Содержание
- 1 Что такое система впрыска GDI?
- 2 GDI двигатель: что это и как работает, проблемы, устройство
- 3 Что такое GDI?
- 4 Правила грамотной эксплуатации GDI моторов
- 5 GDI двигатель: принцип работы, плюсы и минусы мотора
- 6 Новые двигатели Hyundai T-GDI: меньше объем, больше мощность
- 7 GDI двигатель что это такое?
- 7.1 Двигатель GDI имеет 3 режима работы
- 7.2 Отличие GDI мотора от обычного
- 7.3 Как работают двигатели?
- 7.4 Бедная смесь редко воспламеняется, а богатая выбрасывает несгоревший бензин через выхлопную трубу
- 7.5 У дизельных моторов при такте впуска в цилиндр попадает чистый воздух
- 7.6 Плюс: экономия топлива двигателей GDI
- 8 GDI двигатели: плюсы и минусы двигателей GDI, что это такое
Что такое система впрыска GDI?
Мы хорошо знаем достоинства и недостатки двигателей. Бензиновый — легко пускается, разгоняется быстро, но любит «покушать». Дизель дороже в обслуживании, не столь быстроходен, имеет повышенный уровень шума.
Зато потребляет куда меньше топлива. Вот бы совместить их оба и сделать быстрый и тихий, да и мощность повыше и расход топлива меньше. Такими качествами обладают двигатели GDI с непосредственным впрыском топлива.
Теория работы двигателя
Чудес не бывает, даже в двигателестроении. Чтобы объяснить принцип работы двигателя GDI с непосредственным впрыском рассмотрим теорию двигателей.
Чтобы топливо сгорело, нужен воздух. Но надо смешать с топливом столько воздуха, сколько нужно для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим, и оно, конечно же, давно известно.
Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси выражается соотношением 14,7:1, то есть на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха.
Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно, называется бедной, а та, в которой воздуха меньше, чем нужно (то есть больше топлива), называется богатой.
Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой смеси несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу» и растет выброс угарного газа.
Но воздух нужен не только для сгорания. Чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем больше отдача двигателя. И нам очень выгодно, чтобы больше воздуха попало в цилиндр на такте впуска: тем больше потом будет давление. А вот теперь пора разбираться, почему дизель экономичнее.
Вспомним, как работает ДВС. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем она сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и от этого еще и нагревается.
К концу сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Давление в цилиндре дизеля намного выше, чем в цилиндре бензинового двигателя: для современного безнаддувного дизеля вполне нормальна степень сжатия 20, а у серийных бензиновых, даже самых «зажатых», едва достигает 11.
А выше давление в цилиндре — выше и эффективность.
Сразу мысль: а поднять степень сжатия в бензиновом двигателе?! Пробовали. Но выше 11 никак не получается. Потому что есть такие явления, как детонация и калильное зажигание.
Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей двигателя. Внешний признак детонации — стук.
Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.
Длительная работа с детонацией и калильным зажиганием недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Детонацию и калильное зажигание провоцируют высокая температура и высокое давление. Во избежание детонации моторы с высокой степенью сжатия «кормят» высокооктановым бензином (98), но выше степени сжатия 11 и его «не хватает».
Если мы хотим сделать бензиновый двигатель экономичным, «эластичным» и при этом более мощным, то мы должны избавить его от детонации и научить «питаться» бедной смесью. Вот если бы топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр…
На Mitsubishi раньше других осознали, какую пользу может принести непосредственный впрыск в условиях ужесточения экологических норм. 15 лет усилий увенчались успехом: первые доведенные до готовности к производству моторы с непосредственным впрыском бензина были представлены осенью 1995 г. Их обозначили GDI — Gasoline Direct Injection — непосредственный впрыск бензина.
Как устроен двигатель GDI
Действительно, двигатель GDI напоминает по конструкции и обычный бензиновый, и дизель. В каждом цилиндре присутствует и свеча зажигания, и форсунка, а топливо подается насосом высокого давления под давлением 5 МПа. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива.
Обратим внимание на следующие особенности. Впускной трубопровод подходит к цилиндру сверху.
Это позволяет получить падающий поток воздуха, который после контакта с поршнем разворачивается и устремляется вверх, закручиваясь по часовой стрелке (такая организация воздушного потока позволяет достичь оптимальной концентрации топлива непосредственно около свечи).
По почти прямому трубопроводу поток движется с очень высокой скоростью, и даже когда поршень достиг нижней мертвой точки, еще некоторое количества воздуха входит в цилиндр по инерции.
Поршень необычный — сверху есть выемка сферической формы. Форма поршня обеспечивает три важные функции. Во-первых, позволяет задать воздушному потоку нужное направление движения. Во-вторых, направляет впрыскиваемое топливо непосредственно к свече зажигания, что важно при работе на предельно бедных смесях. В-третьих, определяет распространение фронта пламени.
GDI двигатель: что это и как работает, проблемы, устройство
Mitsubishi можно назвать первопроходцем на пути массового внедрения системы непосредственного впрыска топлива.
В отличие от Mersedes, которые задолго до Mitsubishi делали попытки внедрения прямого впрыска на авто, просто применяя наработки из опыта в авиастроении, инженеры Mitsubishi создавали систему, которая была бы удобной и пригодной для повседневной эксплуатации автомобиля. Рассмотрим GDI двигатель, устройство и принцип работы системы питания.
Базовые понятия
В статье о принципе работы инжекторной системы питания мы уяснили, что существует несколько видов систем впрыска топлива:
- одноточечный впрыск (моноинжектор);
- распределенный впрыск на клапаны (полный инжектор);
- распределенной впрыск в цилиндры (прямой впрыск).
Gasoline Direct Injection, что в переводе означает – прямой впрыск бензина, сразу говорит нам о том, что в двигателях GDI происходит внутреннее смесеобразование. Иными словами, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры. Но какие именно преимущества дает прямой впрыск:
- снижение температуры в камере сгорания, так как топливо может подаваться в жидкой фазе непосредственно в конце такта сжатия. Такая особенность снижает риск появления детонации, что позволяет получать больший КПД от сжатия топливовоздушной смеси (ТПВС) и регулировать угол опережения зажигания в более широком диапазоне;
- возможность регулировки состава ТПВС, что позволяет более эффективно использовать энергию сгорания ТПВС на разных режимах работы двигателя.
Проблема низкого КПД бензинового двигателя, по сравнению с дизелем, в небольших рамках регулировки состава ТПВС. Теоретическим и экспериментальным путем было установлено, что для полного сгорания 1 кг бензина необходимо 14,7 кг воздуха. Такое соотношение называется стехиометрическим.
Двигатель может работать на обедненной смеси – около 16,5 кг воздуха/ 1 кг бензина, но уже при 19/1 ТПВС от свечи зажигания не воспламенится.
Но даже смесь 16,5/1 считается слишком бедной для нормальной работы, так как ТПВС горит медленно, что чревато потерей мощности, перегревом поршневых колец и стенок камеры сгорания, а поэтому рабочая бедная гомогенная смесь лежит в пределах 15-16/1.
Приготавливая в цилиндрах богатую смесь с соотношением 12,1-12,3/1 и сдвигая УОЗ, мы получаем прибавку в мощности, при этом значительно ухудшаются экологические показатели мотора.
Экономичность GDI
Проблема обычных двигателей с распределенным впрыском на клапаны в том, что топливо подается исключительно на такте впуска.
Перемешивание топлива с воздухом начинает происходить еще во впускном коллекторе, в итоге при перемещении поршня к ВМТ смесь становится близкой к однородной, то есть гомогенной.
Преимущество GDI в том, что двигатель может работать на сверхбедной смеси, когда соотношение топлива к воздуху может достигать 37-41/1.Способствует этому несколько факторов:
- специальная конструкция впускного коллектора;
- форсунки, которые позволяют не только точно дозировать количество подаваемого топлива, но и регулировать форму факела;
- особая форма поршней.
Но в чем именно особенность принципа работы, позволяющая быть моторам GDI настолько экономичными? Поток воздух, благодаря особой форме впускного коллектора, состоящего из двух каналов, еще на такте впуска имеет определенное направление, а не попадает в цилиндры хаотически, как в случае с обычными двигателями.
Попадая в цилиндры и ударяясь об поршень, он продолжает закручиваться, способствуя тем самым турбулизации.
Топливо, которое подается в непосредственной близости поршня к ВМТ небольшим факелом, ударяется о поршень и, подхватываемое закручивающимся потоком воздуха, перемещается таким образом, что в момент подачи искры находится в непосредственной близости к электродам свечи зажигания.
В итоге происходит нормальное воспламенение ТПВС вблизи свечи, в то время как в окружающей полости находится смесь чистого воздуха и отработавших газов, подающихся во впуск системой EGR. Как вы понимаете, в обычном двигателе реализовать такой способ газообмена не представляется возможным.
Режимы работы двигателя
Моторы GDI могут эффективно работать в нескольких режимах:
- Ultra-Lean Combustion Mode – режим сверхбедной смеси, принцип протекания которого был рассмотрен выше. Используется, когда на двигатель нет большой нагрузки. К примеру, при плавных разгонах либо постоянном поддержании не слишком высокой скорости;
- Superior Output Mode – режим, в котором топливо подается на такте впуска, что позволяет получить гомогенную стехиометрическую смесь с соотношением близким к 14,7/1. Используется, когда двигатель работает под нагрузкой.
- Two-stage Mixing – режим обогащенной смеси, при котором соотношение воздуха к топливу близко к 12/1. Используется при резких ускорениях, большой нагрузке на двигатель. Такой режим еще называют режимом открытой петли (Open loop), когда не опрашивается лямбда-зонд. В таком режиме топливная коррекция для урегулирования выбросов вредных веществ не проводится, так как главная цель – получить максимальную отдачу от двигателя.
За переключение режимов отвечает электронный блок управления двигателем (ЭБУ), который делает выбор, ориентируясь на показания датчиковой аппаратуры (ДПДЗ, ДПКВ, ДТОЖ, лямбда-зонда и т.д.)
Two-stage Mixing
Режим двухэтапного впрыска также является особенностью, позволяющей моторам GDI быть крайне приемистыми. Как уже говорилось выше, состав смеси в таком режиме достигает 12/1.
Для обычного двигателя с распределительным впрыском такое соотношение топлива к воздуху является слишком богатым, а поэтому эффективно воспламеняться и гореть такая ТПВС не будет, значительно ухудшаться выбросы вредных веществ в атмосферу.
Режим открытой петли предполагает 2 этапа впрыскивания топлива:
- небольшая порция на такте впуска. Главное предназначение – охлаждение оставшихся в цилиндре газов и самих стенок камеры сгорания (состав смеси при этом близок к 60/1) Впоследствии это позволяет поступить в цилиндры большему количеству воздуха и создать благоприятные условия для поджигания основной порции бензина;
- главная порция в конце такта сжатия. Благодаря благоприятным условиям, созданным предварительным впрыском, и турбулентности в камере сгорания, полученная смесь сгорает крайне эффективно.
Есть большое желание поговорить о том, как именно инженеры Mitsubishi «приручили» турбулентность, о ламинарном и турбулентном движении и числе Re, введенным О.Рейнольдсом. Все это помогло бы лучше понять, как именно в моторах GDI создается послойное смесеобразование, но для этого, к сожалению, нам не хватит и двух статей.
ТНВД
Как и в дизельном двигателе, для создания достаточного давления в топливной рампе используется топливный насос высокого давления. За годы производства моторы комплектовались ТНВД нескольких поколений:
Форсунки
Для обеспечения высокоточной регулировки состава ТПВС форсунки должны обладать крайне высокой точностью. Сам принцип открытия плунжера для подачи топлива схож с обычной электромагнитной форсункой. Особенности форсунок системы GDI:
- возможность формирования разных видов распыла бензина;
- максимальное сохранение точности дозирования вне зависимости от температуры и давления в камере сгорания.
Особенно примечательно устройство завихрения, располагающееся в корпусе форсунки. Именно благодаря ему топливо, вылетая из форсунки, лучше подхватывается закручивающимся потоком воздуха, что способствует лучшему перемешиванию ТПВС и перенаправлению смеси к свече зажигания.
Эксплуатация
Главные неприятности, связанные с эксплуатацией двигателей с прямым впрыском от Mitsubishi на отечественных просторах:
- износ ТНДВ. Насос является узлом с претенциозными требованиями к подгонке деталей, и главная проблема не в уровне изготовления, а в качестве отечественного топлива. Разумеется, и сейчас можно нарваться на плохое топливо. Но времена, когда качество бензина было настоящей головной болью и риском финансовых потерь для владельцев авто с двигателями GDI, к счастью, уже прошли;
засорение воздушных каналов впускного коллектора. Образование наростов вносит корректив в движение воздушных масс и процесс перемешивания топлива с воздухом. Именно это называют одной из причин образования черного нагара на свечах зажигания, так хорошо известного владельцам авто с двигателями GDI.
Что такое GDI?
Mitsubishi Legnum самый лучший Джидай › Бортжурнал › Что такое GDI?
1995 г. — Разработан первый массовый двигатель GDI (Gasoline Direct Injection) c непосредственным впрыском бензина. Технология “GDI” признана технологией года в Японии, Германии, Англии. Двигатель GDI запущен в серийное производство. Появилась первая серийная модель автомобиля Galant 1.8GDI.
Особенности принципиальной схемы.
Чем же отличается новый двигатель от «обычных»? Чтобы ответить на этот вопрос, придется начать издалека.
Известно: для работы двигателя внутреннего сгорания топливо нужно смешать с воздухом в определенной пропорции, причем качество смеси существенно влияет на параметры мотора — его мощность, токсичность выхлопа и т.п.
Известно также, что двигатели подразделяют на две категории: с внутренним смесеобразованием (дизели, у которых топливо смешивается с воздухом непосредственно в цилиндре) и с внешним (бензиновые — карбюраторные или с впрыском топлива, где в цилиндр поступает уже готовая топливо-воздушная смесь).
Двигатель, получивший обозначение GDI (Gasoline Direct Injection, то есть бензиновый с непосредственным впрыском) как бы перешел в “лагерь” дизелей. У него форсунка также подает топливо в цилиндр, где оно смешивается с воздухом, но зажигание производится с помощью электрической искры.
Но это еще не все особенности данного двигателя.
Не погружаясь в дебри аэродинамических процессов смесеобразования, можно сказать, что топливно-воздушная смесь в цилиндре имеет упорядоченную структуру, движется по запрограммированной траектории и имеет разную концентрацию по объему цилиндра: «холодную» у стенок цилиндра и «горячую» в центре в области свечи. Это приоткрывает завесу над тайной работы двигателя на сверх-обедненной смеси: просто-напросто рабочая концентрация создается непосредственно у свечи.
Также, из интересных особенностей можно отметить, что двигатель имеет два топливных насоса. Первый «обычный», который находится в баке и второй насос высокого давления (ТНВД), который приводится механически от двигателя.
Виды впрыска топлива двигателей с GDI
Двигатели 4G93 выпускаются двух типов: для Японии и для Европы. И у них есть различия и, можно сказать, довольно основательные.
И не только по конструкции двигателей, топливного насоса высокого давления, но и в самой системе впрыска топлива. Для Японских существуют всего два вида впрыска топлива на двигателях GDI :
ULTPA LEAN COMBUSTION MODE — режим работы на супер-обедненной топливо-воздушной смеси, приблизительно в соотношениях от 37:1 до 43:1. За “идеальное” соотношение принимается 40:1.
В данном режиме двигатель работает на скоростях до 115-125 км/час при условии, что ускорение совершается спокойно и плавно, без резкого нажатия на педаль акселератора. и “выдает” наиболее максимальный крутящий момент на двигатель.
Впрыск топлива происходит на такте сжатия, когда поршень еще не дошел до верхней мертвой точки. Топливо впрыскивается компактной струей и, закручиваясь по часовой стрелке, максимально пОлно размешивается воздухом.
SUPERIOR OUTPUT MODE режим работы в стехиометрическом составе топливо-воздушной смеси. Этот режим работы включается на скорости свыше 125 км/час или в том случае, если на двигатель “падает” большая нагрузка (прицеп, затяжной подъем в гору и так далее).
Для автомобилей, которые “европейцы”, был добавлен еще один режим – ДВУХ-ступенчатый впрыск топлива под названием: TWO-STAGE MIXING — резкий старт с места или резкое ускорение при обгоне.
Это режим двухступенчатого впрыска топлива, когда топливо впрыскивается в цилиндр два раза за четыре такта движения поршня.
Во время первого впрыска топлива на такте впуска состав топливо-воздушной смеси составляет всего такое соотношение, как 60:1.
Это “два раза супер-обедненная смесь” и в таком соотношении она никогда не воспламенится и служит, в основном, для того, что бы охладить камеру сгорания, потому что чем ниже будет ее температура, тем больше войдет туда на такте впуска воздуха и, значит, тем больше топлива — соответственно, можно подать туда на втором такте — такте сжатия. То есть, все это придумано только для того, что бы увеличить коэфициент наполнения камеры сгорания
А если конкретно, то на такте сжатия в камере сгорания получается состав топливо-воздушной смеси равный 12:1 (сверх-обогащенная топливо-воздушная смесь).
Все это позволяет получить максимальную мощность. Для сравнения при одних и тех же оборотах, например, RPM 3000, двигатель GDI “выдает” на 10% больше мощности, чем тот же MPI (распределенный впрыск топлива).
Переключение режимов из одного в другой происходит автоматически и практически незаметно для водителя, всем управляет бортовой компьютер.
Есть и еще один режим работы двигателя: STICH F/B это режим работы на составе топливо-воздушной смеси, которая приближается к стехиометрическому, имеет “обратную связь” и может регулироваться “через” датчик кислорода. ?
Подробно мы его рассматривать не будем. Скажем только, что при длительной работе двигателя GDI на ХХ бортовой компьютер переводит двигатель в режим, который можно условно назвать “продувкой”.
Обороты двигателя повышаются до 900 (плюс-минус 50) и происходит смена режима работы двигателя, с COMPRESSION ON LEAN на STICH F/B.
Нормальным считается, если такой переход происходит примерно один раз в 4 минуты.
Черные свечи на GDI.
Наверняка многие не раз видели и уже привыкли к тому, что свечи на GDI практически всегда “черные”.
Внимательно рассмотрев нагар на свече зажигания “от” GDI и отбросив «классические» причины, (несоответствие типа свечи, неправильное зажигания, масло в камере сгорания) можно назвать наиболее предположительную причину “черных” свечей зажигания это неправильный состав топливо-воздушной смеси.
Почему так, ведь за всем следит компьютер? Можно предположить, что “засаживание” свечей зажигания происходит из-за того, что образовавшийся с течением времени черный нагар (сажа) внутри впускного коллектора, ее самые легкие частички, увлекаются потоком воздуха и вместе с ним попадают в камеру сгорания.
Вместе с тем, сажа на стенках впускного коллектора изменяет, как форму воздушного потока, так и его единовременный объем, вследствие чего в камере сгорания не создается запрограммированный “воздушный винт” и топливо-воздушная смесь перемешивается “некачественно”, из-за чего она сгорает “не по стандарту GDI” и так по кругу в нарастающем порядке.
Свечи — это очень хороший индикатор состояния впускного тракта.
Чистка впускного коллектора поможет замедлить засаживание свечей (простой пример: автомобиль с двигателем GDI, который “с конвейера”, может пробежать до 30.000км, и свечи зажигания у него будут “правильные”, цвета “кофе с молоком”), но вместе с тем нужно понимать, что засаженный коллектор это не единственная причина.
Есть еще клапана, на которых могут нарастать довольно ощутимые отложения, могут забиваться форсунки и не давать правильного распыла топлива.
Из-за особенностей смесеобразования в GDI двигатель не так чувствителен к состоянию свечей. Поэтому до некоторого предела на черный нагар на свечах можно не обращать внимания, но до известных пределов.
Больше 15-20тыс на одном комплекте, наверное, ездить не стоит.
Известные и наиболее распространенные свечи зажигания для двигателей GDI:
Иридиевые IZFR6B (ориентировочная стоимость 30-35 долл за свечу)
Платиновые PZFR6B (ориентировочная стоимость 25 долл за свечу). Оригинальный партнумбер MD336367.
Обычные двухконтактные BKR6EKUC (ориентировочная стоимость 20 долл за комплект) – по опыту эксплуатации наиболее оправданный вариант с точки зрения ходимости/цены. Могут поставляться в оригинальной упаковке с партнумбером MD355067.
Заметной разницы в динамике авто не замечено, срок службы одинаков. так зачем платить больше?!
Нюансы непосредственного впрыскаЧтобы реализовать все теоретические преимущества непосредственного впрыска, японцам пришлось разработать днище поршня уникальной формы, которое направляет топливный «факел» прямо к свече зажигания, повысить давление бензина в системе с обычных 3 бар до 50 бар, организовать в головке блока прямые вертикальные впускные каналы для эффективного завихрения воздуха в цилиндре…Пришлось решать и проблемы с токсичностью. Дело в том, что при сгорании сверхобедненной смеси резко возрастает выделение ядовитых окислов азота NOx. Чтобы очистить выхлоп двигателей GDI до норм Euro 3, японцы разработали усовершенствованныекаталитические нейтрализаторы. Но их рабочий слой поначалу был слишком чувствительным к примесям серы, допустимое содержание которой в европейском бензине в 5 раз выше, нежели в японском топливе (а в США серы в бензине еще больше). Однако со временем проблема была решена — снизить эффективность очистки NOx нейтрализаторы моторов GDI могут разве что на российском особо высокосернистом бензине.
Кстати, те двигатели GDI, которые продаются в Европе, вдобавок к двум основным режимам работы имеют и третий.
Под высокой нагрузкой на малых оборотах (разгон на высших передачах с 40—50 км/ч) бензин впрыскивается в цилиндры дважды — и во время впуска, и в конце такта сжатия.
Мотор при этом питается обогащенной смесью (соотношение воздух/топливо — 12:1), что повышает эластичность мотора и крутящий момент на низких оборотах.
Правила грамотной эксплуатации GDI моторов
ОРИГИНАЛ СТАТЬИ*
*мы делаем копии статей, чтобы сохранить для вас материал на наших серверах для обеспечения его сохранности
Особенности эксплуатации двигателя 4G93 GDI.
Частенько бываю на форуме Цедия -Клуба…и вот сегодня читая инфу про ТНВД 3 поколения случайно наткнулась на интересную тему… За котору огромное Спасибо Смирнову Максиму… реально все разложил по полочкам… ну по крайней мере для меня…и что бы не потерять эту заметку решила ее добавить себе. И не так уж и страшен GDI.
Ну вот собственно советы и наблюдения автора:
Спасибо тебе Максим еще раз.
Может пригодиться кому ни будь.
Спасибо за внимание. Как всегда Ваша Бу.
ОРИГИНАЛ СТАТЬИ*
*мы делаем копии статей, чтобы сохранить для вас материал на наших серверах для обеспечения его сохранности
GDI двигатель: принцип работы, плюсы и минусы мотора
Возникающие колебания в покупке, параллельно подкрепляют различные споры и отзывы, которые прописываются на различных форумах и сайтах.
Человек, который не сталкивался с такими моторами и не имеет ни малейшего представления о них, начинает опасаться за будущую покупку.
Мало ли в будущем ему придется столкнуться с нештатной работой моторного узла, либо увеличить расходы на обслуживание, либо часто обращаться в автомастерскую.
Поэтому, для того, чтобы Вы сделали правильный выбор, мы поможем Вам и расскажем о том, что это за двигатель и какие он имеет плюсы и минусы в эксплуатации. В этой статье мы учли мнения всех категорий водителей: и профессионалов, и любителей.
Двигатель, с аббревиатурой GDI (Gasoline Direct Injection), работает по принципу того, что топливо попадает сразу в цилиндры. В других двигателях, все построено по-другому, там топливо впрыскивается сначала во впускной коллектор. В настоящее время двигатели GDI используют только японские концерны, как Mitsubishi, Toyota, Nissan.
А теперь остановимся на автомобилях с таким двигателем. Самое первое с чего стоит начать и самое, пожалуй, больное, это топливо и его качество. Двигатель GDI любит качественное, чистое топливо, с высоким октановым числом. Это можно рассматривать, как рекомендацию, которой следует придерживаться.
Категорически нельзя использовать в таких машинах этилированный бензин. В настоящее время существует большое количество разнообразных присадок и всевозможных очистителей для топлива, помимо этого существуют еще и так называемые «повышатели» октанового числа.
Использовать их можно, но злоупотреблять и «частить» не стоит. Это происходит потому, что принцип работы топливных насосов высокого давления (далее ТНВД) построен довольно сложно.
Существует несколько модификаций двигателей GDI и каждый из них построен по-разному. Например, в одном двигателе принцип «сжимания и нагнетании топлива» включает в себя участие только мембранного клапана.
Это уже другой двигатель у которого схема работы может быть уже по другому и там могут быть задействованы 7 небольших плунжеров, принцип работы у которых схож с пистолетной обоймой и имеет сложную механическую схему.
Все эти модификации двигателей GDI имеют одну схожую особенность, все детали: и мембранный клапан, и плунжера являются высокоточными деталями и их максимально качественно обрабатывают.
А теперь смотрите, что может произойти, если Вы будете использовать некачественные виды топлива, либо подозрительные примеси. Через какое-то время ТНВД у Вас «сядет», что не будет давать нужного давления в форсунки. Конструкторы предусмотрели этот момент и включили в конструкцию несколько ступеней для очистки топлива при попадании в систему.
Начальная очистка производится при попадании топлива в ТНВД, где установлена специальная «сеточка», которая производит первоначальную очистку.
Следующая очистка происходит непосредственно в топливном фильтре, который в каждом автомобиле может располагаться по-разному: у кого-то под днищем, у кого-то прямо в топливном баке.
Дальше, очистка осуществляется тогда, когда топливо поступает в ТНВД, на подступах к которому установлена «сеточка-стакан».
Последняя очистка производится при обратном возвращении топлива, когда оно снова попадает в ТНВД и проходит через всю его конструкцию. На выходе мы опять имеем сеточку-стакан, которая и производит очистку.
Все эти степени очистки являются отличным вариантом для любого вида топлива, кроме нашего.
Если мощность Вашего мотора и приемистость понизились, и Вы это почувствовали, то не оставляйте этот факт без внимания. Значит, с двигателем происходит что-то не то.
Через какое-то определенное время Ваш автомобиль просто может перестать заводиться. Поэтому, незамедлительно выдвигайтесь на ближайшее СТО, которое специализируется на моторах с такими ТНВД и пытайтесь решить вопрос еще на начальном этапе. Таким образом, Вы сможете продлить срок службы двигателя и реанимируете его.
Выявление неисправности ТНВД на двигателе с маркировкой GDI
Чтобы определить проблему в ТНВД и убедиться в его «виновности» стоит применить методику, которая включает в себя несколько пунктов:
Первый шаг: Начинаем с проверки электроники, в процессе которой считываем DTC. Должны сразу отметить тот факт, что на ТНВД GDI установлен лишь электромагнитный клапан. Это все, что имеется из электроники на этом агрегате. Этот клапан «запирает» топливо.
Должны также отметить, что электроника на двигателях GDI достаточно продвинутая и чувствительная. Много различных экспериментов проводили с ней, на которых она показывала себя с безупречной стороны.
Данная система вызывает только уважение, но в ней есть и особенность. Она заключается в том, что если ухудшаются параметры внутри ТНВД, то система на эти изменения в давлении горючего не реагирует. Здесь мы рассматривает варианты износа от использования некачественного топлива. Следовательно, переходим к следующему шагу.
Шаг 2: Теперь надо убедиться, что у нас исправен электромагнитный клапан. Если с его работой проблем не обнаружено, тогда переходим дальше.
Шаг 3: На этом этапе надо замерить давление ТНВД и только на «выходе». Нормально давление составит от 40 до 50 кгсм2. Если прибор нам показывает результат в этом диапазоне, значит, все в порядке. Приобретая авто с мотором GDI, Вам надо быть готовым к тому, что наше топливо им не очень подходит.
Если Вы все же приобрели либо окончательно остановили свой выбор на GDI, то здесь можно только посоветовать Вам, проводить полную очистку ТНВД каждые 2000-3000 километров и доверить это лучше профессионалам.
Теперь давайте более подробно рассмотрим, как работает данный тип двигателей.
По своей конструкции он схож с бензиновыми и дизельными моторами. Если брать цилиндр в отдельности, то он в себя включает те же форсунку и свечу зажигания. Благодаря форсунке горючее поступает в двух режимах.
В работе GDI существует несколько режимов, которые напрямую зависят от многих показателей: скорости, темпа езды, эксплуатации автомобиля. Первый режим это работа на сверхбедных смесях. Он задействован тогда, когда Вы ездите спокойно в городе либо на трассе, но Ваша скорость не превышает 120 км/ч.
В результате этого режима на выходе мы получаем устойчивость и надежность в работе двигателя. Второй режим — работа на стехиометрической смеси. Тут уже рассматривается более интенсивное движение, а также езда на обгонах и на более высоких скоростях.
Третий режим производит уже сама система управления GDI, когда Вы двигаетесь на машине с маленькой скоростью, а затем резко вжимаете газ. Здесь происходит повышение момента двигателя.
Что мы имеем в конечном результате? А то, что при первом режиме мотор будет работать более устойчивей, мощности при этом GDI будет выдавать больше, топлива расходовать меньше. В дополнение ко всему, этот режим наиболее экологический, по сравнению с другими бензиновыми агрегатами.
Новые двигатели Hyundai T-GDI: меньше объем, больше мощность
Литровый двигатель Kappa мощностью 106 л.с.
Специалисты Hyundai на международной конференции по моторостроению представили свои последние проекты в области создания силовых агрегатов.
Принимая во внимание мировую тенденцию по сокращению объема автомобильных двигателей, Хендай планирует более широкое использование силовых установок T-GDI (силовые агрегаты с системой прямого впрыска бензина и турбиной) на своих авто.
Как отмечают в компании, двигателя T-GDI обязательно завоюют широкую популярность за счет своей экономичности, улучшенной экологичности и более высокой отдачи мощности.
Как известно, некоторые модели Хендай уже оборудуются моторами данного типа, однако компания планирует совершенствование технологии T-GDI и в дальнейшем.
Все работы будут направлены на создание небольших и мощных силовых агрегатов, способных доставить истинное удовольствие от вождения. В недалеком будущем покупателям планируется предложить персонализированные силовые установки, полностью адаптированные для эксплуатации в отдельно взятой стране.
Конструкция перспективного мотора Kappa 1.2
Помимо того, в планах Hyundai достижение лидерства в производстве трансмиссий. Как отмечают эксперты, благодаря постоянной работе Хендай над совершенствованием и разработкой коробок передач это вполне возможно. Нельзя оставить без внимания и то, что компания первой в мире спроектировала и построила 8-ступенчатый «автомат» для платформ с задним приводом.
В ходе показов на конференции, специалисты Hyundai представили ряд моторов разного объема, оснащенных как бензиновыми, так и дизельными системами питания. Отдельно проводилась презентация нового вариатора (бесступенчатой коробки передач) Kappa CVT.
Представитель линейки двигателей T-GDI
Из всех представленных двигателей наибольшего внимания удостоилась модель Kappa 1.0 TCI, оснащенная охлаждаемым турбонагнетателем. Данный силовой агрегат отличается увеличенной мощностью, предлагая 106 л.с. и крутящий момент в 137,3 Нм. Кроме того, новый двигатель выбрасывает в несколько раз меньше СО2, чем модель прошлого поколения.
Для улучшения характеристик Kappa 1.0 TCI был задействован ряд совершенно новых решений. Мотор получил 12 клапанов, турбокомпрессор и модифицированный коленчатый вал.
Блок цилиндров из алюминия, крышка головки блока и впускной коллектор из пластика позволили облегчить конструкцию, а за счет использования рамы лестничного типа удалось повысить плавность хода и значительно снизить поступающие вибрации.
Презентация двигателя Hyundai T-GDI Kappa 1.0
GDI двигатель что это такое?
Двигатель GDI по своему строению похож и на бензиновый и на дизельный мотор. Все цилиндры обладают свечей и форсункой, а горючее поступает с помощью ТНВД, давление при этом составляет 5 МПа. Форсунка создает два разных режима впрыска горючего.
Двигатель GDI имеет 3 режима работы
Режимы работы зависят от того, в каком стиле происходит езда.
- Бедная смесь включается в работу когда нагрузка маленькая, при этом скорость составляет не более 120 км/ч. В таком режиме горючее попадает в цилиндр почти как у дизеля, когда наступает завершение такта сжатия.
- Таким образом самое обогащенное горючим облако попадает к свече и удачно поджигается, воспламеняя бедную смесь. Получится, что мотор будет стабильно работать даже с бедной смесью.
- Стехиометрическая смесь применяется когда движение в городе интенсивное, во время езды на повышенных скоростях и обгонах. Она воспламеняется легко. Впрыскивается топливо на такте впуска, за это отвечает конический факел, затем происходит распыление в цилиндре и начинается испарение, охлаждаеющее поступающий воздух. Этот процесс снижает риск детонации и образования калильного зажигания.
Маленький объем горючего подается в цилиндр и он охлаждает поступающий в цилиндр воздух. В это время цилиндр заполнится самой бедной смесью (около 60:1), в ней детонация не возможна. Потом, в завершении сжатия, подается горючее, оно делает смесь богатой, ее соотношение равняется – 12:1. Здесь для детонации просто нет времени.
В результате степень сжатия поднялась и составляет от 12 до 12,5, мотор стабильно функционирует используя бедную смесь. При сравнении бензинового мотора с GDI, то последний более экономичен в расходе горючего на 10%, а отдача по мощности увеличивается на 10%.
Отличие GDI мотора от обычного
Для объяснения отличий двигателя GDI, обладающий непосредственным впрыском, ознакомимся с работой обычных силовых агрегатов, которым нужна диагностика двигателя в проверенном автосервисе.
Как работают двигатели?
Для сгорания топлива требуется воздух в определенном объеме, он нужен чтобы обеспечить полное сгорание горючего. Это будет стехиометрический объем.
Если воздуха будет больше необходимого количества, то это будет бедная смесь, а если меньше – богатая.
Бедная смесь редко воспламеняется, а богатая выбрасывает несгоревший бензин через выхлопную трубу
Воздух также необходим для создания высокого давления в цилиндре до воспламенения топливной смеси, это влияет на отдачу мотора. Полезно обеспечить наибольший объем воздуха в цилиндре при впуске, это создаст высокое давление. Теперь нужно разобраться в экономичности дизельного двигателя.
У дизельных моторов при такте впуска в цилиндр попадает чистый воздух
С помощью поршня и высокого давления он сжимается и нагревается. В завершении сжатия подается горючее, а повышенные давление и температура обеспечивают самовоспламенение.
В цилиндре дизельного мотора давление значительно больше, чем в бензиновом: оптимальная степень сжатия для дизельного мотора – 18, а для бензина – около 12.
От величины давления в цилиндре зависит отдача силового агрегата.
Осуществлялись попытки увеличить степень сжатия для мотора, работающего на бензине, но 12 – это предел, детонация и калильное зажигание не дают возможности сделать больше.
При длительной работе мотора с этими неблагоприятными явлениями он быстро проявит неполадки в работе. Они происходят из-за возникновения больших температур и давления. Для избежания детонации двигатели, у которых высокое сжатие, нужно заправлять горючим высокого качества (например, АИ-98), а при превышении степени сжатия значением 12 такого топлива будет мало.
Плюс: экономия топлива двигателей GDI
Чтобы сделать бензиновый мотор более экономичным и увеличить его мощность, потребуется полностью исключить вероятность детонации и научить его работать от бедной смеси. Такое осуществить было бы возможным, если бы бензин напрямую попадал в цилиндр, как у двигателей GDI.
GDI двигатели: плюсы и минусы двигателей GDI, что это такое
Gasoline Direct Injection, или же более распространенная аббревиатура GDI, скрывает под собой инжекторную систему подачи топлива для бензиновых двигателей с непосредственным (прямым) впрыском топлива.
При такой системе подачи, топливные форсунки расположены в головке блока цилиндров, и распыление происходит сразу в каждую камеру сгорания, минуя впускной коллектор и впускные клапана.
Топливо подается под большим давлением в цилиндр, чему способствует ТНВД (топливный насос высокого давления).
Отличия моторов прямого впрыска топлива GDI. Особенности работы двигателей GDI
По факту мы имеем некий симбиоз дизельного и бензинового двигателей в одном и каждый производитель именует такую систему по своему. GDI двигатели у Mitsubishi, FSI ставит обозначение VW, D4 обозначение Toyota.
От дизеля GDI унаследовал систему впрыска и ТНВД, от бензинового двигателя сам тип топлива и свечи зажигания. Родоначальником моторов GDI стала компания Mitsubishi, когда в 1995 году был представлен Mitsubishi Galant 1.8 GDI.
Сегодняшний двигатель с непосредственным впрыском это сложная система механизмов и электронных блоков.
Двигатель с непосредственным впрыском топлива явился миру гораздо раньше – в 50-х годах такие моторы использовал Daimler-Benz на своих гоночных машинах.
Различия (разновидности) двигателей GDI. Марки автомобилей, где используется GDI
Предпосылки создания и массового перехода большинства ведущих автопроизводителей на системы впрыска, аналогичных GDI, были достаточно предсказуемы.
Экологические нормы, требующие усовершенствования систем выхлопа отработанных газов, а так же глобальная задача по созданию экономичных двигателей.
В двигателях GDI реализованы несколько типов смесеобразования топливовоздушной смеси, это позволило выполнить задачи по экономии топлива, более полному сгоранию смеси и дополнительно увеличить мощность.
В совокупности такой двигатель получился благодаря доработанной системе прямого впрыска, где не малую роль играет электронная начинка. Блок управлением двигателя, через датчики, раскиданные по системе, оперативно реагирует на малейшие изменения поведения автомобиля и подстраивает работу топливной системы под необходимые требования водителя
Преимущества (плюсы) двигателей GDI
Особенностью двигателей с непосредственным впрыском является возможность работы в нескольких видах смесеобразования. Это является неоспоримым плюсом, так как многообразие в смесеобразовании дает максимальную эффективность использования топлива.
При исправно работающей системе непосредственного впрыска мы получим экономию топлива за счет режима работы на сверхобедненной смеси, причем без потери мощности.
В двигателях GDI увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси, это помогает избежать калильного зажигания и детонации, а таким образом увеличивается ресурс.
Так же в положительные моменты двигателя с непосредственным впрыском нужно отнести существенное снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных веществ, а это достигается за счет многослойного смесеобразования, в свою очередь дающее более полное сгорание смеси, что дополнительно влияет на мощность двигателя.
Система GDI в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:
– послойное; – стехиометрическое гомогенное ; – гомогенное.
Такое многообразие делает работу двигателя экономичным, лучшее качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов.
Недостатки (минусы) двигателей GDI
Описание двигателей GDI было бы не полным, без упоминания отрицательных моментах эксплуатации. Главный минус GDI связан со сложностью самой системы впуска и подачи топлива. В таком варианте впрыска, двигатель GDI становится крайне чувствительным к качеству используемого топлива.
В итоге проблема закоксовывания форсунок становится актуальной для водителя, потеря мощности и увеличение расхода топлива никого не обрадует.
Так же в минусы можно отнести сложность обслуживания и стоимость ремонта, замены деталей и агрегатов топливной системы, поэтому важным моментом является контроль за состоянием топливной системы автомобиля.
Да, в обслуживании двигатель GDI дороже, но рабочие характеристики перекрывают этот минус. Тем более, есть средства помогающие повысить ресурс капризных деталей и узлов.
Профилактика неисправностей моторов GDI
Профилактика – это простое решение для владельца автомобиля с системой непосредственного впрыска GDI или аналогичными системами. Как мы уже писали выше, качество топлива будет играть основную роль.
Понятно, что без лабораторных исследований судить о качестве топлива невозможно, поэтому в качестве профилактических мер и защиты топливной системы от возникающих проблем могут помочь топливные присадки.
Компания Liqui Moly один из мировых лидеров в производстве автохимии рекомендует, для поддержания необходимого уровня смазывающих и очищающих присадок в используемом топливе применять Langzeit Injection Reiniger арт. 7568.
Постоянное применение присадки значительно снизит риск возникновения поломок связанных с топливом, пакеты присадок, поднимающие смазывающие свойства топлива надежно защитят топливную аппаратуру от скорого износа. Для лечения и профилактики загрязнений форсунок так же есть надежное средство, арт.
7554 Очиститель систем непосредственного впрыска топлива Direkt Injection Reiniger. Заменяет стендовую очистку форсунок, работает по нагару, смолам и чистит камеру сгорания. Немаловажный момент, что топливные присадки Liqui Moly начинают работать в топливной системе при повышении температуры, а в баке происходит только смешивание с топливом.
Стоит ли покупать автомобили с двигателями GDI
При должном подходе и своевременном обслуживании владелец автомобиля с системой GDI получает комфортный в управлении автомобиль с высокой тягой, мощностью и хорошей экономией топлива. И как показывают продажи таких автомобилей, на дорогах встречаться они будут чаще.
Итог
Двигатели GDI – были одними из первопроходцев систем непосредственного впрыска топлива. Обладая очевидными преимуществами, двигатели GDI требуют специального профилактического ухода. В первую очередь, это уход за форсунками.
Самым простым способом является использование присадок в топливную систему.
Производя профилактический уход за топливной системой автомобилей с двигателями GDI, автовладелец может продлить его ресурс и наслаждаться повышенной мощностью и динамикой.
Автопроизводители не стоят на месте, развитие и усовершенствование двигателей с системами непосредственного впрыска продолжается. Уже представлены автомобили с моторами T-GDI, но это уже другой рассказ.