سیستم سوخت رسانی GDI یکی از جدیدترین تکنولوژیهای پاشش سوخت در خودروهای بنزینی محسوب میشود.
شاید همه ما تا بحال سه حرف GDI به گوشمان خورده باشد یا روی محفظه موتورهای جدید دیده باشیم و برایمان سوال باشد که این سه حرف به چه معنا است؟ یا مخفف چه کلماتی است؟ و چه مزیتها و معایبی برای خودرو ما ایجاد میکند.
همانطور که میدانید، در موتورهای احتراق برای به عمل احتراق و به حرکت در آوردنِ میل لنگ، سه عنصر هوا، سوخت، و گرما(احتراق) مورد نیاز است. ( دوره آموزش برق خودرو با مدرک معتبر دانشگاهی )
هوای مورد نیاز از طریق منیفولدهای هوا به داخل موتور مکیده میشود.
در محوطه موتور، هوا با سوخت مخلوط می شود و در مرحله تراکم مخلوط هوا و سوخت متراکم شده و دما و فشار آن بالا میرود، در این مرحله فقط کافی است شمع یک جرقه بزند تا این مخلوط در محفظه احتراق منفجر شود.
سیستم سوخت رسانی با کاربراتور:
سیستم سوخت رسانی کاربراتوری جزو اولین سیستمهای سوخت رسانی محسوب میشود. در گذشته سیستمهای الکترونیکی و مکانترونیکی گسترش نیافته بودند بنابراین از سیستم مکانیکی به نام کاربراتور برای تامین سوخت مناسب با نیاز خودرو استفاده میکردند.
در خودروهای کاربراتوری ترکیب کردنِ سوخت و هوا که با دقت نسبتاً پایینی نیز انجام میشد.
از معایب سیستم سوخت رسانی کاربراتوری میتوان به عدم دقت بالا در تامین سوخت مورد نیاز، عدم پاسخ گویی مناسب به نیازهای موتور در شرایط جوی مختلف، عدم اختلاط مناسب سوخت و هوا، عدم توزیع یکنواخت سوخت بیت تمام سیلندرها اشاره نمود.
در شکل زیر نمایی از عملکرد سیستم سوخت رسانی کاربراتوری نمایش داده شده است.
سیستم سوخت رسانی انژکتوری:
سامانه سوخترسانی انژکتوری یکی از روشهای سوخترسانی موتورهای درونسوز به روش تزریق سوخت است که در این سامانه سوخت توسط یک پمپ مکانیکی یا برقی با فشار به داخل لولههای سوخترسانی و ریل سوخت وارد میشود و از طریق انژکتورها که در واقع نوعی شیر برقی محسوب میشوند به پشت سوپاپ هوا یا درون سیلندر به صورت پودرشده پاشیده میشود و به این ترتیب مخلوطی از هوا و سوخت برای احتراق و تولید انرژی بدست میآید.
در شکل زیر انژکتور سوخت نمایش داده شده است.
سیستم سوخت رسانی انژکتوری تک نقطهای
نخستین مدل سیستم سوخترسانی انژکتوری سامانه پاشش سوخت تک نقطه ای (Single Point Fuel Injection) (مخفف انگلیسی: SPFI) است که بجای کاربراتور یک انژکتور روی منیفولد ورودی هوا قرار میگیرد و سوخت را در هوای ورودی پاشش میکند که این سامانه به دلیل عدم توزیع یکنواخت سوخت در تمامی سیلندرها و راندمان پایین دیگر مورد استفاده قرار نمیگیرد.
در سیستم سوخت رسانی تکنقطه ای به دلیل وجود تنها یک انژکتور، اگر انژکتور از کار بیافتد، موتور از کار میافتد.
سیستم سوخت رسانی انژکتوری چند نقطهای
نمونه بعدی سیستم سوخت رسانی انژکتوری تزریق چند نقطهای یا (Multi Point Fuel Injection) (مخفف انگلیسی: MPFI) است.
در سامانه پاشش سوخت چند نقطهای برای هر سیلندر یک انژکتور تعبیه شده است، درصورتی که در سامانه پاشش سوخت تک نقطهای (Single Point Fuel Injection) (مخفف انگلیسی: SPFI) یک انژکتور روی منیفولد ورودی قرار میگرفت.
در شکل زیر ریل سوخت سیستم پاشش چند نقطهای نمایش داده شده است.
از مزایای سیستم پاشش سوخت چند نقطهای میتوان به مواردی مانند بهبود راندمان سوخت و کاهش سطح انتشار آلایندهها، از کار نیافتادن موتور بر اثر خرابی یک انژکتور و…. اشاره نمود.
در شکل زیر مکانیزم سیستم پاشش چند نقطهای نمایش داده شده است.
سیستم پاشش مستقیم بنزین یا GDI:
حال نوبت به معرفی سیستم پاشش مستقیم بنزین GDI میرسد.
سیستم پاشش مستقیم بنزین یا GDI (مخفف شده Gasoline direct injection) در موتورهای درونسوز، یک گونه متفاوت از تزریق سوخت میباشد که در موتورهای مدرن دو زمانه و چهارزمانه بنزینی استفاده شدهاست.
در موتورهای GDI، بنزین به وسیله یک پمپ قوی (high pressure pump) تحت فشار بالا قرار داده شده و از طریق ریل مشترک سوخت سپس انژکتورها، مستقیماً به درون محفظه احتراق هر سیلندر تزریق میشود.
در شکل زیر سیستم سوخترسانی MPI و GDI نمایش داده شده است.
مزایای سیستم سوخت رسانی GDI:
در این قسمت میخواهیم به مزایای سیستم سوخت رسانی پاشش مستقیم اشاره نماییم.
در سیستم سوخت رسانی GDI با جابجایی انژکتورها از پشت سوپاپ به داخل سیلندر، کامپیوتر خودرو ECU میتواند میزان سوخت اضافه شده در مرحله مکش را با دقت بیشتری کنترل کرده و مخلوط سوخت و هوا را بهبود بخشد. این موضوع نتایج زیر را در پی خواهد داشت:
از مزایای سیستم سوخت رسانی مستقیم میتوان به مواردی همچون ایجاد انفجاری تمیزتر، کاهش اتلاف سوخت، افزایش قدرت، کاهش آلایندگی
GDI، انعطاف پذیری بیشتر در زمینه زمانِ تزریق سوخت در چرخه احتراق اشاره کرد.
در سیستمهای MPFI، فقط در مرحله مکش که سوپاپ ورودی باز است امکان اضافه کردن سوخت به هوا وجود دارد و در دورهای بالا به دلیل کاهش مدت زمان بازبودن سوپاپ هوا فرصت کمتری برای ورود سوخت به داخل سیلندر وجود دارد، اما در سیستم تزریق مستقیم چون انژکتور داخل سیلندر است، هر زمان در چرخه احتراق که لازم باشد می توان سوخت اضافه کرد.
معایب سیستم سوخت رسانی GDI:
ممکن است با توجه به نکات مثبتی که درباره سیستم GDI گفته شد، این سوال برای شما پیش آمده باشد که چرا همه خودروهای جدید به این سیستم مجهز نیستند.
یکی دیگر از معایب سیستم سوخت رسانی GDI هزینه بیشتر تولید موتورهای تزریق مستقیم به دلیل پیچیدگی بیشتر است که در نهایت سبب می شود قیمت تمام شده خودرو افزایش پیدا کند. به طور مثال، انژکتور هایی که در سیستم تزریق مستقیم به کار برده می شوند باید بسیار بادوام تر از انژکتورهای بکار رفته در موتورهای MPFI باشند، چرا که باید بتوانند حرارت و فشارِ ناشی از صدها (و حتی هزاران) انفجار کوچک در هر دقیقه را تحمل کنند.
به اضافه، به دلیل اینکه سیستم GDI باید بتواند سوخت را در محفظه احتراق که فشار بالایی دارد تزریق کند، داخل لوله های انتقال سوخت نیز فشار بیشتری وجود دارد. فشار موجود در سیستم تزریق مستقیم ممکن است چندین هزار پوند بر اینچ مربع (psi) باشد، در صورتی که برای سیستم تزریقِ چند نقطهای این رقم بین 40 تا 60 پوند بر اینچ مربع است.
درست است که به مرور زمان قیمت اجزای سیستم GDI در حال کاهش است، اما در شرایط فعلی هزینه سیستم MPFI پایین تر بوده و برای اکثر خودروهای اقتصادی کفایت می کند.
یکی دیگر از معایب سیستم سوخت رسانی پاشش مستقیم GDI که در کشورهایی مثل ایران بیشتر به چشم می آید حساسیت بالا به کیفیت سوخت مصرفی یا همان بنزین میباشد.
یا توجه به اینکه در سیستم سوخت رسانی GDI، بنرین تحت فشار بالایی قرار دارد باید مقاومت بالایی در برابر خود اشتعالی داشته باشد(یعنی عدد اکتان بالا) و با توجه به نامرغوب بودن بنزین های موجود درایران، سیستم سوخت رسانی این خودروها بسیار زود مستهلک میشود.
در سیستمهای سوخت رسانی کاربراتوری، پاشش تک نقطهای و پاشش چند نقطه ای هوا و سوخت از روی سوپاپ عبور میکند و وارد موتور میشود، این عمل باعث پاکسازی دوده های پشت سوپاپ خواهد شد؛ اما در سیستم سوخت رسانی GDI به دلیل آنکه بنزین با سوپاپها برخورد نمیکند، پشت سوپاپ ها زود تر دچار دوده زدگی و در نتیجه اختلال در عملکرد آن میشود.
جمع بندی:
سیستم سوخت رسانی پاشش مستقیم GDI یکی از به روزترین سیستم سوخت رسانی مورد استفاده قرار گرفته در موتورهای احتراق داخلی میباشد.
با استفاده از این سیستم به صورت بهتر و دقیق تر میتوان مصرف سوخت را کنترل کرد در نتیجه میزان مصرف سوخت و آلایندگی کاهش و توان خروجی افزایش خواهد یافت.