Чем «кормить» GDI: как проехать больше на одном баке — Лайфхак

• Лайфхак
• Эксплуатация

Системы питания бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива (Gasoline Direct Injection, или проще GDI) являются неотъемлемой частью современного автомобиля. Но наряду со своей эффективностью и экономичностью они очень и очень требовательны к качеству используемого топлива. Почему так происходит и что нужно делать, чтобы использовать возможности в плане экономичности GDI на полную катушку? Иными словами, реально ли увеличить запас хода автомобиля на одном заправленном баке?

Максим Строкер

Системы Gasoline Direct Injection обладают рядом неоспоримых преимуществ. Из-за особенностей смесеобразования (всего три режима: гомогенное, послойное и стехиометрическое гомогенное), которое достигается впрыском топлива под большим давлением непосредственно в камеры сгорания цилиндров двигателя, обеспечивается концентрация топлива, строго соответствующая режиму работы ДВС, а также равномерное, контролируемое и полное его сгорание. Руководящая процессом работы мотора электроника делает все, чтобы извлечь энергию из каждого кубического миллиметра топлива, снизить показатель общего расхода горючего, а также обеспечить достижение высоких экологических стандартов. Разумеется, за такие прогрессивные технологии и экономичность нужно платить значительным усложнением системы питания — например, применением насосов высокого давления, развивающих более 100 атмосфер, и форсунок с распылителями, диаметр отверстий которых меньше человеческого волоса.

Однако и это еще не все. Даже минимальные отложения, образующиеся при сгорании топлива на внутренних частях двигателя, существенно снижают производительность системы. Поэтому производители автомобилей с прямым впрыском предъявляют высокие требования к качеству используемого топлива, которое должно иметь в своем составе, компонент регулирующий уровень отложений. С топливом, как ни крути, процесс образования продуктов сгорания неизбежен. Но если при работе на обычном топливе продукты сгорания откладываются на деталях двигателя, образуя отложения, то при работе на топливе, имеющем в составе моющий компонент, такого не происходит. Продукты сгорания образуются, это неизбежно, но на деталях уже не откладываются.

И вот здесь выясняется самое интересное: оказывается, соблюдая высокие требования в плане использования высококачественного топлива, можно не только обеспечить стабильно высокую отдачу систем GDI по надежности и экономичности, но и улучшить эти показатели. Факт остается фактом — проехать больше на одном баке реально!

Как такое возможно? Да очень просто. Приведем пример с топливом BP Ultimate с технологией ACTIVE. Дело в том, что топливо BP Ultimate с технологией ACTIVE содержит в своем составе миллионы особых молекул, которые способствуют удалению уже существующих отложений, прикрепляясь к ним и унося вместе с собой в камеру сгорания цилиндра. Кроме того часть молекул остается на внутренних поверхностях деталей двигателя, создавая защитный слой, препятствующий возникновению новых отложений. Осуществляя постоянное очищение двигателя, высококачественное топливо способствует тому, что все системы мотора не только работают надлежащим образом, но и полезная энергия извлекается из каждого кубического миллиметра топлива — отсюда и берется дополнительный пробег на одном баке.

Для того, чтобы понять, насколько непростой является задача создания топлива для моторов с непосредственным впрыском, озвучим несколько интересных цифр. Так, научно-исследовательская команда bp работала над созданием топлива BP Ultimate с технологией ACTIVE целых пять лет, в течение которых было проведено 50 000 часов испытаний на различных автомобилях, в разных климатических и дорожных условиях.

Эффективность работы полученного в результате топлива лучше всего отражают цифры: согласно данным исследований, бензин BP Ultimate 100 с технологией ACTIVE удаляет до 77,8% отложений за первые 60 часов работы мотора, а BP 95 с технологией ACTIVE за то же время избавит двигатель от 59,1% отложений. Как мы уже говорили выше, благодаря постоянной очистке системы питания и восстановлению нормальной работы форсунок, которые, как известно, в процессе работы ДВС постепенно закоксовываются, восстанавливается мощность двигателя и снижается расход топлива. Также отметим, что регулярное использование улучшенного топлива позволяет поддерживать чистоту системы питания без применения какой-либо сторонней автохимии, самостоятельное использование которой может привести к поломке двигателя и отказу в гарантийном ремонте.

Помимо бензина с технологией ACTIVE в розничной сети bp в России можно найти и дизельное топливо. Применение дизельного топлива BP Ultimate с технологией ACTIVE за 32 часа работы способно повысить мощность двигателя с 95% до 99,7% и увеличить пробег до 56 км на одном заправленном баке — то есть, не только обеспечить экономный расход топлива, но и сохранить «нежную» прецизионную топливную аппаратуру, увеличить пробег ДВС до его ремонта.

И напоследок еще несколько дельных советов о том, как проехать больше на одном баке. Во-первых, следите за давлением в шинах — оно должно строго соответствовать указанному на информационной табличке, которая приклеена на кузове автомобиля. Как правило, там приведены два значения — для обычной эксплуатации и для движения по магистралям. Последнее позволяет снизить сопротивление качению шин и сократить расход топлива при движении со скоростями, близкими к максимально разрешенным по ПДД. Во-вторых, используйте режим «ЕСО», при котором электроника обеспечивает работу мотора в экономичном режиме. В-третьих, при движении по трассе закройте окна — это снизит аэродинамическое сопротивление и, соответственно, расход топлива. В-четвертых, по возможности используйте энергосберегающие (маловязкие, например, 0W-20) моторные масла, если это допускается(!) производителем вашего автомобиля. И, наконец, в-пятых, заправляйте машину качественным топливом. Таким, как топливо BP Ultimate с технологией ACTIVE, которое всегда доступно в розничной сети bp — а точные адреса автозаправочных комплексов bp можно найти в официальном мобильном приложении BP CLUB.

• Лайфхак
• Вождение

Каких сюрпризов ждать от автоэлектроники в метель

313274

• Лайфхак
• Вождение

Каких сюрпризов ждать от автоэлектроники в метель

313274

Подпишитесь на канал «Автовзгляд»:

• Telegram
• Яндекс.Дзен

ПДД, бензин, цены на топливо, двигатель, дизельное топливо, лайфхак

KIA расширяет линейку двигателей семейства Ceed

Компания Kia Motors представляет расширенную линейку бензиновых и «мягко-гибридных» силовых установок для семейства Ceed. Самая востребованная модель KIA в Европе имеет четыре варианта кузова и благодаря новой расширенной гамме двигателей предлагает клиентам более разнообразный выбор, чем конкуренты в сегменте семейных компактных автомобилей.

Новый двигатель Smartstream 1,5 T-GDI с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом разработан таким образом, чтобы повысить мощность и производительность, а также чтобы уменьшить  выбросы CO₂. Он будет доступен для всех четырех вариантов кузова Ceed, включая версию  GT-Line, как в бензиновом варианте, так и в составе новой гибридной силовой установки EcoDynamics+, выполненной по схеме «мягкого» гибрида. Новый двигатель приходит на замену прежнему 1,4 T-GDi. В обновленную линейку также вошел вариант «мягко-гибридной» установки EcoDynamics+ на базе двигателя 1,0 T-GDi. Такая опция будет предлагаться для хэтчбека Ceed и универсала Ceed Sportswagon.

 «Внедрение новых силовых агрегатов осуществляется в рамках стратегии перехода на гибридные технологии и снижения уровня  осуществляется в рамках стратегиивыбросов. Это также дополнительный вклад в увеличение объема продаж гибридных и электрических силовых установок. Новый двигатель с рабочим объемом 1,5 литра мы представляем с особой гордостью, так как задействованные при его создании передовые технологии позволили улучшить показатели мощности и динамику автомобиля при более низких выбросах, – комментирует операционный директор Kia Motors Europe Эмилио Эррера (Emilio Herrera). – Новые двигатели Ceedболее экологичны, обеспечивают лучшие ходовые качества и предлагаются по доступной цене».

В семейство Ceed входят пятидверный хэтчбек Ceed, универсал Ceed Sportswagon, первый в истории марки автомобиль в пятидверном кузове «shooting brake» ProCeed, а также городской кроссовер XCeed. Линейка моделей производится на европейском заводе Kia в словацком городе Жилина (Žilina) и стала наиболее востребованной в Европе среди автомобилей бренда. На заводе в Жилине налажено также производство нового двигателя 1,5 T-GDi, что потребовало вложения инвестиций в объеме 70 млн евро в модернизацию производственной линии.

Двигатель Smartstream 1,5 T-GDi: мощность, динамичность и эффективность

Новый двигатель 1,5 T-GDi предлагается для всех четырех вариантов моделей Ceed и может агрегатироваться с шестиступенчатой механической трансмиссией (6МТ) или с семиступенчатой трансмиссией с двумя сцеплениями (7DCT). Его максимальная мощность составляет 160 л.с. при 5500 об/мин, что на 14% выше показателя прежнего 1,4-литрового силового агрегата T-GDi (140 л.с.). Максимальный крутящий момент увеличился на 4,5% и составляет 253 Н*м (от 1500 до 3500 об/мин).

Помимо повышения мощности, новый двигатель получил ряд инновационных решений, разработанных Kia для семейства Smartstream. Система изменения продолжительности открытия клапанов (Continuously Variable Valve Duration, CVVD) позволяет повысить мощность двигателя и при этом добиться снижения уровня вредных выбросов. Новая система рециркуляции выхлопных газов под низким давлением LP-EGR вступает в действие на низких оборотах двигателя, что также увеличивает экономию топлива и экологические показатели. Бензиновый сажевый фильтр GPF снижает количество выделяемых твердых частиц.

Хэтчбек KIA Ceed, оснащенный новым двигателем 1,5 T-GDi, способен разогнаться до 100 км/ч за 8,4 с (в версии с 6МТ) или за 8,6 с (7DCT). Разгон с места до 100 км/ч у KIA Ceed Sportswagon и KIA ProCeed теперь занимает 8,6 с (6МТ) или 8,8 с (7DCT). Показатели выбросов CO₂ для всех трех версий модели равны 125 г/км (при замере в комбинированном цикле WLTP для автомобиля с 6MT) –  это на 6,7% ниже показателей прежнего 1,4-литрового двигателя.

Городской кроссовер KIA XCeed с новым мотором демонстрирует разгон до 100 км/ч за 9,0 (6МТ) или 9,2 (7DCT) секунд. Уровень вредных выбросов модели составляет всего от 136 г/км, что на 6,2% меньше по сравнению с 1,4-литровым предшественником, у которого показатель достигает 145 г/км.

Новая силовая установка EcoDynamics+, выполненная по схеме «мягкого» гибрида на базе 1,5-литрового бензинового двигателя

Двигатель 1,5 T-GDi разработан таким образом, чтобы иметь возможность работы в составе силовой установки EcoDynamics+, выполненной по «мягко-гибридной» схеме. Он имеет такую же мощность, как негибридный двигатель, но отличается более низкими эксплуатационными затратами и показателями выбросов.

«Мягко-гибридная» система EcoDynamics+ помогает добиться более высокой эффективности работы двигателя внутреннего сгорания, плавно отдавая либо рекуперируя электрическую энергию. При помощи нового стартер-генератора MHSG (mild-hybrid starter-generator) она позволяет дополнить выдаваемый основным двигателем крутящий момент за счет энергии от компактной 48-вольтовой литий-ионной полимерной аккумуляторной батареи, а также увеличивает время, которое бензиновый двигатель может пробыть в отключенном состоянии. MHSG связан приводным ремнем с коленчатым валом двигателя, переключение между режимами работы «мотор» и «генератор» происходит бесшумно и незаметно. В режиме «мотор», который задействуется при разгоне, MHSG помогает двигателю, передавая дополнительную энергию – это позволяет снизить как нагрузки на двигатель, так и уровень вредных выбросов. В случае, когда автомобиль замедляется, при определенных условиях MHSG переключается в режим «генератор», производя подзарядку батареи за счет рекуперируемой энергии с коленчатого вала двигателя.

Новая силовая установка EcoDynamics+ на базе двигателя 1,5 л доступна для всех четырех версий кузова в сочетании с трансмиссией 7DCT.

Объем выбросов CO₂ для моделей Ceed, Ceed Sportswagon и ProCeed, оснащенных системой EcoDynamics+ с двигателем 1,5 л и трансмиссией 7DCT, снижается до 126 г/км (комбинированный цикл WLTP) – результат на 8%, чем у двигателя 1,4 T-GDi в сочетании с аналогичной трансмиссией.  XCeed (EcoDynamics+, 7DCT) выделяет 135 г/км – на 6,9% меньше, чем XCeed с предыдущим двигателем 1,4 T-GDi (145 г/км).

Только на модели XCeed новая «мягко-гибридная» силовая установка будет предлагаться также с новой шестиступенчатой «интеллектуальной» механической трансмиссией iMT. В этом случае показатель выбросов CO₂ составляет 134 г/км (замеры в комбинированном цикле WLTP). Трансмиссия iMT имеет электронное управление приводом сцепления clutch-by-wire без механических связей, что уменьшает выбросы и позволяет сохранить вовлеченность водителя в процесс управления. Трансмиссия работает в паре с MHSG для экономии топлива: бензиновый двигатель может быть отключен раньше при замедлении накатом до полной остановки. В режиме Eco она также позволяет при движении по магистралям на скорости до 125 км/ч на краткое время переходить в режим движения по инерции с отключенным двигателем. Как только водитель снова прикасается к педали газа, тормоза или сцепления, двигатель вновь заводится.  

Новая силовая установка EcoDynamics+ на базе двигателя 1,0 T-GDi для моделей Ceed и Ceed Sportswagon

Впервые для семейства моделей Ceed будет предлагаться еще одна дополнительная «мягко-гибридная» силовая установка на базе бензинового двигателя: система EcoDynamics+ в паре с популярным двигателем KIA Smartstream 1,0 T-GDi с мощностью 120 л.с. Установка будет доступна для хэтчбека Ceed и универсала Ceed Sportswagon. Двигатель будет агрегатироваться с трансмиссией 7DCT. В результате уровень выбросов CO₂ для обеих моделей удалось снизить до 123 г/км (замеры в комбинированном цикле WLTP). Хэтчбеку Ceed силовая установка 1,0 EcoDynamics+ обеспечивает разгон до 100 км/ч за 11,2, а универсалу Ceed Sportswagon – за 11,3 с.

Самый широкий выбор в сегменте компактных автомобилей

Новый двигатель и силовые установки EcoDynamics+ значительно расширяют гамму двигателей, доступных для семейства моделей Ceed. Четыре различных варианта кузова, выбор между бензиновыми, дизельными двигателями и «мягко-гибридными» силовыми установками – такого разнообразия не предлагает ни одна другая модель в сегменте компактных семейных автомобилей.

Сохраняются и другие варианты двигателей Ceed. В зависимости от рынка автомобиль может быть оснащен обновленным 120-сильным двигателем 1,0 T-GDi. Версии Ceed, Ceed Sportswagon и XCeed[1] предлагаются также в вариантах с «мягко-гибридной» системой EcoDynamics+ на базе 136-сильного дизельного двигателя.

Наиболее мощными и динамичными во всем семействе моделей Ceed остаются Ceed GT и ProCeed GT, оснащаемые двигателями 1,6 T-GDi с мощностью 204 л. с. На отдельных рынках с таким двигателем может быть доступен и городской кроссовер XCeed.

Запуск обновленной линейки двигателей

Модели семейства Ceed с обновленной гаммой силовых агрегатов уже доступны для заказа в Европе. Решение о расширении линейки двигателей для семейства Ceed на российском рынке еще не принято.

Двигатель GDI: история, особенности, нюансы работы

В чем заключается принципиальное отличие нового двигателя от стандартных решений?

В классических инжекторных двигателях с коллекторной системой образования смеси в цилиндры подается уже готовая топливно-воздушная смесь, качество которой определяет мощность мотора, уровень токсинов в выхлопных газах. Смешивание горючего и воздуха осуществляется во впускном коллекторе с форсунками, которые управляются электроникой. Отличительная особенность двигателей GDI — форсунка, направленная прямо в камеру сгорания. Впускные клапаны в этой системе служат только для подачи воздуха, а уже в самих цилиндрах смешивается топливо и воздух. Электрическая искра отвечает за зажигание. Так как обеспечить однородный состав смеси в этих условиях проблематично, производители оснастили двигатель GDI сложным электронным блоком с программным обеспечением, рассчитанным на различные рабочие циклы.

Еще нюанс — упорядоченная структура топливно-воздушной смеси в цилиндре, причем смесь эта перемещается по определенной траектории, имея разный уровень концентрации в зависимости от места нахождения: у стенок цилиндра смесь «холодная», возле свечи «горячая», то есть уровень концентрации, необходимый для работы, создается непосредственно возле свечи, что позволяет двигателю работать даже на обедненной смеси.

Работа на обедненной топливно-воздушной смеси при небольших нагрузках — основное достоинство двигателей GDI, так как такой принцип работы позволяет заметно снижать расходы топлива при движении в городском или смешанном цикле. Исследования показали: при длительной работе двигателя на холостых оборотах в городском заторе затраты горючего удается снизить на 20-25%.

Двигатели GDI: разновидности впрыска горючего

Для рынков Японии и европейских стран предназначены разные типы двигателей 4G93. Мы поговорим о японских моделях, которые оснащены двумя системами впрыска топлива:

1. Работа на сверх бедных смесях. В этом режиме двигатель способен работать на очень обедненной топливно-воздушной смеси, параметры которой могут колебаться в диапазоне 37:1 — 43:1. За идеальный вариант принимается пропорция 40:1. В таком режиме двигатель способен работать на скорости до 120 км/ч, если машина разгоняется плавно;
2. Работа на стехиометрической смеси. Режим запускается на скорости более 120 км/ч или, если двигатель подвергается повышенным нагрузкам — при наличии у автомобиля прицепа, при подъеме в горку и так далее.

Европейские двигатели имеют третий режим работы, который включается при высоких нагрузках на малых оборотах (такое случается при стремительном разгоне с 40 км/ч на высоких передачах). Принцип этой системы достаточно прост: двойной впрыск топлива в цилиндры обеспечивает мотор обогащенной топливно-воздушной смесью, что приводит к повышению уровня эластичности мотора, крутящего момента при низких оборотах.

GDI и черные свечи

Существует несколько причин, по которым свечи на GDI могут быть черные: помимо традиционных — неверное зажигание, наличие в камере сгорания масла, неправильно подобранный вид свечи, к причинам «засаживания» следует отнести неправильный состав топливно-воздушной смеси — сажа со стенок впускного коллектора попадает в камеру сгорания, препятствуя созданию запрограммированного «воздушного винта» и приводя к некачественному перемешиванию топлива и воздуха.

Остановить процесс «засаживания» нельзя, но можно его существенно замедлить, уделяя пристальное внимание регулярной чистке впускного коллектора. При этом не стоит забывать, что не только коллектор приводит к загрязнению свечей: к возникновению проблемы причастны клапаны, на которых также накапливается сажа, и которые препятствуют правильному распылу топлива.

Радует тот факт, что особенная схема смесеобразования делает GDI двигатель не слишком чувствительным к чистоте свечей, поэтому первое время на цвет этих элементов можно большого внимания не обращать. Но не обольщайтесь слишком сильно: через каждые 15-20000 километров комплект свечей требуется менять.

GDI: свечи

Среди наиболее распространенных свечей заживания, используемых в двигателях GDI, можно выделить:

• иридиевые;
• платиновые;
• двухконтактные.

Последний вариант представляет собой наиболее оптимальное соотношение цены и качества.

Несколько слов об особенностях непосредственного впрыска

Чтобы суметь воплотить в реальность все теоретические преимущества системы непосредственного впрыска, японцы разработали конструкцию — днище поршня адаптированной формы, который направляет топливный «факел» непосредственно к свече зажигания. Кроме того, специалисты обеспечили максимально высокое давление горючего в системе (50 бар против традиционных трех), в головке блока для повышения эффективности завихрения воздушных потоков в цилиндре создали впускные вертикальные каналы.

Пришлось также устранять проблему токсичности. Сгорание обедненной топливной смеси приводит к активному выделению ядовитых окислов азота NOx. Для очистки выхлопа до европейских норм были созданы каталитические нейтрализаторы.

Практические рекомендации для владельцев авто с двигателями GDI

Самый важный момент: качество топлива, заливаемого в бак, должно быть максимально высоким. Единственно приемлемый вариант — чистое, высокооктановое топливо. Никакого этилированного бензина, никаких очистителей и присадок и прочее.

Откуда взялся этот запрет? Его диктуют особенности строения двигателя. Не важно, оснащен ли двигатель клапаном мембранного типа или плунжерами, речь идет о деталях повышенной точности. При наличии в топливе грязи или посторонних примесей, ТНВД через время просто «сядет» и уже не сможет обеспечить требуемое нагнетание топлива в вихревые форсунки с необходимым давлением.

Разумеется, конструкторы разработали систему очистки топлива, включающую в себя четыре ступени — это очистка:

• «сеткой» топливоприемника насоса;
• стандартным топливным фильтром;
• при поступлении бензина в ТНВД с помощью «сеточки-стакана»;
• через «сеточку-стакан», когда топливо выходит в бак.

Представленная система очистки наверняка хороша — для высококачественного бензина, но не для нашего топлива, поэтому очень важно пристально следить за работой двигателя, отмечая малейшие отклонения от нормы.

Так, нужно срочно начинать предпринимать действия (лететь на всех порах на СТО), если вы видите, что показатели мощности и приемистости двигателя начинают снижаться. Если вы проигнорируете этот момент, через некоторое время двигатель просто откажется заводиться и придется обращаться в мастерскую, чтобы произвести ремонт ТНВД «Мицубиси», BOSCH, Toyota.

Вместо вывода

Сегодня, к сожалению, авто с двигателями GDI не способны долго ездить на российском топливе. Если же вы все-таки стали владельцем машины с двигателем GDI и отказываться от своего приобретения не желаете, уделяйте своему транспортному средству максимум внимания — через каждые несколько тысяч км проводите полноценную очистку ТНВД в специализированной мастерской.

Непосредственный впрыск,GDI.

Автокомплекс FRESH AUTO

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 [Скрыть] 1 Что такое двигатель GDI, его особенности и принцип работы. 2 Режимы работы двигателя GDI 3 Особенности и недостатки двигателей GDI 4 Достоинства двигателей GDI 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.

плюсы и минусы двигателей GDI, что это такое

Gasoline Direct Injection, или же более распространенная аббревиатура GDI, скрывает под собой инжекторную систему подачи топлива для бензиновых двигателей с непосредственным (прямым) впрыском топлива. Конструкция устройств у разных производителей идет под разными аббревиатурами. Mitsubishi (а также KIA и Hyndai) дали название GDI, Volkswagen – FSI, Ford – Ecoboost, Toyota – 4D, Mercedes, BMW и некоторые другие скрывают понятие «непосредственный впрыск» в индексе двигателя. При таких системах подачи топливные форсунки вставлены в головку 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 топливный насос высокого давления (ТНВД).

Отличия и особенности работы двигателей GDI прямого впрыска топлива

По факту мы имеем некий симбиоз дизельного и бензинового двигателей в одном. От дизеля GDI унаследовал систему впрыска и ТНВД, от бензина – 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 по характеру и звукам в работе, напоминающим дизель.

Двигатель с непосредственным впрыском топлива явился миру гораздо раньше. В 1950-х годах такие моторы использовал Daimler-Benz на своих гоночных машинах, позже в гражданских, а в авиации они присутствовали еще в начале 1940-х годов.

Принцип работы

Принцип работы любого двигателя внутреннего сгорания основывается на том, что подаётся топливо и смешивается с воздухом, образуя топливовоздушную смесь. Без участия воздуха или кислорода воспламенение смеси является невозможным.

Для оптимальной работы бензинового силового агрегата требуется приготовление смеси в соотношении 14,7 к 1. То есть на 14,7 грамм воздуха необходим 1 грамм топлива. Если количество воздуха превышает указанную норму, смесь считают обеднённой. Если же воздуха меньше, тогда смесь богатая.

За счёт работы двигателя на обеднённой смеси удаётся заметно снизить расход топлива. Но поскольку в ней достаточно мало самого топлива, воспламенять подобную субстанцию сложнее. Из-за невозможности воспламенить смесь появляются проблемы.

А вот перенасыщенная топливом смесь воспламеняется очень легко. Но при этом бензин выгорает не полностью, и несгоревшая часть выходит вместе с выхлопом. Отсюда перерасход горючего и нерациональное использование бензина. Дополнительно обогащённая смесь способствует накоплению нагара на клапанах двигателя и свечах зажигания.

Учитывая все эти моменты, можно разобраться с принципом работы GDI двигателей и понять их отличительные особенности. Конструктивное отличие заключается в том, что здесь предусматривается впрыск не напрямую во впускной коллектор, как это происходит на обычных инжекторных бензиновых моторах, а непосредственно в камеру сгорания. Этот принцип позаимствован у дизельных моторов.

Работу GDI можно описать следующим образом:

1. Бензин поступает внутрь камеры сгорания под воздействием высокого давления. При этом сам поток характеризуется закрученностью своей формы, что достигается за счёт применения специальных форсунок. Они отличаются от обычных своим строением.
2. Поток топлива под высоким давлением встречает сопротивление со стороны поршня. Происходит столкновение. Это позволяет части горючего как бы остаться на поверхности поршня. Остальное количество бензина продолжает двигаться дальше, создавая силу трения и обретая определённую форму.
3. Затем происходит загиб потока и уход от поршня с параллельным увеличением скорости. Часть частиц движется медленнее, и они начинают расходиться по сторонам, тем самым разделяя поток.
4. В итоге внутри камеры сгорания формируется одновременно два участка с топливовоздушной смесью. Посередине располагается зона с обычной легковоспламеняемой смесью, а вокруг находится обеднённая субстанция.
5. Завершается цикл воспламенением, которое образуется за счёт работы свечи зажигания, позаимствованной у инжекторного бензинового двигателя. Сначала загорается участок со стандартной смесью, а потом сгорает обеднённое топливо с воздухом.

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 также 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 немалую роль играет электронная начинка. Блок управления через датчики, раскиданные по системе, оперативно реагирует на малейшие изменения поведения автомобиля и подстраивает работу топливной системы под необходимые требования водителя.

Прогрессивность GDI

• Выпускаемые в Японии агрегаты располагают режимом Ultpa Lean Combustion Mode, разрешающим использовать супер-обедненную смесь в пропорции 37-41:1. Этот режим задействуется до достижения порога в 115-120 км/ч если нет резких изменений нагрузки и обеспечивается постепенное наращивание скорости. Впрыск осуществляется спиральной струей по ходу стрелки часов.
• Стехиометрический режим Superior Output Mode используется, когда стрелка показывает 125 км/ч и более, автомобиль преодолевает затяжной подъем или же буксирует прицеп.
• В режиме Stich F/B состав рабочей смеси очень похож на характерный для стехиометрического. Технология имеет свои подрежимы, в одном из которых (Closed loop) воздушно-бензиновый баланс определяется показаниями кислородного датчика, в другом же (Open loop) — сенсоры на состав топливной смеси не влияют.
• В двигателях GDI европейского образца есть еще одно усовершенствование – Two-Stage Mixing, – обеспечивающее эффективный двухступенчатый бензиновый впрыск в момент резкого старта либо стремительного обгона. Технология подразумевает двукратный впрыск в течение четырехтактного цикла. На впуске в цилиндр попадает двукратно супер-обедненная смесь, но она не воспламеняется и содействует преимущественно охлаждению камеры. А в момент сжатия подается уже сверх-обогащенная смесь, в пропорции воздуха и горючего 12:1, так коэффициент заполняемости камеры повышается и двигатель показывает предельную мощность.

Преимущества (плюсы) двигателей GDI

• Особенностью двигателей с непосредственным впрыском является возможность работы в нескольких видах смесеобразования. Это является неоспоримым плюсом, так как многообразие в данном виде процедуры 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 присутствует увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси. Это помогает избежать калильного зажигания и детонации, и таким образом, увеличивается ресурс.
• Также к положительным моментам двигателя с непосредственным впрыском GDI нужно отнести существенное снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных веществ. Это достигается за счет многослойного смесеобразования, которое обеспечивает 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 экономичной, обеспечивает лучшее качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов.

Устройство и принцип действия системы GDI

В наши дни системы, аналогичные Gasoline Direct Injection, используют и другие производители автомобилей, обозначая данную технологию TFSI (Audi), FSI или TSI (Volkswagen), JIS (Toyota), CGI (Mercedes), HPI (BMW). Принципиальными отличиями этих систем являются рабочее давление, конструкция и расположение топливных форсунок.

Конструктивные особенности двигателей GDI

Система питания воздухом двигателя GDI

Классическая система непосредственного впрыска топлива конструктивно состоит из следующих элементов:

• Топливный насос высокого давления (ТНВД). Для корректной работы системы (создания тонкого распыливания) бензин в камеру сгорания должен подаваться под высоким давлением (аналогично дизельным моторам) в пределах 5…12 МПа.
• Электрический топливный насос низкого давления. Подает топливо из бензобака к ТНВД под давлением 0,3…0,5 МПа.
• Датчик низкого давления. Фиксирует уровень давления, созданного электрическим насосом.
• Форсунки высокого давления. Осуществляют впрыск топлива в цилиндр. Оснащены вихревыми распылителями, позволяющими создавать требуемую форму топливного факела.
• Поршень. Имеет особую форму с выемкой, которая предназначена для перенаправления горючей смеси к свече зажигания двигателя.
• Впускные каналы. Имеют вертикальную конструкцию, благодаря чему возникает обратный вихрь (закручен в противоположную сторону по сравнению с другими типами двигателей), выполняющий функцию направления смеси к свече зажигания и обеспечивающий лучшее наполнение камеры сгорания воздухом.
• Датчик высокого давления. Располагается в топливной рампе и предназначен для передачи информации в электронный блок управления, который изменяет уровень давления в зависимости от актуальных режимов работы двигателя.

Режимы работы системы прямого впрыска

Схема работы непосредственного впрыска топлива

Как правило, двигатели с непосредственным впрыском имеют три основных режима работы:

• Впрыск в цилиндр на такте сжатия (послойное смесеобразование). Принцип работы в этом режиме заключается в образовании сверхбедной смеси, что позволяет максимально экономить топливо. В начале в камеру цилиндра подается воздух, который закручивается и сжимается. Далее под высоким давлением осуществляется впрыскивание топлива и перенаправление полученной смеси к свече зажигания. Факел получается компактным, поскольку формируется на этапе максимального сжатия. При этом топливо как бы окутано прослойкой воздуха, что уменьшает тепловые потери и предотвращает предварительный износ цилиндров. Режим используется при работе мотора на малых оборотах.
• Впрыск на такте впуска (гомогенное смесеобразование). Состав топлива в этом режиме близок к стехиометрическому. Подача воздуха и бензина в цилиндр происходит одновременно. Факел смеси при таком впрыске имеет коническую форму. Применяется при мощных нагрузках (скоростной езде).
• Двухстадийный впрыск на такте сжатия и впуска. Применяется при резком ускорении машины, движущейся на малой скорости. Двойной впрыск в цилиндр позволяет снизить вероятность детонации, которая может возникнуть в моторе при резкой подаче обогащенной смеси. Вначале (на такте впуска воздуха) подается небольшое количество бензина, что приводит к образованию обедненной смеси и снижению температуры в камере сгорания цилиндра. На такте максимального сжатия подается оставшаяся часть топлива, что делает смесь богатой.

Недостатки (минусы) двигателей GDI

Описание двигателей GDI было бы не полным без упоминания отрицательных моментов ах эксплуатации.

• Главный минус связан со сложностями 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. Она вызовет потерю мощности и увеличение расхода топлива.
• Также 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.
• Дополнительно, двигатели GDI и другие с непосредственным впрыском топлива, выбрасывают большее количество сажевых частиц, чем устройства с впрыском MPI (распределенным, в коллектор), что вынуждает ставить сажевые фильтры в последних поколениях моторов.
• Также, двигатели GDI склонны к нагарообразованию во впускном коллекторе и на клапанах при пробеге более 100 тысяч километров, что вынуждает владельцев обращаться в сервис для очистки.

В обслуживании двигатель GDI дороже, но рабочие характеристики перекрывают этот минус. Тем более, есть средства, помогающие повысить ресурс капризных деталей и узлов.

Отличительные особенности

Чтобы понять разницу между GDI и обычными системами впрыска, нужно рассмотреть отличительные характеристики этого двигателя. Так удастся узнать ключевые моменты касательно бензинового мотора с непосредственным впрыском.

1. Процесс впрыска осуществляется под давлением, которое имеет параметры от 50 атмосфер и более. В классических системах инжекторных моторов давление составляет около 3 атмосфер. Такая подача позволяет создавать мелкодисперсный туман при распылении.
2. Существуют некоторые конструктивные отличия, связанные с дроссельной заслонкой. В моторах типа GDI её устанавливают немного дальше.
3. Топливо подаётся непосредственно в сам рабочий цилиндр, где формируется смесь из горючего и воздуха. А на обычных моторах подача происходит через впускной коллектор, необходимый также и для создания топливовоздушной смеси.
4. В конструкции поршней предусмотрены углубления сферической формы. За счет него становится возможным создание завихрений и управление пламенем при возгорании. Дополнительно выемка нужна для контроля создания смеси, регулируя необходимый объём воздуха и горючего при их соединении в смесь.
5. GDI позволяют создавать очень бедные смеси. На современных двигателях встречается возможность эффективной работы даже на смеси, пропорции которой составляют до 43 к 1. Это при том, что для классических топливных систем характерно соотношение 14 к 1.
6. В ГБЦ устанавливаются специальные вихревые форсунки. С их помощью можно создавать потоки закрученной формы. В итоге движение потока осуществляется по строго заданному направлению и траектории.
7. Для GDI двигателей характерна возможность работы в 2 разных режимах. Это обычный, как у стандартного инжектора, и обеднённый. Причём переход от одного режима к другому происходит в автоматическом режиме. Когда на двигатель увеличивают нагрузку, то есть начинают двигаться с большей скоростью, подаётся обогащённая смесь. В спокойном режиме сгорает обеднённая смесь, за счёт чего экономится топливо.
8. В составе такого мотора обязательное участие принимает ТНВД. Причём топливному насосу высокого давления удаляют особое внимание, поскольку он выступает как ключевой элемент в работе системы непосредственного впрыска на GDI и ему подобных. Насос влияет на качество функционирования силовой установки и всю его работоспособность.

Всё выглядит очень интересно и привлекательно с позиции потенциального покупателя автомобиля с таким двигателем. Но для объективности нужно рассмотреть сильные и слабые стороны GDI мотора. Это позволит в полной мере оценить возможности двигателя с учётом всех имеющихся недостатков. И тогда станет ясно, стоит покупать такой автомобиль или нет.

Профилактика неисправностей моторов GDI

Профилактика – простое решение для владельца автомобиля с системой непосредственного впрыска двигателя GDI или аналогичными системами. Как мы уже писали выше, качество топлива будет играть основную роль. Понятно, что без лабораторных исследований судить о качестве этой составляющей 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, артикул 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 также есть надежное средство, артикул 7554 очиститель систем непосредственного впрыска топлива Direkt Injection Reiniger. Заменяет стендовую очистку форсунок, работает по нагару, смолам. Немаловажный момент, что топливные присадки Liqui Moly начинают работать в системе при повышении температуры, то есть именно там, где чаще всего нужна очистка, а в баке происходит только смешивание с топливом.

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.

Итог

Двигатели GDI были одними из первопроходцев систем непосредственного впрыска топлива. Обладая очевидными преимуществами, такие моторы требуют специального профилактического ухода. В первую очередь, это уход за форсунками. Наиболее 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.

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

Основные недостатки

В то же время, такая система является достаточно сложной, так что избежать определенных недостатков практически невозможно.

В основном, минусы подобных моторов имеют отношение к усложненной системе впуска, одним из элементов которой выступает насос высокого давления (сильно напоминает аналогичный узел в дизельных движках).

Использование такого узла приводит к тому, что мотор приобретает высокую чувствительность к качеству горючего. И это имеет отношение не только к твердым частицам, но также и к различным минералам, типа серы и железа минералам.

В результате, все это сказывается на частых неисправностях в случае регулярной заправки горючим плохого качества.

Также некоторые проблемы имеют отношение и к специфической конструкции подобных движков. Каждый бренд использует свои решения в ходе производства моторов такого типа.

При этом не все сотрудники сервисных центров хорошо разбираются в тонкостях устройства данных узлов. В результате, провести ремонт подобного мотора не так уж и легко.

У каждой торговой марки есть свои характерные неисправности GDI движков:

• Мицубиси. Такие моторы комплектуются 2 разными насосами (с низким и высоким давлением). Последний часто забивают твердые частицы, которые содержит низкокачественное горючее. В итоге, мотор отлично функционирует на холостых оборотах, но может глохнуть при нажатии на газ;
• Тойота и Лексус. Тут часто неисправности возникают с 2-ступенчатым насосом. Горючее может попадать в картер, что приводит к выходу из строя данного элемента;
• Кадиллак. Производитель использует особые пьезофорсунки. Если в горючем содержится сера, данный элемент будет разрушаться. Стоимость его ремонта составляет в районе 1,5-2 тысяч долларов США.

Наконец, еще одним общим минусом выступает достаточно затрудненный доступ к запчастям для подобных моторов. Достаточно часто нужную деталь приходится ждать до одного месяца, так что машина будет подолгу простаивать.

Таким образом, перед покупкой авто с таким движком, необходимо очень тщательно продумать, есть ли рядом с вами сервисные центры, которые специализируются на ремонте таких моторов, а также фирменные АЗС, где можно заправиться высококачественным бензином.

Основные преимущества

Как уже говорилось, двигатель GDI позволяет изменить соотношение топлива и воздушной смеси до 1:20. Таким образом, расход бензина сильно уменьшается во время езды как по городу, так и в смешанном цикле.

Согласно сведениям экспертов, установка подобных моторов позволяет сократить расход топлива во время езды по пробкам до 25 процентов. В то же время, на трассе для таких моторов требуется столько же горючего, как и для машин с обычным движком.

Еще одним преимуществом является то, что воздух и топливо смешиваются непосредственно в цилиндре. Смесь распределяется неравномерно, основное ее количество приближается к свече. При этом улучшенная электроника учитывает все нюансы процесса сгорания.

Подобные моторы отличаются не только меньшим расходом горючего, но и повышенной экологичностью. Кроме того, они намного стабильнее работают на низких оборотах.

Также уменьшается объем нагара, что приводит к росту предельного срока эксплуатации силового агрегата, а масло, которое находится в движке, дольше сохраняет свои эксплуатационные свойства. Как результат, сильно снижается вероятность масляных закупорок.

Также будет интересно: VAG — что это? Какие марки машин входят в концерн VAG

Наконец, еще один плюс по достоинству оценят любители скорости и динамики. Тяга и мощность подобных движков увеличиваются на 10-15 процентов, если сравнивать с обычными моторами.

Убедиться во всех этих плюсах вы можете, почитав отзывы о двигателях GDI.

Двигатель GDI – особенности работы

Статья о двигателях GDI — принцип работы, особенности, отличия от других типов моторов. В конце статьи — интересное видео о силовых агрегатах с прямым впрыском топлива.Статья о двигателях GDI — принцип работы, особенности, отличия от других типов моторов. В конце статьи — интересное видео о силовых агрегатах с прямым впрыском топлива.

Содержание статьи:

• Общие сведения
• Салон
• Основные отличия GDI от обычной системы впрыска
• Особенности ТНВД
• Насколько важно качество топлива
• Видео о современных двигателях с впрыском

Gasoline Direct Injection (GDI) — система прямой подачи топливной смеси в ДВС. В GDI-моторах впрыск осуществляется не во впускной коллектор, как в обычных инжекторных двигателях, а непосредственно в цилиндр. По способу действия двигатели этого типа сочетают в себе принципы бензиновой и дизельной систем.

Общие сведения

Считается, что впервые эту разновидность двигателя использовала компания Mitsubishi, однако это не совсем верно. Первый двигатель такого типа был установлен на гоночный автомобиль Mercedes-Benz W196. Позже Mitsubishi использовали систему электронно-управляемого впрыска, что позволяло двигателю работать (при малых нагрузках) на топливовоздушной смеси с минимальным количеством горючего, то есть обедненной.

Первые автомобили Mitsubishi с моторами GDI начали производиться в 1996 году. С тех пор двигатель претерпел многие изменения и улучшения, так как первоначальный вариант был далек от совершенства.

Что касается аббревиатуры GDI, то она относится к машинам марки Mitsubishi, хотя многие автоконцерны используют ту же систему, но под другим названием. У Toyota это D4, у Mercedes — CGI, у Renault — IDE и т.д.

Особенность двигателя в том, что при малых нагрузках (равномерная езда со скоростью до 120 км/ч) он работает на обедненной топливовоздушной смеси. При повышении нагрузки происходит автоматический переход на классическую систему впрыска. Это делает автомобиль экономичным (до 20% экономии) и экологичным.

Принцип действия

Общий принцип работы ДВС заключается в подаче и смешивании топлива с воздушной массой, так как без последней возгорание невозможно. В бензиновых двигателях для оптимальной работы требуется 14,7 г воздушной смеси на 1 г бензина. Если воздуха оказывается больше нормы, такая топливовоздушная смесь носит название обедненной (бедной), если меньше — богатой.

Обедненная воздушная смесь снижает расход топлива, однако с ее возгоранием часто возникают проблемы. Чрезмерно насыщенная бензином смесь возгорается легко, однако излишки топлива не сгорают и выводятся вместе с переработанными газами, что приводит к бесполезной растрате. Не говоря уже о том, что на свечах и клапанах интенсивно образуется слой нагара.

Система GDI отличается от обычной тем, что впрыск горючего производится не во впускной коллектор, а напрямую в камеру сгорания, как у моторов, работающих на дизтопливе.

Принцип действия двигателя GDI:

1. Бензин подается в камеру сгорания под высоким давлением и потоком закрученной формы, благодаря специальному строению форсунок.
2. Поток на высокой скорости сталкивается с поршнем, после чего часть его как бы закрепляется на теле поршня, а другая часть продолжает движение, создавая трение и приобретая соответствующую форму.
3. После этого поток загибается и уходит от поршня, увеличивая скорость. Некоторые частицы движутся медленно и расходятся в разные стороны, создавая разделение потока.
4. В результате этого в камере сгорания образуется два участка с бензовоздушной смесью. В центре находится участок стехиометрической (обыкновенной) легковоспламеняемой топливной смеси. Вокруг него образовывается участок обедненной смеси.
5. После этого происходит воспламенение (с помощью искры свеч зажигания) участка с высоким содержанием бензина. Затем процесс горения перекидывается на обедненные участки.

Основные отличия GDI от обычной системы впрыска

1. Впрыск производится под давлением от 50 атмосфер (в обычном инжекторном двигателе всего лишь 3 атм). Это дает возможность осуществить мелкодисперсное направленное распыление.
2. Дроссельная заслонка расположена несколько дальше, чем у обычных моторов.
3. Горючее подается напрямую в цилиндр и там происходит образование топливовоздушной смеси. В обычных двигателях горючее подается во впускной коллектор, там же смешивается с воздушной массой.
4. На поршнях имеется сферическое углубление. При помощи этого углубления осуществляется управление образованием вихря и возникшим пламенем. Также выемка дает возможность управлять образованием горючей смеси, регулируя количество воздушной массы и бензина в процессе соединения.
5. Существует возможность образования максимально обедненной горючей смеси в цилиндрах. Оптимальное соотношение воздуха и бензина — 40:1 (в отличие от обычного впрыска с соотношением 14,7:1), однако количество воздуха может колебаться от 37 до 43 к 1.
6. Форсунки, расположенные в ГБЦ, имеют конфигурацию, которая позволяет придать топливному потоку нужную, как бы закрученную, форму. Благодаря этому поток движется по четко заданной траектории.
7. GDI-моторы работают в двух режимах: STICH (обыкновенный, как у других инжекторных системах) и Compression on Lean (работа на максимально обедненной смеси). Переключение между режимами происходит автоматически; при повышении нагрузки автомобиль переходит на работу при обогащенной топливной смеси. При снижении нагрузки переходит обратно в обедненный.
8. Конструкция оснащена насосом высокого давления.

Особенности ТНВД

Топливный насос высокого давления (ТНВД) является ключевым элементом системы непосредственного впрыска. Именно от него зависит качество и работоспособность мотора в целом.

Существует четыре типа ТНВД:

1 поколение. Семиплунжерные топливные насосы

Первые и самые недолговечные. Устанавливались в автомобили марки Mitsubishi с 1996 до 1998 года. Не имеют системы отслеживания давления и чрезвычайно чувствительны к качеству бензина. Ремонту не подлежат и при износе (а это происходит очень быстро) необходима полная замена.

2 поколение. Трехсекционные топливные насосы

Являются модификацией семиплунжерных. Устанавливались с 1998 по 2000 год. Здесь производитель учел прошлые недоработки и уделил внимание их устранению. Имеют регулятор и датчик давления, в случае его резкого падения переводят работу автомобиля в аварийный режим. Это позволяет автомобилю продолжать движение достаточно времени, чтобы добраться до СТО.

Модель стала несколько «лояльнее» к качеству бензина и более долговечной.

3 поколение. Двухсекционный ТНВД

Имеется датчик давления, а регулятор не встроен в систему. Привод работает от распределительного вала.

4 поколение. «Таблетка»

Последняя и самая совершенная модель. Относительно долговечна, менее чувствительна к качеству топлива, отличается компактностью и надежностью. Основной недостаток — самооткручивающиеся крепежные гайки. Их состояние необходимо регулярно проверять, так как их ослабление приводит к нарушению работы системы и деформации пластин, выровнять которые довольно сложно.

Конструкция топливных насосов высокого давления зависит от конкретной модели.

Насколько важно качество топлива

Основная проблема двигателей GDI — чувствительность к малейшим отклонениям в качестве горючего. Первые ТНВД страдали этим недугом особо остро, что приводило к очень быстрому износу и необходимости производить замену. Последующие усовершенствования частично или полностью решили эту проблему и модели 2-4 поколения стали более надежными.

Кроме особенностей самой впрысковой системы, на долговечность двигателя влияет и тщательная система фильтрации. Она имеет 4 стадии:

1. Очистка происходит с помощью фильтра-сеточки в насосе бензобака.
2. Производится очистка обыкновенным фильтром. В зависимости от марки автомобиля, его месторасположения может меняться. Фильтр может устанавливаться в баке либо под днищем.
3. Фильтрация происходит с помощью фильтра-стакана, расположенного в топливопроводе ТНВД.
4. Последний этап очистки происходит в тот момент, когда горючее подается из «топливной рейки» в бак.

Такой основательный процесс фильтрации способен привести в порядок даже не слишком чистый бензин. Но одно дело — некачественное топливо по японским или европейским меркам, и совсем другое — для отечественного бензина. Даже четыре этапа очистки не смогут справиться с присадками и прочими атрибутами кустарного производства от которого так и не удалось избавиться полностью. Некоторый процент от общего количества топлива на территории России непригоден к использованию и по сей день. Проверки заправочных станций регулярно выявляют грубые нарушения. А для GDI это почти наверняка смерть.

Например, мембранный клапан и плунжеры изготовлены с высокой степенью точности, за счет чего и происходит нагнетание топливной смеси под требуемым давлением. Если же бензин окажется с частицами песка или другими примесями, особенно обладающими абразивными свойствами, система подачи подвергнется их воздействию и ее работа утратит точность. Что и приведет сначала к снижению эффективности работы двигателя, а затем и к поломке ТНВД.

В первую очередь, при возникновении проблемы снижается мощность двигателя. Через некоторое время он начинает и вовсе отказывать. Если обратиться в ремонтную мастерскую при первых признаках неисправности, топливный насос еще можно будет спасти. В противном случае его придется полностью заменить, так как сильно поврежденные детали восстанавливать бессмысленно.

Еще одна распространенная проблема GDI — плавающие обороты. Причиной может послужить как воздействие низкосортного горючего, так и естественный износ элементов ТНВД.

При падении давления система автоматически переводит работу в «классический» режим. После этого давление выравнивается и двигатель обратно переводится в режим работы на обедненной смеси, после чего давление снова падает, система опять переводит работу в «классический». И так до бесконечности.

В процессе этих переходов машина и начинает «плавать». При обнаружении подобного отклонения автомобиль следует отправить на диагностику, чтобы найти точную причину неполадки.

Заключение

Двигатели GDI отличаются мощностью и экономичностью, но достоинства почти всегда являются и причиной недостатков. В данном случае это чрезмерная чувствительность к малейшим отклонениям в системе впрыска и качеству топлива. Чтобы продлить срок службы автомобиля, следует регулярно производить замену свечей зажигания (на них быстро образуется нагар), чистить впускной коллектор и форсунки.

Не лишним будет регулярно осматривать инжектор и проверять качество распыления, устраняя малейшие неполадки на стадии их возникновения. И, конечно же, необходимо постоянно контролировать состояние фильтров и менять по мере необходимости.

Видео о современных двигателях с впрыском:

1. Бедная смесь
2. Стехиометрический
3. 2
4. 2
5. 2
6. 20003 Режим полной мощности

Каждый режим классифицируется по соотношению воздух-топливо. Стехиометрическое соотношение воздух-топливо для бензина составляет 14,7: 1 по массе (весу).

Но в этом сверхобедненном режиме соотношение может достигать 65:1 (только в течение ограниченного периода времени) эта смесь намного беднее, чем в обычном двигателе, что снижает расход топлива

Ультраобедненный режим:-

режим используется для работы с малой нагрузкой, хотя и в условиях, когда не требуется высокое ускорение.

Если камера сгорания имеет тороидальную или овальную форму, также известна как полость, создающая завихрение в камере сгорания для полного смешения воздуха и топлива (конструкция может варьироваться от одного производителя к другому)

В В этом типе системы топливо не впрыскивается на такте всасывания, а впрыскивается на последних стадиях такта сжатия.

Стехиометрическая модель:-

Это условия средней нагрузки, испытываемые двигателем в этот период, когда топливо впрыскивается во время такта всасывания в гомогенном режиме образование топливно-воздушной смеси .

Из-за этой стехиометрической топливно-воздушной смеси общее сгорание топлива приводит к образованию чистых выхлопных газов, которые дополнительно очищаются каталитическим нейтрализатором

Режим полной мощности:-

о быстром ускорении транспортного средства
, подъеме по холмистой местности или во время движения
по бездорожью. при этом режиме топливовоздушная
смесь несколько богаче стехиометрического питания
аналогично, топливовоздушная смесь подается во время такта всасывания
как стехиометрический режим .

ТАКЖЕ УЗНАЙТЕ:- Что такое автомобиль

Теперь, если говорить об изменениях, внесенных в двигатели GDI по сравнению с двигателями PFI, есть многочисленные изменения. Но основные изменения заключаются в форсунке, топливном насосе, системе Common Rail, электронной системе и т. д.

Топливные форсунки GDI: — Как обсуждалось ранее, топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания в GDI. Кроме того, давление впрыска высокое по сравнению с двигателем PFI (20 МПа в GDI).

Таким образом, чтобы выдерживать такое высокое давление, конструкция форсунки в двигателях GDI отличается от той, что используется в двигателях PFI. Также в двигателе GDI форсунки размещаются непосредственно в камерах сгорания, что означает, что форсунки должны сталкиваться с высокой температурой сгорания, от которой форсунки PFI защищены.

Топливный насос GDI: — Топливный насос, используемый в системе PFI, имеет низкое давление. В то время как тот, который используется в GDI Engine, относится к типу высокого давления. Который нагнетает топливо под высоким давлением и делает возможным впрыск непосредственно в камеру сгорания.

Common Rail:  Из-за высокопрочных материалов Common Rail. Он используется в системе GDI, способной выдерживать высокое давление, создаваемое топливным насосом GDI.

Система управления двигателем (EMS):  EMS в GDI более сложная и продвинутая. Поскольку компьютеру необходимо выполнять больше вычислений для воздуха, количества топлива и т. д.

Каталитический нейтрализатор: — Каталитический нейтрализатор, используемый в системе GDI, отличается от используемого в системе PFI из-за выбросов найтрокса в стратифицированном режиме. Другими словами, можно сказать, что это уменьшает количество норм выбросов.

Рециркуляция отработавших газов (EGR):  Техника, используемая для снижения выбросов найтрокса, известна как EGR и включает рециркуляцию отработавших газов обратно в камеру сгорания. Это около 25% от общего количества выхлопных газов.

BHARAT STAGE 6 Нормы выбросов:

ВЫБРОСЫ ДВИГАТЕЛЯ GDI:-

Бензиновый двигатель с непосредственным впрыском вырабатывает в 10 раз больше частиц двуокиси углерода, чем обычный дизельный двигатель. Высокие выбросы были вызваны неравномерным смешиванием воздушно-топливной смеси.

В настоящее время различные технологии, используемые в автомобилестроении для контроля уровня загрязнения, наиболее важные следующие:-

• Смешивание мочевины с выхлопными газами.