مزایا و معایب استفاده از سیستم تزریق مستقیم سوخت GDI

سیستم تزریق مستقیم سوخت در محفظه احتراق که با نام مخفف GDI  نیز خوانده می شود به سرعت توسط تمام خودروسازان استفاده شد و امروزه کمتر موتوری را پیدا می کنید که به این سیستم مجهز نباشد.

با کمک تزریق مستقیم سوخت (البته سوخت باکیفیت) کاهش مصرف سوخت، تولید کمتر گازهای سمی CO2 و افزایش گشتاور در دور موتور پایین ممکن می شود. با این وجود سیستم تزریق مستقیم سوخت عاری از مشکل نیست و  ذرات سوخت موسوم به PN و PM بیشتری به نسبت سیستم های انژکتوری معمولی تولید می کند.

راه حل این مشکل استفاده از فشار بالاتر سیستم سوخت رسانی است. در حال حاضر این سیستم ها با فشار 200 بار سوخت را در محفظه احتراق تزریق می کنند. برای اولین بار شرکت دلفی (Delphi) توانسته به فن آوری تزریق سوخت تا 350 بار دست پیدا کند. در حال حاضر مگنی مارلی و شرکت بوش در حال کار بر روی سیستم با تزریق تا 500 بار است.

حال به این سوال پاسخ خواهیم داد که دلیل این تفاوت در چیست و چرا سیستم های تزریق مستقیم سوخت ذرات سوخت بیشتری تولید می کنند.

سیستم های انژکتوری معمولی با ترکیب سوخت و هوا از طریق درگاه ورودی هوا (سوپاپ هوا) وارد محفظه احتراق می شوند.

به همین دلیل سوخت و هوا به صورت یک مخلوط همگن و آماده اشتعال وارد موتور می شوند و احتراق در آرمانی ترین شرایط ممکن صورت می گیرد.

سیستم های تزریق مستقیم سوخت عملا فرصت ترکیب و مخلوط شدن با هوا را ندارند و تنها زمانی به صورت مستقیم در محفظه احتراق تزریق می شوند که هوای داخل محفظه در حال فشرده سازی است دقیقا قبل از زمانی که احتراق صورت می گیرد.

ورودی هوا به گونه ای طراحی شده است تا دور تا دور محفظه احتراق را بگیرد و سوخت نیز دقیقا در مرکز این طوفان هوا قرار می گیرد.

در نتیجه امکان تبخیر آب موجود در سوخت وجود ندارد و به همین دلیل ذرات سوخت بزرگ تری پس از هر بار احتراق تشکیل می شود.

به همین دلیل با فشار بالاتر تزریق می توان تا مقدار زیادی این مسئله را حل کرد و ترکیب همگن تری در موتور خودرو بسوزد. شرکت دلفی ادعا می کند که سیستم آن ها تا 70 درصد این ذرات را کاهش می دهد و سیستم 500 بار نیز تا 50 درصد از تمامی سیستم های فعلی عملکرد بهتری دارد. با این وجود انجام چنین کاری ساده به نظر نمی رسد.

در وحله اول هرچه فشار بیشتر باشد انرژی بیشتری برای تولید این فشار وجود دارد در نتیجه می تواند در مصرف سوخت تاثیر بگذارد. همچنین فشار بالاتر صدای تولیدی موتور را افزایش می دهد و فشار کلی بر روی قطعات سیستم تزریق سوخت افزایش پیدا می کند. در نتیجه نیاز به انژکتورهای گران قیمت با دقت بالا به وجود می آید و این مسئله می تواند بر روی طراحی ریل سوخت و دیگر اجزا تاثیر بگذارد.

با این وجود شرکت دلفی ادعا می کند که با یک پمپ جدید انژکتور توانسته فشار بیشتر بدون افزایش بار بر روی اجزا انژکتور را  تولید کند و دیگر نیازی به استفاده از سیستم های انژکتوری غیر فابریک نخواهد بود.

امروزه خودروسازان برای مقابله با این ذرات سوخت از فیلترهای جداگانه استفاده می کنند و به طور مثال فیلتر به کار رفته در موتور شرکت پورشه تا 90 درصد از ذرات را کاهش می دهد. این فیلتر تا جای ممکن نزدیک به خروجی احتراق نصب شده است تا سریعا گرم شود. همچین کاتالیزور سه طرفه نیز برای پاکسازی ذرات اکسید نیتروژن (NOx) کربن مونوکسید(CO) و هیدروکربن(HC) بر روی محصولات امروزی نصب می شود.

پیش از این در مطلبی به طور مفصل در رابطه با سیستم تزریق مستقیم سوخت پرداخته بودیم.