موتور GDI چه تفاوتی با MPI دارد؟
در این مطلب به بررسی انواع سیستم‌های سوخت‌رسانی موتور خودرو خواهیم پرداخت و تفاوت‌های سیستم MPI و GDI را بیان خواهیم کرد.
به گزارش دنده6 : یکی از مهم‌ترین موضوعات در پیشرانه خودرو که تأثیر مستقیمی روی قدرت و راندمان دارد، شیوه تحویل سوخت است. علاوه بر این، نسبت مخلوط سوخت و هوا هم باید به‌دقت تنظیم شود. بدین منظور، خودروسازان از کاربراتور به سمت سیستم سوخت‌رسانی انژکتوری حرکت کردند. این سیستم اولین بار در دهه ۵۰ میلادی استفاده شد و شورلت کوروت یکی از اولین خودروهایی بود که از تکنولوژی سوخت‌رسانی انژکتوری بهره‌مند شد. بااین‌حال، سیستم انژکتوری تا دهه ۸۰ در خودروها متداول نشد. امروز اما رایج‌ترین سیستم سوخت‌رسانی به موتور از نوع انژکتوری چند نقطه‌ای یا MPI و تزریق مستقیم سوخت یا GDI است. ازاین‌رو، در ادامه قصد داریم به تفاوت‌های این دو نوع سیستم سوخت‌رسانی بپردازیم و ببینیم چرا برخی از خودروسازان مثل تویوتا از هردو سیستم به‌صورت هم‌زمان استفاده می‌کنند.
تزریق سوخت چیست؟
تزریق سوخت روشی برای تحویل سوخت به موتور با استفاده از انژکتورهای فشار بالا است. درمجموع، چهار نوع سیستم تزریق سوخت وجود دارد:
- تزریق تک نقطه‌ای یا SPI
- تزریق چند نقطه‌ای یا MPI
- تزریق مستقیم یا GDI
- تزریق دوگانه
در همه این سیستم‌ها از انژکتور استفاده می‌شود که توسط کامپیوتر کنترل می‌شود. انژکتور تحت‌فشار خاصی کار می‌کند و سوخت را به شکل پودر شده به موتور می‌رساند.
تزریق سوخت تک نقطه‌ای
این نوع سیستم تزریق سوخت که به آن تزریق سوخت دریچه گاز یا TBI هم گفته می‌شود، درواقع سیستم انژکتوری اولیه بود که بیشتر در دهه‌های ۸۰ و ۹۰ استفاده می‌شد. در این سیستم معمولاً یک انژکتور در داخل بدنهٔ دریچه گاز قرار می‌گیرد و سوخت قبل از ارسال به منیفولد ورودی با هوا ترکیب می‌شود. فشار سوخت در این نوع انژکتور حدود ۱۲ psi است. این سیستم تزریق سوخت هرچند به‌صورت کامپیوتری و الکترونیکی کنترل می‌شد و دقت و کارایی بیشتری نسبت به کاربراتور دارد ولی مثل کاربراتور، نمی‌تواند میزان سوخت دقیق و برابری را به سیلندرها تحویل دهد زیرا فقط یک انژکتور وظیفه سوخت‌رسانی به همه سیلندرها را بر عهده دارد. درواقع، سیستم انژکتور تک نقطه‌ای از برخی لحاظ مثل مخلوط کردن سوخت و هوا و ارسال آن به منیفولد ورودی کاملاً مشابه کاربراتور عمل می‌کند؛ بنابراین، هرچند انژکتور تک نقطه‌ای جایگزین کارآمدتری برای کاربراتور بود ولی نمی‌توانست با سیستم‌های پیشرفته‌تر امروزی رقابت کند.
نقاط قوت سیستم تزریق سوخت تک نقطه‌ای
تولید ارزان
طراحی ساده
کارآمدتر از کاربراتور
نقاط ضعف سیستم تزریق سوخت تک نقطه‌ای
به‌اندازهٔ MPI و GDI کارآمد نیست
به‌اندازهٔ MPI و GDI دقیق نیست
تزریق سوخت چند نقطه‌ای
این متداول‌ترین نوع سیستم تزریق سوخت در خودروهای سراسر جهان است. در این سیستم برخلاف SPI، برای هر سیلندر از یک انژکتور مجزا استفاده می‌شود. این انژکتورها روی منیفولد ورودی نصب می‌شوند و سوخت را پشت سوپاپ هوا می‌پاشند. سیستم تزریق سوخت چند نقطه‌ای توسط کامپیوتر یا همان ECU کنترل می‌شود و فشار سوخت انژکتورها معمولاً بین ۴۰ تا ۵۰ psi است. سیستم MPI به دلیل انطباق‌پذیری و دقت بالا، توسط اکثر خودروسازان جهان مورداستفاده قرار گرفت. اولین خودرویی که از این نوع سیستم سوخت‌رسانی استفاده کرد شورلت کوروت بود. در حال حاضر تمام خودروهای داخلی از پراید گرفته تا پژو و دنا از سیستم سوخت‌رسانی MPI استفاده می‌کنند.
نقاط قوت سیستم تزریق سوخت چند نقطه‌ای
- کاهش مصرف سوخت
- تنظیمات دقیق برای شرایط مختلف
- کارآمدتر از کاربراتور و انژکتور تک نقطه‌ای
نقاط ضعف سیستم تزریق سوخت چند نقطه‌ای
- به‌اندازهٔ GDI کارآمد نیست
- تولید گران‌تر
- افزایش صدای موتور
تزریق مستقیم سوخت
سیستم تزریق مستقیم سوخت اولین بار در پیشرانه‌های دیزلی استفاده شد. در این سیستم، انژکتورها روی محفظهٔ احتراق قرار می‌گیرند و سوخت را مستقیماً داخل سیلندرها می‌پاشند. سیستم GDI با فشار بسیار بالایی کار می‌کند تا بتواند بر فشرده‌سازی هوای داخل سیلندر غلبه کند. فشار سوخت در سیستم GDI می‌تواند به ۲,۹۰۰ psi برسد. این سیستم برای کارکرد انژکتورها به یک پمپ مکانیکی فشار بالا و یک پمپ کم‌فشار برای انتقال بنزین از باک به موتور نباز دارد. در بازار کشورمان خودروهایی مثل فونیکس FX، کی‌ام‌سی J7 و لاماری ایما از سیستم تزریق مستقیم سوخت استفاده می‌کنند. سیستم تزریق سوخت GDI هرچند راندمان موتور را بسیار افزایش می‌دهد اما مشکلاتی را هم به دنبال دارد. مهم‌ترین مشکل این موتورها تجمع کربن روی سوپاپ هوا است. در موتورهای MPI چون بنزین از طریق سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌شود، سوپاپ‌ها را تمیز می‌کند اما در موتور GDI چون بنزین مستقیماً داخل سیلندر پاشیده می‌شود، به‌مرور زمان کربن‌های برگشتی روی سوپاپ هوا جمع شده و می‌تواند در ورود هوا به سیلندر اختلال ایجاد کند که این مشکل عملکرد موتور را کاهش خواهد داد.
نقاط قوت سیستم تزریق مستقیم سوخت
- افزایش قدرت
- دقت بسیار بالا
- کاهش مصرف سوخت
نقاط ضعف سیستم تزریق مستقیم سوخت
- تولید گران‌تر از MPI
- نیاز به تمیز کردن دوره‌ای
- نیاز به ابزارهای خاص برای سرویس
- حساسیت به کیفیت سوخت مصرفی
تزریق دوگانه سوخت
در سیستم تزریق سوخت دوگانه به‌طور هم‌زمان از هردو سیستم MPI و GDI استفاده می‌شود و بنابراین هر سیلندر به دو انژکتور مجهز خواهد بود. استفاده از دو سری انژکتور قدرت و قابلیت اطمینان موتور را افزایش و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد. همان‌طور که در بالا گفتیم، در سیستم GDI به‌مرور زمان کربن روی سوپاپ‌های هوا جمع می‌شود و این مشکل می‌تواند تا جایی پیش برود که مانع از بسته شدن سوپاپ هوا شود. در این صورت، احتمال برخورد سوپاپ‌های هوا با پیستون وجود خواهد داشت که به موتور آسیب جدی وارد می‌کند. با استفاده از سیستم تزریق دوگانه ازآنجایی‌که یکی از انژکتورهای هر سیلندر سوخت را پشت سوپاپ هوا می‌پاشد، مشکل تجمع کربن برطرف خواهد شد؛ بنابراین، در سیستم تزریق سوخت دوگانه بهترین ویژگی‌های MPI و GDI باهم ترکیب می‌شود و کارایی موتور به حداکثر می‌رسد. فورد موستانگ، تویوتا تاکوما و شورلت کوروت C8 ZR1 ازجمله خودروهایی هستند که از سیستم تزریق سوخت دوگانه استفاده می‌کنند.
نقاط قوت سیستم تزریق دوگانه سوخت
- فوق‌العاده کارآمد
- از بین بردن مشکل تجمع کربن GDI
- بهبود گشتاور و پاسخگویی موتور
نقاط ضعف سیستم تزریق دوگانه سوخت
- ساخت بسیار گران‌قیمت
- قطعات بیشتر و احتمال خرابی بیشتر
کدام سیستم تزریق سوخت بهتر است؟
بهترین سیستم تزریق سوخت امروزی قطعاً تزریق دوگانه خواهد بود زیرا ثابت شده که این سیستم باعث کاهش مصرف سوخت، کاهش آلایندگی و افزایش قدرت موتور می‌شود اما این نوع سیستم سوخت‌رسانی خیلی فراگیر نیست و فقط تعداد محدودی از خودروسازان از آن استفاده می‌کنند؛ بنابراین، اگر قرار باشد سیستم تزریق سوخت دوگانه را در نظر نگیریم، توصیه می‌کنیم سراغ خودروهای MPI بروید. همان‌طور که توضیح دادیم، در موتورهای MPI سوخت پشت سوپاپ هوا پاشیده می‌شود و از این طریق، سوپاپ‌های هوا از رسوبات کربن پاک می‌شوند اما وقتی سوخت مستقیماً داخل سیلندر پاشیده شود، با سوپاپ تماس نخواهد داشت و درنتیجه باعث رسوب کربن روی سطح سوپاپ‌های هوا می‌شود. به همین دلیل، نگهداری یک موتور GDI در قیاس با MPI می‌تواند پرهزینه‌تر باشد.
