Doğrudan Benzin Enjeksiyonu (GDI) Teknolojisi Nedir? Ve Ne Gibi Avantajlara Sahiptir?

Benzinli Doğrudan Enjeksiyon (GDI)/(FSI) Yakıt Katmanlı Enjeksiyon teknolojisi, yakıtı bir nozul aracılığıyla doğrudan silindire enjekte eden katmanlı bir yakıt enjeksiyon yöntemidir. Bu teknoloji benzinli motorların termal verimliliğini önemli ölçüde artırır ve emisyonları azaltır.

1. Çalışma Prensibi
GDI teknolojisi iki farklı yanma modu kullanır: homojen yanma ve tabakalı yanma. Homojen yanmada yakıt emme strokunun sonunda enjekte edilir, emme ve sıkıştırma strokları sırasında hava ile iyice karışarak silindirde kararlı ateşleme için homojen bir karışım oluşturur. Tabakalı yanma, sıkıştırma stroku sırasında yakıt enjekte edilmesini içerir, bujiden silindir duvarına doğru bir konsantrasyon gradyanı oluşturarak etkili ateşleme ve normal alev yayılımı sağlar, böylece yakıt ekonomisini iyileştirir.

2. Direkt Enjeksiyonlu Motorların Port Enjeksiyonlu Motorlara Göre Avantajları

A. Yüksek yük koşulları altında, doğrudan enjeksiyonlu motorlar emme stroku sırasında yanma odasına yakıt enjekte eder. Yakıt jeti pistonun aşağı akış hızından daha yavaş hareket eder, bu da jet etrafında daha düşük basınçla sonuçlanır, bu da yakıtın hızlı difüzyonunu ve buharlaşmasını kolaylaştırarak homojen bir yanma karışımı oluşturur.

B. Orta ve düşük yük koşullarında GDI motorlar, havanın çoğunu silindir duvarlarının yakınına dağıtarak su ceketine ısı transferini önleyen ve yanma termal verimliliğini artıran katmanlı yanma modunu kullanır.

C. Soğuk çalıştırma senaryolarında, port enjeksiyonlu motorlar düşük silindir sıcaklıkları nedeniyle eksik yakıt buharlaşmasından muzdariptir, bu da aşırı yakıt enjeksiyonuna ve potansiyel yanlış ateşlemelere veya eksik yanmaya yol açarak HC emisyonlarını artırır. Buna karşılık, doğrudan enjeksiyonlu motorlar her bir çevrimde hava-yakıt oranını hassas bir şekilde kontrol edebilir ve katmanlı yanma teknolojisi sayesinde soğuk çalıştırma sırasında HC emisyonlarını azaltır.

D. Doğrudan enjeksiyonlu motorlar, kütle bazlı kontrolü benimser, her silindirin gerçek talebine göre yakıt enjekte eder, silindirden silindire farklılıkları en aza indirir ve port enjeksiyonlu motorlara kıyasla tipik olarak 3% içinde homojenliği artırır.

3. Çekirdek Bileşenler

A. Silindir Kapağı
Silindir kapağı, özellikle yanma odası ve hava kanalı yapısı, hava akışı hareketi, karışım oluşumu ve alev yayılımında çok önemli bir rol oynar.

B. Emme Manifoldu
Tabakalı yanma kullanan GDI motorlar için emme manifoldu çap, uzunluk, rezonans odası hacmi ile ilgili özel gereksinimleri karşılamalıdır ve genellikle değişken akış ve boru uzunluğu yapıları içerir. Bu karmaşıklık üretim maliyetlerini ve kalibrasyon zorluklarını artırır. Turboşarjlı doğrudan enjeksiyonlu motorlar ayrıca emme borularının 0,2MPa'ya kadar pozitif basınçlara dayanmasını gerektirir ve bu da sistem talepleri için ek vakum pompaları gerektirir.

C. Yüksek Basınçlı Yakıt Pompası
GDI motorlar uygun yakıt atomizasyonu ve penetrasyonu sağlamak için tipik olarak 10-15MPa enjeksiyon basınçlarında çalışır. Yüksek basınç pompası, emme eksantrik mili üzerindeki 2,5-4 mm kaldırma değerine sahip bir kam tarafından tahrik edilir. Yaklaşık 3,5 mm'lik bir kaldırma genellikle kullanım gereksinimlerini karşılayarak motor performansını, silindir itici ömrünü, kam profillerini ve üretim süreçlerini dengeler.

D. Enjektör
Yakıt enjektörü, doğrudan enjeksiyon sisteminin temel bileşenidir, yanma odasındaki yakıt enjektörünün düzeni, nozul yapısı, yağ huzmesinin püskürtme şekli, yakıtın atomizasyonunu, yağ ve gaz karışımını ve yanma sürecini doğrudan etkiler ve son olarak motorun performansını etkiler. Buna ek olarak, enjektör memesi yanma odasına yerleştirilir, yakıt kalitesinin daha büyük bir etkisi vardır. Akaryakıt kalitesi iyi değilse, yanma yeterli değildir, karbon birikintileri oluşturmak ve memeyi tıkamak çok kolaydır, bu da spreyin kalitesini ve enjektörün ömrünü etkiler.

E. Piston
Silindir doğrudan enjeksiyon motorunun pistonunun üst yüzeyinin şekli, yanma odasındaki hava akışının hareketi ve karışımın oluşumu üzerinde büyük bir etkiye sahiptir, bu nedenle silindir doğrudan enjeksiyon motoru, tasarım ve geliştirmenin temel bileşenleri için anahtar bir bileşen olarak piston olacaktır. İster duvar kılavuzluğu, ister hava akışı kılavuzluğu veya jet kılavuzluğu olsun, hepsinin daha ideal yağ ve gaz karıştırma etkisi elde etmek ve homojen bir dağılım veya gradyan dağılımı oluşturmak için pistonun özel üst yüzey çukuruna uyum sağlaması gerekir. sorunsuz yanmayı sağlamak için yağ ve gaz konsantrasyonu.

Daha önce de incelediğimiz gibi, GDI (Gasoline Direct Injection) teknolojisi sadece bir moda sözcük değil, yakıt verimliliği ve emisyon kontrolü gibi ikiz zorluklara karşı titizlikle tasarlanmış bir çözümdür. Homojen yanma ve katmanlı yanma modları arasındaki dansta ustalaşan bu yenilik, hidrokarbon (HC) emisyonlarını azaltırken yakıttan her damla performansı alır; bu da hem cüzdanınız hem de gezegenimiz için kritik bir kazançtır.