بررسی و مقایسه موتورهای MPI و GDI

25 خرداد 1399 |0 نظر

MPI (Multi-point injection)
موتورهای MPIیا موتورهای مجهز به سیستم تزریق چندنقطه‌ای همان موتور‌های انژکتوری رایج و موجود هستند که تزریق سوخت در این مدل به این صورت است که انژکتور، سوخت را در منیفولد هوا بین فشار ۳۰psi تا ۶۰psi، تزریق کرده، سپس مخلوط سوخت و هوا از سوپاپ مخصوص خود وارد محفظه سیلندر می شوند.
این موتورها برتری قابل توجه ای نسبت به موتورهای کاربراتوری دارند، به گونه ای که در کاربراتور سوخت به صورت قطره های ریز وارد منیفولد می شد اما در موتورهای MPI سوخت از طریق سوزن انژکتور در منیفولد اسپری می شود و همین پاشش به صورت اسپری موجب می شود سوخت و هوا بهتر از مدل کاربراتوری با هم مخلوط شوند. اسپری شدن توسط انژکتور، سوخت را به ذرات ریزتری نسبت به کاربراتور تبدیل می کند، ترکیب هوا با ذرات ریز موجب می شود مخلوط یکدست تری داشته باشیم و هنگام جرقه زدن شمع، پیشانی شعله (FLAME FRONT) نسبت به حالت کاربراتور نیروی یکپارچه تری به پیستون وارد کند.
موتورهای MPI تغییر بزرگی در صنعت خودروسازی ایجاد کردند به طوری که با انژکتور شدن موتورها، درعین حال که بازدهی موتور افزایش یافت، مصرف سوخت کاهش یافت و همین امر سبب شد خودروسازان از تکنولوژی MPI در موتورهای خود استفاده کنند. استفاده از این تکنولوژی نیاز داشت تا پاشش سوخت توسط انژکتورها با ECU (Engine Control Unit) کنترل شود و این کامپیوتر نیز به سنسورهایی جهت مشخص کردن دقیق وضع موتور نیاز داشت که در کل این تغییر در کاهش آلایندگی و مصرف بهینه سوخت تأثیرگذار بود.

GDI (Gasoline Direct Injection)
موتورهای GDI یا موتورهای با پاشش سوخت مستقیم، نوع جدیدی از موتورهای MPI هستند که محل قرارگیری انژکتور در آن‌ها متفاوت است. این گونه که سوزن انژکتور درون محفظه سیلندر و باتوجه به نوع پیستون در بالای سیلندر (مجاور شمع) یا در کنار سوپاپ ها قرار گرفته و دیگر مانند مدل قدیمی خود درون منیفولد پاشش صورت نمی گیرد که این تغییر، بازدهی سوخت را ۱۵ درصد افزایش و گازهای خروجی را ۲۵ درصد کاهش می دهد و موجب افزایش بازدهی موتور می شود.
انژکتور استفاده شده در این موتورها دارای ویژگی هایی از جمله ظرافت بالا، مقاومت در برابر حرارت و قیمت بالا هستند.

در موتورهای GDI، سوخت به هوای واردشده به سیلندر تزریق می شود. انژکتوری که درون سیلندر قرار‌گرفته، سوخت را با فشار حدود ۱۵۰۰۰ psi (250 برابر فشار انژکتور MPI) به هوا تزریق می کند. با این فشار، سوخت به ذرات بسیار ریزتری نسبت به MPI تبدیل و بهتر با هوا مخلوط می شود، اکنون زمان آن می‌ رسد که شمع جرقه بزند و احتراق صورت گیرد.
در GDI نسبت به MPI مخلوط سوخت و هوا کامل تر می سوزد، به همین دلیل گازهای خروجی کم تری تولید می شود.

محل قرارگیری نازل انژکتور در موتورهای GDI بستگی به نوع پیستون دارد که به دو صورت ممکن است باشد، در مدل اول (Wall-Guided Gasoline Direct Injection)، که رایج‌تر است، نازل به علت انحنای روی سطح پیستون در کنار سوپاپ ها با زاویه نصب می شود و سوخت پس از اسپری شدن، توسط انحنای سطح پیستون به سمت هوا هدایت می شود.
در مدل دوم (Spray-Guided Gasoline Direct Injection)نازل با توجه به صاف بودن تقریبی مقطع پیستون، در کنار شمع قرار می گیرد، زیرا در این حالت بهترین اختلاط ممکن سوخت و هوا به دست می آید.

MPI یا GDI؟
خوبی موتورهای MPI این است که سوخت در منیفولد تزریق و سبب می شود مسیر ورود و پشت سوپاپ ها که محل تجمع دوده است تمیز شود و از انباشته شدن دوده در پشت سوپاپ و سفت شدن کربن به مرور زمان، که باعث می شود پس از مدتی سوپاپ ها به درستی باز و بسته نشوند و به طبع عمل مکش به درستی صورت نگیرد، جلوگیری می کند. اما در نوع GDI سوخت تزریق شده پشت سوپاپ هوا جمع شده و پس از مدتی موتور را دچار مشکل می‌کند. البته این انباشت در نوع MPI هم صورت می‌گیرد اما بلافاصله توسط سوخت تزریق شده شسته می شود. (در نوع MPI پس از تزریق سوخت مخلوط سوخت و هوا در پشت سوپاپ ورودی منتظر می مانند تا میل بادامک سوپاپ را باز کند، همین تأخیر موجب می شود دوده از سوپاپ پاک شود.)
این مشکل با کمک سیستم سوخت رسانی ترکیبی که شرکت های تویوتا، فورد و آئودی از آن بهره می برند، حل شده است. برای مثال تکنولوژی تزریق سوخت ترکیبی تویوتا، D-4S نام گذاری شده است، تویوتا با D-4S توانسته MPI و GDI را با هم ترکیب کند به گونه‌ای که در هر سیلندر یک انژکتور در منیفولد و یک انژکتور درون سیلندر، سوخت را تزریق می‌کنند و این ترکیب بازده موتور را افزایش داده و مشکل انباشت دوده را نیز برطرف کرده است. موتورهای باکسر تویوتا GT-86 در ایران از این تکنولوژی بهره مند شده است.
در موتورهای GDI که توسط توربوشارژر تقویت شده است احتمال بروز پیش اشتعالی هنگامی که دور موتور پایین است یا
به عبارتی بیش ترین گشتاور دریافت می شود، وجود دارد، زیرا فشار و دمای هوای درون سیلندر با توربو زیاد شده است و پس از پاشش سوخت، خوداشتعالی اتفاق می‌افتد. این خوداشتعالی یا LSPI به این علت اتفاق می افتد که سوخت در دیواره سیلندر که رو به روی انژکتور قرار دارد جمع می شود و در اثر اصطکاک با دیواره سیلندر دمای آن افزایش می یابد. از سویی دیگر فشار هوای داخل سیلندر نیز توسط توربو زیاد شده، در نتیجه شرایط برای پیش اشتعالی فراهم است و این اتفاق رخ می دهد. البته با استفاده از پیستون های Wall-Guided (که در بالا توضیح داده شد) این مشکل برطرف می شود، زیرا این پیستون ‌ها طوری طراحی شده اند که سوخت را به سمت بالا (هوای درون سیلندر) هدایت می کند و از جمع شدن آن در دیواره سیلندر جلوگیری می کند.

به اشتراک بگذارید
نظر شما چیست؟