Actualmente se usan por algunos fabricantes inyecciones directa de gasolina que a parte de presiones de inyección notablemente más altas (del orden de 50 a 80 kg/cm2 ) usan un funcionamiento a medio régimen de mezcla pobre, llegando a valores de porcentajes de 25:1, notoriamente superiores los de 15:1 de los dosados mínimos permitidos para un funcionamiento regular en los sistemas antes relatados.
Los inyectores de este sistema no están ubicados en las toberas de admisión, sino que están incorporados de forma estratégica con un determinado desplazamiento lateral por encima de las cámaras de combustión.La inyección directa de la gasolina posibilita una definición exacta de los intervalos de alimentación del carburante en cada ciclo de trabajo de los pistones así como un preciso control del tiempo que se necesita para preparar la mezcla de aire y combustible. En unas condiciones de carga parcial del motor, el combustible es inyectado muy cerca de la bujía y con una determinada turbulencia cilíndrica (efecto tumble) al final de la fase de compresión mientras el pistón se está desplazando hacia su punto muerto superior. Esta concentrada carga de mezcla puede ser explosionada aunque el motor se encuentre en esos momentos en una fase de trabajo con un determinado exceso de aire (1/12.4). Su grado de efectividad termodinámica es correspondientemente más alto. Comparado con un sistema de inyección en el colector de admisión (MPI) se obtienen unas importantes ventajas de consumo de combustible. Los motores de inyección directa gasolina funcionan con dos tipos de mezcla según sea la carga del motor: mezcla estratificada y mezcla homogénea.
Mezcla estratificada: El motor es alimentado con una mezcla poco enriquecida cuando el vehículo se desplaza en unas condiciones de carga parcial (pedal del acelerador a medio pisar). Para poder conseguir una mezcla pobre para alimentar el motor éste debe ser alimentado de forma estratificada.
La mezcla de aire y combustible se concentra en torno a la bujía ubicada en una estratégica posición central en las cámaras de combustión, en cuyas zonas periféricas se acumula prácticamente sólo una capa de aire. Con esta medida se consigue la eliminación de la mencionada estrangulación para proporcionar un importante ahorro de combustible. La positiva característica de economía de consumo es también una consecuencia de la disminuida dispersión de calor. El aire concentrado de la manera comentada en la periferia del espacio de combustión mientras se produce la explosión de la mezcla en la zona central de la cámara proporciona una especie de aislamiento térmico. Con esta estratificación específica de la carga, el valor Lambda en el área de combustión oscila entre 1,5 y 3. De este modo la inyección directa de gasolina alcanza en el campo de carga parcial el mayor ahorro de combustible frente a los inyecciones convencionales: en marcha de ralentí incluso un 40%.
Cuando el motor trabaja con mezcla estratificada en la carrera de admisión solo entra aire en los cilindros. Durante la carrera de compresión se inyecta el combustible y salta la chispa en la bujía.
Mezcla homogénea: El control inteligente de la inyección permite disponer asimismo de una mezcla homogénea en los regímenes más elevados (cuando se exige potencia al motor). La inyección es adaptada de forma automática y el combustible no es inyectado en las fases de compresión sino en las de admisión. Unas determinadas leyes de la termodinámica imponen, no obstante, un aumento del llenado de los cilindros y una disminución de la temperatura de compresión en estas condiciones. Estos ajustes tienen unos efectos secundarios también muy positivos que se manifiestan en forma de unos elevados valores de potencia y par motor. Con una relación de compresión alta por encima de 11 (11,5:1) ofrece un valor significativamente más alto que un motor dotado de un sistema de inyección MPI. Con mezcla homogénea el combustible se inyecta durante al carrera de admisión para crear un efecto de refrigeración. El inyector de alta presión cambia la forma de funcionar en este modo para alimentar el combustible mediante un chorro largo en forma de cono, con objeto de conseguir una dispersión en el cilindro. El efecto de refrigeración evita las detonaciones o combustión espontánea en el cilindro que pueden producirse cuando el motor tiene una relación de compresión alta y con un elevado calentamiento.
El sistema de inyección directa de gasolina trabaja según el principio de funcionamiento del Common Rail utilizado para la inyección diesel. Es decir, un conducto o regleta distribuidora común, de alta presión, alimenta con carburante todas las válvulas de inyección. La presión regulada en el conducto distribuidor de combustible la origina una bomba de alta presión que puede alcanzar presiones de hasta 120 bar. Con las válvulas de inyección accionadas de forma electromagnética, el inicio y la duración del proceso de inyección es variable dentro de amplios límites. El caudal de inyección se mide exactamente, mientras que la geometría del chorro está sincronizada con las exigencias del motor. La forma y el ángulo del chorro, así como el tamaño de las gotitas pulverizadas, constituyen también parámetros importantes para la formación de la mezcla y determinar valores de emisión bajas y consumos favorables.
La gestión del motor debe estar en condiciones de cambiar en todo momento, de forma instantánea e imperceptible para el conductor, entre el funcionamiento con carga homogénea o estratificada.
Los motores dotados de sistema de inyección directa de gasolina no sólo convencen por sus bajos valores de consumo en relación con los motores convencionales, sino también por sus bajas emisiones de anhídrido carbónico. Una retroalimentación regulada de los gases de escape reduce en la gama de carga parcial la expulsión de monóxido de nitrógeno. Los catalizadores acumuladores de reciente desarrollo garantizan el cumplimiento de los futuros valores límite de emisión de gases de escape. El principio consiste en que el catalizador aporta monóxido de nitrógeno durante el funcionamiento en fase de mezcla pobre. Para la regeneración, se conmuta brevemente a funcionamiento homogéneo en forma de mezcla rica para transformarlo de nuevo en nitrógeno y oxígeno.
