MPS motor mélyebben, avagy DISI Turbó boncolgatás.

 Nyomáskülönbség csőben, térben.

  A Mazda közvetlen befecskendezéses szikra gyújtású (DISI) tüzelőanyag ellátó rendszere a szívócső helyett közvetlenül az égéstérbe porlasztja, vagy inkább ködösíti be a benzint. Ennek eredményeképpen nagyobb a teljesítmény, nyomaték, hatásfok, és a jobbak a környezetvédelmi jellemzők. Nézzük miért van ez így!

A Mazda DISI rendszere a benzint akár 110 Bar-os nyomás alatt is tarthatja a közös gyűjtőcsőben az injektorok előtt. Ez nagyjából 40-szerese a "hagyományos " befecskendezési rendszerek 3 Bar körüli befecskendezési nyomásának. A 110 Bar-os nyomás egyébként olyasmi lehet, mintha két megrakott teherautó nehezedne a mellkasunkra. Ilyen nyomás alatt (a hengerben uralkodó nyomásnál kb. 50-szer nagyobb, hiszen a szelepek még nyitva vannak) az "atomizált" tüzelőanyag azonnal szétterjed és párolog, hiszen jóval alacsonyabb nyomású (henger) térbe kerül.

A szívó oldali vezérműtengely hajtja a nagynyomású benzinpumpát az MPS motorban.

 

Benzin a hűtésért.

 A jégkocka olvadásához, vagy a víz forrásához hasonló halmazállapot változás a hengerben elnyeli a környezet energiáit és nagymértékben csökkenti a teljes töltet hőmérsékletét, miközben az üzemanyag tökéletesen elkeveredik a levegővel a beömlési szakaszban. Habár a tüzelőanyag hűtő hatása a normál befecskendezési rendszerek esetében is jelentkezik, a közvetlen benzin befecskendezéses GDI (gasoline direct injection) rendszerek esetében a nagyobb nyomás következtében ( jobb porlasztás, gyorsabb párolgás) nagyságrenddel erősebb hatású. A Mazda szerint a töltet hőmérséklete 30-40 Celsius fokkal csökken.

Ugyanezen célból - a töltet hőmérsékletének csökkentésére -, akarunk nagyobb töltőlevegő hűtőt autónkra, hiszen az alacsonyabb hőmérséklet sűrűbb töltetet eredményez, melynek kisebb a térfogat "igénye". Ez lehetővé teszi, hogy a turbófeltöltő még több levegőt nyomjon a motorba, javítva ezzel a térfogat kihasználtságot, mely 10 százalékkal is növelheti a nyomatékot alacsony és közepes főtengely fordulatszámokon.

 

Variációk egy témára.

Persze az egyes gyártók közvetlen benzin befecskendezéses rendszerei között vannak különbségek. Miközben az Audi/VW FSI motorjaiban a hűtés előnyeit úgy használják ki, hogy a szívó szelepek még nyitva vannak befecskendezéskor, így több levegő "fér be" a hűvösebb hengertérbe, addig egyes motorokban a szelepek zárása megelőzi a befecskendezést. Ezek esetében nem engednek be több levegőt ahogy hűl a töltet, inkább csak arról van, hogy a töltet hidegebb lesz a hengerben.

A Mazda DISI rendszerek esetében a befecskendezés a szívó szelepek nyitott állapotában történik. A beömlő levegő forró annyira, hogy az összehúzódás (hűlés) képes kiegyenlíteni a levegő térfogatát a befecskendezett benzin mennyiséghez képest.

Nem szabad arról az állapotról sem megfeledkezni, amikor a sűrítési szakaszban kerül befecskendezésre a benzin. Bizony több üzemállapotban is ebben a működési ütemben lépnek működésbe az injektorok. A dolog nagyon abba az irányba mozdul el, hogy a benzint jórészt a dugattyúk hűtésére használják a turbós motorokban, de azért ebből ne vonjuk le azt a következtetést, hogy több benzinnel brutál dússá (pig rich) kell tenni a keveréket, hiszen erre nincs szükség.

 

Szélsőségesen is biztonságosan.

A nagyobb teljesítmény nem kizárólag a térfogat hatásfok növelésének köszönhető, sok más tényező is közrejátszik benne. A hengerekben a benzin/levegő keverék hőmérsékletének csökkentése megengedte a mérnököknek a sokkal agresszívabb gyújtás időzítést, hiszen hidegebb töltet miatt a kopogásos égés veszélye később jelentkezik a sűrítési ütem során. A detonációs égés esélye is kisebb, mivel a befecskendezett üzemanyag spray-köd dúsabb része a gyújtógyertya elektródájához van irányítva, ezáltal könnyebben és egységesebben gyullad be, hatásosan begyújtva a keverék benzinben szegény részeit is.

 Ez az oka annak, hogy a Mazda még garanciát is mer adni egy olyan turbós motorra, melynek 9,5:1 a kompressziós viszonyszáma, és napi szinten 1,07 Bar turbónyomással üzemelhet. Egyébként az Audi/VW csoport 2,0 literes hengerűrtartalmú FSI motorja 10,3:1 kompresszióval fut.

Nagyobb előgyújtás szintén csökkenti a kipufogógázok hőmérsékletét, mely kevesebb stresszt okoz a turbónak. Ez pedig megnyitja az utat a turbófeltöltők méretének változtatásához, szélesebb fordulatszám tartományban használható egységek alkalmazásához.

 

Akadálymentesítés.

A beömlő csatornák, és alattuk a befecskendezők furatai a Mazda MZR-DISI Turbó hengerfejében.

A benzin közvetlenül hengerekbe juttatása eltávolította a szívócsőből az eddig az áramlás útjába kerülő befecskendezőket, hiszen ezekben a rendszerekben a hengerfejben vannak a nagynyomású injektorok. Még fontosabb, hogy a beömlő nyílások alakját nem befolyásolja az injektorok elhelyezésének helyigénye. A levegő szabad áramlásába belezavaró befecskendezők elköltöztetésével a közvetlen befecskendezéses motoroknak egyenes légbeömlő csatornái és csövezése lehet. A Mazda DISI turbónak motornak is magas beömlő nyílásai és nyílegyenesen a hengertérbe irányított szívócsövei vannak.

 

Japán kontra német.

Bár a közvetlen befecskendezés alapjai azonosak, gyártóként különböznek a motor irányítási stratégiák. A Mazda MPS-esek és CX-7-esek MZR DISI Turbója például a benzin fokozott hűtési hatását elsősorban a nagyobb teljesítmény, és jobb működési hatásfok érdekében használja ki. A Mazda motor csak a homogén benzin/levegő feltöltési fázist használja, ami azt jelenti, hogy a tüzelőanyag pontosan adagolva és időzítve érkezik, azaz a teljes hengertérfogat igen precízen mért benzinnel, és levegővel kerül feltöltésre.

Az Audi/VW gyártól származó európai FSI erőforrások ezzel szemben különleges stratégiát "alkalmaznak" a nagyobb üzemanyag takarékosság elősegítésére. Közepes, illetve nagy terhelésnél az FSI motorok a többi benzines motorhoz többé kevésbé hasonlóan keverik a benzint, és levegőt. Viszont nagyon visszafogott használat (rész üzemmód) esetén az FSI motorok szegény keverékes üzemmódba kapcsolnak, és csak a gyertya elektróda közvetlen környezetébe fecskendeznek benzint, mely itt virtuálisan sztöchimetrikus arányú töltetet eredményez, azért csak virtuálisan, mert nincs ideje szétterjedni a benzin ködnek.  A henger többi részében gyakorlatilag tiszta levegő van,  de a gyertya körüli dúsabb keverék képes a benzinben nagyon szegény részeket is gyulladásra bírni. Önmagában a gyújtóív hőközlése erre nem lenne képes. Ebben a szegénykeverékes időszakban az átlagos levegő/benzin arány a hengerben akár a 65:1-et (65kg levegő/1 kg tüzelőanyag) is elérheti (!!!), szemben az ideális 14,7:1-el (sztöchiometrikus arány).  Van azonban hátránya is ennek a benzin hiánynak, mégpedig a nagyon magas kipufogógáz hőmérséklet, illetve az ezzel összeföggő magas nitrogén-oxid kibocsájtás.  Ez utóbbiból kifolyólag például Észak-Amerikában nem kapcsolhatnak szegény keverékes üzemmódba az FSI motorok. Bár vannak speciálisan NOx semlegesítésére tervezett katalizátorok, de az amerikai benzinek magas kéntartalma végzetes hatással lenne rájuk.. Az európai benzineknek kisebb a kéntartalma.

Habár a közvetlen benzin befecskendezés egyelőre nem könnyen módosítható utólagos tuning szempontjából, gondova itt a nagyobb üzemanyag mennyiség bevitelre, ahogy egyre több új típus jelenik meg ezzel a típusú befecskendezéssel, úgy fogják a tuningmesterek is kihasználni előnyös tulajdonságait tisztább, erősebb és takarékosabb módosított autók építéséhez.

 

Kontrollált lábmunka.

A Mazda szintén meglepetést okozott az elektronikus fojtószelep újszerű, és rendkívül hatásos alkalmazásával. Sokan bírálták már a nem "bowdenes" pillangószelepeket, hogy lassan reagálnak a gázpedál parancsaira. Mindez a Mazda3 MPS-re nem mondható el, ahol a motoros pillangószelep alkalmazásának elsődleges célja a nyomatékleadáés szabályozhatósága volt. Tudva lévén, hogy a túl sok nyomaték - még önzárő diffivel is -, előnytelen egy fronthajtásúban, a Mazda mérnökei kifejlesztettek egy nyomaték szabályzó rendszert, amikor a váltó első, második, vagy harmadik sebesség fokozatban van.

Persze mindez nem ismeretlen ötlet más európai márkák esetében sem (sok márka alkalmazza a téli közlekedés könnyítéséhez), a Mazda3 MPS nyomaték leadás szabályzása azoktól eltérően független a menetstabilizáló (DSC) rendszertől, és kikapcsolt DSC-vel is jól érezhetően működik. Az úton tesztelve a fojtószelep szenzációs szabályzását, kis sebességű kanyarba érkezve "lebegtetett" gázpedál állással, a kanyar csúcsán teljes gázt adva tökéletesen érezni, hogy mekkora erőt tart vissza rendszer, és az első kerekek gyakorlatilag kirántják az autót a kanyarból anélkül, hogy kitépnék a kormánykereket a kezünkből. 

A legtöbb mai modern turbós autóhoz hasonlóan a Mazda3 MPS is elektronikus szolenoid szelepet használ a túlzott turbónyomás megakadályozására. Viszont az MPS esetében ha kerék kipörgésnek jelentősége van, mint például egy szűk kanyarból kilőve, az elektronikus gázpedál is limitálja a feltöltési nyomást. Mivel a nyomaték sokszorozható a fokozatok által, a talajra juttatható mennyisége igen különböző az egyes váltó fokozatokban. A Mazda valójában különböző vezérlési térképeket (mapping) készített az egyes, kettes és hármas fokozatokhoz. A sebességfokozattól, gázpedál állástól, bekormányzási szögtől és kerék fordulatszámtól függően korlátozzák a pillangó szelep nyitását. Ennek eredménye a kifinomult, és hatékonyabb teljesítmény leadás, illetve a kisebb turbónyomás, hiszen a veszteségszelepnek nem kell elengednie a feleslegesen képződött értékes túlnyomást, így a gázok folyamatos mozgásban tartják a turbinát. Ez pedig előnyös a turbólyuk magakadályozása céljából.

Az előzőekben leírt technológia tuningolásához, illetve a gyári rendszer feltöréséhez igen nehéz megfelelő hardvert és szoftvert találni, így könnyen vakvágányra futhatunk ha egy Mazda MPS tuningolásába kezdünk. Cégünk az Autó-Expanzió Kft. ( 5600 Békéscsaba, Dobozi út 108. Tel.:66/430-585 ) hivatalos Mazda márkaszervizként már alkalmazott különböző teljesítménynövelő megoldásokat mind az első generációs, mind pedig az új Mazda3 MPS esetében, de az igazán nagy lépések, még előttünk állnak.              Varga István