ویژگی ها و مزایای موتور GDI و بومی‌سازی تزریق مستقیم سوخت برای سازگاری با سوخت جاری کشور

گروه اقتصادی - سال هاست که در بخش های تحقیقات، موتور و طراحی ایران خودرو، موضوعات کاهش آلاینده ها و مصرف سوخت و همچنین ملاحظات زیست محیطی به عنوان یکی از دغدغه های کارشناسان و مدیران این شرکت مطرح بوده است.

به گزارش بولتن نیوز، از طرح های مربوط به خودروی برقی، گاز سوز کردن خودروها، تا نصب کاتالیست و طراحی موتورهای بهینه بنزین سوز با تاکید بر کاهش مصرف سوخت و سایر برنامه ها، موضوعاتی است که به صورت جدی دغدغه کاهش آلاینده ها را در دستور کار قرار داده اند و ایران خودرو با نگاه به آینده به چالش های کشور، اقتصاد و درخواست مشتریان در زمینه های محیط زیستی و کاهش آلاینده ها توجه داشته است. 

یکی از برنامه های موثر که خودروسازان به آن توجه دارند، طراحی و تولید موتور GDI است که البته با هزینه تمام شده بالاتر می تواند کارایی و بهره وری بالاتری داشته باشد و با کاهش مصرف سوخت، آلاینده های کمتری نیز تولید کند. اما به عقیده برخی کارشناسان، این نوع موتور به بنزین باکیفیت نیاز دارند.

البته برخی کارشناسان معتقدند که می توان طراحی موتور GDI را متناسب با سوخت فعلی و موجود در کشور به گونه ای انجام داد که بتواند همین سوخت را مصرف کند و درعین حال آلاینده های کمتری تولید کند. در نتیجه خودروسازان باید با تحقیق و توسعه و صرف هزینه های بیشتر، این گونه موتور را متناسب با سوخت موجود کشور، طراحی و تولید کنند.

همواره یکی از پرسش های موجود که در فضای عمومی، مورد توجه رسانه ها و کارشناسان بوده، این است که اولا خودروها تا چه میزان در میزان تولید آلاینده ها سهم دارند و دوما و مهمتر این که آیا طراحی و موتور خودروها عامل عمده آلاینده هاست یا سوخت موجود در کشور و شبکه توزیع سوخت، را باید به عنوان عامل اساسی در ایجاد آلاینده ها معرفی کرد؟ واقعیت این است که بسیاری از پالایشگاه های کشور هنوز از فناوری روز دنیا در زمینه کاهش گوگرد و سایر آلاینده ها برخوردار نیستند، هنوز در تولید مواد اکتان زا مانند MTBE و همچنین نصب سیستم های کت کراکینگ برای تولید بنزین بیشتر در کشور مشکل وجود دارد و در نتیجه در مواردی از بنزین پتروشیمی ها استفاده شده است.

با توجه به کمبود ظرفیت پالایشگاه ها، گرانی بنزین وارداتی، تحریم ها و... ارائه سوخت و بنزین نامتناسب با فناوری روز دنیا است به گونه ای که خروجی خودروها پس از چند لحظه توجه مردم را جلب می کند و احساس می کنند که بنزین فعلی با بنزین سه دهه پیش متفاوت است. مشکل قیمت گذاری بنزین و نبود منابع کافی برای به روز کردن پالایشگاه ها و سوخت نیز مشکل اساسی دیگری است که باعث شده بنزین و گازوئیل و گاز مصرفی در حد مورد انتظار نباشد.

فرمول بنزین و سوخت خودروها عملا با آنچه امروز در بسیاری از کشورها تولید می شود، متفاوت است و پالایشگاه ها و پتروشیمی ها و شرکت های تولید اکتان، عملا سوخت مورد انتظار را تولید نمی کنند و این موضوع باعث شده که عملا بنزین و گازوئیل و حتی گاز تولید شده از حد مورد انتظار کمتر باشد و موجب تولید سالانه 1000 میلیون تن آلاینده های مختلف کربن و نیتروژن و سایر موارد شود.

براین اساس، خودروسازان در راستای مسوولیت اجتماعی خود دست به کار شده اند تا به سهم خود در کاهش آلاینده خروجی اگزوز خودروها اثر گذار باشند.

موتور GDI به هزینه بیشتر و بنزین باکیفیت نیاز دارند

یکی از برنامه های مورد نظر طراحی و تولید موتور GDI است و سیر تکامل سیستم سوخت‌رسانی خودرو و تزریق مستقیم سوخت یا GDI در این زمینه مورد توجه کارشناسان خودرو بوده است.

 GDI مخفف عبارت Gasoline Direct Injection به معنی تزریق مستقیم سوخت است. این عبارت به نوع جدیدی از سیستم سوخت‌رسانی پیشرانه‌ها اشاره دارد که جایگزین سیستم انژکتوری قدیمی‌تر شده که معمولاً با نام PFI شناخته می‌شد.

چند دهه پیش، برای سوخت‌رسانی موتور از کاربراتور استفاده می‌شد. این قطعه پیش از تجهیز خودروها به ECU یا کامپیوتر، با استفاده از مکانیسم خلأ و مکش دریچه گاز، سوخت و هوا را مخلوط کرده و به داخل سیلندر می‌فرستاد. کاربراتور اما محدودیت‌های زیادی مثل مشکل روشن شدن در هوای سرد، مصرف سوخت بالا، توزیع غیریکنواخت سوخت به سیلندرها و… داشت و به همین دلیل، خودروسازان سراغ سیستم تزریق سوخت یا انژکتور رفتند. انژکتور زمانی که ECU به خودروها آمد، با اطلاعت دریافتی از سوی این قطعه، اقدام به اسپری سوخت به منیفولد ورودی و پشت سوپاپ هوا می‌کرد.

در سیستم GDI از پمپ فشار بالا استفاده می‌شود و سوخت با فشار به‌مراتب بالاتری پاشیده می‌شود. موتورهای GDI از طریق کنترل دقیق میزان و زمان پاشش یا تزریق بنزین مطابق با شرایط خودرو، ضمن کاهش مصرف سوخت باعث افزایش شتاب خودرو می‌شوند.

تولید از 1955

مرسدس بنز 300 SL سال 1955 اولین خودرویی بود که از این تکنولوژی استفاده کرد. در سال 1996 میتسوبیشی دوباره سراغ این سیستم رفت و در پیشرانه 1.8 لیتری چهار سیلندر خود از آن استفاده کرد.

وقتی توربوشارژر به پیشرانه GDI اضافه شود به آن T-GDI یا Turbo GDI گفته می‌شود. این نوع موتور بازدهی بسیار بالایی دارد و با حجم پایین قدرت زیادی تولید می‌کند. در این زمینه، موتورهای توربو جی دی آی را در بسیاری از خودروهای چینی بازار ایران می‌بینیم.

سیستم GDI یکی از نوآورانه‌ترین روش‌ها برای بهبود عملکرد موتورهای بنزینی است و امروزه در بسیاری از خودروها از یک بنز اس کلاس گرفته تا یک هیوندای سانتافه دیده می‌شود،

در خودروهای بنزینی معمولی (برای مثال موتور TU5 معروف) انژکتورهای سیستم سوخت رسانی روی مانیفولد هوا قرار دارند. در هنگام پاشش سوخت، سوخت به همراه هوا از سوپاپ ورودی وارد محفظه احتراق می‌شود، اما در موتورهای GDI انژکتورها به جای مانیفولد، به طور مستقیم در محفظه احتراق نصب شده‌اند.

مصرف سوخت کمتر

 اولین مزیت سیستم GDI دستیابی به قدرت موتور بالاتر به همراه مصرف سوخت کمتر است. این میزان البته بسته به نوع خودرو می‌تواند متفاوت باشد.

 مصرف سوخت خودروهای مجهز به GDI می‌تواند بین ۱۵ تا ۲۰ درصد پایین‌تر از خودروهای عادی مجهز به MPI باشد.

 سیستم GDI دست خودروساز را برای افزایش ضریب تراکم موتور باز می‌گذارد و خودروساز می‌تواند موتوری با ضریب تراکم بسیار بالاتر را تولید کند. ضریب تراکم بیشتر به خودروساز کمک می‌کند تا موتورهایی قوی‌تر تولید کند. سیستم GDI به دلیل تزریق دقیق‌تر و موثر سوخت راندمان موتور را افزایش می‌‌دهد.

در صورت استفاده صحیح از خودرو و دقت به توصیه‌های سازنده، اتفاقا سیستم GDI کارایی خوب و بی دردسری را نشان خواهد داد که اگر اینطور نبود امروز خیل عظیم خودروهای GDI را که از خط تولید خودروسازان معتبری چون مرسدس و بی ام و خارج می‌شوند را شاهد نبودیم. به طور کلی کفه ترازو به سمت مزایای سیستم GDI سنگین‌تر است و اگر بین یک خودروی GDI و نسخه عادی آن در دو راهی مانده‌اید حتما خرید نسخه GDI را پیشنهاد می‌کنیم، فقط یادتان باشد قبل از استفاده راهنمای مصرف کننده خودرو را خوب بخوانید.

حساسیت به بنزین

موتورهای GDI و خصوصاً نمونه‌های توربو به دلیل نسبت تراکم بالا، حساسیت زیادی به بنزین دارند و حتماً به بنزین باکیفیت و اکتان بالا نیاز خواهند داشت؛ بنابراین، ازآنجایی‌که بنزین کشورمان کیفیت پایینی دارد، در خودروهای مجهز به پیشرانه توربو GDI حتماً باید از مکمل سوخت استفاده کرد. بنابراین استفاده از بنزین سوپر و یا ترکیبی ازبنزین معمولی یا سوپر با مکمل بنزین در این خودروها همواره توصیه می‌شود.

مهم‌ترین مشکل این موتورها تجمع کربن روی سوپاپ هوا است. بنابراین، نگهداری اصولی این پیشرانه‌ها بسیار مهم خواهد بود.

هزینه ساخت بالاتر موتور GDI

ازآنجایی‌که در موتور GDI انژکتورها داخل سیلندر قرار دارند. باید مقاومت بیشتری در برابر حرارت داشته باشد که این موضوع باعث افزایش هزینه ساخت می‌شود. به همین دلیل، ساخت موتورهای GDI گران‌تر تمام می‌شود که این موضوع خود را روی قیمت نهایی خودرو نشان می‌دهد.

معایب سیستم GDI

 در خودروهای MPI سوخت به همراه هوا از سوپاپ وارد می‌شود و این مساله سبب تمیز بودن سوپاپ می‌شود، اما در خودروهای GDI پس از مدتی جرم‌های کربنی روی سوپاپ هوا ظاهر می‌شوند. البته باید توجه داشت که این جرم‌ها در‌صورتی‌که خودرو در مسافت‌های کوتاه استفاده شود شدیدتر خواهند بود و زودتر تشکیل می‌شوند. اما درصورتی‌که خودرو بیشتر در جاده‌های برون شهری استفاده شود و فواصل روشن و خاموش شدن آن کوتاه نباشد، جرم‌های کمتری را شاهد خواهیم بود. جرم‌ها با مکمل و شوینده از بین نمی‌روند و نیاز به سرویس خاصی برای رفع آن‌ها است.معایب سیستم GDI

 جرم گرفتگی ناشی از رسوبات کربنی می‌تواند ورود هوا به موتور را مختل کند و به این ترتیب اثر منفی روی عملکرد موتور داشته باشد. درصورتی‌که این جرم‌ها آب‌بندی سوپاپ را دچار مشکل کنند، موتور خودرو بخشی از کمپرس (تراکم) خود را از دست خواهد داد و این مساوی است با کاهش توان خروجی.

 در صورتی‌که موتور GDI به توربوشارژ نیز مجهز باشد رسوبات کربنی ممکن است به سیستم توربو نیز راه پیدا کنند.

 اصلی‌ترین عیب سیستم GDI را باید قیمت بالاتر این سیستم در مقایسه با سیستم MPI عنوان کرد.