Európában a dízelmotoros gépkocsik nagy száma ellenére a benzinmotorok fejlesztése nem állt meg, sőt, az egyik legnagyobb autóipari mamutcég épp a közelmúltban jelentette be: felhagy a dízelmotorok további fejlesztésével, a jövőben a benzines verziókra kíván koncentrálni. A legújabb ilyen motorok jóval könnyebbek, takarékosabbak, nagyobb fajlagos teljesítményűek mint elődeik voltak. A folyamatos fejlesztés egyik mérföldköve éppen a közvetlen benzinbefecskendezés csatasorba állítása volt. Tényleg áldás ez, vagy egy még bonyolultabb szerkezetű motor eddig megoldatlan gondjait vesszük a nyakunkba, ha ilyen motort választunk?

Idehaza mindennapi, kézzelfogható valóságként a direkt benzinbefecskendezés először 1997-ben lépett színre a Mitsubishi által GDI-re (Gasoline Direct Injection) keresztelt motorban. Mára szinte nincs jelentősebb gyártó, amelyik ne tartana kínálatban direkt befecskendezésű benzinmotort, zavarba ejtően nagyszámú, egymástól eltérő elnevezéssel. Csupán néhány ezek közül: a Fiat JTS, a GM SIDI, a Mazda DISI, a Renault IDE, a Citroen HPi, a VW FSI,TFSI, a Ford EcoBoost, GTDI jelölést használ, és még bőven sorolhatnánk. 

A közvetlen befecskendezés alapelve lényeges eltérést mutat a már megszokott rendszerekhez képest: a keverékképzés itt nem a szívócsőben történik, a befecskendező szelepek közvetlenül az égéstérbe porlasztják a benzint. A korábbi 3-5 bar helyett az üzemanyag nyomás általában 50 és úgy 150 bar közötti, de előfordulnak 200 bar üzemi nyomásra tervezett rendszerek is. 

Ez persze speciális magasnyomású üzemanyagszivattyút igényel, egy Audi V6 FSI ilyen alkatrészét mutatja fotónk. (A PSA egyik nagynyomású szivattyújának belső lelkivilágát elég részletesen bemutattuk korábban Hogy is van ez? 12. című írásunkban.) 

A nagy nyomáson, precíz időzítéssel történő közvetlen befecskendezés esetében természetesen más felépítésű befecskendező szelepekre van szükség, mint a szívócső-befecskendezésnél. Az első generációs szelepeknek az ellenállása jellemzően pár Ohm-on belüli, meghajtásuk legtöbbször az oszcilloszkóp-felvételen látható módon áramkorlátozással történik. Az ezredmásodperces nagyságrendű áramalak nagyon hasonlít a mágnestekercses common rail injektorok kivezérlő jeléhez. Újabban több gyártó már piezoinjektorokat használ direktbefecskendezős benzinmotorjaiban.

Anélkül, hogy a keveseket érdeklő "miértekbe" mélyebben belebonyolódnánk, nézzük röviden a közvetlen benzinbefecskendezés felhasználókat érintő, gyakorlati előnyeit. 

Első helyen a fogyasztás áll. A gyártók 10-20% javulást ígérnek a szívócső befecskendezéses motorokhoz képest, ami nem csekélység. Egyes típusok "szegénykeverékes" üzemmódot is használnak, ami még tovább növelheti a hatásfokot. Az ígéreteket megfejelik azzal, ha még feltöltőt is beépítenek, a fogyasztáscsökkenés mértéke elérheti akár a 30%-ot is. Ez jól hangzik. A fajlagos teljesítmény emelkedése 10-15% környékén van. Ezt is jó hallani az autós ember fülének. 

A nagy nyomással az égéstérbe porlasztott üzemanyag nagyon gyorsan párává alakul. Mint sok helyen olvashatjuk: a közvetlen befecskendezés egyik előnye az, hogy itt a benzin nem érintkezik a szelepek hátoldalával illetve a szívócső egy részével, ahol - szívócső befecskendezés esetén - az üzemanyag egy kis része lecsapódik, és mivel csak az elporlasztott részecskék égnek el, a lecsapódott üzemanyagrészecskék nem vesznek részt az égésben, így veszteséget jelentenek. 

Hogy a közvetlen befecskendezés megoldotta ezt a gondot, ennek örülnünk kell. 

Azaz: csak kellene. Mert generált egy másik problémát. 

A környezetvédelmi előírások miatt a forgattyúsház szellőztetés termékei a szívócsőbe kerülnek. A kipufogógázok esetleges visszavezetése az EGR szelepen keresztül szintén a szívócsőbe történik. A szelepszár szimeringek által áteresztett (jó esetben) kevéske olaj a szelepek hátoldalán keresztül jut az égéstérbe. 
Szívócső befecskendezés esetén ebből nem volt nagy dráma: a benzin úgy-ahogy tisztán tartotta a szívószelepek szárát, és a szelepek hátoldalát. 

A közvetlen befecskendezésnél ez természetesen - a rendszer felépítéséből adódóan - nincs így. Az új motor első beindításától kezdve jelentős kokszképződés indul meg a szívószelepek szárán és hátoldalán. Attól függően, hogy döntően autópályázunk-e, vagy városban használjuk a kocsit, ennek az érzékelhető jelei úgy 50ezer és 150ezer km között jelentkeznek, teljesítmény csökkenés, egyenetlen alapjárat formájában. Mivel a lerakódás nem hirtelen, hanem csak fokozatosan alakul ki, az esetek többségében a gyanútlan tulajdonosnak jó darabig fel sem tűnik: valami nincs rendben. 

Hogy a probléma nem bagatell, arra egy VW Passat példáján keresztül szeretnénk rávilágítani. A 2007-es évjáratú, BWA motorkódú, feltöltött közvetlen befecskendezésű, 147 kW teljesítményű két literes motor 83904 kilométert tett meg (jórészt városban) mire ilyen állapotba került. 

A motor működése során időszakos égéskimaradásokat tapasztaltunk, amit döntően alapjárat környékén lehetett érzékelni. Endoszkóp segítségével első körben az égésteret figyeltük meg, azonban a lerakódások "teljes szépségükben" a szívócső szabaddá tétele után tekinthetőek meg. 

Ügyfelünk megrendelte a hengerfej rendbe tételét. 

A keveset futott motor szívószelepeinek tömítő felülete ép, jelentős kráteresedés sehol nincs. A szelep hátoldalán és a szelepszáron viszont az elkokszosodás mértéke még minket is meglepett, holott láttunk már néhány ilyen motort belülről. Könnyű belátni, hogy a szívószelep nyitásakor a beáramló levegő a felrakódásokon perdületet kap, csökken a motor töltési foka, ennek egyenes következménye a teljesítményvesztés. 
A fotón tisztán kivehető, hogy a felrakódás egyes részei már leváltak. Mi történt ezekkel? Kisebb a baj, ha a nyitott kipufogó szelepeken átjutva "csupán" a katalizátor hatásfokát, élettartamát rontják. (Persze, azt se felejtsük el: a katalizátorhoz vezető út - turbófeltöltő megléte esetén - annak turbinakerekén keresztül vezet.) 

Nagyobb a baj, ha a leváló kis darabok nem jutnak ki a kipufogó szelepeken, és megdolgozzák a hengerfalat, a dugattyú palástot. 

Csodák elég ritkán vannak, a szívócső állapota sem különb, mint a szívószelepeké. Tisztességes megtisztításuk időtrabló, macerás elfoglaltság. 

Egy, már megtisztított, és egy még lerakódásoktól roskadó szívószelep. 

Minden szívócsatornának, minden szelepnek makulátlan állapotúnak kell lenni, mielőtt a hengerfej visszakerül a helyére. A négyzetmilliméterenkénti tisztítás, többszöri mosás alapkövetelmény. Természetesen, egy egész sor egyéb munkát is elvégez az igényes műhely. Mindez persze nem tud olcsó lenni. 

De minek ez a jajveszékelés, amikor (szerencsés esetben) a szívócső lebontása után szabad, akadálytalan a pálya a szelepszárakhoz, a szívócsatornákhoz? Már rég feltalálták a langyos vizet, egy háromélű hántolóval a szelepek zárt állásánál le lehet tolni a szmötyit a szelepszárakról, meg lehet vakargatni a szívócsatornát, ezek után egy kompresszorral ki lehet fújni a redvát, egy-két óra, "oszt csókolom".

A dolog működik persze, sokan "költséghatékonyan" így gyógyítgatják a jobb sorsra érdemes direkt befecskendezésű benzines motorokat. A lerakódások nagy részét el lehet ugyan távolítani, a sűrített levegős kifújás pedig a semmitől több ugyan, de valószínűsíthető, hogy valamennyi levakart koksz indítás után bekerül az égéstérbe, és ott, vagy talán a kipufogóba kijutva elvégzi áldásos tevékenységét. Lehet, hogy ezzel többet ártunk, mint használunk. 

Ezidáig sokan és sokféle módszert próbáltak ki a probléma kezelésére, az utóbbi években a dióhéj őrlemény szórásával történő tisztítási technika került reflektorfénybe. Ez a módszer is jóval olcsóbb mint a szétszereléses tisztítás, viszont a fenti kockázatokkal tisztában kell lennünk.

Audi S6, V10-es "Lamborghini-féle" motorral. Két nagynyomású szivattyú szolgálja ki a tíz hengert.

A szívórendszer problémái a gyártóknak is szemet szúrtak, valószínűleg részben emiatt több olyan "hibrid" modellt dobtak piacra az elmúlt években, ahol a közvetlen befecskendezés mellett szívócső befecskendező szelepeket is találunk. Ezeknél a motoroknál üzemállapottól függően vagy a direkt-, vagy a szívócső befecskendezés működik, ez utóbbi esetében a beporlasztott benzin - mint a régi szép időkben - megakadályozza a leírt mértékű kokszréteg kialakulását. 

Lehet hogy jó lesz. Hogy egyszerű nem lehet, az szinte biztos. 

A direktbefecskendezős benzinesek a fenti problémákon kívül persze más hibaforrásokkal is tudnak szolgálni. A fogyasztási előnyöket talán ellensúlyozza, hogy ezeknek a motoroknak a javítása, diagnosztizálása, és az üzemanyagrendszer alkatrészárai jóval súlyosabb összegek, mint hagyományos társaiké. A pár éve pl. a BMW közvetlen benzinesei által használt befecskendező piezoporlasztók ára hat számjegyű összeg, és nem mondhatnánk őket hosszú életűnek. A szigorodó emissziós normákat pedig a legtöbb direkt befecskendezős az elkövetkező években csak részecskeszűrővel (!) fogja tudni tartani.

Talán tényleg itt az ideje az elektromos autózás térhódításának.

Cikkünk 2013-as változata nyomtatott formában is elérhető: Autótechnika, 2013 július.