MPS motor mélyebben, avagy DISI Turbó boncolgatás.

2017. Augusztus 17. Csütörtök - Jácint

MPS motor mélyebben, avagy DISI Turbó boncolgatás.

Mazda3 MPS részletek.

Forrás: Varga István

 Miért van az, hogy csodájára járunk a gyönyörű régi épületeknek, mégis hűtés-fűtés szempontjából is előnytelen csúnya (köz) épületeket építünk? Vagy miért van az, hogy a dízel motoros autó a sláger, mégis a legtöbbet csodált és irigyelt autókban erős benzines motorok vannak? A kérdés megválaszolása nem az én dolgom. A következő cikkünkben viszont belemélyedünk a Mazda 260 lóerős 2,3 liter hengerűrtartalmű turbós benzines motorjának csodáiba.


 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!

Két generációs Mazda3 MPS-ek.

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 vezérműtengely hajtja a nagynyomású üzemanyag pumpát az MPS motorban.

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.

Mazda3 MPS 2,3 MZR-DISI Turbó technikai részletek.

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,Befecskendező fej GDI rendszerekhez. 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 hengerekbenDirekt befecskendezés. 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 alatta a befecskendezők furatai a Mazda MZR-DISI Turbó hengerfejében.

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.

Különböző feltöltési szakaszok.

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 európaiMazda MZR 2,3 DISI Turbó szerelés. 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"Mazda3 MPS 2,3 MZR-DISI Turbó technikai részletek. 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. 

Mazda MZR 2,3 DISI Turbó elektronikus fojtószelep.

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.

Első és második generációs Mazda3 MPS-ek.

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

Ossza meg!

Vissza: Koncepció
címkék:

Kommentek

Még nincsnenk hozzászólások.

Kérjük jelentkezzen be, ha hozzá szeretne szólni





Autó katalógus

Maserati Bora

 

Gyártási időszak: 1971-1978

Ajtók száma:  2
Ülések száma:  2

Hosszúság, szélesség, magasság: 4355, 17688, 1134 mm

Tengelytávolság: 2000 mm

Hasmagasság:       mm

Légellenállási együttható:

Saját tömeg: 1619 kg
Hengerelrendezés: 8 henger, 90 fokos V alakban.

Szelepek száma: 16

Furat/löket: 93,9 / 89 mm

Sűrítési viszony: 8,05:1   
Motorbeépítés:  Hátsó tengely előtt hosszában, középen

Tüzelőanyag ellátás: 4 db Weber DCNF karburátor

Sebességfokozatok száma: 5 kézi (ZF)

Meghajtott tengely: hátsó
Lökettérfogat (cm3):  4930  
Szelepvezérlés típusa:   Dohc
Teljesítmény (LE (kW) / 1 min):   330 (246,1)/ 5500
Nyomaték (Nm / 1 min):     440,6/ 4000

Gyorsulás 0-100 km/h: 6,6

Végsebesség: 284 km/h

Gumiméret elöl: 205/70 VR15

Gumiméret hátul: 215/70 VR 15

Összesen 564 db készült.

 

Több autó