Двигатель GDI — что это такое и чем он хорош? Двигатель t gdi что это такое
Что такое двигатель GDI или Gasoline Direct Injection
Ни для кого не секрет, что двигатель прямого впрыска далеко не новинка. Первооткрывателями в данной области стали инженеры Mitsubishi. Первые из авто, оснащёнными двигателями GDI, были Mitubishi Galant и Legnum, продаваемые на внутреннем рынке Японии. Двигатель имел маркировку 4G93 и устанавливался на Mitsubishi Carisma, Colt, Galant, Lancer, Pajero iO и др.
Содержание статьи
Что такое двигатель GDI, его особенности и принцип работы.
Устройство двигателя GDI
Рассмотрим ближе, что же такое GDI или Gasoline Direct Injection, а по-русски — прямой впрыск топлива, и разберёмся, что это такое. Он пришёл на смену двигателям MPI, или Multi-Point Injection (распределённый впрыск), в которых топливо впрыскивается в каждый впускной канал и смесь образуется до попадания в цилиндр. А тем временем GDI ‒ это инжекторная система, при которой форсунки находятся в голове блока цилиндров, а впрыск топлива осуществляется не в коллектор, а напрямую в камеру сгорания двигателя.
На нынешнем этапе автомобилестроения непосредственный впрыск представляет собой самый прогрессивный тип питания бензинового двигателя.
Сейчас многие автоконцерны выпускают авто с данной системой, но у разных автопроизводителей она именуется по-разному. Непосредственный впрыск у Ford – EcoBoost, Mercedes – CGI, концерна VAG – FSI и TSI и т.д.
Принципиальными отличиями работы двигателя GDI от работы двигателей с распределённым впрыском являются:
- подача топлива напрямую в цилиндры,
- возможность применения сверх бедных смесей.
Смесь подаётся под давлением, что обеспечивается за счёт использования ТНВД, который развивает высокое давление в топливной рампе. За счёт этого сократилось в 6 раз (в сравнении с обычными инжекторными двигателями) время открытия форсунки до 0.5 мсек на холостых оборотах.
При использовании системы прямого впрыска уменьшается расход топлива приблизительно до 20 % и количество выбросов, но двигатели с данной системой менее терпимы к качеству используемого топлива.
Mitsubishi(Митсубиси) при создании двигателя GDI вобрали лучшее от бензинового и дизельного ДВС. Таким образом, здесь присутствуют, как и в любом другом бензиновом двигателе, свечи зажигания на каждый цилиндр, однако здесь появились топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки на каждый цилиндр. Благодаря ТНВД бензин через форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением около 5 Мпа, а форсунка осуществляет два типа впрыска бензина. Поэтому, если вы захотите перевести свой автомобиль на газ, то вам потребуются соответствующее оборудование и специальные настройки блока управления ГБО (в связи с расположением форсунок и пр.).
Режимы работы двигателя GDI
Технология прямого впрыска GDI
GDI двигатель способен работать в различных режимах (их три), каждый из которых зависит от преодолеваемой нагрузки. Рассмотрим эти режимы:
- Режим работы на сверхбедной смеси. Включается данный режим, когда двигатель слабо нагружен. При нём впрыск топлива осуществляется в конце такта сжатия. Соотношение воздух/топливо в этом случае 40/1.
- Режим работы на стехиометрической смеси. Этот режим включается, когда двигатель испытывает среднеинтенсивную нагрузку (например: разгон). Топливо подаётся на впуске, оно впрыскивается коническим факелом, заполняя цилиндр и охлаждая воздух в нём, что предупреждает детонацию.
- Режим работы системы управления. При нажатии “тапки в пол” с малых оборотов, впрыск топлива осуществляется поэтапно, в две стадии. Малая часть топлива впрыскивается на впуске, охлаждая воздух в цилиндре. В цилиндре образуется сверх обеднённая смесь (60/1), которой не свойственны детонационные процессы. А под конец такта сжатия в цилиндр впрыскивается необходимое количество топлива, что “обогащает” топливно-воздушную смесь (12/1). При этом для детонации уже не остаётся времени.
В итоге, увеличилась степень сжатия до 12-13, а двигатель нормально функционирует на бедной смеси. Совместно с этим повысилась мощность двигателя, уменьшился расход топлива и уровень вредных выбросов в атмосферу.
А самые новые двигатели GDI от КИА оснащены турбонаддувом, а именуются они T-GDI. Так последние двигатели семейства Kappa отражают мировую тенденцию к “даунсайзингу”, что выражается в уменьшении объёмов двигателей вместе с увеличением их эффективности. Например, двигатель 1.0 T-GDI от КИА имеет мощность 120 л.с. и крутящий момент 171 Нм.
Особенности и недостатки двигателей GDI
Технология прямого впрыска является весьма актуальной, но она не избавлена от недостатков.Итак, чем же плох двигатель GDI?
- Крайне прихотливый к топливу, из-за использования топливного насоса высокого давления (аналогичный в дизельных авто). За счёт использования ТНВД двигатель реагирует не только на твёрдые частицы (песок и т.п.), но и на содержание серы, фосфора, железа и их соединений. Стоит отметить, что отечественное топливо имеет повышенное содержание серы.
- Специфика форсунок. Так, в двигателях GDI форсунки размещаются прямо на цилиндры. Они должны обеспечивать высокое давление, но рабочий потенциал их невысок. Также невозможен их ремонт, а потому форсунки меняются целиком, что приносит владельцам немало дополнительных расходов.
- Необходимость непрерывного контроля за качеством воздуха. Поэтому приходится постоянно контролировать чистоту воздушного фильтра.
- На автомобилях с GDI первого поколения топливный насос высокого давления (ТНВД) имел малый ресурс.
- Владельцам “немолодых” автомобилей необходимо использовать очиститель впуска двигателя раз в 2-3 года. В основном для этого используются спреи-аэрозоли (например: SHUMMA).
Несмотря на перечисленные минусы, многие автовладельцы утверждают, что при заправке автомобиля на проверенных АЗС 95-98 бензином (а не из Петькиного “трахтера”), своевременной замене свечей (оригинальных, что крайне важно) и масла, двигатели GDI не вызывают проблем даже при пробеге до 200 000 км и более.
Достоинства двигателей GDI
Итак, преимущества GDI-двигателя по отзывам:
- Меньший средний расход топлива в сравнении с двигателями, оснащёнными распределённым впрыском;
- Меньший уровень токсичных отходов горения;
- Больший крутящий момент и мощность;
- Увеличение срока службы отдельных деталей двигателя, так как в этих двигателях меньше нагара.
Решение покупать автомобиль с двигателем GDI или нет ‒ личное дело каждого. Но, приняв положительное решение, стоит тщательнейшим образом “обследовать” автомобиль. Если он не убит, то у вас ещё больше пищи для ума, потому как крайне приятно ехать “бодро”, но с меньшим расходом топлива, и наносить меньший вред окружающей среде и своему здоровью.
mytopgear.ru
Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА GDI. ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильной системой впрыска топлива с технологией GDI (непосредственный впрыск топлива), для чего она нужна и как осуществляется ее функционирование. Кроме того, расскажем про основные особенности технологии, каким образом работает топливный насос в системе, чем впрыск топлива такого типа отличается от других и какая польза или вред автомобильному двигателю от GDI. В заключении мы поговорим, о том какие задачи выполняет система впрыска GDI в силовой установке транспортного средства, из каких узлов она состоит и каковы ее конструкторские особенности.
Для того, чтобы понять, как функционирует автомобильная система с технологией непосредственного впрыска топлива (GDI), необходимо знать ее конструкторские особенности, из каких элементов она состоит, а также какие функции и задачи выполняет в силовой установке транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о принципе работы автомобильной топливной системы с непосредственным впрыском. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: "Чем отличается система с непосредственным впрыском топлива GDI от классических топливных технологий?".
Что такое система впрыска FSI. Особенности и принцип работы1. Понятие, особенности и принцип работы системы впрыска топлива GDI
Двигатель оснащенный топливной системой с технологией впрыска GDI (Gasoline Direct Injection) - это бензиновая силовая установка с прямым или непосредственным впрыском топлива. Силовые установки с аббревиатурой GDI производятся, как правило, только японскими и корейскими автопроизводителями, такими как Mitsubishi, Toyota, Nissan, Kia и Huyndai, а также компанией Bosch (только топливные узлы). Примером современного двигателя с технологией прямого впрыска топлива может служить мотор с маркировкой T-GDI от компании Киа, который устанавливается на Киа Спортейдж 4-го поколения с объемом двигателя 1.6 литра с турбонагнетателем.
Если погрузится в история двигателестроения, то идея постройки силовой установки с прямым впрыском топлива в рабочую область цилиндров появилась еще в конце 80-х годов 20 века, однако массовый вариант GDI впервые был представлен публике только в середине 90-х годов, все того же века. Двигатели с технологией прямого впрыска, как правило, чаще всего встречаются на автомобилях марки Митсубиши, которая в какой то степени стала первопроходцем в этом направлении. Самой первой моделью на планете с таким мотором стала модель Митсубиши Галант 1996 модельного года, которая получила на то время атмосферную бензиновую силовую установку с объемом в 1.8 литра.
Система прямого впрыска топлива или GDI применяется в основном только на бензиновых силовых установках, причем последних поколений с целью повышения их экономичности, а также увеличения мощности. Такая система, как мы отметили ранее предполагает непосредственный впрыск бензина напрямую в камеры сгорания цилиндров двигателя. В дальнейшем в камерах сгорания происходит смешение топлива с воздухом и образование топливно-воздушной смеси.
Отличительной особенностью силовых установок с технологией прямого впрыска топлива GDI является наличие 2-ух насосов в топливной системы:
- стандартный электрический бензонасос, который располагается в топливном баке автомобиля;
Решение производителя применить в системе два бензонасоса является аналогом принципа подачи топлива в двигателе с дизельным типом действия. В силовых установках с прямым впрыском GDI, давление подачи топлива составляет в диапазоне от 45 до 50 бар, в то время, как в классических бензиновых моторах оно составляет в районе 3-5 бар. 
Двигатели с прямым впрыском имеют множество конструкторских различий, благодаря чему они делятся на 2 основных направления: - силовые установки для потребления на внутреннем рынке;
- силовые установки для экспорта в зарубежные страны.
Главными отличиями в конструкции таких моторов являются особенности исполнения топливного насоса высокого давления и устройство системы бензинового впрыска в камеры сгорания цилиндров. Например версии двигателей для Японии или Кореи имеют следующие 2 основных режима впрыска топлива прямого действия: 
Кроме вышеописанных нюансов двигателей с системой впрыска GDI, их отличительной чертой еще является иная работа во время холостого хода и прогревания автомобиля. Электронный блок управления двигателем динамично производит изменение режимов сверх бедной топливно-воздушной смеси и стехиометрического режима во время работы силовой установки на холостых оборотах, при этом условно продувая цилиндры.
Особенностью повышения холостых оборотов мотора в момент до 900-1000 оборотов в минуту является плавный переход между вышеописанными режимами. Такая смена режимов функционирования системы впрыска GDI в оптимальном варианте должна происходить в среднем 1 раз в 4 минуты. Справочно заметим, что все режимы переключаются под управлением электронного блока. Что касается комфорта водителя при смене режимов и изменений в работе силовой установки, то они почти не ощущаются.
Относительно токсичности и выхлопов отработанных газов, двигатели с системой впрыска с технологий GDI оснащены специально разработанными катализаторами, которые функционируют на сильно обедненной топливно-воздушной смеси. В итоге уровень окислов азота в отработанных газах такой силовой установки укладывается в рамки экологических норм Евро-3. Отметим, что высокое содержание серы, которое часто содержится в бензине, довольно быстро выводит из строя и приводит к поломкам каталитический нейтрализатор.2. Режимы функционирования силовой установки с топливной системой впрыска GDI
По своей конструкции двигатель с системой впрыска GDI почти ничем не отличается от бензинового и дизельного мотора. Справочно отметим, что в такой силовой установке, в каждом цилиндре имеется свеча зажигания и форсунка, а топливо направляется в камеры сгорания цилиндров насосом высокого давления (ТНВД) под давлением в 5 МегаПаскаль. Форсунки при этом обеспечивают 2 разных режима впрыскивания топлива.
Система прямого или непосредственного впрыска GDI, как мы описывали ранее функционирует в 2-ух основных режимах, в зависимости от динамики движения транспортного средства. Во-первых, функционирование на сверх бедных смесях, этот режим используется при небольших нагрузках и спокойной городской или загородной езде на скоростях до 120 километров в час. Топливо подается в камеры цилиндра примерно таким же образом, как в дизельных двигателях, в конце такта сжатия смеси. Однако система впрыска GDI в таком режиме разительно отличается от послойной системы FSI.
При первом режиме работы наиболее обогащенное топливом облако оказывается в области свечи зажигания и довольно быстро воспламеняется, поджигая при этом бедную или слабо обогащенную топливно-воздушную смесь, которая находится в камере сгорания цилиндра. В результате чего силовая установка оптимально функционирует даже при общем содержании топлива к воздуху в цилиндре в соотношении 1 к 40 соответственно.
Во-вторых, работа силовой установки на 2-ом режиме, под названием стехиометрическая смесь осуществляется при интенсивной езде и высокоскоростном загородном движении. При стехиометрический составе топливно-воздушной смеси воспламенение происходит без задержек и проблем. Впрыск в таком режиме происходит в процессе такта впуска. Топливо направляется в камеры цилиндров коническим факелом и далее просто распыляется, а затем испаряется, при этом охлаждает воздух в рабочей области узла двигателя. Благодаря охлаждению происходит уменьшение вероятности детонации и калильного зажигания.
В-третьих, у системы прямого впрыска GDI имеется еще один, 3-ий режим функционирования, который реализует непосредственно сама система управления. Этот режим позволяет повышать момент силовой установки в то случае, если мы двигаемся на небольших оборотах, при этом резко нажимая на педаль акселератора. Если мотор работает на малых оборотах, а в него резко подается обогащенная топливно-воздушная смесь, вероятность детонации резко повышается. Вот поэтому впрыск топлива в таком режиме происходит в 2 этапа.
В таком режиме небольшое количество топлива направляется в цилиндр на такте впуска и при этом производит охлаждение воздуха в рабочей области узла. В этот момент также происходит заполнение цилиндра сверх бедной топливно-воздушной смесью, в соотношении 50 к 1 (воздух к топливу), в которой процессы детонационного характера не происходят. После этого, в заключении такта сжатия, направляется струя топлива, которая обеспечивает доведение соотношения воздуха и топлива в камере сгорания цилиндра до обогащенного или в равного 10-12 к 1 (воздух к топливу). А на саму детонацию времени у системы в этом режиме просто не остается, потому она и не происходит совсем.Видео обзор: "Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы"
В заключении отметим, что в целях профилактики на силовых установках с системой впрыска GDI рекомендуется производить регламентную замену свечей зажигания каждые 15-30 тысяч километров пробега, а также примерно 1 раз в 30 тысяч километров пробега делать очистку впускного коллектора от нагара и сажи на его стенках. Кроме того, периодически необходимо диагностировать состояние инжекторов, проверять качество распыления топлива и делать прочистку форсунок. Благодаря созданию двигателей с системой прямого впрыска GDI инженерам удалось поднять степень сжатия мотора до 12 пунктов в соотношение воздуха к топливу в смеси и при этом силовая установка без проблем способна работать на не обогащенной или бедной смеси. По сравнению с классическим бензиновым двигателем, моторы с GDI расходуют примерно на 9 процентов меньше топлива, выдают на 11 процентов больше мощности и в среднем на 25 процентов меньше вырабатывают отработанных газов.
БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.
bazliter.ru
Что такое GDI? - Легкое дело
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.
восемь лет назад Метки: другое
Нравится 70 Подписаться
http://www.drive2.ru
legkoe-delo.ru
GDI двигатель: что это такое?
Двигатель GDI (Gasoline Direct Injection) — бензиновый силовой агрегат с прямым (непосредственным) впрыском топлива. Моторы с аббревиатурой GDI производятся японскими компаниями Mitsubishi, Toyota, Nissan, корейскими автопроизводителями, а также фирмой Bosh.
Впрыск топлива и разновидности GDI
Моторы GDI имеют целый ряд конструктивных различий, благодаря чему их можно разделить на две группы:
- для внутреннего японского рынка;
- для европейских рынков;
Отличаются такие агрегаты по конструкции самого мотора, по особенностям исполнения ТНВД и по устройству системы топливного впрыска. Версии для Японии имеют два основных режима впрыска топлива GDI:
- ultra lean combustion mode;
- superior output mode;
Первый режим предполагает работу мотора на сверхобедненной смеси, которая имеет соотношение 37:1-43:1. Такой режим работы поддерживается ЭБУ на умеренных скоростях до 110-120 км/ч. с учетом плавного разгона, то есть без резких нажатий на педаль газа. В указанном режиме двигатель GDI обеспечивает максимальный показатель крутящего момента. Форсунки впрыскивают горючее в тот момент, когда поршень находится на такте сжатия и не дошел до ВМТ. Подача топлива инжектором в этом случае происходит в виде однородной струи, после происходит завихрение потока по часовой стрелке для наилучшего смешивания с воздухом в цилиндре.
Во втором режиме предполагается стехиометрический состав смеси топлива и воздуха. Указанный режим работы активируется в том случае, если мотор находится под нагрузкой (движение на высокой скорости, буксирование прицепа, езда в гору и т.п.)
В версиях для Европы мотор GDI получил дополнительный режим two-stage mixing. Указанный режим рассчитан на активный разгон с места или необходимость резкого ускорения при обгоне. В таком режиме топливо выпрыскивается в цилиндры ступенчато (в два этапа за 4 такта).
На такте впуска в этом режиме совершается первый впрыск, результатом которого становится максимально обедненная смесь в цилиндре с соотношением около 60:1. Данная смесь не рассчитана на воспламенение. Главной задачей является эффективное охлаждение камеры сгорания, так как в охлажденную камеру можно будет подать больший объем воздуха и топлива на такте сжатия. Другими словами, данное решение позволяет улучшить наполнение цилиндров. Затем на такте сжатия происходит второй впрыск, после которого состав смеси уже составляет 12:1, то есть рабочая смесь становится максимально обогащенной.
В результате цилиндры эффективно наполняются и двигатель отдает максимально доступную мощность. По сравнению с моторами, которые имеют распределенный впрыск, GDI оказывается на 10% мощнее. В итоге европейские версии GDI более эластичны и способны отдавать больше крутящего момента на «низах» при необходимости резко ускориться во время движения на скорости 30-60 км/ч.
Также следует отметить особый режим двигателя GDI под названием stich F/B. Указанный режим работы предполагает наиболее приближенный к стехиометрическому состав топливно-воздушной смеси, а также делится на два подрежима: closed loop и open loop.
В первом случае состав смеси регулируется на основе показаний кислородного датчика, во втором показания датчика не влияют на состав смеси топлива и воздуха. Данная особенность является отличием GDI от других моторов во время работы на холостом ходу. ЭБУ двигателем динамично меняет режимы compression on lean и stich F/B во время работы мотора на холостых оборотах, условно продувая цилиндры. Особенностью является повышение холостых оборотов двигателя до 900-950 об/мин. в момент перехода между указанными режимами. Указанная смена режимов работы GDI в норме должна происходить 1 раз в 4 мин. Все режимы переключаются под управлением ЭБУ. Если говорить о комфорте водителя, смена режимов и изменения в работе мотора практически не ощущаются.
Что касается токсичности GDI, японские инженеры разработали специальные катализаторы для моторов, которые работают на сильно обедненной смеси. В результате уровень окислов азота в выхлопе такого двигателя уложился в рамки Евро-3. Стоит отметить, что высокое содержание серы, которое отмечено в отечественном бензине, быстро выводит каталитические нейтрализаторы из строя.
Неисправности и проблемы моторов GDI
Главной проблемой моторов данного типа является повышенная чувствительность к качеству топлива, а также к любым факторам и поломкам, способным повлиять на качество смесеобразования.
На моторах GDI быстро чернеют и выходят из строя свечи зажигания. Топливная аппаратура таких двигателей намного более чувствительна к наличию воды и механических примесей в бензине. Образование нагара во впускном коллекторе и скопление сажи на клапанах способны изменить процесс смесеобразования, так как траектория движения потоков в цилиндре нарушается. В результате GDI теряет мощность и работает с заметными перебоями.
В целях профилактики на моторах GDI рекомендуется менять свечи зажигания каждые 10-20 тыс. пройденных километров, а также один раз в 25-30 тыс. км. производить очистку впускного коллектора от нагара и частиц сажи на его стенках. Также периодически нужно контролировать состояние инжекторов, проверять качество распыла топлива и чистить фор
autoexpert.today
Двигатель GDI
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.
liquimoly.ru
Что такое двигатель GDI или Gasoline Direct Injection
Двигатель GDI — что это такое и чем он хорош?
Ни для кого не секрет, что двигатель прямого впрыска далеко не новинка. Первооткрывателями в данной области стали инженеры Mitsubishi. Первые из авто, оснащёнными двигателями GDI, были Mitubishi Galant и Legnum, продаваемые на внутреннем рынке Японии. Двигатель имел маркировку 4G93 и устанавливался на Mitsubishi Carisma, Colt, Galant, Lancer, Pajero iO и др.
Что такое двигатель GDI, его особенности и принцип работы.
Устройство двигателя GDI
Рассмотрим ближе, что же такое GDI или Gasoline Direct Injection, а по-русски — прямой впрыск топлива, и разберёмся, что это такое. Он пришёл на смену двигателям MPI, или Multi-Point Injection (распределённый впрыск), в которых топливо впрыскивается в каждый впускной канал и смесь образуется до попадания в цилиндр. А тем временем GDI ‒ это инжекторная система, при которой форсунки находятся в голове блока цилиндров, а впрыск топлива осуществляется не в коллектор, а напрямую в камеру сгорания двигателя.
На нынешнем этапе автомобилестроения непосредственный впрыск представляет собой самый прогрессивный тип питания бензинового двигателя.
Сейчас многие автоконцерны выпускают авто с данной системой, но у разных автопроизводителей она именуется по-разному. Непосредственный впрыск у Ford – EcoBoost, Mercedes – CGI, концерна VAG – FSI и TSI и т.д.
Принципиальными отличиями работы двигателя GDI от работы двигателей с распределённым впрыском являются:
- подача топлива напрямую в цилиндры,
- возможность применения сверх бедных смесей.
Смесь подаётся под давлением, что обеспечивается за счёт использования ТНВД, который развивает высокое давление в топливной рампе. За счёт этого сократилось в 6 раз (в сравнении с обычными инжекторными двигателями) время открытия форсунки до 0.5 мсек на холостых оборотах.
При использовании системы прямого впрыска уменьшается расход топлива приблизительно до 20 % и количество выбросов, но двигатели с данной системой менее терпимы к качеству используемого топлива.
Mitsubishi(Митсубиси) при создании двигателя GDI вобрали лучшее от бензинового и дизельного ДВС. Таким образом, здесь присутствуют, как и в любом другом бензиновом двигателе, свечи зажигания на каждый цилиндр, однако здесь появились топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки на каждый цилиндр. Благодаря ТНВД бензин через форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением около 5 Мпа, а форсунка осуществляет два типа впрыска бензина. Поэтому, если вы захотите перевести свой автомобиль на газ, то вам потребуются соответствующее оборудование и специальные настройки блока управления ГБО (в связи с расположением форсунок и пр.).
Режимы работы двигателя GDI
Технология прямого впрыска GDI
GDI двигатель способен работать в различных режимах (их три), каждый из которых зависит от преодолеваемой нагрузки. Рассмотрим эти режимы:
- Режим работы на сверхбедной смеси. Включается данный режим, когда двигатель слабо нагружен. При нём впрыск топлива осуществляется в конце такта сжатия. Соотношение воздух/топливо в этом случае 40/1.
- Режим работы на стехиометрической смеси. Этот режим включается, когда двигатель испытывает среднеинтенсивную нагрузку (например: разгон). Топливо подаётся на впуске, оно впрыскивается коническим факелом, заполняя цилиндр и охлаждая воздух в нём, что предупреждает детонацию.
- Режим работы системы управления. При нажатии “тапки в пол” с малых оборотов, впрыск топлива осуществляется поэтапно, в две стадии. Малая часть топлива впрыскивается на впуске, охлаждая воздух в цилиндре. В цилиндре образуется сверх обеднённая смесь (60/1), которой не свойственны детонационные процессы. А под конец такта сжатия в цилиндр впрыскивается необходимое количество топлива, что “обогащает” топливно-воздушную смесь (12/1). При этом для детонации уже не остаётся времени.
В итоге, увеличилась степень сжатия до 12-13, а двигатель нормально функционирует на бедной смеси. Совместно с этим повысилась мощность двигателя, уменьшился расход топлива и уровень вредных выбросов в атмосферу.
А самые новые двигатели GDI от КИА оснащены турбонаддувом, а именуются они T-GDI. Так последние двигатели семейства Kappa отражают мировую тенденцию к “даунсайзингу”, что выражается в уменьшении объёмов двигателей вместе с увеличением их эффективности. Например, двигатель 1.0 T-GDI от КИА имеет мощность 120 л.с. и крутящий момент 171 Нм.
Особенности и недостатки двигателей GDI
Технология прямого впрыска является весьма актуальной, но она не избавлена от недостатков.
Итак, чем же плох двигатель GDI?
- Крайне прихотливый к топливу, из-за использования топливного насоса высокого давления (аналогичный в дизельных авто). За счёт использования ТНВД двигатель реагирует не только на твёрдые частицы (песок и т.п.), но и на содержание серы, фосфора, железа и их соединений. Стоит отметить, что отечественное топливо имеет повышенное содержание серы.
- Специфика форсунок. Так, в двигателях GDI форсунки размещаются прямо на цилиндры. Они должны обеспечивать высокое давление, но рабочий потенциал их невысок. Также невозможен их ремонт, а потому форсунки меняются целиком, что приносит владельцам немало дополнительных расходов.
- Необходимость непрерывного контроля за качеством воздуха. Поэтому приходится постоянно контролировать чистоту воздушного фильтра.
- На автомобилях с GDI первого поколения топливный насос высокого давления (ТНВД) имел малый ресурс.
- Владельцам “немолодых” автомобилей необходимо использовать очиститель впуска двигателя раз в 2-3 года. В основном для этого используются спреи-аэрозоли (например: SHUMMA).
Несмотря на перечисленные минусы, многие автовладельцы утверждают, что при заправке автомобиля на проверенных АЗС 95-98 бензином (а не из Петькиного “трахтера”), своевременной замене свечей (оригинальных, что крайне важно) и масла, двигатели GDI не вызывают проблем даже при пробеге до 200 000 км и более.
Достоинства двигателей GDI
Итак, преимущества GDI-двигателя по отзывам:
- Меньший средний расход топлива в сравнении с двигателями, оснащёнными распределённым впрыском;
- Меньший уровень токсичных отходов горения;
- Больший крутящий момент и мощность;
- Увеличение срока службы отдельных деталей двигателя, так как в этих двигателях меньше нагара.
Решение покупать автомобиль с двигателем GDI или нет ‒ личное дело каждого. Но, приняв положительное решение, стоит тщательнейшим образом “обследовать” автомобиль. Если он не убит, то у вас ещё больше пищи для ума, потому как крайне приятно ехать “бодро”, но с меньшим расходом топлива, и наносить меньший вред окружающей среде и своему здоровью.
Источники: http://mytopgear.ru/interesting/engine/dvigatel-gdi-chto-eto-takoe-i-chem-on-horosh/
master-informa.ru
TDI (Turbocharged Direct Injection) двигатель: что это такое
Дизельный двигатель TDI (аббревиатура расшифровывается как Turbocharged Direct Injection) – детище инженеров автомобильного концерна Volkswagen, работа над созданием которого началась в 70-х годах ХХ ст. Само название TDI – защищенная патентом торговая марка, на которую у концерна есть исключительные права, а значит, происхождение двигателя по такой надписи можно определить безошибочно.
Подобные силовые агрегаты устанавливаются на весь дочерний ряд немецкого автомобильного гиганта, будь то легковые автомобили, грузовики, джипы, микроавтобусы. Также TDI-двигателями располагают некоторые модели компаний, с которыми «Фольксваген» какое-то время сотрудничал. Разберемся подробнее, что такое TDI двигатель? В чем его плюсы и так ли он надежен и перспективен?
Общая оценка преимуществ TDI
Среди выявленных достоинств силовой установки образца Turbocharged Direct Injection нельзя не обратить внимания на следующее:
- мощность;
- экономичность;
- компактность;
- экологичность.
Этот набор определился не сразу и даже не после появления на рынке в 1980 г. Audi 80 с TDI под капотом, а лишь после многочисленных доработок и улучшений, что привело к запуску в серию в 1989 г. нового мощного турбодизеля, во многом не уступающего бензиновым агрегатам.
Специалисты признают, что TDI – один из лучших современных дизелей, эффективность которого определяется исходя из соотношения исходной мощности и крутящего момента на единицу объема цилиндра и расходованного топлива.
Роль турбины с изменяемой геометрией
Главным достоинством двигателя наряду с системой прямого впрыска является турбонаддув изменяемой геометрии, что и делает этот тип двигателей конкурентным не только в родственных кругах, но и в бензиновых. В таком турбонагнетателе направление и параметры отработанного газового потока поддаются регулировке, благодаря чему удается достичь наиболее подходящей скорости вращения турбины, а это очень положительно сказывается на производительности. В обычной турбине подобная возможность не предусмотрена.
Турбина образца VNT, к примеру, оснащена направляющими лопатками, вакуумным приводом и системой управления. Двигаясь вокруг собственной оси лопатки занимают положение под нужным углом, меняя таким образом сечение канала. Это и позволяет корректировать скорость и вектор выхлопов.
Поворот лопаток находится под контролем управляющего механизма, оснащенного кольцом и рычагом, воспринимающим воздействие вакуумного привода, регулируемого отдельной тягой. В свою очередь привод управляется клапаном, входящим в ЭБУ двигателя и реагирующим на изменения давления наддува благодаря сигналам, поступающим от температурного сенсора (на впуске) и сенсора давления наддува.
В общем, турбина на TDI – своего рода дозатор энергии отработанного потока, обеспечивающий нужное давление воздуха в любом режиме работы двигателя.
Читайте также: Что такое TSI двигатель, его устройство, плюсы и минусы.
Технологические отличия TDI
TDI экономно расходует топливо и показывает заслуживающий уважения КПД. Стоит отметить высокую эффективность установки за счет повышенного давления на впрыске, достигающего 2050 бар, и это при том, что модели-аналоги показывают лишь 1350 бар. Как известно, ТНВД отвечает за поддержку общего давления в магистрали, а пьезоэлектрические форсунки по сигналу электронного блока управления осуществляют строго дозированный впрыск, затрачивая на это меньше чем 0,2 мс.
Значимым шагом на пути повышения эффективности дизелей стало внедрение системы Common rail (аккумуляторная система подачи), благодаря которой снимается зависимость механизма впрыскивания от угла поворота коленвала и рабочего режима двигателя. Так создаются условия для впрыскивания топлива в цилиндр под высоким давлением при работе с небольшими нагрузками. Хотя система Common rail по ремонтопригодности превосходит обычную систему подачи топлива, её наличие заставляет предъявлять к качеству горючего особые требования, в чем традиционной системе она несколько проигрывает.
К числу нетипичных особенностей моторов TDI можно отнести три момента:
- Благодаря объединению инжектора с насосом удалось обеспечить всесторонний контроль механизма топливного впрыска, что повысило крутящий момент и функциональную эластичность при изменении рабочего режима.
- Сгорание топлива не сопровождается высокими ударными нагрузками, поэтому шумность двигателя низкая.
- Концентрация оксида азота в выхлопах невысокая, что объясняет приемлемый показатель токсичности, что для других типов двигателей остается проблемой. Данный силовой агрегат в среде себе подобных по праву признан наиболее экологичным.
Проблемы TDI двигателей
Согласно данным специализированных ресурсов показатель надежности TDI достаточно высок и при правильно организованном обслуживании он выдержит и миллион километров. Наиболее современные компрессоры также выросли в надежности и порой «живут» не меньше самого двигателя. Однако в среднем срок службы большинства турбин ограничивается 150-200 тыс. км пробега. Эта закономерность объясняется высокой температурой отработанных газов, достигающей 1000℃, и значительной частотой вращения, приближенной к 200 тыс. об/мин.
Еще одна уязвимость – это форсунки, ресурс которых находится в прямой зависимости от качества топлива и исправности системы питания.
Чтобы продлить жизнь наиболее слабых звеньев TDI следуют помнить о некоторых важных мерах:
- своевременная замена масла;
- своевременная замена воздушного фильтра;
- регулярная диагностика давления наддува.
Остается добавить, что поскольку двигатели Turbocharged Direct Injection для самостоятельного обслуживания достаточно сложны, правильным решением будет обращение к услугам специализированных сервисов.
Похожие статьи
avtonov.com
