bujiile3
3. DİREKT PÜSKÜRTMELİ MOTORLARDA YAKIT SİSTEMİ
İçten yanmalı motorlarda yük kontrolü için gaz kelebeğinin bertaraf edilmesi, volumetrik verimde artış ve pompalama kayıplarında önemli miktarda azalma sağlamaktadır. Bu yöntem dizel motorlarında başarılı bir şekilde uygulanmaktadır. Buji ile ateşlemeli motorlarda bütün çalışma koşullarında hava ile yakıtın istenilen oranda karışması bir çok bağımsız değişkenden etkilendiği için karışımın yanma odasında hazırlanması oldukça zordur. Başarılı bir yanma sisteminin geliştirilmesi yakıt enjeksiyon sisteminin optimum tasarımına ve silindir içi akış alanı ve yanma hızının kontrolü için sistem elemanlarının iyi bir şekilde eşlenmesine bağlıdır. Motorun bütün çalışma koşullarında yakıt spreyi çok iyi atomize olmalıdır. Verimli bir yanma için sprey geometrisi çok önemlidir [13]. Kelebeksiz, kısmi yük çalışma şartlarında DP yakıt sistemi, sıkıştırma zamanının sonunda silindir içerisindeki 1 Mpa basınca kadar, hızlı bir şekilde enjeksiyon sağlayabilmelidir. Yakıt enjeksiyon basıncı, etkin bir atomizasyonu ve dağılımı sağlaması bakımından büyük önem taşımaktadır. Gereğinden daha yüksek yakıt enjeksiyon basıncı, ortalama yakıt spreyi çapını düşürür. Çok yüksek basınç (örneğin 20 MPa) atomizasyonu kuvvetlendirir ancak çoğunlukla yakıtın silindir duvarlarını ıslatmasına neden olur. Yakıt basıncı DP benzin motorlarında 4-13 Mpa arasında olmalıdır. Bu basınç 0,25-0,45 Mpa olan EKYP motorlara göre çok yüksektir. DP motorlarda enjektör ve yakıt pompasından kaynaklanan gürültü seviyesinin azaltılması çalışmaları devam etmektedir. DP uygulamalarının çoğunda, sabit yakıt enjeksiyon basınç hattı “common-rail” kullanılmaktadır. Farklı motor yük aralıklarında, farklı yakıt spreyleri sağlamak ve enjektörün lineer-dinamik aralık gereksinimi azaltmak için alternatif bir metot olarak değişken yakıt enjeksiyon basıncı uygulamaları da kullanılmaktadır [14,15].
DP motorlarda yakıt enjeksiyon sistemleri hem kısmi yüklerde aşırı fakir karışım oranları, hem de tam yükte emme zamanı esnasında başlayan enjeksiyonla homojen dağılımla stokiyometrik karışım sağlamalıdır. Dizel ve EKYP benzin motorlarıyla karşılaştırıldığında, bu yakıt sisteminin gereksinimleri çok karmaşıktır. Yapılan son çalışmalarda elektromanyetik olarak tahrik edilen enjektörlerle common-rail enjeksiyon sistemlerinde bütün bu şartlar yerine getirilebilmektedir [16-20]. DP bir motorda common-rail yakıt sisteminin elemanları Şekil 9’da görülmektedir.
Şekil 9. Direkt püskürtmeli benzin motoru sistem şeması [21]
Günümüz kontrol sistemleri, karışımın hazırlanması ve kontrolü için karmaşık görevleri yerine getirebilmektedir. Örnek olarak, Toyota DP D-4 yanma sistemi, iki aşamalı enjeksiyon stratejisi ile kısmi ve tam yük çalışma şartları arasında geçişi iyileştirmiş, yakıt tüketimi % 30 azaltılmış ve taşıtın ivmelenmesi % 10 arttırılmıştır [22,23]. Mitsubishi DP motorlarla % 20-25 yakıt ekonomisi, % 20 daha az CO2 emisyonları ve % 10 daha fazla çıkış gücü sağlamaktadır. Ayrıca, Mitsubishi firması DP motorlarında kullandığı, genişleme zamanında enjeksiyon ile egzoz sıcaklığını arttırarak, soğukta ilk çalıştırmada katalist etkinliğini hızlandırmaktadır [22,24,25].
4. SONUÇLAR
Direkt püskürtmeli benzin motorları hem yakıt ekonomisi, hem de egzoz emisyonlarında sağladığı faydalarla giderek yaygınlaşmaktadır. Mitsubishi ,Toyota, Nissan, Mercedes ve Renault gibi otomotiv firmaları DP benzin motorlarını kullanmakta ve geliştirmektedir. Nasıl ki karbüratörlerin yerini port yakıt enjeksiyon sistemleri almışsa, gelecekte bu sistemlerin yerini de DP motorların alması beklenmektedir
