Doğrudan enjeksiyonlu motor
Petrol kaynaklarının giderek azalmasıyla birlikte, tüketicilerin araçların yakıt tasarrufuna olan talebi de giderek artmış ve bu durum, yeni bir benzinli motor yanma türü olan “zayıf karışımlı yanma” teknolojisinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Zayıf karışımlı yanmayı sağlamanın ideal yolu, direkt enjeksiyon (FSI) ve tabakalı enjeksiyondur; yani benzinli direkt enjeksiyon (GDI) teknolojisidir. Doğrudan enjeksiyonlu motorda benzin silindire enjekte edilir; enjektör yanma odasına monte edilmiştir. Doğrudan enjeksiyonlu benzinli motorda, yanma odasına giren hava ve yakıt karışımı, emme valfi aracılığıyla yanma odasına girer ve karışım ateşlenerek reaksiyona girer. Bu çalışma prensibi, doğrudan enjeksiyonlu dizel motorla benzerdir; bu nedenle, silindir içi enjeksiyonlu benzinli motor, büyük ölçüde dizel motorların yapısına uyarlanmıştır.
Doğrudan enjeksiyonlu motorlarda 40:1’e varan hava-yakıt oranı, yakıt tasarrufu, emisyonların azaltılması ve dinamik performansın iyileştirilmesi, motor titreşimlerinin azaltılması, yakıt enjeksiyonunun doğruluğunun artırılması ve motorun daha dayanıklı olması gibi avantajlar sayesinde, tüm otomobil üreticileri kendi doğrudan enjeksiyonlu motorlarını piyasaya sürmüştür; örneğin Volkswagen’in FSI (Fuel Stratified Injection), GM’nin SIDI (kıvılcım ateşlemeli direkt enjeksiyon), Toyota’nın D-4S, BMW’nin HPI (yüksek basınçlı direkt enjeksiyon), Mitsubishi’nin GDI (benzinli direkt enjeksiyon) ve Porsche’nin DFI (direkt yakıt enjeksiyonu) gibi modelleri piyasaya sürmüştür.
FSI olarak da bilinen doğrudan enjeksiyon (Fuel Stratified Injection – Yakıt Katmanlı Enjeksiyon) teknolojisi, geleneksel benzinli motorların geliştirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Geleneksel benzinli motorlarda, bilgisayar tarafından belirlenen kam mili konumu ve motorun çalışma koşulları temel alınarak yakıt enjektörleri kontrol edilir ve yakıtın emme manifolduna püskürtülmesi sağlanır. Ancak, yanma odasına nozülden belirli bir mesafe olması, hava emme valfinin açılıp kapanmasıyla benzin ve havanın karışması ve boru duvarına yapışan büyük ve küçük yağ parçacıklarının etkisi nedeniyle, yakıt enjektörlerinin püskürttüğü yakıtın doğrudan silindire yönlendirilmesi amaçlanmaktadır.
FSI, Volkswagen Grubu tarafından, geleneksel benzinli motorlarda silindir içinde oluşan yağ eksikliği sorununu gidermek amacıyla geliştirilen bir teknolojidir. Bu teknoloji, dizel motorlardaki yağ teknolojisine benzer şekilde, gelişmiş direkt enjeksiyonlu benzinli motorlarda, bir pistonlu pompa aracılığıyla silindir içinde 100 barın üzerindeki gerekli basıncı sağlayarak benzini solenoid enjektörlere besler. Ardından, bilgisayar kontrollü püskürtme sistemi sayesinde yakıt en uygun zamanda doğrudan yanma odasına püskürtülür; kontrol hassasiyeti milisaniyeye yakındır. Burada kilit nokta, enjektörlerin montajıdır; silindirin sol üst köşesinde belirli bir boşluk bulunması gerekir. Silindirin üst kısmında çok çevre dostu bujiler ve bir dizi 1.4TSI motor valfi yer aldığından, yapı oldukça kompakttır; bu nedenle emme valfi tarafına yakın bir şekilde düzenlenmiştir. Püskürtme sisteminin tasarım ve üretim gereksinimleri oldukça yüksek olduğundan, düzen mantıksızsa, özellikle üretim hassasiyetindeki eksiklikler sızıntıya yol açabilir ve bu da yarardan çok zarar verebilir. Ayrıca, FSI motorlarının yakıt kalitesi gereksinimleri nispeten yüksektir; mevcut durumdaki yerli yakıtların FSI motorlarının gereksinimlerini karşılaması zor olabilir, bu nedenle ithal Golf FSI motorlarının montajının bir kısmında uyum sağlanmış gibi görünmektedir.
Buna ek olarak, FSI teknolojisi iki farklı yağlama şekli kullanır: katmanlı ve homojen yağlama şekilleri. Katmanlı yağlama sırasında düşük veya orta hızda motor çalışma modu. Bu noktada, gaz kelebeği kısmen açıktır; emme manifoldundan silindire giren hava, pistonun tepesine çarpar; pistonun tepesindeki özel şekil, bujinin yakınında bir girdap oluşmasını sağlar. Sıkıştırma sürecinin sonuna doğru, püskürtme ucu tarafından az miktarda yakıt püskürtülür ve yanıcı gazlar oluşur. Bu katmanlı yaklaşım, motorun yakıt verimliliğini tam olarak artırabilir; çünkü hız düşük ve yük az olduğundan, bujinin çevresinde yüksek konsantrasyonlu bir gaz karışımı oluşması gerektiği dışında, yanma odasının diğer bölgelerinde sadece daha yüksek seviyelerde hava karışımı bulunabilir ve FSI ideal duruma çok yakındır. Gaz kelebeği tamamen açıldığında ve motor yüksek hızda çalışırken, silindire giren bol miktarda hava, benzinle karışarak güçlü bir yüksek hızlı girdap oluşturur. Bu da yakıtın yanmasına katkıda bulunarak motor gücünü artırır. Bilgisayar, motorun çalışma koşullarına göre yakıt enjeksiyon modunu sürekli olarak değiştirir ve her zaman en uygun yakıt besleme yöntemini seçer. Yakıtın tam olarak kullanılması, sadece yakıt verimliliğini ve motor gücünü artırmakla kalmaz, aynı zamanda emisyonları da iyileştirir.