoaine ruiskuaa suuttimesta imusarjaan.
| |
| − | | |
| − | Ensimmäisen sukupolven CPI on nk. ''batch-fire'' -tyyppinen järjestelmä (batch = satsi), jossa polttoaine syötetään kaikille suuttimille samanaikaisesti. Tämä tapahtuu kolme kertaa jokaisella kampiakselin kierroksella, kun MAXI-suuttimelle annetaan sähköinen impulssi. Toisen sukupolven järjestelmä (1996-2004) toimii sekventiaalisesti, eli sen jokaiselle suutinputkelle syötetään polttoainetta yksitellen, juuri ennen kyseisen kanavan imuventtiilin avautumista. CSFI-järjestelmän paine virta päällä, moottori sammuksissa on 4,1-4,5 bar:ia, käyttöpaine 3,7-3,9 bar:ia. <ref>http://chevythunder.com/gm_cpi_and_cspi_19922004.htm</ref>
| |
| − | | |
| − | === Monipisteruisutus ===
| |
| − | Monipisteruiskutuksessa ''(Multipoint fuel injection tai Multiport fuel injection, MPI tai MPFI)'' polttoaine ruiskutetaan jokaisen sylinterin imuventtiilin tai -venttiilien juureen. Monipisteruiskun yhteydessä imusarja on kuiva, toisin kuin yksipisteruiskujen kanssa. Monipistejärjestelmä voi olla toimintaperiaatteeltaan ''batch-fire'' -tyyppinen, jolloin polttoaine syötetään yhtenä eränä kaikille sylintereille tai osalle sylintereitä, ryhmittäin. Tai se voi olla sekventiaalinen, jolloin jokaiselle suuttimelle annetaan avatumis- ja sulketumiskäskyt omalla vuorollaan. Järjestelmän tyypillinen polttoaineen paine on 2,5-4,0 bar:ia.
| |
| − | | |
| − | Nykyisin sekventiaalinen monipisteruisku on käytetyin polttoaineen syöttöjärjestelmä. Suoraruiskutus ja suora- ja imukanavaruiskutuksen yhdistelmä ovat kuitenkin vahvasti nousemassa sen rinnalle. Vaikka suoraruiskutus on periaatteessa myös monipistejärjestelmä, se ymmärretään kuuluvaksi omaan luokkaansa.
| |
| − | | |
| − | === Suoraruiskutus ===
| |
| − | ''Tutustu myös artikkeliin [[Yhteispaineruiskutus]]''
| |
| − | | |
| − | Toisin kuin järjestelmissä, joissa polttoaine ruiskutetaan ennen [[Venttiili#Imuventtiili|imuventtiiliä]] (ottomoottorit) tai se ruiskutetaan sylinterikannen esikammioon (dieselmoottorit), suoraruiskutusjärjestelmässä polttoaine ruiskutetaan suoraan palotilaan. <ref>http://web.archive.org/web/20121006095155/http://www.unep.org/transport/gfei/autotool/approaches/technology/ic_engines.asp#gasoline</ref>
| |
| − | | |
| − | [[Yhteispaineruiskutus|Yhteispaineruiskutuksessa]] polttoaine siirretään aluksi yleensä siirtopumpun toimesta korkeapainepumpulle ja edelleen jakokiskolle. Yhteispainejärjestelmästä usein käytetty nimitys "Common rail" tulee juuri tästä kaikkia suuttimia syöttävästä yhteisestä kiskosta. Kiskolta polttoaine syötetään putkia pitkin suuttimille, joista se ruiskutetaan palotilaan. Polttoainekiskon yhteydessä on ylipaineventtiili, joka ylläpitää kiskolla oikean polttoaineen paineen ja palauttaa ylimääräisen aineen takaisin säiliöön. Polttoaine suikutetaan suuttimen läpi solenoidin ohjaaman neulaventtiilin aukon kautta. Kun solenoidi ei ole aktivoitu, jousi pakottaa neulaventtiilin sulkeutumaan ja estää näin polttoaineen virtauksen sylinteriin. Syöttövaiheessa solenoidi nostaa venttiilineulan irti istukasta ja tällöin paineistettu polttoaine ruisuaa sylinteriin. Kolmannen sukupolven common-rail-dieselien järjestelmissä käytetään pietsosähköisiä suuttimia, joiden toiminta on nopeaa ja tarkkaa. Common-rail-järjestelmien tyypillinen polttoaineenpaine on n. 1800 bar:ia.
| |
| − | | |
| − | Suoraruiskutus on järjestelmänä huomattavasti kalliimpi kuin epäsuora ruiskutus. Järjestelmän komponenttien tulee kestää todella korkeita paineita ja suuttimien lisäksi korkeita lämpötiloja. Järjestelmän käyttötarkkuus asettaa myös korkeat vaatimukset suuttimien toiminnalle.
| |
| − | | |
| − | ==== Dieselmoottorit ====
| |
| − | Varhaisemman teknologian järjestelmissä, joiden suuttimet olivat myös yksinkertaisempia, polttoaine ruiskutettiin esikammioon, joka sekoitti ilman ja polttoaineen toisiinsa. Esikammiosta polttoaineseos, tai pääosa siitä, syttyi, jonka jälkeen esikammion paineennousu ajoi kaasun sylinteriin. Tällaista järjestelmää kutsutaan [[Epäsuora ruiskutus|epäsuoraksi ruiskutukseksi]]. Sen haittapuolena on epätarkkuus ja melko korkea pakokaasun nokihiukkaspitoisuus. Suoraruiskutteisessa dieselmoottorissa palotila on muotoiltu männän kanteen ja se on usein muodoltaan toroidi (ikäänkuin munkkirinkilä). <ref>https://www.youtube.com/watch?v=9THAcQsQM9s</ref> <ref>https://www.youtube.com/watch?v=WaZhPfOVwU8</ref>
| |
| − | | |
| − | Epäsuorassa järjestelmässä polttoainepumppu on pääsääntöisesti mekaaninen yksikkö. Pumpussa on kammio jokaista syötettävää suutinta ja sen polttoainelinjaa varten ja suuttimen avatuminen hoituu tarkkaan ajoitetun pumpun syöttämän polttoaineen paineen nousulla. Mekaanisia pumppuja on sekä rivi- että jakajatyyppisiä.
| |
| − | | |
| − | Nykyisin valtaosa dieselmoottoreista on varustettu [[Yhteispaineruiskutus|yhteispaine-]] tai [[pumppusuutin]] -suoraruiskutuksella.
| |
| − | | |
| − | ==== Ottomoottorit ====
| |
| − | {{Pääartikkeli|Polttoaineen suoraruiskutus}}
| |
| − | | |
| − | Nykyisin myös [[Ottomoottori|ottomoottoreissa]] [[polttoaineen suoraruiskutus]] on jatkuvasti yleistyvä järjestelmä. Se on monipisteruiskutuksen seuraava luonnollinen kehitysaste ja tarjoaa etenkin haitallisten päästöjen hallintaan huomattavaa tarkkuutta, koska imujärjestelmässä ei ole enää märkiä vaiheita tai osia.
| |
| − | | |
| − | Suoraruiskutetun polttoaineen paremman dispersion (Dispersio tarkoittaa seosta, jossa aineet ovat sekoittuneet tasaisesti toisiinsa) ja homgenoinnin (Homogenoinnissa aine pilkotaan niin pieniksi osiksi, että se saadaan jakautumaan tasaisesti.) ansiosta sylinterin ja männän lämpötilaa saadaan laskettua, joka mahdollistaa [[Puristussuhteen nostaminen|puristussuhteen nostamisen]] (esim 10,5:1 puristussuhteeella voidaan käyttää 95-oktaanista bensiiniä ilman [[Moottorin nakutus|nakutusta]]) sekä [[Sytytysennakko|sytytysennakon]] aikaistamisen. Nämä taas näkyvät suoraan lisääntyneenä [[teho]]na. Täsmällisempi ruiskutusjärjestelmä mahdollistaa myös haitallisten päästöjen paremman hallinnan. Homogeeninen täytös mahdollistaa laihemman ilma-polttoainesuhteen, joka yhdessä tarkkaan ohjatun sytytyksen kanssa parantaa moottorin [[Polttoainetehokkuus|polttoainetehokkuutta]]. Suorearuiskutus mahdollistaa kerrostetun ([[Laihaseosmoottori|laihaseos]]) syötön ilman tehohäviötä osakaasulla ajettaessa. Piezosähköisten suuttimien nopea ja tarkka reagointi on yksi avaintekijöistä kerrostetussa suoraruiskutuksessa, koska ne voivat avata ja sulkeutua useita kertoja oman syöttövuoronsa aikana.
| |
| − | | |
| − | == Järjestelmien huollossa huomioitavaa ==
| |
| − | Nk. tavallinen autonkäyttäjä joutuu hyvin harvoin tekemään mitään polttoainejärjestelmiä koskevia huolto- tai korjaustoimenpiteitä. Tällaisia saattavat kuitenkin olla polttoainesuodattimen vaihto tai mekaanisella ruiskupumpulla varustetun dieselmoottorin järjestelmän ilmaaminen. Tee-se-itse-mies tai -nainen saattaa haluta myös vaihtaa itse viallisen pumpun tai suuttimen.
| |
| − | | |
| − | Polttoainejärjestelmien huoltotöissä on noudatettava erityistä varovaisuutta aineiden haitallisuuden tähden (ympäristöhaitat, hengitysilman pilaantuminen työkohteen läheisyydessä). Oman riskinsä muodostaa paineistetut järjestelmät. Polttoainejärjestelmä saattaa olla paineistettu vielä pitkään moottorin sammuttamisen tai sytytysvirran katkaisun jälkeen. Jo hyvinkin pienellä paineella lentävä polttoainepisara voi aiheuttaa silmävaurion tai se voi tunkeutua ihon lävitse vakavin seurauksin (myrkytys, kuolio, kuolema). Lisäksi polttoaineet ovat rasvaa liuottavia, joten ne kuivattavat ihoa ja voivat aiheuttaa allergisia reaktioita. Ennen työn aloittamista, ota selvää, miten järjestelmän paine vapautetaan oikein ja turvallisesti.
| |
| − | | |
| − | Puhtaus on polttoainejärjestelmien huoltotöissä ehdoton vaatimus. Suuttimet ovat hienomekaanisia instrumentteja ja jo hyvin mitätön likahiukkanen saattaa aiheuttaa niiden toimintahäiriön. Polttoainesuodattimen tehtävä on estää pienempienkin epäpuhtauksien pääsy suuttimelle asti (dieselmoottorissa suodatin on usein jo ennen pumppua). Karkeasuodattimet ovat suodatuskyvyltään noin 150 - 500 µm ja hienosuodattimien suodatuskyky on 10 - 35 µm. Polttoainesuodattimet ovat yksi moottorin polttoainejärjestelmän säännöllisesti tarkastettavista kohteista. (µm = mikroni. Tyypillisesti ihmisen hiuksen poikkileikkaus on 50 µm).
| |
| − | | |
| − | == Ruiskutusjärjestelmien nimikkeitä ==
| |
| − | === Entisiä ===
| |
| − | * [[Bosch PE]] - PE = saks. ''Pumpen mit Eigenen Nockenwelle'' = pumppu omalla nokka-akselilla
| |
| − | * [[D-Jetronic]] (1967–1976) - D = saks. ''Druck'' = ''paine''; imusarjan alipainetta mitataan paineanturilla, joka on joko asennettu tai kytketty imusarjaan laskelmoidakseen polttoaineen ruiskutuksen jaksojen keston.
| |
| − | * [[K-Jetronic]] (1973–1994) - K = saks. ''Kontinuierlich'' = ''jatkuva''; Moottoriin imettävän ilman määrä mitataan ruiskutettavan polttoainemäärän säätämiseksi.
| |
| − | * [[L-Jetronic]] (1974–1989) - L = saks. ''Luft'' = ''ilma''; ilmanvirtausta moottoriin mitataan liikkuvalla siivekkellä (osoittamaan moottorin kuormitus)
| |
| − | | |
| − | * [[Lamborghini]] L.I.E. = ital. ''Lamborghini Iniezione Elettronica'' = ''Lamborghini ruiskutus sähköisesti''
| |
| − | | |
| − | * [[Lucas]]/Sagem GEMS = engl. ''Generic Engine Management System'' = ''yleinen moottorinohjausjärjestelmä''
| |
| − | | |
| − | === Nykyisiä ===
| |
| − | * [[Continental AG|Continental]] EMS = engl. ''Engine Management System = moottorin ohjausjärjestelmä''
| |
| − | * [[Magneti Marelli]]-[[Weber]] IAW = ital. ''Iniezione-Accensione Weber = ruiskutus-sytytys Weber''
| |
| − | * Denso Ten
| |
| − | | |
| − | == Aiheesta muualla ==
| |
| − | * [https://www.youtube.com/watch?v=xG1w3l41lmQ Electronic Fuel Injection System Working]
| |
| − | * [https://www.youtube.com/watch?v=nbCe68ck6qg Fuel Injection - Explained]
| |
| − | * [https://en.wikipedia.org/wiki/Jetronic Jetronic Wikipediassa] (englanniksi, saksaksi, ranskaksi, puolaksi ja venäjäksi)
| |
| − | | |
| − | == Lähteet ==
| |
| − | * Ransome-Wallis, Patrick (2001). Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives. Courier Dover Publications. ISBN 0-486-41247-4.
| |
| − | * Lindh, Björn-Eric (1992). Scania fordonshistoria 1891-1991. Streiffert. ISBN 978-91-7886-074-6.
| |
| − | * Olsson, Christer (1990). Volvo – Lastbilarna igår och idag. Förlagshuset Norden. ISBN 978-91-86442-76-7.
| |
| − | * Aird, Forbes (2001). Bosch fuel injection systems. HP Trade. ISBN 978-1-55788-365-0.
| |
| − | * [http://www.continental-mediacenter.com/guest/pboxx-pixelboxx-2148 continental-mediacenter.com - Überschrift: Motorsteuerungs-plattform EMS3]
| |
| − | <references/>
| |
| − | | |
| − | [[Luokka:Moottorit]] | |
