Bensiinimootor diisli eeskuju järgides

Virgo Tiitsu 06. juuli 2001, 00:00

GDI (Gasoline Direct Injection) lühend tähendab erinevalt teistest taoliste lühenditega (CDI, HDI, PDI) tähistatud mootoritest mitte diisel-, vaid bensiinimootorit. Samas on neil lisaks tähisele muudki ühist ? ka GDI-mootoril ei pritsita kütust mitte sisselaskekollektorisse, vaid otse silindrisse.

Seni on taolise mootori kasutusele võtnud Jaapani autotootja Mitsubishi, mille autoinsenerid on püüdnud ühendada diiselmootori ökonoomsuse ja bensiinimootori erksuse. Aastakümnete pikkuse uurimustöö tulemusena ongi valminud mootor, mis tarbib tavalise hargpritsemootoriga (MPI) võrreldes 20% vähem kütust, on 10% võimsam ja heitgaasid puhtamad.

Tõsi, ajaloost on teada mitmeid teisigi otsepritsega bensiinimootoreid, kuid need olid paigaldatud lennukitele ning võistlusmasinatele ning nende ülesanne oli toota võimalikult suurt võimsust. Ökonoomsus ja heitgaaside puhtus olid seal sootuks teisejärgulised, mistõttu on tänapäeva seeriaautodel selliste mootorite kasutamine mõeldamatu.

Kuidas siis GDI-mootor töötab ning mille poolest ta erineb diiselmootoritest ning varasematest bensiini sissepritsemootoritest? Ehituslikult on kõige suurem erinevus püstises sisselaskekanalis, eri kujuga kolvis, kõrgsurvepihustites ja -bensiinipumbas.

Otsesissepritse diiselmootoris süttib kütus kõrge temperatuuri tõttu iseenesest, mistõttu on diiselmootoris põlemiskõlbliku küttesegu valmistamine tunduvalt lihtsam. Bensiini- ehk ottomootoris süüdatakse küttesegu elektrisädemega. Kütuse ja õhu segu süttib aga ainult siis, kui see on küünla elektroodide juures suhtega 1:14,7-le. Selle tagamine erinevate temperatuuride, koormuse ja pöörlemissageduse tingimustes on ottomootoris üks keerulisemaid ülesandeid.

Tavalistes, hargsissepritsemootorites pihustatakse kütus sisselaskekollektorisse, kus see seguneb õhuga, sealt liigub ta edasi silindrisse ning täidab selle ühtlase homogeense kütteseguga. Kui küttesegu oluliselt lahjemaks muuta, siis see enam põlema ei sütti. GDI-mootorites pihustatakse bensiin ligikaudu 50bar rõhuga otse silindrisse, mistõttu juhitakse ka õhk silindrisse eraldi.

GDI-mootor töötab olenevalt tingimustest kas ökonoomsus- või võimsusre?iimil. Ökonoomsusre?iimil töötamisel on küttesegu koostis 1:20?1:40 (koos heitgaaside tagastamisega isegi 1:55!) ning pihustamine toimub survetakti keskel. Kütuse pursk on tilgakujuline ja kütus on koondunud selle keskossa. Püstiste sisselaskekanalite ja erikujuliste kolbidega on saavutatud silindris õhu püstisuunaline liikumine, mis suunab kütuse küünla elektroodide juurde. Nii saadakse seal süttimiskõlbulik küttesegu, samas kui silindri keskmine küttesegu suhe on tugevalt alla süttivuspiiri. Võimsusre?iimis töötamisel on küttesegu koostis 1:14,7 ning pihustamine toimub sisselasketakti ajal. Kuna silindris on sellel hetkel välisõhuga peaaegu võrdne rõhk (bensiini rõhk pihustitel aga kogu aeg 50 bar), on kütuse pursk lehtrikujuline ja kütus koondunud silindri äärtesse. Nii saavutatakse kogu silindri ulatuses ühtlane küttesegu. Võimsuse suurenemine saavutatakse suurema surveastmega, mis GDI-mootorites on 12,5. Tavamootoritel (mille surveaste on ligikaudu 10,5) piirab surveastme suurendamist bensiini detonatsioonikindlus. GDI-mootoritel on plahvatusoht väiksem, kuna aurustuv bensiin jahutab silindrit. Lisaks jahtub võimsusre?iimil ka sisseimetav õhk. Et saavutada suuremat pöördemomenti väikestel pööretel, pihustatakse kütus silindrisse kaheastmeliselt, seda nii sisselaske- kui ka survetakti ajal. Kuidas on aga lood heitgaasidega? Kuna mootor on ökonoomsem, põletab see ka vähem kütust ja tekib vähem süsihappegaasi. Lämmastikoksiidide vähendamine, mis üldiselt on lahjasegumootorite probleemiks, on GDI-mootorites lahendatud suurema hulga heitgaaside tagastamisega. Lisaks uut tüüpi katalüsaator, mis kõik kokku võimaldab saada 10% puhtamaid heitgaase.

Äripäev http://www.aripaev.ee/img/id-aripaev.svg
25. November 2011, 11:42
Otsi:

Ava täpsem otsing