Bezpośredni wtrysk benzyny – krótka historia z trudnymi początkami

Tak się złożyło, że pierwszym producentem samochodów stosującym masowo wtrysk bezpośredni w silniku benzynowym była firma Mitsubishi. Ich jednostki oznaczono skrótem GDI, czyli z Gasoline Direct Injection, co w dosłownym tłumaczeniu oznacza bezpośredni wtrysk benzyny. Dlatego konkurenci na początku musieli wymyśleć inne nazwy, bo ta najbardziej oczywista była już zarezerwowana.

Same początki

Bezpośredni wtrysk benzyny stosowano już w latach 30. XX wieku w lotnictwie, ale w motoryzacji pojawił się w 1955 r. w produkcyjnym samochodzie Mercedes-Benz 300 SL. Ze względu na wysokie koszty produkcji zrezygnowano z tego rozwiązania, a przez lata silniki benzynowe zasilane były gaźnikami, potem wtryskiem pośrednim realizowanym mechanicznie i elektronicznie.

Kolejne próby wdrożenia wtrysku bezpośredniego podejmowali amerykańscy producenci, tacy jak AMC i Ford. Za każdym razem barierą był wyskoki poziom skomplikowania, co przekładało się na koszty oraz kłopoty z odpowiednim sterowaniem. Faktem jest, że podawanie benzyny bezpośrednio do komory spalania wymaga bardzo precyzyjnego określenia dawki paliwa i czasu wtrysku. Problem ten rozwiązała jako pierwsza firma Mitsubishi.

To Japończycy ujarzmili wtrysk bezpośredni. Zastosowano go w silniku 1,8 litra o oznaczeniu 4G93. W Japonii trafił pod maskę Mitsubishi Galanta, w Europie zadebiutował w Carismie w 1996 r. Dwa lata później motor zainstalowano też pod maską technicznie podobnego Volvo S40. Natomiast już w 1997 r. GDI wprowadzono także do jednostki V6 o pojemności 3,5 l stosowanej m.in. w modelu Pajero.

Odpowiedź na GDI

Na odpowiedź konkurencji Mitsubishi długo nie czekało. Nissan w 1997 r. w modelu Leopard użył wtrysku bezpośredniego w 3-litrowej jednostce benzynowej. Toyota w 1998 r. przygotowała swój pierwszy silnik o oznaczeniu D4, ale dopiero w 2001 r. rozwiązanie to wprowadzono do Europy w modelu Avensis. Japończyków na naszym kontynencie uprzedzili Francuzi.

Jako pierwszy europejski producent, rękawicę rzuconą przez Mitsubishi podjęło Renault, tworząc silnik o nazwie IDE. 2-litrowa jednostka napędzała od 1999r. kompaktowy model Megane. Koncern PSA poszedł drogą na skróty i kupił patent Mitsubishi do stworzenia silnika HPI o pojemności 2,0 l, do napędzania Citroëna C5 i Peugeota 406 od 2000 r. Trzeba przyznać tu jednak pierwszeństwo marce Volvo, która jako pierwsza europejska użyła do produkcji seryjnej silnika z bezpośrednim wtryskiem benzyny.

Europa nadrabia

W 2000 r. do akcji wkroczył również koncern Volkswagen, a konkretnie Audi, które mocno przyczyniło się do rozwoju technologii wtrysku bezpośredniego, m.in. jako pierwsze zastosowało turbodoładowanie i jako pierwsze osiągnęło zadowalające, oczekiwane rezultaty. Jest to też jedyny producent, który od tak wczesnego debiutu wtrysku GDI (silniki FSI, TSI oraz TFSI) do dziś nie zarzucił nawet na chwilę tego rozwiązania. Francuzi, a nawet Japończycy wycofali się (potem wrócili), z wyjątkiem Mazdy, która od 2005 r. wprowadziła silniki DISI, by potem stworzyć zupełnie nową koncepcję silnika z wysokim stopniem sprężania Skyactiv-G. 

Warto wspomnieć o jeszcze dwóch firmach, które znamy z Europy. Alfa Romeo pokazała silnik o nazwie JTS w 2002 r. i do dziś stosuje technikę wtrysku bezpośredniego, wspomaganą turbosprężarką (TBi). Ford z kolei w 2003 r. zadebiutował z silnikiem SCi, który okazał się taką samą klapą jak francuskie IDE i HPI, ale już w 2006 r. zmienił swój koncept na EcoBoosta, czyli silnik z turbodoładowaniem.

W 2003 roku do gry weszło także BMW, które wprowadziło system bezpośredniego wtrysku niskiego ciśnienia w silnikach V12 . W 2006 roku zmieniono koncepcję na jednostkę turbo, a wraz z koncernem PSA opracowano wspólnie silniki serii Prince, znane jako THP. Pozostawiono jednak na kilka lat również charakterystyczne dla niemieckiej marki jednostki wolnossące produkcji BMW, dokładając im wtrysk bezpośredni, a potem także doładowanie w systemie TwinPowerTurbo, który stosuje się do dziś.

Od połowy pierwszej dekady XXI wieku rozwój silników z wtryskiem bezpośrednim był już tak dynamiczny, że nie dało się tego zatrzymać. Co ciekawe, ten czas przespali Japończycy – m.in. Toyota i Mitsubishi – którzy wrócili do takiego rozwiązania dopiero po 2010 r. Dziś wtrysk pośredni to już egzotyka, choć m.in. firma Hyundai pracuje nad jego poprawieniem, pomimo iż od lat stosuje silniki z wtryskiem bezpośrednim. O nazwie GDI.