Direkt Enjeksiyonlu Motorlar Parçaları ve Çalışması

Direkt Benzin Enjeksiyonlu Motorların Kumanda Edilmesi

Çok noktadan emme manifolduna enjeksiyonlu atmosferik benzinli motorlarhomojen karışımla çalışır, motor kumandası (güç-motor devri talebi) gaz pedalına basma miktarına (pedal pozisyonuna) ve buna göre çalışan elektrikli gaz kelebeğinin açılma miktarına göre belirlenir. Yani motor, gaz kelebeğinin açılma açısıyla ayarlanan hava miktarının ayarlanmasıyla kumanda edilir, gaz kelebeği çok açılırsa daha çok hava girer, giren hava miktarına göre yakıt enjeksiyonu da arttırılır ve motor devri artar.

Dizel motorlarsa sürekli fakir karışımla çalışır, emme manifolduna giren hava miktarı motorun çalışmasını kumanda etmez, bu amaçla bir gaz kelebeği yoktur-kullanılmaz (stop klapesi başka). Emme manifolduna ve yanma odasına bol miktarda hava alınır ki fakir karışım sağlansın. Dizel motorda, motor gücü-devri, gaz pedalına basma miktarına göre enjektörlerin yakıt püskürtme miktarı değiştirilerek ayarlanır. Yakıt püskürtme miktarı, enjektörlerin püskürtme süreleri değiştirilerek ayarlanır, (ayrıca yakıt basıncı arttıkça da püskürtme miktarı artar), yani motoru enjektörler gaz pedalına konumuna göre kumanda eder.

Direkt enjeksiyonlu benzinli motorlarise, hem homojen karışımla hem de katmanlı karışımla çalışıyordu. Bunlar atmosferik veya turbo benzinli de olabilir.

Motor homojen karışım modunda çalışırken motor kumandası gaz pedalına bağlı çalışan elektrikli gaz kelebeğinin, emilen hava miktarını ayarlamasıyla kumanda edilir. Yani motor devri-gücü; motora alınan havanın miktarıyla belirlenir.

Motor katmanlı (kademeli) moda geçtiğindeyse, gaz kelebeği tamamen açıktır, motor fakir karışımla bir dizel motor gibi kumanda edilir. Motor kumandası, gaz pedalı konumuna bağlı olarak, enjektörlerin enjeksiyon miktarına göre yapılır. Motoru gaz kelebeği değil, enjektörler kumanda eder.

Püskürtülen yakıt miktarı, enjektörlerin açık kalma süresine ve yakıt basıncına bağlıdır.

Direkt Benzin Enjeksiyon Sisteminin Parçaları ve Görevleri

Elektrikli Yakıt Pompası: Düşük basınç hattında çalışan bu elektrikli pompa, benzin deposunda bulunur ve yakıtı yaklaşık 4-8 bar civarı basınçla yüksek basınç pompasına gönderir. Bir besleme pompası olarak çalışır.

Yüksek Basınç Pompası:Benzinin yanma odasına direkt püskürtülebilmesi için çok daha fazla basınca gerek vardır, bu sebeple benzin deposundaki elektrikli besleme pompasına ilave olarak, motor silindir kapağına yakın konumda, hareketini eksantrik milinden alan bir yüksek basınç yakıt pompası kullanılmaktadır. Direkt benzin enjeksiyonunda benzin basıncı rölantide yaklaşık 40-60 bar, motor yüke bindiğindeyse 120 bar’dır (100-200 bar arasında değişebilir).

Benzin Enjektörleri:Selenoid valflerler elektronik olarak kumanda edilen enjektörler, rail borusundan yüksek basınç borularıyla aldıkları benzini, ECU kumandasında sırasıyla silindirlerin içine püskürtürler.

Rail borusu:pompadan kaynaklanan basınç dalgalanmalarına yer bırakmaksızın, her zaman yüksek basınca sahip bir miktar yakıt hazır bulundurur ve benzin enjektörlerine gönderir. Motor kontrol ünitesinin (ECU) voltaj sinyaliyle elektrohidrolik olarak çalışan enjektörler açılıp kapanarak benzini püskürtüler.

Basınç Sensörü:Rail borusunda bir basınç sensörü bulunur ve yeterli basıncın oluşması hakkında motor kumanda ünitesine (ECU) bilgi verir.

Basınç Regülatörü:Yüksek basınçlı yakıt pompasının bastığı benzin basıncının, rail borusunda (yakıt rampası) yeterli düzeyde tutulmasını sağlar, basınç aşırı yükseldiğinde yakıt tahliyesiyle basıncı düşürür.

Motorda Bulunan Diğer Donanımlar:

EGR Sistemi:Soluduğumuz havada %78 oranında Azot (N) ve %21oranında oksijen (O) bulunur. Özellikle fakir karışımla (fazla hava (oksijen) ve az yakıt) çalışan motorlarda daha fazla olmak üzere, tüm içten yanmalı motorlarda, yanma sırasında havadaki Oksjen (O) ile Azot (N) arasında, yüksek sıcaklıktan dolayı kimyasal reaksiyon oluşur ve azot (N) ve oksijen (O) atomları farklı sayılarda birleşerek azot oksitleri oluşturur. Örn: NO, N2O3, N2O vb. Sonuçta farklı sayılarda O ve N atomlarını oluşturduğu bileşiğe genel olarak NOx (azot oksit) denir. Çevreye-sağlığa zararlı bir gazdır. Ayrıca yanma odasında sıcaklık ve oksijen ne kadar artarsa, NOx oluşumu da o kadar artar. Fakir karışımda alev sıcaklığı daha fazladır. Yanma odasının sıcaklığını (yanma verimini) düşürmek için, egr sistemiyle yanma odasına biraz egzoz gazı geri gönderilir, böylece yanma sıcaklığı düşer, NOx oluşumu azalır.

Direkt enjeksiyonlu benzinli motorlarda NOx emisyonlarının azaltılması amacıyla EGR sistemi kullanılmaktadır. Sistem egr valfi ve egr soğutucudan oluşur. EGR sistemi, egzoz hattındaki bir miktar egzoz gazını (yaklaşık %25’i kadar) tekrar emme manifolduna gönderek, emme zamanında temiz havayla birlikte yanma odasına alınmasını sağlar, bundaki amaç yanma sırasında oluşan sıcaklığı düşürmektir. Yanma sıcaklığı düşerse NOx emisyonlarının oluşma miktarı da azalır, çünkü N (azot) ve oksijen (O), sıcaklık basınç yükseldikçe daha kolay reaksiyona girip azotoksitlere (NOx) dönüşür.

EGR sistemi dizel motorlarda ve çok nokta enjeksiyonlu benzinli atmosferik motorlarda da kullanılır.

Fakir karışımla çalışan motorlarda oluşan ve egzoz gazlarında görülen fazla orandaki azotoksit (NOx) gazını azaltmak için, EGR dışında çeşitli ilave donanımlar da kullanılır. Bunlar Adblue (Bluetech), azot oksit katalizörü vb. sistemlerdir.

Geniş Bantlı Oksijen (Lambda) Sensörü: Geleneksel iki noktalı (sıçramalı) lambda sensörleri, egzoz gazındaki oksijen miktarına göre (en fazla %1 oksijen olabilir) 0 ila 1000 milivolt (1000milivolt=1volt)  arasında bir gerilim üretirler (bir pil gibi voltaj üretiler). Lambda=1 (homojen karışım – ideal karışım-stokiyometrik oran) değeri, oksijen sensörünün yaklaşık 450-500 milivolt voltajına karşılık gelir. Bu voltaj ECU tarafından algılanıp bilgi olarak işlenir ve kullanılır. Karışım zenginleştikçe, oksijen sensörü voltajı artar; fakirleştikçe, oksijen sensörünün ürettiği voltaj değeri azalır.

Egzoz gazındaki oksijen miktarı, ECU tarafından lambda değerini hesaplanmasında kullanılır. Bu lambda sensörleri, klasik çok nokta enjeksiyonlu ve homojen karışımla (lambda=1 ve civar değerler) çalışan benzinli motorlar için yeterince farklı değerlerde voltajlar üretir, ve bu tip motorlarda iş görebilirler. Fakat daha geniş lambda değerleri (Lambda: 0,5 – 3) aralıklarında, ürettikleri voltaj sinyallerinin değer aralıkları azalmaktadır. Lambda değerleri çok değişse bile, oksjien sensörünün ürettiği voltaj değişimi bir birine çok yakın olmaktadır, bu ise ECU tarafından değişimin algılanamaması riskini doğurmaktadır. Özetle, klasik lambda sensörü, fakir karışım değerlerini sağlıklı ölçemez.

Direkt enjeksiyonlu motorlar çok daha geniş lambda aralıklarında (zengin karışım, homojen (lambda=1) ve fakir karışım (lamda 1,5 – 1,9 vb.) modlarında çalışmaktadır, bu geniş lambda değerlerinde klasik oksijen sensörü işlevsiz kalır, bu durumda motor yönetiminde karışımın iyi ayarlanması sağlanamaz. İşte bu sebeplerle, çok daha geniş lambda değerlerinde çalışan motora uygun, çok daha geniş lambda değerlerine göre daha net (farklı) voltaj sinyalleri üreten geniş bantlı oksijen sensörleri kullanılmaya başlanmıştır. Geniş bantlı lambda sondası, katalitik konvertör öncesinde bulunandır. Sensör değişiminde kablo ve soketleri de beraber değiştirilmelidir.

Katalitik konvertör çıkışında bulunan ikinci lambda sondası ise, yine eski tip iki noktalı (sıçramalı) lambda sensörüdür bu sensör katalitik konvertörün çalışmasını (etkinliğini) denetler. Egzoz gazları katalitik konvertörde temizlendiği için, çıkışındaki gazların lambda değerleri çok dar bir aralıkta olmaktadır. Motorun çalışmasına direkt etki etmez.