GDI двигатель: принцип работы, плюсы и минусы мотора. Двигатель gdi
Двигатель GDI: констукция, характеристики
Двигатель GDI — пожалуй, одна из наиболее обсуждаемых тем на автомобильных форумах. Пик дискуссий совпал с началом 2000-х, когда на российском вторичном рынке появились японские авто с незнакомым индексом в наименовании модели. Счастливые покупатели столкнулись с неизвестными до этого проблемами системы питания.
Положение осложнялось тем, что работники сервиса оказались не готовы, не то чтобы сделать ремонт такого двигателя, но даже найти причину неисправности. Справедливости ради следует заметить, что в последние годы ситуация несколько улучшилась.
Почти дизель
Что означает аббревиатура GDI, которую можно увидеть на моторе и кузове автомобиля японского производства? Расшифровывается это как: Gasoline Direct Injection, в переводе — бензиновый прямой впрыск. Англоязычная фонетика этого сокращения — ДжиДиАй, в России произносят как ГДИ, иногда ЖДИ.
Автомобилисты прозвали эти движки «джедаями». Впервые буквы GDI появились на автомобилях Mitsubishi Galant/Legnum в 1996 году. У других японских автопроизводителей свои обозначения прямого впрыска: у Toyota — D4, у Nissan — DI и Neo DI. Такая же картина и в Европе:
- группа Volkswagen обозначает такие двигатели — FSI;
- Daimler Chrysler — CGI;
- Renault — IDE;
- Ford — SCi.
Итак, GDI — это новый тип бензинового инжекторного двигателя с прямым или непосредственным впрыском (НВ), что одно и то же. Форсунки у них выходят непосредственно в камеру сгорания, а не во впускной коллектор, как при распределенном впрыске. Этим бензиновый агрегат напоминает дизель.
Основная идея заключается в том, чтобы заставить двигатель хотя бы часть времени работать на сверхобедненной топливовоздушной смеси с целью экономии топлива и сокращения количества вредных выбросов.
Отличия в конструкции
Для того чтобы создать условия для подобного протекания рабочего процесса, бензин необходимо подавать внутрь цилиндра, находящегося под давлением такта сжатия. Поскольку традиционный насос, находящийся в бензобаке, неспособен преодолеть такое сопротивление, требуется применять дополнительный аппарат — топливный насос высокого давления (ТНВД).
Моторы с НВ имеют необычную форму головки поршня, обусловленную необходимостью придать подаваемой порции горючего строго рассчитанное вихреобразное движение.
В связи с тем, что двигатель с НВ, так же как и любой другой ДВС, не может постоянно работать при недостаточной концентрации смеси, эти моторы отличаются более сложной программой работы, обеспечивающей сочетание экономных и мощностных режимов смесеобразования. Наконец, двигатели GDI имеют 2 катализатора — иридиевый и платиновый.
Первый предназначен для накопления и выжигания окислов азота, образующихся при работе на супербедной топливовоздушной смеси, второй — для обычного смесеобразования.
Благодаря увеличению степени сжатия до 12 — 13 увеличилась литровая мощность силового агрегата при одновременном сокращении расхода топлива и снижении токсичности выхлопа.
На скудном пайке
Прежде чем рассматривать режимы работы двигателя GDI, нужно немного вспомнить теорию. Смесь бензина с воздухом в цилиндре может воспламениться, только в том случае, когда имеет определенную концентрацию. Оптимальной величиной является 1 часть горючего на 14,7 частей воздуха (стехиометрический состав).
Максимальное количество воздуха на 1 объемную часть бензина в инжекторном двигателе не должно превышать 20 — 24 частей. Описываемые двигатели могут работать на сверхобедненной смеси (до 1:40). Как это можно объяснить?
Топливо в цилиндре после впрыска распределяется по объему неравномерно за счет отражения его от выемки в днище поршня, который в момент впрыска находится в крайнем верхнем положении (конец такта сжатия). Топливный факел имеет компактную форму и, отражаясь, образует обратный вихрь. При общей бедной смеси, в районе свечи зажигания она близка к стехиометрическому составу и успешно воспламеняется.
Затем пламя поджигает прилегающий слой, интенсивность горения увеличивается, и процесс охватывает весь объем цилиндра. Описанный режим — ULTPA LEAN COMBUSTION MODE называется еще послойным смесеобразованием или сгоранием и поддерживается программой ЭБУ при спокойном характере движения со скоростью до 100 — 120 км/час.
Двухразовое питание
К сожалению, для дальнейшего ускорения мощности оказывается недостаточно, и приходится обогащать смесь до обычного уровня (1:12 — 1:15). Смесь при этом является однородной (гомогенной) и образуется в результате впрыска топлива на такте впуска, когда поршень идет вниз, и топливный факел в форме широкого конуса заполняет весь раскрывающийся объем.
Отражения факела от поршня не происходит, и после обратного хода сжатия смесь поджигается. Этот режим — SUPERIOR OUTPUT MODE — активируется также при движении под нагрузкой, то есть, в тех случаях, когда требуется увеличение выдаваемой мощности.
В двигателях для европейского рынка присутствует и третий режим — TWO-STAGE MIXING (двухэтапное смесеобразование). Впрыск при этом производится дважды: на такте впуска и в конце хода сжатия.
Смысл заключается в том, что небольшая порция бензина, впрыснутая не первом этапе, охлаждает стенки цилиндра и способствует увеличению массового количества всасываемого воздуха, что позволяет пропорционально увеличить и подачу топлива на второй стадии впрыска (в конце такта сжатия).
Совет: учитывая привередливость системы к качеству воздуха, следует уделять особое внимание профилактике воздушного фильтра, а впускной коллектор рекомендуется очищать каждые 25 — 30 тысяч км.
Кто портит воздух?
На холостом ходу (ХХ) мотор GDI работает также на двух режимах. Основным является Compression on Lean (обедненная смесь) — 625 — 650 об/мин. Однако постоянная работа на нем приводит к накапливанию в катализаторе высокотоксичного оксида азота (NO), что заметно по неприятному запаху из выхлопной трубы.
Чтобы выжечь это соединение, периодически включается режим STICH F/B (продувка). Обороты возрастают примерно до 750, на некоторых моделях — до 900.
По такому поведению мотора, работающего на ХХ, и можно распознать двигатель GDI. На исправном двигателе продувка кратковременно включается примерно через 4 минуты. Режим STICH F/B функционирует в свою очередь по двум вариантам: регулирование смесеобразования с учетом коррекции датчика кислорода (CLOSED LOOP) и нерегулируемый процесс (OPEN LOOP).
Стоит ли овчинка выделки?
Какие выгоды сулит новый двигатель с НВ, в том числе и системы GDI:
- Ежедневная эксплуатация автомобиля в городских условиях, когда силовой агрегат постоянно работает на стабильных оборотах ХХ, сопровождается заметной экономией топлива — примерно на 20 — 25%. За городом расход горючего остается таким же, как и у агрегата с распределенным впрыском.
- Особенности принципа смесеобразования обеспечивают «джедаю» взрывной характер, тяга и мощность агрегата превосходят аналогичные показатели обычного (распределенного) инжектора.
- Он более чист с экологической точки зрения, правда, российский владелец от этого ничего не имеет, в отличие от японца. Ведь островные жители приобретают тот же Mitsubishi с двигателем GDI в основном для получения льготной скидки по транспортному налогу, а ремонт силового агрегата они перекладывают на будущего покупателя, как правило, зарубежного.
- Некоторые утверждают, что GDI двигатель лучше запускается в зимнее время.
Следует заметить, что из двигателей прямого впрыска японского и корейского производства самые надежные и доработанные моторы стоят на автомобилях Мицубиси (Митсубиси).
Приключения японцев в России
И все-таки, перефразируя известную пословицу: что японцу хорошо, то русскому — смерть. В России все преимущества НВ перечеркиваются низким качеством отечественного бензина. В чем это выражается?
Недостаточно чистое топливо, да и просто высокий процент содержания серы в бензине приводит к ускоренному износу ТНВД и засорению форсунок. Ремонт последних, кстати, невозможен. Если промывка не получается, приходится заменять их новыми, что довольно накладно. Наиболее часто на форумах жалуются на «плавающие» обороты ХХ.
Одной из причин, если не главной, такого явления является вышеупомянутый насос. Как было сказано выше, холостые обороты изменяются регламентировано, в соответствии с прошивкой ЭБУ.
Когда износ качающего плунжера (плунжеров) достигает определенной величины, после перехода на режим Compression on Lean давление впрыска падает ниже допустимого, и компьютер возвращает систему в режим обогащения. После нормализации давления процессор снова пытается переключить работу впрыска на «обедненный» режим.
То есть, частота переключений увеличивается, а если на процесс накладываются и другие факторы, то периодичность становится хаотичной, что и приводит к неприятным дерганиям на ХХ. Скорее всего, потребуется диагностика и ремонт ТНВД, чистка форсунок, а также удаление сажи из впускной системы.
То, что часть отработанных газов из экологических соображений направляется во впускной коллектор, приводит к засаживанию каналов, регулирующих заслонок, клапанов. В системах распределенного впрыска впускные клапаны омываются топливом, которое подается форсунками в коллектор, и проблема отложения сажи не стоит так остро.
Еще одна проблема заключается в отсутствии достаточного количества квалифицированного персонала по обслуживанию подобных систем. Определить причину неисправности и сделать необходимый ремонт проблематично даже в крупных городах, а что уж говорить о российской глубинке.
Наибольшая опасность для двигателя с прямым впрыском исходит от бензина. Горючим следует заправляться на проверенных АЗС. Категорически нельзя использовать различные присадки, октаноповышающие добавки — это прямой путь убить топливный насос.
Несмотря на серьезные недостатки, система прямого впрыска пока еще не похоронена. Многие владельцы японских авто утверждают, что довольны этим движком. Да и круг автопроизводителей расширяется. К примеру, GDI-моторами комплектуются корейские Hyundai Avante и Hyundai Gamma. Возможно, в ближайшем будущем новые двигатели избавятся от своих болезней, и гадкий утенок превратится, наконец, в красивого лебедя.
avtodvigateli.com
Система усовершенствованного прямого впрыска бензина GDI (Mitsubishi)
Инновационная технология двигателестроения в течение многих лет была приоритетом развита компании Mitsubishi Motors. В частности, компания Mitsubishi стремилась повысить эффективность двигателей в стремлении удовлетворить растущие требования со стороны экологии, как-то уменьшение расхода топлива и сокращение эмиссии СО2, чтобы ограничить отрицательное действие парникового эффекта.
Mitsubishi приложила существенные усилия к развитию двигателя с прямым впрыском бензина. В течение многих лет автомобильные инженеры полагали, что этот тип двигателя имеет самый большой потенциал для оптимизации подачи топлива и сгорания, что, в свою очередь, может обеспечить лучшее качество работы и снизить потребление топлива. Однако до сих пор никто не спроектировал удачный двигатель с прямым впрыском топлива в цилиндр (Gasoline Direct Injection — GDI), пригодный для массового производства. Разработанный в компании Mitsubishi двигатель типа GDI (усовершенствованного прямого впрыска бензина) — это реализация мечты инженера.
Для подачи топлива обычные двигатели используют систему впрыска топлива, которая заменила систему карбюрации. Система MPI, или система многоточечного впрыска, где топливо подводится к каждому устройству ввода, является в настоящее время одной из наиболее широко используемых систем. Однако даже в двигателях MPI имеются ограничения на условия подачи топлива и управление сгоранием, потому что топливо смешивается с воздухом перед введением в цилиндр. Mitsubishi намеревалась раздвинуть эти пределы, разрабатывая двигатель, где бензин вводится непосредственно в цилиндр, аналогично дизельному двигателю, и, кроме того, моментом впрыска управляют в точном соответствии с условиями нагрузки. Двигатель GDI достиг следующих выдающихся показателей:
- чрезвычайно точный контроль порции топлива в результате сгорания ультрабедных смесей топливная, эффективность превышает эффективность дизельных двигателей
- очень эффективный впрыск и уникально высокая степень сжатия обеспечивают данному двигателю GDI высокую эффективность и отличную приемистость, которые превосходят таковые для обычных двигателей MPI
Технология, реализованная Mitsubishi для двигателя GDI, является краеугольным камнем для следующего поколения высокоэффективных двигателей. Очевидно, эта технология будет развиваться и далее.
На рисунке показано развитие системы подачи топлива.
Рис. Развитие системы подачи топлива
Главные цели двигателя GDI
Разработка двигателя GDI позволяет решить следующие основные задачи:
- добиться ультранизкого потребления топлива, лучшего, чем у любого из дизельных двигателей
- обеспечить мощность, превосходящую мощность обычных двигателей MPI
Технические особенности двигателя GDI
Двигатель GDI имеет следующие технические особенности:
- строго вертикальные каналы ввода для оптимального управления потоком воздуха в цилиндре
- поршни с круглой выборкой в верхней части для лучшего сгорания топлива
- топливный насос высокого давления для подачи топлива в инжекторы под давлением
- вихревые инжекторы высокого давления для создания оптимальной воздушно-топливной смеси
Оптимальная топливная струя для двух режимов сгорания
Используя собственные уникальные методы и технологии, Mitsubishi смогла добиться, что двигатель GDI обеспечивает и меньшее потребление топлива, и более высокую выходную мощность. Этот внешне противоречивый и трудный трюк реализован путем применением двух режимов сгорания. Кроме того, момент впрыска меняется, чтобы соответствовать нагрузке двигателя.
Для условий нагрузки, испытываемой автомобилем при типичном городском движении, топливо впрыскивается в конце такта сжатия, аналогично дизельному двигателю, благодаря этому достигается ультрабедное сгорание за счет идеального формирования стратифицированной воздушно-топливной смеси. В идеальных условиях движения топливо вводится на такте впуска. Это гарантирует гомогенную воздушно-топливную смесь, подобную смеси обычных двигателей MPI, что обеспечивает более высокую выходную мощность.
Режим ультрабедного сгорания
При нормальных условиях движения, до скорости 120 км/ч, двигатель GDI Mitsubishi работает в режиме ультрабедного сгорания, что приводит к наименьшему потреблению топлива. В этом режиме впрыск происходит на последней стадии такта сжатия, и в цилиндре сгорает ультрабедная смесь с отношением «воадух-толливо» 30—40 (включая EGR 35-55).
Режим повышенной выходной мощности
Когда двигатель GDI работает с более высокими нагрузками или на более высоких оборотах, имеет место впрыск топлива во время такта впуска. Это оптимизирует сгорание благодаря гомогенной и более холодной воздушно-топливной смеси, которая минимизирует возможность детонации.
Фундаментальные технологии двигателя GDI
В основе конструкции двигателя GDI лежат четыре технических особенности:
- Вертикально прямой канал ввода — поставляет оптимальный поток воздуха в цилиндр
- Поршень с криволинейной вершиной — управляет сгоранием, помогая формировать воздушно-топливную смесь
- Топливный насос высокого давления — обеспечивает давление необходимое для прямого впрыска в цилиндр
- Вихревой инжектор высокого давления — управляет испарением и дисперсией топливной струи
Эти фундаментальные технологии, объединенные с другими уникальными технологиями управления подачей топлива, позволили компании Mitsubishi достигнуть обеих целей разработки потреблении топлива у двигателя GDI ниже, чем у дизельных двигателей, а выходная мощность выше, чем мощность обычных двигателей MPI.
Струя воздуха внутрь цилиндра
Двигатель GDI имеет вертикальные прямые каналы впуска смеси, а не горизонтальные, используемые в обычных двигателях. Вертикальные прямые каналы эффективно направляют поток, воздуха вниз на поршень с криволинейной поверхностью верхней части, которая сильно изменяет направление струи, образуй обратный вихрь для оптимального перемешивания впрыснутого топлива.
Струя топлива
Недавно разработанные вихревые инжекторы высокого давления обеспечивают идеальную струю со структурой, соответствующей каждому из режимов эксплуатации двигателя. В то же самое время, благодаря сильно турбулентному движению топливной струи, инжекторы обеспечивают достаточную степень распыления топлива, что является обязательным для двигателя типа GDI даже с относительно низким топливным давлением 50 кг/см3.
Оптимизированная конфигурация камеры сгорания
Поршень с криволинейной выемкой на вершине управляет формой воздушно-топливной смеси, так же как и струя воздуха в камере сгорания, что играет важную роль в образовании компактной воздушно-топливной смеси. Смесь, которая вводится на последней стадии такта сжатия, направляется к свече зажигания прежде, чем она сможет рассеяться.
Чтобы определить оптимальную форму вершины поршня компания Mitsubishi использовала передовые методы наблюдения процессов в цилиндре, включая лазерные методы.
Базовая концепция
В обычных бензиновых двигателях было бы затруднительно обеспечить распыление воздушно-топливной смеси с идеальной плотностью вокруг свечи зажигания. Однако это стало возможным в двигателе GDI. Кроме того, достигнуто чрезвычайно низкое потребление топлива, потому что идеальная стратификация позволяет топливу, введенному на поздней фазе такта сжатия, поддержать сгорание сверхбедных воздушно-топливных смесей.
В ходе тестовых испытаний двигателя было показано, что воздушно-топливная смесь с оптимальной плотностью собирается вокруг свечи зажигания в виде стратифицированного заряда топлива. Это также было подтверждено анализом поведения топливной струи непосредственно перед воспламенением и анализом мгновенного состава воздушно-топливной смеси.
В результате достигнуто чрезвычайно устойчивое сгорание ультрабедной смеси с отношением «воздух-топливо» 40:1 (55:1 при включении рециркуляции выхлопа).
Сгорание ультрабедной смеси
В обычных двигателях МРI существовали пределы обеднения смеси из-за больших вариаций характеристик сгорания. Однако стратифицированная смесь в двигателе GDI позволила значительно уменьшить воздушно-топливное отношение, не приводя к худшему сгоранию. Например, в период холостого хода, когда сгорание является наименее активным и непостоянным, двигатель GDI поддерживает устойчивое и быстрое сгорание даже чрезвычайно бедной смеси с отношением «воздух-топливо» 40:1 (55:1 с включением режима EGR). На рисунке показана разница в работе между GDI и обычной многоточечной системой впрыска.
Рис. Параметры двигателя GDI и двигателя с обычной системой MPI
Потребление топлива автомобилем рассматривается в условиях холостого хода, круиза и городского движения.
Потребление топлива в режиме холостого хода
Двигатель GDI поддерживает устойчивое сгорание даже на низких оборотах холостого хода. Более того, он обеспечивает большую гибкость в регулировании скорости холостого хода. Его потребление топлива в этом режиме на 40% меньше по сравнению с обычными двигателями.
Рис. Потребление топлива в режиме холостого хода
Потребление топлива в режиме постоянной скорости движения
На скорости 40 км/ч двигатель GDI потребляет на 35% меньше топлива, чем сопоставимый по размерам обычный двигатель.
Рис. Потребление топлива в режиме постоянной скорости движения
Потребление топлива в городском цикле
При проведении испытаний в типовом режиме городского движения двигатель GDI потреблял на 35% меньше топлива, чем обычные бензиновые двигатели тех же размеров. Кроме того, испытания показали, что двигатель GDI потребляет даже меньше топлива, чем дизельные двигатели.
Рис. Потребление топлива в городском цикле
Контроль эмиссии
Предыдущие попытки сжигать бедные воздушно-топливные смеси приводили к трудностям в регулировании эмиссии NOx. Однако для двигателя GDI достигнуто 97-процентное сокращение окислов NOx при использовании высокого (порядка 30%) уровня рециркуляции выхлопного газа. Этот результат достигается благодаря уникально устойчивому сгоранию топлива в двигателе GDI, а также благодаря недавно разработанному катализатору обедненных окислов азота, На рисунке показан график эмиссии NOx для этого двигателя, на рисунке ниже — катализатор обедненных окислов азота.
Рис. Эмиссия окислов азота
Рис. Новейший катализатор обедненных окислов азота
Базовая концепция
Чтобы достичь мощности выше, чем у обычных двигателей типа MPI, двигатель GDI имеет высокую степень сжатия и очень эффективную систему забора воздуха, которые приводят к повышению объемной эффективности.
Повышенная объемная эффективность
По сравнению с обычными двигателями, двигатель GDI от Mitsubishi обеспечивает более высокую объемную эффективность. Вертикальные прямые впускные каналы создают более ровный забор воздуха. Испарение топлива, которое происходит в цилиндре на последней стадии такта сжатия, охлаждает воздух для повышения объемной эффективности.
Рис. Повышенная объемная эффективность
Увеличенная степень сжатия
Охлаждение воздуха в цилиндре за счет испарения топлива имеет и другое преимущество — минимизация возможности детонации. Это позволяет применять высокую степень сжатия, около 12, и, таким образом, улучшить сгорание. По сравнению с обычными двигателями MPI сопоставимого размера, двигатель GDI обеспечивает приблизительно на 10% большую выходную мощность и крутящий момент на всех скоростях вращения.
Рис. Увеличенная степень сжатия
Рис. Характеристики двигателя
В режиме повышенной выходной мощности двигатель GDI обеспечивает значительное постоянное ускорение. На рисунке сравнивается работа двигателя GDI и обычного двигателя MPI в режиме ускорения автомобиля.
Рис. Ускорение автомобиля
ustroistvo-avtomobilya.ru
GDI двигатель что это такое? Плюсы и минусы
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.
GDI может реализовать и другой режим работы двигателя. Он дает возможность повышения крутящего момента мотора в тот момент, когда движение происходит на низких оборотах, но педаль газа резко приводится в действие. Если мотор работает на небольших оборотах и в него резко поступает обогащенная смесь, то риск детонации увеличивается. Из-за этого впрыску нужно пройти две фазы.
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.
К примеру, для бензина наилучшая топливная смесь имеет соотношение 14,7:1, это означает, что на 1 грамм горючего требуется 14,7 грамма воздуха.
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.
Детонация — это сгорание горючего с увеличенной скоростью в удаленных от свечей местах, в следствии возникает резкий перегрев и увеличивается нагрузка на детали силового агрегата. Стук может свидетельствовать о детонации. Как сигнал о калильном зажигании служит ускоренное (когда искры еще нет) воспламенение топливной смеси, происходит это из-за перегрева частей камеры сгорания.
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.
xn--80aeqauefgb1byc.xn--p1ai
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.
btf.su
Двигатели GDI : несколько слов
На некоторых двигателях 6G-74 GDI использована корректирующая схема управления дроссельной заслонкой, которая состоит из :
- Throttle Posicion Sensor, расположенный на оси дроссельной заслонки
- Два сенсора Acceleration Pedal Posicion, расположенных в районе левой передней стойки и управляемых тросиком «газа».
- Throttle Control Motor, расположенный на дроссельной заслонке напротив TPS, который и управляет дроссельной заслонкой
- THW (датчик температуры), расположенный в «развале» блока цилиндров
Установка дроссельной заслонки в «правильное» положение при запуске двигателя производится при повороте ключа зажигания в положение «Ig1». Полностью закрытая дроссельная заслонка резко открывается на 20-30 градусов, а потом медленно «идет» обратно и останавливается в том положении, на которое ей «указывают» два сенсора – TPS и THW ( при регулировке TPS при включенном зажигании дроссельная заслонка изменяет свое положение. Так же, при изменении сопротивления THW дроссельная заслонка меняет свое исходное положение). При выключении зажигания блок управления ( ECM) проводит контроль работоспособности дроссельной заслонки:
- Throttle Control Motor «пошагово» двигает дроссельную заслонку до упора вверх и обратно, до упора вниз. Таким образом проверяется готовность дроссельной заслонки для следующего запуска двигателя и исправность системы управления дроссельной заслонкой.
Некоторые авто MMC с GDI-двигателями имеют проблемы непосредственно не связанные с этим типом инжекторной системы. Например, Thomas Essemann описал проблемы ММС с датчиком положения дроссельной заслонки: "...I also know that almost every Space Runner in Europe has had the TPS-trouble code problem. This is because the there is two channels in the TPS, cross-referencing with each other. Metal / carbon material from the sensor is deteriorating and causing signal-trouble, spreading in the TPS-housing. Because of this, it is recommended that you do а two-step-repair. 1) Change the TPS (old part nr. MD 628 071) with new (part nr. MD 628 204). Erase all codes and run vehicle for some days. 2) If this didn`t help, change throttle housing (old part nr. MD 355 334) with new (part nr. MD 514 334). This should take care of the problem. At the same time, you would get rid of code..., since these codes come from the same failure. From production Sept. -'99 Mitsubishi have made some changes in the trouble code sensing software, to prevent TPS from this very sensitive behavior, but you should not need to have this new software since the new TPS is of a better design than the old one. As for the acc. pos. sensor, you might have to do a proper adjustment. Procedure is from a Mitsubishi Carisma GDI, but I assume that they use the same procedure..." Кроме этого, достаточно большое количество первоисточников указывают на повышенную чувствительность насоса высокого давления к повышенному содержанию в топливе серы. Небольшое описание системы непосредственной подачи в цилиндры бензина ( на сайте Владимира Лещенко, город Одесса).
autodata.ru
Двигатель Gdi - Что Это, Хорошо Или Плохо?
Двигатель GDI (Gasoline Direct Injection), что можно перевести как "двигатель с непосредственным впрыском топлива", то есть, топливо на таком двигателе впрыскивается не во впускной коллектор, как на всех остальных двигателях, а прямо в цилиндры двигателя.
На данный момент автомобили с двигателями системы GDI выпускают фирмы: Mitsubishi (6G-74, 4G-93, 4G-73), Toyota (3S-FSE, 1AZ-FSE), Nissan (3.0-litre Engines VG30dd), BOSCH (система Moronic MED7).
Первое. основное и главное, что надо бы уяснить для себя владельцам таких автомобилей — это качество топлива, которое вы будете заливать в топливный бак. Оно должно быть "самым-самым": высокооктановым и чистым (по-настоящему высооктановым и по-настоящему чистым). Естественно, совершенно не допускается применения ЭТИЛИРОВАННОГО бензина. Так же не стоит злоупотреблять различного рода "присадками и очистителями", "повышателями октанового числа" и так далее и тому подобное.
И причиной этого запрета являются сами принципы "построения" топливных насосов высокого давления, то есть принципы "сжимания и нагнетания топлива". Например, на двигателе 6G-74 GDI в этом участвует клапан мембранного типа, а на двигателе 4G-94 GDI — целых СЕМЬ маленьких плунжеров, расположенных в специальной "обойме" похожей на револьверную и работающих по сложному механическому принципу.
Если в топливе будут посторонние примеси или, не дай Бог, "обыкновенная" грязь, то, само собой разумеется, что через некоторое время эксплуатации топливный насос высокого давления просто-напросто "сядет", то есть, уже не будет нагнетать топливо в вихревые форсунки с нужным давлением.
Конечно, конструкторами предусмотрена очистка топлива, которая имеет несколько ступеней:
· Первая очистка топлива производится "сеточкой" топливоприемника топливного насоса, расположенного непосредственно в топливном баке.
· Вторая очистка топлива осуществляется "обычным" топливным фильтром (на Mitsubishi он располагается под днищем автомобиля, на Toyota в баке).
· Третья очистка топлива происходит при поступлении топлива в топливный насос высокого давления: на "входе" топливопровода стоит "сеточка — стакан", диаметром 4 мм и высотой 9мм.
· Четвертая очистка топлива осуществляется при ВЫХОДЕ топлива из "топливной рейки" обратно в бак — конструктивно "выход" топлива осуществляется опять же через корпус топливного насоса высокого давления: там стоит такая же "сеточка-стакан".
Первым "звоночком" для владельца двигателя GDI о том, что с его двигателем "что-то не так" становится снижение мощности и приемистости, а если и на это он не обратит внимание, то далее, через некоторое время двигатель начинает отказываться заводиться.
Необходимое примечание: именно на этом этапе владельцу двигателя GDI надо все бросать и "лететь" на СТО занимающуюся ремонтом таких топливных насосов высокого давления, потому что в этом случае что-то еще можно будет поправить и хоть немного, но восстановить.
Если у вас все же двигатель GDI и "деваться некуда", то единственное, что можно посоветовать — регулярно, через несколько тысяч километров производить полную очистку топливного насоса высокого давления в специализированной мастерской.
Это полезно для двигателей GDI
mitsubishi-time.ru
Основные достоинства двигателя GDI
Двигатель GDI с непосредственным впрыском топлива по конструкции системы питания напоминает топливную аппаратуру современных дизелей: есть и насос высокого давления, и ввернутые в головку двигателя электромагнитные форсунки. Многие автопроизводители в последние годы стали серийно выпускать двигатели GDI.
Мы уже писали об устройстве двигателя внутреннего сгорания. А какие преимущества у двигателя с непосредственным впрыском по сравнению с обычным инжекторным мотором? Основным достоинством двигателей GDI является меньший на 15-20% средний расход топлива. Причем экономия в наибольшей степени проявляется на низких и средних оборотах и при небольшой нагрузке.
Давайте подробнее рассмотрим особенности конструкции двигателя GDI. В этом типе силового агрегата при малых и средних нагрузках используется так называемое послойное смесеобразование. Порция топлива впрыскивается в цилиндр под давлением порядка 100 атмосфер (у обычного инжекторного мотора это 3 атм., у дизеля – до 2000 атм.), подхватывается потоком воздуха и, не успевая смешаться с ним, оказывается у свечи зажигания точно в момент искрообразования. При этом возле стенок цилиндра остается практически чистый воздух.
Если такое же количество бензина впрыснуть во впускной коллектор, то он, быстро испарившись, равномерно заполнит весь объем, смесь получится слишком бедной и не будет гореть. Экономия бензина в двигателях GDI выходит из-за отсутствия дроссельной заслонки (и связанных с ней потерь на всасывание воздуха) и уменьшения теплоотдачи в стенки цилиндра (за счет “шубы” из воздуха, не участвующего в сгорании), а так же из-за возможности на 1-2 единицы увеличить степень сжатия.
При максимальных нагрузках послойное смесеобразование не применяют, поскольку экономичность уменьшается, а выбросы вредных веществ увеличиваются. Поэтому в двигателях с непосредственным впрыском GDI приходится ставить дополнительные форсунки во впускном коллекторе. Следовательно, на предельных оборотах работа двигателя GDI ничем не отличается от обычного инжекторного.
unit-car.com
