www.hundaj.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.

Идея постройки двигателя с непосредственным впрыском топлива в цилиндры родилась достаточно давно, при этом массовый GDI впервые был представлен только в 1995 году. Моторы с технологией GDI в большинстве встречаются на автомобилях марки Mitsubishi. Перовой моделью с таким силовым агрегатом стала модель Mitsubishi Galant, которая получила силовую установку 1.8 GDI.

Читайте в этой статье

Особенности и отличия моторов GDI

Принцип работы двигателя GDI представляет собой своеобразный «симбиоз» привычных бензиновых и дизельных ДВС. Начнем с того, что для нормальной работы любого двигателя внутреннего сгорания в цилиндры необходимо подать так называемую топливно-воздушную смесь. Другими словами, определенная часть горючего смешивается в необходимой пропорции с частью воздуха применительно к разным режимам работы мотора. От состава смеси напрямую зависит мощность двигателя, КПД, экономичность, экологичность и ряд других характеристик.

Большинство бензиновых и дизельных двигателей сегодня:

• моторы с внешним смесеобразованием. К таковым относятся устаревшие карбюраторные агрегаты на бензине и современные атмосферные, компрессорные или турбированные инжекторные бензиновые моторы. В таких двигателях процесс приготовления топливно-воздушной смеси происходит отдельно (во впускном коллекторе), после чего готовый заряд поступает в цилиндры и воспламеняется от свечи системы зажигания;
• двигатели с внутренним смесеобразованием. Данный тип агрегатов представлен дизельными моторами, в которых порция дизтоплива подается напрямую в цилиндры и смешивается с уже имеющимся там воздухом. Воспламенение заряда происходит от контакта подаваемой солярки с разогретым от сжатия объемом воздуха, то есть без участия внешнего источника воспламенения;

Двигатель GDI представляет собой бензиновый мотор, в котором процесс смесеобразования аналогичен дизельному, то есть топливо впрыскивается прямо в цилиндры, где происходит смешивание с поданным ранее воздухом. При этом полученная топливно-воздушная смесь воспламеняется в цилиндре посредством искры от свечи зажигания. 

Если сказать иначе, воздух поступает в двигатель отдельно, форсунка GDI осуществляет непосредственный впрыск топлива в цилиндр, затем происходит перемешивание компонентов, после чего поджиг смеси осуществляет электрическая искра свечи зажигания. Следует добавить, что во время такого смесеобразования конструкторами учитывается ряд аэродинамических особенностей для получения оптимально упорядоченного состава смеси. По этой причине конструкция поршня и камеры сгорания существенно отличается от аналогов в двигателях с внешним смесеобразованием, а также форкамерных ДВС. Днище поршня имеет особую форму для направления факела распыла на свечу зажигания, ГБЦ получила вертикальные прямые впускные каналы, что позволяет «закручивать» воздух в цилиндрах двигателя. Благодаря такому устройству топливно-воздушная рабочая смесь в GDI движется по строго заданной траектории.

Более того, состав смеси отличается в разных участках общего объема цилиндра.  В результате подобных решений двигатели линейки GDI способны работать на сильно обедненной смеси, которая была бы непригодна для работы обычного бензинового мотора. Необходимое для воспламенения от искры соотношение топлива и воздуха концентрируется в цилиндре GDI в области расположения свечи зажигания, в то время как по условным «краям» цилиндра смесь остается максимально обедненной.

Еще одной особенностью двигателя GDI является наличие двух топливных насосов:

Данное решение также является аналогом принципа подачи топлива в дизельном двигателе. В моторах GDI давление впрыска составляет около 50 бар, в то время как в обычных бензиновых ДВС около 3 бар.

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:

1. ultra lean combustion mode;
2. 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.

Читайте также

krutimotor.ru

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

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

Двигатель GDI «Часть — 2» — DRIVE2

Продолжение темы про двигатель GDI …

Первая часть…

Что нужно знать при выборе и уходе за двигателем GDI.

слабые стороны, такие как уязвимость топливной системы, и склонность к повышенной засаженности впускного тракта, через клапан рециркуляции выхлопных газов(EGR).
Тем не менее адаптировав этот Двигатель под условия эксплуатации в наших условиях, можно добиться от него надежной и бесперебойной работы.

Рассмотрим для начала работу топливной системы, ее характерные неисправности и их проявления:

Основным отличием от других, это работа двигателя на сверхбедных смесях, засчет подачи топлива непосредственно в камеру сгорания, под высоким давлением, порядка 4.8 МПА ( в районе 50кг/см2) Для достижения такого давления в конструкцию двигателя, был добавлен Топливный насос высокого давления(ТНВД), нагнетающий такое давление в топливную рампу. В результате время открытия форсунки для обеспечения устойчивой работы двигателя удалось существенно сократить, что обеспечило низкий расход топлива, хороший крутящий момент, и отличную динамику разгона автомобиля. Так на обычных инжекторных двигателях время открытия форсунки порядка 3.0 мсек, на холостом ходу, а на двигателях серии GDI, 0.51 мсек.
Данная система впрыска устанавливается на автомобилях ММС Каризма, Галант, Легнум, Лансер СЕдия, Шариот Грандис, РВР, Дион, Мираж Динго, Диамант, Паджеро, Паджеро Ио(Пинин)Это моторы 4G15, 4G93, 4G94, 4G63, 4G64, 6G73, 6G72, 6G74,
Первые автомобили с таким впрыском появились на рынке в 1997 году. Существуют несколько основных типов ТНВД.

1. Семиплунжерный(первый и самый капризный) без системы слежения за давлением топлива в рампе, при износе подлежит как правило замене, в следствии износа плунжеров. устанавливался до 1998г. Существует вариант переоборудования такого мотора на насос второго поколения, трехсекционный.

2. Трехсекционный насос, состоящий из привода, регулятора давления и основного насоса. Двигатели, оборудованные такими насосами, имеют датчик давления топлива, и компьютер в случае потери давления, переводит двигатель в аварийный режим, что позволяет доехать до места стоянки. Устанавливался до 2000 г на ам. Галант, Легнум, Диамант, Паджеро.

3.Двух секционный насос, устанавливается на Паджеро ИО (Пинин) имеет отдельно вынесенный регулятор давления и сам основной насос, привод осуществляется от кулачка распредвала. Система также имеет датчик давления топлива.

4. Насосы типа «таблетка» компактные и надежные, имеющие встроенный регулятор давления.

Насосы, начиная со второго поколения, более надежные, чем ТНВД первого поколения. Это очень высокотехнологичный узел, и достаточно капризный к чистоте топлива. Основные неисправности ТНВД, возникают по причине несвоевременного планового ТО по замене топливного фильтра и приемной сетки в баке, кроме того в качестве дополнительной фильтрации топлива, рекомендуется устанавливать дополнительный топливный фильтр, перед входом в ТНВД. При нормальной эксплуатации средний ресурс такого типа ТНВД, составляет около 250000км, без его ремонта. При этом как правило плунжерная пара в насосе находится в хорошем состоянии, вынашиваются в основном пластинчатые клапана. иногда встречаются случаи самооткручивания крепежной гайки(насосы типа таблетка), стягивающей всю конструкцию(пластины, плунжер, гофру), и если вовремя не принять меры, то реставрация пластин будет очень трудоемкой. так как пластины теряют свою форму и становятся неровными из-за постоянной ударной нагрузки.

Итак, на что стоит обратить внимание по работе мотора, чтобы не допустить критичного износа ТНВД, и вовремя принять меры.
Самый первый признак если обороты стали плавать при включенной нагрузке( положение R или D) в диапазоне от 600 до примерно 1200 об, мин, с периодичностью 5-10 секунд
Двигатель не развивает обороты до отсечки, или развивает их вяло
При включенной нагрузке (D или R) горит лампа чек.
При всех этих признаках имеет смысл проверить давление топлива. Если нет диагностического сканера, давление можно проверить при помощи обычного вольтметра. Номинал по давлению составляет для 4G93 не турбо 3.0в(4.8 МПА) 3.2 в (5.0) МПА для Турбо моторов. 2.9 в(4.7 для 4G15, при падении давления менее 2.6 в ЭБУ дает команду на повышение оборотов, для стабилизации давления, и так каждый раз при падении его менее чем 2.6 в). Поймав нормальный номинал ЭБУ дает команду на понижение оборотов, и в случае падения на хх, повторяет команду на повышение их.
Сигнал можно снять вольтметром со среднего контакта датчика давления топлива, расположенного на топливной рампе. При этом измерение надо проводить на прогретом двигателе и включенном D или R, так как при нагрузке обороты начинают падать до 500- 550 и ТНВД теряет давление, если неисправен.

ЭБУ, на этих автомобилях, даже в худшем случае, полной потери высокого давления (работа только при давлении создаваемого погружным насосом), переключается в аварийную программу, и увеличивает время открывания форсунки, на промежуток до 3.2 милисекенды, вместо 0.51 м.с

www.drive2.com

Что такое GDI? — DRIVE2

GDI (Джедай) — моё примечание 🙂

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».

www.drive2.com