lehet, hogy olvasta vagy hallotta az egyik kedvenc autós technológiai szerkesztőjét, aki a benzin közvetlen befecskendezéséről beszélt, és arról, hogy ez az egyik “nagy technológia”, amely segít a majdnem 200 éves belső égésű motor életben tartásában a 21.században. A Car Tech ABC e heti számában elmagyarázom, mi a fene a benzin közvetlen befecskendezése, és miért kell törődnie azzal, hogy a következő autó motorjában van-e vagy sem.
hogyan működött az üzemanyag-befecskendezés a közvetlen befecskendezés előtt?
a modern belső égésű benzinmotornak (ICE) három dologra van szüksége a főtengely forgatásához: oxigénes levegő, üzemanyag és egy szikra, hogy a levegő és az üzemanyag felrobbanjon. A levegőt a beszívón keresztül szívják be, ahol az autó Mass Air Flow (MAF) érzékelője méri, mielőtt áthaladna a szívócsonkba, ahol az egyetlen szívóút négy-nyolc szívócsonkra oszlik, amelyek mindegyike a jármű egyik hengeres égéskamrájába vezet. Valahol a vonal mentén a szívó töltést összekeverik az üzemanyaggal, mielőtt a gyújtógyertya az égéstér belsejében fellendül. Ez mind ICE 101 a legtöbben, biztos vagyok benne.
a Motortechnika ősi napjaiban a karburátorok és az egypontos üzemanyag-befecskendező rendszerek viszonylag pontatlanul keverték a levegőt és az üzemanyagot a szívócsatornába vagy még a szívócsatorna előtt, és körülbelül a megfelelő mennyiségű üzemanyagot adtak hozzá a hengerek teljes bankjához. A legtöbb esetben minden égéstér megkapta azt, amire szüksége volt. A szívócsonk kialakításától függően azonban ez a közelítés azt eredményezheti, hogy a szénhidráthoz vagy az üzemanyag-befecskendezőhöz legközelebb eső hengerek kissé túl sok üzemanyagot kapnak (gazdag futással), míg a legtávolabbi hengerek kissé túl keveset kaptak (sovány futással). A képzett karburátor-tuner (vagy intelligens motoros számítógép) megakadályozhatja, hogy a dolgok kikerüljenek az irányításból, de még a legjobb dallamot is korlátozta a szívócsonk kialakítása.
a modern autók túlnyomó többsége többpontos üzemanyag-befecskendezést (MPFI) használ (más néven port-befecskendezés). Így működik: ahelyett, hogy egy injektort használna, amely a megfelelő mennyiségű üzemanyagot permetezi, az egyes beszívó futóknak megvan a saját befecskendezője (vagy injektorai), amely aeroszolos üzemanyagot ad a beszívott levegőhöz egy nyomás alatt álló befecskendezőből. A levegő és az üzemanyag keveréket a nyitott nyílásba és az égéstérbe a visszahúzó dugattyú szívja be. A szívószelep ezután becsukódik, és a robbanásveszélyes égés a most lezárt hengerben történik.
a legtöbb MPFI csak finom és dandy. Minden bizonnyal sokkal hatékonyabb, mint a régebbi karburált és SPFI rendszerek, köszönhetően annak, hogy képes beállítani az egyes hengerek beviteléhez hozzáadott üzemanyag mennyiségét, kiegyenlítve a korábban sovány és gazdag hengereket az elosztó szélső végein, javítva az energiatermelést és csökkentve az elpazarolt üzemanyagot. Tehát miért javítsuk meg azt, ami gyakorlatilag nem törött?
hogyan javítja a közvetlen befecskendezés a teljesítményt?
lehet, hogy észrevette, hogy a karburátorról az SPFI-re az MPFI-re történő ugrások során az a pont, ahol az üzemanyag hozzáadódik a szívótöltethez, a fojtószelep előttről a szívócsonkra, majd tovább az egyes szívócsonk felé-közelebb és közelebb az égéstérhez. A közvetlen befecskendezés ezt a fejlődést a következő szintre emeli azáltal, hogy az injektort az égéstérbe helyezi. Az injektornak az égéstérbe történő mozgatásával a benzin közvetlen befecskendezése (GDI) néhány előnnyel jár a korábban tárgyalt rendszerekkel szemben.
azáltal, hogy az injektort a hengerbe helyezi, a motor számítógépe még precízebben szabályozza az üzemanyag mennyiségét a beszívási löket alatt, tovább optimalizálva a levegő/üzemanyag keveréket, hogy tiszta égési robbanást hozzon létre, nagyon kevés pazarolt üzemanyaggal és megnövekedett energiaellátással.
A GDI rendszer nagyobb rugalmassággal rendelkezik abban az esetben is, ha az égési ciklusban az üzemanyagot hozzáadják. Az MPFI rendszerek csak a dugattyú szívó lökete alatt adhatnak üzemanyagot, amikor a szívószelep nyitva van. A GDI bármikor hozzáadhat üzemanyagot. Például egyes GDI motorok úgy állíthatják be az időzítést, hogy kisebb mennyiségű üzemanyagot fecskendezzenek be a kompressziós löket alatt, ami sokkal kisebb, ellenőrzött robbanást eredményez a hengerben. Ez az úgynevezett ultra lean burn mód feláldoz egy kis közvetlen energiát, de nagymértékben csökkenti a felhasznált üzemanyag mennyiségét azokban az időkben, amikor a jármű nagyon kevés morgást igényel (alapjárat, siklás, lassulás stb.).
a GDI motorok is gyorsabban reagálnak az időzítés és az üzemanyag-mennyiség változásaira, növelve a vezethetőséget. Ezenkívül a jármű gyorsabban képes beállítani az égéstértől lefelé elhelyezkedő érzékelők bemenetei alapján, kordában tartva a kipufogócsőből kifolyó piszkos kibocsátásokat.
egyes autógyártók még kísérleteztek is azzal, hogy a GDI-t további üzemanyag-robbanásra használják a hengerbe, hogy másodlagos robbanást hozzanak létre az égési ciklus során, ami potenciálisan még nagyobb teljesítményt és hatékonyságot eredményez.
itt egy szórakoztató tény: a közvetlen befecskendezés technológiája nem igazán olyan új, mint gondolná. A technológia az 1920-as évek óta létezik a benzinmotorok számára, és valójában már a legtöbb dízelmotorban használják.
vannak-e potenciális hátrányai a GDI-nek?
lehet, hogy azt kérdezi: “ha a GDI olyan nagyszerű, miért nincs minden új autóban?”
ennek egyik oka az, hogy a közvetlen befecskendezésű motor gyártása drágább az alkatrészek összetettsége miatt, ami azt jelenti, hogy az autó, amelyet a motor végül működtet, szintén drágább lenne megvásárolni. Például a GDI motor injektorainak robusztusabbnak kell lenniük, mint a port injektorok, hogy ellenálljanak a percenként több száz (vagy akár ezer) apró robbanás hőének és nyomásának. Továbbá, mivel a GDI rendszernek képesnek kell lennie az üzemanyag befecskendezésére egy nyomás alatt álló égéstérbe, a benzint ellátó üzemanyagvezetékeknek még nagyobbnak kell lenniük a kompresszióban. A GDI üzemanyag-rendszerek sok ezer psi-vel működhetnek, szemben a port befecskendező rendszerek 40-60 psi-jével.
ezeknek az alkatrészeknek az ára csökken, de általában és most a port befecskendezés olcsóbb és “elég jó” a legtöbb gazdaságos autó számára.
ezenkívül a GDI motorok (különösen a nagyobb teljesítményű, turbófeltöltős modellek) egyes tulajdonosai és karbantartói arról számoltak be, hogy a közvetlen befecskendezésű rendszerek megnövekedett szén-dioxid-felhalmozódást tapasztalnak szívószelepeik hátsó oldalán, ami idővel csökkenti a légáramlást és a teljesítményt. A gyors Google-keresés oldalanként anekdotikus jelentéseket eredményez erről a problémáról. A felhalmozódás azért következik be, mert a legtöbb autóban a beszívott levegő őszintén szólva piszkos – még a légszűrőkkel is, a modern kipufogógáz-visszavezető rendszerek és a forgattyúház szellőzőrendszerei meglehetősen sok szennyeződést adhatnak a beszívott töltéshez – és anélkül, hogy a port-befecskendezők benzint (és a benne lévő mosószereket) permeteznének a szelepekre, a dolgok sok ezer mérföld alatt elég mocskosak lehetnek.
a közvetlen befecskendezés jól működik más motortechnológiákkal
az autógyártók mindenféle új módszert találnak a belső égésű motor további finomítására a közvetlen befecskendezési technológia segítségével. Például egyes autógyártók (köztük a Ford, az Audi és a BMW) a GDI-t turbófeltöltéssel kombinálva alacsony lökettérfogatú motorokat hoznak létre, amelyek kis motorhatékonyságot kapnak nagy motorteljesítmény mellett.
a Toyota évek óta kínálja d-4S üzemanyag-befecskendező rendszerét 3,5 literes V-6 motorjának bizonyos modelljeivel. A D – 4S mind a közvetlen, mind a port befecskendezés kombinációját használja mindkét rendszer legjobb tulajdonságainak keverésére. Amint azt a Wards Auto ebben a cikkében kifejtettük, a port befecskendező rendszer kezeli a tiszta indítást, a közvetlen befecskendezés kezeli a teljes terhelés gyorsulását, és a két rendszer párhuzamosan működik, hogy mindent egyensúlyba hozzon. Ezt a D4-s rendszert használják a 2,0 literes négyhengeres boxerhez is, amely a Scion FR-S-t és a Subaru BRZ-t hajtja.