Что такое система GDI двигателя автомобиля и как работает

Чтобы объяснить принцип работы двигателя автомобиля GDI с непосредственным впрыском необходимо для начала рассмотреть теорию работы двигателей.

Вспомним теорию

Чтобы топливо сгорело, нужен воздух для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим. Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси 14,7:1 — на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно — называется бедной, а в которой воздуха меньше, чем нужно (больше топлива) — называется богатой.

Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой — несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».

Вспомним, как работает мотор машины. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и нагревается. К концу сжатия впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Для дизеля нормальная степень сжатия — 18, а у бензиновых — максимум 12.

Чем выше давление в цилиндре — лучше эффективность. А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Больше 12 не получается. Потому что есть детонация и калильное зажигание.

Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей мотора. Внешний признак детонации — стук. Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.

Длительная работа с данными факторами недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Поэтому заливают высокооктановый бензин (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».

Если хотим сделать бензиновый мотор экономичным, «эластичным» и более мощным, то должны избавиться от детонации и научить «питаться» бедной смесью.

Как работает двигатель GDI

Напоминает по конструкции обычный бензиновый и дизель. В каждом цилиндре присутствует свеча зажигания, форсунка, а топливо подается насосом высокого давления под давлением 5 МПа. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива.

В работе GDI различаются три возможных режима в зависимости от режима движения автомобиля.

Работа на сверхбедных смесях

Реализуется при малых нагрузках авто: при спокойной езде и движении по трассе на скоростях до 120 км/ч. Топливо подается в цилиндр практически как в дизеле — в конце такта сжатия.

В результате, наиболее обогащенное топливом облако оказывается около свечи зажигания и благополучно воспламеняется, поджигая затем бедную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа на стехиометрической смеси

Используется при интенсивной городской езде, движении по высокой скорости и обгонах автомобилей. При стехиометрическом составе смеси с воспламенением никаких проблем не возникает. Впрыск топлива осуществляется в процессе такта впуска. Топливо впрыскивается коническим факелом, распыляется по всему цилиндру и, испаряясь, охлаждает при этом воздух в цилиндре. Благодаря охлаждению снижается вероятность детонации и калильного зажигания.

Третий режим двигателя GDI

Позволяет повысить момент двигателя авто, когда двигаясь на малых оборотах, резко нажимается педаль акселератора. Если двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа.

Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.

В итоге степень сжатия удалось поднять до 12 — 12,5. Двигатель автомобиля устойчиво работает на бедной смеси. По сравнению с бензиновым двигателем, GDI расходует на 10% меньше горючего, выдает на 10% больше мощности и экологичнее на 20%.

Двигатели GDI — особенности, преимущества и недостатки

8 апреля 2021

Car.ru

Двигатели GDI в последнее время получили широкое распространение в автомобилестроении. Аббревиатура переводится как Gasoline Direct Injection. Такие моторы имеют инжекторную систему подачи топлива. Конструкция одного и того же устройства у разных производителей может обозначаться разными символами.

Фото: Car.ruCar.ru

Компания Mitsubishi дает название GDI, Volkswagen – FSI, Ford – Ecoboost, Toyota – 4D. При такой системе подачи, топливные форсунки вставляются в головку блока цилиндров, а само распыление происходит в каждую камеру сгорания без прохождения впускного коллектора и клапана. Топливо подается в систему под большим давлением, за что отвечает топливный насос.

Видео дня

Фактически, двигатель GDI с прямым впрыском топлива — это симбиоз дизельного и бензинового мотора. От дизельного агрегата GDI получил систему впрыска и топливный насос высокого давления, а от бензинового — тип горючего и свечи зажигания. Первая компания, которая оснастила автомобили такими двигателями — Mitsubishi. В 1995 году миру был представлен Mitsubishi Galant 1.8 GDI.

Преимущества. Главная особенность двигателей GDI с непосредственным впрыском топлива — возможность работы с несколькими видами смесеобразования. Это неоспоримый плюс в автомобилестроении, так как многообразие и большой выбор обеспечивают лучшую эффективность применения топлива. Если система непосредственного впрыска находится в исправном состоянии, можно получить хорошую экономию топлива без снижения мощности. Еще один плюс заключается в том, что в моторах GDI есть увеличенная степень сжатия топливной смеси. Это автоматически избавляет установку от калильного зажигания и детонации, что положительно сказывается на ресурсе. Еще одна положительная сторона — снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных элементов. Данное явление достигается при помощи многослойного смесеобразования. Заметим, что система GDI в процессе работы может обеспечивать несколько видов смесеобразования — послойное, гомогенное и стехиометрическое гомогенное.

Недостатки. Основной минус связан с тем, что система впуска и подачи топлива имеет сложную конструкцию. Двигатель с таким вариантом впрыска очень чувствителен к качеству применяемого топлива. В результате самая актуальная проблема у автомобиля с пробегом — закоксовывание форсунок. Это приводит к потере мощности и увеличению расхода топлива. Второй недостаток — сложность обслуживания и высокая стоимость ремонта.

Кроме того, двигатели GDI склонны к образованию нагара во впускном коллекторе и на клапанах при пробеге автомобиля более 100 000 км. Из-за этого автовладельцы вынуждены обращаться в сервис за очисткой. В обслуживании мотор GDI дороже, но рабочие параметры перекрывают все недостатки. Кроме того, на рынке есть средства, которые позволяют продлевать ресурс силового агрегата. Если вы желаете приобрести автомобиль с таким мотором, следует заранее задуматься об обслуживании. Профилактика будет обходиться гораздо дешевле, чем ремонт. В используемом топливе следует применять очищающие и смазывающие присадки. Если применять средства на постоянной основе, можно избежать загрязнения системы.

Итог. Двигатели GDI с прямым впрыском топлива являются гибридом бензинового и дизельного мотора. Они имеют свои преимущества, если правильно подходить к обслуживанию.

Автоэксперт,Mitsubishi Galant,Toyota,Volkswagen,Mitsubishi,Ford,

Вся правда о бензине с непосредственным впрыском | Как ухаживать за двигателем GDI

Непосредственный впрыск бензина (GDI) был отмечен автопроизводителями как большое достижение. Это новейшая технология подачи топлива, и титаны отрасли рекламируют ее лучшую производительность и лучшую экономию топлива.

Это не просто ажиотаж в индустрии. Двигатели GDI показали впечатляющие результаты.

Одним из примеров успеха GDI является Mazda 3. Когда Consumer Reports протестировал новый двигатель Skyactiv, расход бензина подскочил с 28 миль на галлон до 32 миль на галлон. Cadillac смог добавить к своему CTS 34 лошадиных силы без ущерба для экономии топлива.

Непосредственный впрыск бензина стал популярным и теперь используется в большем количестве автомобилей, чем когда-либо. Автопроизводители убеждены – GDI работает и эффективно.

Однако за эту дополнительную эффективность приходится платить. Давайте исследовать.

Что такое прямой впрыск бензина и как он работает?

Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском работают путем впрыска топлива под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания. Это намного точнее, чем у старых систем впрыска топлива или карбюраторов.

Непосредственный впрыск обеспечивает более полное сгорание и более низкую температуру внутри цилиндра. Более низкие температуры обеспечивают лучшую степень сжатия, что означает большую эффективность и мощность при том же количестве топлива.

Некоторые производители предполагают, что двигатели GDI могут достигать 50-процентного увеличения крутящего момента на низких оборотах, а также возвращать 15-процентное увеличение экономии топлива.

Все это может звучать слишком хорошо, чтобы быть правдой. И в некотором смысле это так. Хотя повышение эффективности, без сомнения, реально, технология GDI создает совершенно новый набор проблем.

Проблемы с GDI

Главное преимущество технологии непосредственного впрыска бензина, ее точность, является также ее главным недостатком.

Многие люди жаловались в Национальную администрацию безопасности дорожного движения, что их автомобили с двигателем GDI часто засоряют топливную систему и накапливают нагар в двигателе.

Последствия могут быть катастрофическими: некоторые водители испытывают потерю мощности и двигатель глохнет. Любой, кто нуждался в ремонте двигателя, может сказать вам, что это не дешевый ремонт.

Как решить проблемы с GDI

Многие автопроизводители, использовавшие эту технологию, взялись за дело, чтобы попытаться исправить ее.

BMW и Kia специально выпустили бюллетени по техническому обслуживанию для своих дилерских центров, призывая их рекомендовать марки бензина без этанола и бензина с моющими средствами. Они также рекомендовали владельцам время от времени добавлять в свой автомобиль очиститель топливной системы.

Некоторые другие автопроизводители попытались внести инженерные исправления. Одним из примеров является модификация двигателя, которая позволяет ему распылять небольшое количество топлива на сами клапаны, чтобы действовать как растворитель и поддерживать их в чистоте.

Тем не менее, лучший способ поддерживать чистую и правильную работу двигателя GDI — регулярно проводить техническое обслуживание.

Специальное средство StrutDaddy для ухода за GDI

Хотя технология непосредственного впрыска бензина может быть относительно новой, для нас она уже устарела. Специалисты StrutDaddy, сертифицированные ASE, должны быть в курсе всех последних автомобильных технологий.

По мере того, как все больше и больше автомобилей на базе GDI появлялось в наших магазинах, мы понимали необходимость специализированного ухода. Вот почему мы предлагаем сервис и техническое обслуживание специально для двигателей GDI.

Наши механики являются экспертами в обслуживании систем прямого впрыска бензина. Будь то ремонт или плановое техническое обслуживание, мы гарантируем высочайшее качество обслуживания вашего автомобиля GDI.

Не доверяйте свой двигатель GDI кому попало! «Исправь один раз, исправь правильно» в StrutDaddy’s! Воспользуйтесь нашей онлайн-формой или позвоните нам по телефону (336) 599-4911, чтобы запланировать следующее обслуживание!

INNOSPEC » Понимание разницы между двигателями GDi и PFI.

Компания Innospec объясняет, почему это важно. Двигатели GDi вывели технологию впрыска топлива на новый уровень.

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания прошли долгий путь с тех пор, как Луиджи Де Кристофорис впервые изобрел карбюратор в 1876 году. Однако смешивание топлива с воздухом в карбюраторе до того, как он попадет в камеру сгорания, по-прежнему было основной технологией, используемой в бензиновых автомобилях вплоть до 1980-е годы.

Только в этом десятилетии производители оригинального оборудования (OEM) начали переход от карбюраторных двигателей к одноточечному впрыску топлива, чтобы преодолеть некоторые проблемы с управляемостью и растущую озабоченность по поводу выбросов выхлопных газов. Хотя технологии развивались быстро.

Когда в конце 1980-х годов появился PFI, это был большой шаг вперед в конструкции впрыска топлива. Он преодолел многие проблемы с производительностью, связанные с одноточечным впрыском и более ранними карбюраторными двигателями. При распределенном впрыске топлива (PFI) или многоточечном впрыске топлива (MPFI) топливо впрыскивается во впускное отверстие каждой камеры сгорания через специальный инжектор.

В двигателях PFI используется трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, датчики выхлопных газов и система управления двигателем с компьютерным управлением для постоянной регулировки соотношения топлива и воздуха, впрыскиваемого в каждый цилиндр. Тем не менее, технология развивается, и по сравнению с современной технологией бензиновых двигателей с непосредственным впрыском (GDi), PFI не так экономично расходует топливо и не может соответствовать сегодняшним все более строгим стандартам выбросов.

Copyright Innospec 2021

В двигателе GDi топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а не во впускное отверстие. Преимущество этой системы в том, что топливо используется более эффективно. Без необходимости закачки топлива во впускной канал значительно снижаются механические и насосные потери.

В двигателе GDi топливо также впрыскивается под более высоким давлением, поэтому размер капель топлива меньше. Давление впрыска превышает 100 бар по сравнению с давлением впрыска PFI от 3 до 5 бар. Размер капель топлива с GDi составляет <20 мкм по сравнению с размером капель PFI от 120 до 200 мкм.

В результате двигатели GDi обеспечивают более высокую выходную мощность при том же количестве топлива. Бортовые системы управления уравновешивают весь процесс и точно контролируют регулируемые выбросы. Система управления двигателем запускает форсунки в оптимальный момент на определенное время в зависимости от потребности и условий вождения в этот момент. В то же время бортовой компьютер вычисляет, работает ли двигатель слишком богато (слишком много топлива) или слишком обеднено (слишком мало топлива), и немедленно соответствующим образом регулирует ширину импульса форсунки (IPW).

Последнее поколение двигателей GDi представляет собой сложные машины, работающие с очень жесткими допусками. Для повышения топливной экономичности и снижения выбросов в технологии GDi используются прецизионные компоненты в условиях высокого давления. Поддержание чистоты системы форсунок имеет решающее значение для работы двигателя.

Химия присадок к топливу основана на понимании того, как работают эти разные двигатели. На протяжении многих лет компания Innospec адаптировала и совершенствовала свои пакеты присадок к топливу, чтобы они соответствовали требованиям новейших технологий двигателей.