بررسی و مقایسه موتورهای MPI و GDI
میانه سال ۹۵، «سانتافه ۲۰۱۶» با موتورGDI وارد بازار ایران شد و این پرسش برای مردم پیش آمد که موتور GDI چیست؟ و این که با خرید خودروهای با موتورGDI مشکلاتی مانند نبود تعمیرکار، کمبود قطعه، حساس بودن موتور نسبت به بنزین موجود در ایران و… برای آن ها پیش می آید یا نه؟
در ابتدا این دو موتور را معرفی می کنم، سپس به راحتی تفاوت های آن ها قابل بررسی است.
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.
سانتافه DM از سال ۲۰۱۶ به بعد، هم از موتور MPI و هم از موتور GDI بهره برده است که قیمت آن ها بین ۱۵ تا ۲۰ میلیون تومان اختلاف دارد اما اگر تجربه رانندگی با هر دو موتور را داشته باشید متوجه تفاوت آن ها خواهید شد و دید شما نسبت به این دو موتور بازتر می شود.
محمد جبارزاده شیاده/ کارشناسی مهندسی مکانیک
مطلب مفید و کاملی بود..با تشکر
یعنی در مدل gdi مشکل دوده بیشتر هست؟
بسیار عالی….
از نظر علمی مفید بود ولی اینکه در عمل تفاوت چی هست رو بهش نپرداختین مثلا سانتافه مثال زدین مصرف سوخت یا کشش دو مدل چقد باهم فرق داره؟ مشکل دوده هست تو سانتافه یا نه چه هزینه هایی رو میتونه متحمل صاحب ماشین بکنه تفاوت بیست تومنی دو مدل قابل توجیه هست یا نه
خیلی مفید بود ممنون. اینکه نوشتین gdi 15000 psi فشارش هست رو درست نوشتین؟
بله در موتور های gdi مشکل دوده به مراتب بیشتره .چون پشت سوپاپ با بنزین تمیز نمیشه
بله فشار پاشش سوخت در موتورهای gdi حدودا ۲۵۰ برابر mpi هست که میشه حدودا ۱۵۰۰۰psi
تفاوت قیمت ۲۰ میلیونی سانتافه gdi و mpi میارزه.چون میتونیم با شستشوی دریچه گاز از انباشت دوده جلوگیری کنیم که همه مردم اینو نمیدونن.و اینکه این اختلاف قیمت هم مصرف سوخت کمتر و هم قدرت بیشتری بدست میده
دریچه گاز رو میتونی بشوری ولی پشت سوپاپ رو نه
با اسپره کردن هم نمیشه کربن پشت سوپاپ رو پاک کرد چون شما نمیتونید همیشه اسپره تزریق کنید و کربن به مرور در اثر حرارت سوپاپ سفت میشه و فقط با سوهان پاک میشه
ممنون
بسیارعالی بود
من سانتافه Gdi دارم قبلا mpi داشتم چون وزن سانتافه نسبت به موتور ۲۴۰۰واقعا زیاده ولی چون جی دی آی قدرت بیشتری دارد تو گردنه ها اصلا کم نمیاره اگر هم هر دوبار سوخت گیری یکبار بنزین سوپر بزنید عالیه
مطلب ماله ۴ سال پیشه ولی امروز خوندمش … عالی بود … خیلی واضح و ساده همراه با شکل که یادگیری رو آسون میکنه … دم شما گرم … وجودتون و زحماتتون مایه امید و دلگرمی و آرامش خاطره …
سلام و تشکر از مطالب مفید شما فکر کنم فشار پمپ در بخش فشار بالا حداکثر تا ۲۹۰۰ پی اس آی یعنی حدود ۱۹۸ بار برسه نه بیشتر…… پمپ مذکور در بخش ورودی کم فشاره و در بخش خروجی پر فشار …. این پمپ بصورت مستقیم از میل سوپاپ دور میگیره و وظیفه اون بالابردن فشار سوخت بعد از پمپ بنزین باک و غلبه بر فشار بالای محفظه سیلندر هستش
سلام. چه نوع بنزینی واسه gdi مناسب هست. آیا از پاک کننده انژکتور میشه استفاده کرد
توضیحات ساده و تکمیلی را دادید. فقط دو مورد باید عالی باشد تا GDI خدمات خود را کامل بدهد. اول بنزین اکتان بالا و بعدی روغن با کیفیت. در مبحث دوده ها صحبت از کشورهایی است که بنزین عالی دارند و باز مشگل دوده وجود دارد. روغن هم بعلت وجود توربو مشگل دو برابر میشود. علت اینکه تویوتا هر دو نوع پاشش را انتخاب کرده بعلت فروش بالای آسیا و آفریقا هست که بنزین سطح پایین دارند.