A Hyundai Accent és a közvetlen befecskendezés (GDi) technológia
A Hyundai Accent, mint alsó-középkategóriás autó, hosszú utat tett meg az 1995-ös Hyundai Excel utódjaként. Kezdetben három-, négy- vagy ötajtós, elsőkerékhajtású modellként volt kapható, különböző benzinmotorokkal, mint például az 1,3-as és 1,5-ös 12 szelepes (75 és 90 lóerős), az 1,5 literes 16 szelepes (100 lóerős), vagy a későbbi 105 lovas 1,6-os. Később megjelentek az 1,5-ös, 83-110 lóerős turbódízelek is. Az Accentek szalonokban voltak megvásárolhatók szedán vagy coupé kivitelben, kezdetben 1.3 12v (85 le), 1.5 12v (92 le) illetve 1.5 16v (105 le) benzines motorokkal szerelt típusok közül lehetett választani. A dízel típus csak 2003-ban jelent meg.
Az autóiparban mára kulcsfontosságúvá vált az üzemanyag minél hatékonyabb felhasználása, melynek legfontosabb fejlesztési területe a motorgyártás. Ennek egyik modern megoldása a GDi (Gasoline Direct Injection), azaz a közvetlen befecskendezéses technológia. A Hyundai ezt a rendszert jelenleg Európában az Elantrában, illetve az ix35 modellben, míg az Egyesült Államokban az új Sonata, illetve Accent modellekben hasznosítja.
A közvetlen befecskendezés (GDi) technológia bemutatása
A közvetlen befecskendezés gondolata az 1900-as évek legelejére datálódik, az első gyakorlatban is megvalósított példány mint repülőgépmotor működött. Az első, sorozatban gyártott közvetlen benzinbefecskendezéssel ellátott személygépkocsi 1951-ben hagyta el a futószalagot, a Gutbrod 600 köbcentiméteres kétütemű kisautójába a Bosch-sal együtt fejlesztették a pusztán mechanikus és vákuumos szabályzású befecskendező rendszert. Idehaza mindennapi, kézzelfogható valóságként a direkt benzinbefecskendezés először 1997-ben lépett színre a Mitsubishi által GDI-re (Gasoline Direct Injection) keresztelt motorban. Mára szinte nincs jelentősebb gyártó, amelyik ne tartana kínálatban direkt befecskendezésű benzinmotort, zavarba ejtően nagyszámú, egymástól eltérő elnevezéssel (pl. Fiat JTS, GM SIDI, VW FSI, TFSI, Ford EcoBoost, GTDI).
„A GDi egy lehetséges technológiai megoldás” - mondja Mark Shirley, a Hyundai American Technical Center motortervezésért felelős főmérnöke. „A közvetlen befecskendezés önmagában nem hatékony, ez a technológia csupán lehetővé tesz több más változtatást annak érdekében, hogy a motor valóban üzemanyag-takarékossá válhasson.”
Működési elv és komponensek
A motor működését a kerékpárhoz hasonlíthatjuk: ahogy a lábak fel és le mozognak, úgy dolgoznak a dugattyúk a motorban, fordul a főtengely, amelynek energiája végső soron elfordítja az autó kerekeit. A dugattyúk akkor lépnek működésbe, ha üzemanyagot fecskendezünk a motorba és az égéstérben az belobban. A legtöbb modern autóban hengerenkénti befecskendező-rendszer működik, amely az égéstéren kívülről, levegő hozzáadásával fecskendezi be az üzemanyagot akkor, amikor a szívószelep kinyílik. Amikor ez megtörténik, a gyújtógyertya lángra lobbantja az elegyet, amelynek hatására működésbe lépnek a dugattyúk.
Alkatrészek Hyundai kompresszor javításhoz
A közvetlen befecskendezés alapelve lényeges eltérést mutat a már megszokott rendszerekhez képest: a keverékképzés itt nem a szívócsőben történik, a befecskendező szelepek közvetlenül az égéstérbe porlasztják a benzint. Ez természetesen speciális magasnyomású üzemanyagszivattyút igényel. A 3. képen jól látható a szívócsőbe történő befecskendezéshez viszonyított különbség.
A GDi technológia használatával az üzemanyag közvetlenül az égéstérbe jut. Ahogy a dugattyúk fel-le mozognak, összenyomják a levegő-üzemanyag elegyet, mielőtt az elégne. Minél jobban összenyomódik, annál több energiát termel a robbanás során. Az üzemanyag közvetlenül az égéstérbe történő nagy nyomású befecskendezése azonban lehűti az égésteret, így nem jut el az elegy a robbanáspontig. Az égéstérben uralkodó alacsonyabb hőmérséklet nagyobb tömörítési arányt és több szikrát enged, amely lehetővé teszi a motor üzemanyag-hatékonyságát.
A közvetlen befecskendezés óriási előnye a pontos, precíz, gyors adagolás. Alkalmazásával már nem csak a szívás ütemben történhet üzemanyag beáramlás a sűrítőtérbe, hanem akár a szívó, akár a sűrítő ütemben bármikor. A GDi motor kevesebb üzemanyagot tud felhasználni és ehhez több levegőt, ezzel is hatékonyabbá téve a rendszert.
Közvetlen benzinbefecskendező rendszer működése ( DIREKT BEFECSKENDEZÉS TSI FSI )
A befecskendezési sugár terelésével elérhető, hogy a gyújtógyertya környezetében homogén, könnyen gyúló keverék elegye alakuljon ki, míg az attól távolabb eső térben szegény keverék. Az üzemanyag útját az alábbi táblázat mutatja be:
| Komponens | Leírás / Funkció | Jellemző nyomás |
|---|---|---|
| Üzemanyagtank | A benzin tárolására szolgál. | Atmoszférikus |
| Üzemanyag-bemérő egység | Az üzemanyagszint ellenőrzése. | - |
| Elektromos tápszivattyú | Az üzemanyagot szívja fel és továbbítja az üzemanyagszűrőhöz. Külön elektronika szabályozhatja. | Max. 5 bar (kisnyomású kör) |
| Üzemanyagszűrő | Tisztítja az üzemanyagot az elektromos tápszivattyú után. | - |
| Nagynyomású benzinszivattyú | A nyomást megemeli az égéstérbe való befecskendezéshez, motorterheléstől függően. | 50-150 bar (nagynyomású kör) |
| Szabályzószelep | Beállítja a nagynyomású benzinszivattyúba áramló üzemanyag mennyiségét. | - |
| Közös nyomástér (rail cső) | Elosztja a nagynyomású üzemanyagot a befecskendezők felé. | 50-150 bar (max. 200 bar) |
| Nyomásszenzor | Figyeli a nyomást a közös nyomástérben, információt ad a motorvezérlő elektronikának. | - |
| Befecskendezők | Közvetlenül az égéstérbe porlasztják az üzemanyagot nagy nyomással, precíz időzítéssel. | 50-150 bar |
A korábbi 3-5 bar helyett itt a tüzelőanyag nyomása általában 50 és úgy 150 bar közötti, de előfordulnak 200 bar üzemi nyomásra tervezett rendszerek is. A nagy nyomáson, precíz időzítéssel történő közvetlen befecskendezéshez másfajta befecskendezőszelepek kellenek, mint a szívócső-befecskendezéshez. Ezeknek a szelepeknek az ellenállása jellemzően pár ohm-on belüli, meghajtásuk áramkorlátozással történik.
Elektromos autó elemzés: Hyundai Ioniq
A közvetlen befecskendezés előnyei
A közvetlen befecskendezésű benzinmotorok fejlesztése drasztikus technikai újításokat hozott a XXI. század elejére. Száz lóerő, vagy afölötti literteljesítményű motorok kerültek sorozatgyártásba már az alsó-közép kategóriás autókban is. A főbb előnyök a következők:
- Fogyasztáscsökkenés: A gyártók 10-20% javulást ígérnek a szívócső-befecskendezéses motorokhoz képest. Ha még feltöltőt is beépítenek, a megtakarítás mértéke elérheti akár a 30%-ot is. Egyes típusok "szegénykeverékes" üzemmódot is használnak, ami még tovább növelheti a hatásfokot.
- Fajlagos teljesítmény emelkedése: Ez 10-15% környékén van, ami jobb vezetési élményt biztosít.
- Környezetbarát működés: A közvetlen befecskendezés jobban elégeti az üzemanyagot, amelynek következtében kevesebb károsanyag kerül a levegőbe, mint a hagyományos erőforrások esetében. Ez a kisebb károsanyag-emisszió eléréséhez pontosabb üzemanyag-adagolással jár.
- Hatékonyabb égés: Az égéstérben uralkodó alacsonyabb hőmérséklet nagyobb tömörítési arányt és több szikrát enged, amely lehetővé teszi a motor üzemanyag-hatékonyságát.
A GDi technológia hátrányai és kihívásai
A nagyobb teljesítménynek, alacsonyabb elméleti fogyasztásnak ára van. A precíz szerkezetek hátránya, hogy egy kisebb, valamely periférián történő meghibásodás egy sor működési rendellenességet vonhat maga után. Észrevehető a gyakorlatban, hogy nem minden fejlesztés teszi tartósabbá a gépjármű-motorokat. Az emissziós törvényi szabályozás miatt gyakran olyan megoldásokat kénytelenek alkalmazni, amelyek hoznak ugyan 1-2 gramm CO2-kibocsátás-csökkenést, de alapjaiban tesznek megbízhatatlanná egy motorkonstrukciót.
A szívóoldali kokszosodás problémája
A közvetlen benzinbefecskendezésű Otto-motorok egyik legnagyobb hátránya a külső keverékképzésű elődeihez képest a szívóoldali kokszosodás. A közvetlen befecskendezésű Otto-motorok szívószelepe működés közben forróbb, mint a szívócső befecskendezésűé. Ennek oka, hogy a befecskendezett üzemanyag nem hűti le, hiszen a befecskendezés az égéstérbe történik. A forró szívószelepen lecsapódik a szívócsőbe visszavezetett kartergáz, és apránként növekszik a lerakódás mértéke. Amely motoroknál alkalmaznak kipufogógáz-visszavezetést (EGR-szelep), azoknál ezek a gázok is súlyosbíthatják a problémát.
Sajnos nem csak a szelep kokszos, hanem a szívócsatorna is. A keresztmetszet-csökkenés légáteresztés-csökkenést okoz, ami rontja a motor töltetcseréjét, ezáltal a hatásfokát. Ez csak a kisebbik probléma. A közvetlen befecskendezésű Otto-motor tökéletes működéséhez elengedhetetlen, hogy a sűrítőtérben történő légáramlás a megtervezett módon történjen. Ha a szívószelepen lerakódott koksz befolyásolja a levegő áramlását, akkor a befecskendezési sugár terelése sem lesz tökéletes, ez égési rendellenességekhez vezethet, mert a sűrítőtérben lokális szegénykeverékes pontok alakulhatnak ki, ami hatással van a lángterjedésre munkaütemben.
Az új motor első beindításától kezdve jelentős kokszképződés indul meg a szívószelepek szárán és hátoldalán. Attól függően, hogy döntően autópályán vagy városban használjuk a kocsit, ennek az érzékelhető jelei úgy 50 ezer és 150 ezer km között jelentkeznek, teljesítménycsökkenés, egyenetlen alapjárat formájában. Mivel a lerakódás nem hirtelen, hanem csak fokozatosan alakul ki, az esetek többségében a gyanútlan tulajdonosnak jó darabig fel sem tűnik: valami nincs rendben. A leváló kis darabok nemcsak a katalizátor hatásfokát rontják, hanem akár a hengerfalat és a dugattyúpalástot is károsíthatják.
Hogyan cseréljünk pollen szűrőt egy Hyundai H1-ben?
Rossz minőségű hajtóanyag tankolása a befecskendező-rendszer rendetlenkedését okozhatja, rángat a motor. A megoldás a lerakódásgátlós tisztítás, de a szívóoldali koksz eltávolítására speciálisabb eljárásokra, mint például a dióhéjas tisztításra van szükség.
Egyéb kihívások és költségek
A GDi technológia költségessége is jelentős. „Üzemanyag-szivattyú, üzemanyag-vezetékek, befecskendezők, stb. mind drágábbak, mivel a magasabb nyomás nagyobb igénybevételt elviselő anyagokat kívánnak” - mondja Shirley. A direktbefecskendezős benzinesek más hibaforrásokkal is tudnak szolgálni. A fogyasztási előnyöket talán ellensúlyozza, hogy ezeknek a motoroknak a javítása, diagnosztizálása, és az üzemanyagrendszer alkatrészárai jóval súlyosabb összegek, mint hagyományos társaiké. Mivel a befecskendezés helytelen működése gyakran egy sor mechanikai hibát von maga után, érdemes vásárlás előtt a kiszemelt autót egy alapos mechanikai vizsgálatnak alávetni. Egy egyszerű kompresszió- és nyomásveszteség mérés sorsdöntő lehet.
A Hyundai és a közvetlen befecskendezés
A Hyundai, mint dél-koreai autógyártó és a világ negyedik legnagyobbja, aktívan részt vesz a motorfejlesztésben. Bár a legelső Accentek nem közvetlen befecskendezésű motorokkal készültek, a Hyundai globálisan alkalmazza a GDi technológiát újabb modelljeiben, beleértve az Egyesült Államokban forgalmazott újabb Accent verziókat is.
A vállalat folyamatosan fejleszti motorpalettáját, és már számos Smartstream G motorcsalád tagja is közvetlen befecskendezésű:
- Az 1,0 literes Hyundai G3LF vagy Smartstream G 1.0 T-GDI motort 2020 óta gyártják, és olyan népszerű modellekre telepítik, mint a Kona, a Bayon, valamint a Kia Stonic, a Ceed és a Rio.
- Az 1,5 literes Hyundai G4FS vagy Smartstream G 1.5 T-GDI motort 2019 óta gyártják, és olyan népszerű modellek kínai változataira telepítik, mint a Sonata, a Tucson és a Sportage.
- A 2,0 literes Hyundai G4NN vagy Smartstream G 2.0 T-GDI motort 2019 óta gyártják, és olyan modellek kínai változataira telepítik, mint a Custo, a Sonata, valamint a Kia K5 és a Carnival.
Ezek a motorok demonstrálják a Hyundai elkötelezettségét a korszerű, hatékony benzinmotorok iránt, melyekben a közvetlen befecskendezés kulcsszerepet játszik.
tags: #hyundai #accent #kozvetlen #befecskendezes