Двигатель третьего поколения CHERY — Abiznews

21 февраля 2019

На заводе CHERY в Китае запущено серийное производство нового двигателя серии ACTECO — 1.6TGDI, которыми будут оснащаться автомобили серий TIGGO, EXEED и ARRIZO.

Двигатель 1.6TGDI (SQRF4J16) является собственной разработкой концерна CHERY и относится к третьему поколению двигателей ACTECO.

Будучи рядным четырехцилиндровым двигателем, имеет два распределительных вала, 16 клапанов, двойную систему изменения фаз газораспределения (DVVT). Блок цилиндров отлит из алюминиевого сплава под давлением, что позволило уменьшить вес агрегата на 30 кг.

В новом двигателе применяются самые передовые технологии и принципы, включая iHEC (High Efficiency Combustion), представляющий собой комплекс технологических решений, направленных на высокоэффективное сгорание топлива. Система включает в себя прямоточный, особой формы сечения впускной коллектор, который минимизирует потери давления и скорости нагнетаемого турбиной воздуха. Оптимизированная камера сгорания, непосредственный впрыск топлива под давлением до 350 бар, повышенная на 50% энергия входящего потока позволяют достичь максимально полного сгорания. Все указанные меры привели к существенному — до 90% — снижению выброса вредных веществ. По этому показателю SQRF4J16 стал первым двигателем в Китае с экологическим стандартом China VI, параметры которого полностью совпадают с экологическим классом Euro VI.

Конструкторы также уделили большое внимание энергетическим и экономическим характеристикам мотора. С этой целью был проведен комплекс мер по снижению потерь на трение и оптимизированы каналы системы охлаждения. Это позволило снизить сопротивление потоку, тем самым сократить время прогрева двигателя. Существенный вклад (22%) в снижение потерь внесла обгонная муфта генератора. Оптимизация системы смазки, применение нового масляного насоса позволили снизить требуемое давление масла, что также снизило непроизводительные потери (на 36%) в данной системе. Модернизация механизма газораспределения и применение электронного вакуумного насоса снизили потери на 10% и 74% соответственно. Необходимо особо отметить меры по снижению трения в поршневой группе. С этой целью была оптимизирована форма юбки поршня, повышена её жесткость, применено противофрикционное покрытие на основе сульфата молибдена. Поршневые кольца имеют повышенную жесткость — их рабочая поверхность обработана по технологии DGC (Diamond Graphite Carbon).

Существенные изменения в конструкции двигателя 1.6TGDI потребовали разработки нового программного обеспечения системы управления двигателем.

Технические характеристики 1.6TGDI — максимальная мощность 140 квт (190 л.с.), максимальный крутящий момент 275 Нм — соответствуют 3.0-литровому 6-цилиндровому атмосферному двигателю. По удельным показателям — 87.61 кВт/л и 172 Нм/л — двигатель приближается к лучшим мировым образцам и превосходит другие двигатели того же класса в Китае по основным параметрам.

Следует отметить, что максимальная мощность достигается на 5500 об/мин, а максимум крутящего момента мотор выдает в широком диапазоне — 2000-4000 об/мин. Тестирование показало, что новый двигатель CHERY 1.6TGDI третьего поколения высокоэффективен — расход топлива не превышает 6.3 л на 100 км, что позволяет ему занять лидирующее положение в отрасли.

Комплексные испытания нового мотора в самых жестких условиях составили 2 млн. км, что эквивалентно эксплуатации сроком более 10 лет. Результаты показывают, что в двигателе SQRF4J16 частота отказов составляет менее 1.95 на 1000 единиц, что превышает средний уровень основных мировых брендов.

При проектировании агрегата инженерами CHERY был заложен модульный принцип. Это позволит, используя общую платформу, расширить линейку двигателей TGDI. В планах компании в ближайшее время запустить в производство модели 1.2TGDI, 1.5TGDI и 2.0TGDI, которые в настоящее время проходят тестирование.

Ищешь специалиста по GDI? СТО АвтоПрайд 70-20-31

Непосредственный впрыск, GDI

GDI (Gasoline Direct Injection)
Более 100 лет на автомобили устанавливается бензиновый ДВС и уже почти 100 — двигатель Дизеля. Мы давно к ним приспособились и, хорошо зная их достоинства и недостатки, применяем тот или другой по обстоятельствам. Бензиновый двигатель легко пускается, разгоняется быстро и до высоких оборотов, имеет большую литровую мощность и дешевле стоит. Поэтому его мы чаще видим на легковых и небольших грузовых автомобилях.

Дизель и сам по себе стоит дороже, и дороже в обслуживании, не столь быстроходен, выдаёт меньшую мощность с литра рабочего объёма, имеет повышенный уровень шума и хуже пускается. Зато, и это главное, — потребляет куда меньше топлива, причём более дешёвого. Понятно, что практически весь тяжёлый и коммерческий транспорт «ездит» на дизелях. Но покупатели легковых автомобилей, всё чаще задумываются о том, какой двигатель им предпочесть. И довольно часто выбирают дизель. Хотя ещё лучше, если бы два в одном… И быстрый, и тихий, и с лёгким пуском, и чтобы топливо зимой не застывало, да и мощность повыше не помешает. .. Но чудес не бывает. Бывает теория двигателей.

Чтобы топливо сгорело, нужен воздух. Но надо смешать с топливом столько воздуха, сколько нужно для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим, и оно, конечно же, давно известно. Например, для бензина оптимальный (теоретически) состав топливной смеси выражается соотношением 14,7:1, то есть на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно, называется БЕДНОЙ, а та, в которой воздуха меньше, чем нужно (то есть больше топлива), называется богатой. Слишком бедную смесь не всегда удаётся поджечь, при работе на богатой смеси не сгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу» и растёт выброс угарного газа.

Но воздух нужен не только для сгорания. чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем больше отдача двигателя. И нам очень выгодно, чтобы больше воздуха попало в цилиндр на такте впуска: тем больше потом будет давление. А вот теперь пора разбираться, почему дизель экономичнее.
Принцип работы ДВС
Вспомним, как работает ДВС. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем она сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и от этого ещё и нагревается. К концу сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Давление в цилиндре дизеля намного выше, чем в цилиндре бензинового двигателя: для современного безнаддувного дизеля вполне нормальна степень сжатия 20, а у серийных бензиновых, даже самых «зажатых», едва достигает 11. А выше давление в цилиндре — выше и эффективность. Сразу мысль: а поднять степень сжатия в бензиновом двигателе?! Пробовали. Но выше 11 никак не получается. Потому что есть такие явления, как детонация и калильное зажигание.

Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удалённых от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей двигателя. Внешний признак детонации — стук — мы слышим, когда, пытаемся резко разогнаться после заправки низкооктановым бензином.

Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталейкамеры сгорания (например — от того же электрода свечи). Длительная работа с детонацией и калильным зажиганием недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Детонацию и калильное зажигание провоцируют высокая температура и высокое давление. Во избежание детонации моторы с высокой степенью сжатия заправляют высокооктановым бензином (98), но выше степени сжатия 11 и его не хватает.

Что происходит при малых нагрузках. Мы убавили газ и поехали медленнее. Что это значит для бензинового мотора? Когда мы отпускаем педаль акселератора, на впуске прикрывается дроссельная заслонка, а это значит, что мы уменьшаем не только количество подаваемого топлива, но и количество воздуха. Меньше воздуха в цилиндре — меньше давление в конце сжатия. Но это при карбюраторе, скажете вы. А как же бензиновый двигатель с впрыском топлива? Ведь там-то можно уменьшить подачу топлива, не уменьшая количество воздуха? Можно, но до определенного предела. Потому что слишком бедная смесь не будет поджигаться искрой, и чтобы смесь не обеднилась слишком сильно, дроссель всё же придется прикрыть, и давление снизится. Меньше давление в цилиндре — меньше момент на выходе.

А что значит отпустить педаль у дизеля? Это значит, что в цилиндр будет просто подаваться меньше топлива. Но количество всасываемого воздуха останется прежним, и давление в конце такта впуска не изменится. Да, смесь в цилиндре станет бедной, но дизель благополучно работает и на бедной смеси — ведь там другой принцип воспламенения и другое топливо! И дизель остается весьма эффективным и при малых нагрузках. Если мы хотим сделать бензиновый двигатель экономичным, «эластичным» и при этом более мощным, то мы должны избавить его от детонации и научить питаться бедной смесью.

Итак, проблема в том, что искра упорно не желает воспламенять бензовоздушную смесь более бедную, чем в соотношении 17:1. Но ведь можно заполнять цилиндр совсем бедной смесью, а непосредственно к свече подавать более богатую, которая загорится. Пытались: например, в форкамерном двигателе эта идея и была заложена. Реальных же результатов удалось достичь на моторах с распределенным впрыском топлива: здесь добиваются устойчивой работы на смеси с соотношением 22:1, но сильнее обеднить смесь всё равно не удаётся. Ведь в случае обычного распределенного впрыска смесеобразование внешнее — форсунка впрыскивает бензин во впускной трубопровод. И доставить более богатую часть потока смеси к свече мы можем только за счёт направления потока методами аэродинамики, например, определённым образом его завихряя. Вот если бы топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр…

Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском появились довольно давно и применялись в авиации уже в годы Второй мировой войны. Двигатели для автомобилей тоже разрабатывались, по крайней мере в нашей стране их испытывали уже в конце 40-х. Однако еще долгое время не удавалось справиться с серьезными недостатками непосредственного впрыска, в частности — «дизельным» дымлением на мощностных режимах. Да и мотор получался довольно дорогим, а потому экономически невыгодным. И непосредственным впрыском практически перестали заниматься.

Но не японцы. На Mitsubishi раньше других осознали, какую пользу может принести непосредственный впрыск в условиях ужесточения экологических норм. 15 лет усилий увенчались успехом: первые доведённые до готовности к производству моторы с непосредственным впрыском бензина были представлены публике на Франкфуртском и Токийском автосалонах осенью 1995 г. Их обозначили GDI (Gasoline Direct Injection — «непосредственный впрыск бензина»). Спустя год на японском рынке появился серийный Mitsubishi Galant 1.8 GDI, и, наконец, в 1997 г. европейцам была предложена Carisma с двигателем 1. 8 GDI.

Устройство GDI
Действительно, этот двигатель напоминает по конструкции и обычный бензиновый, и дизель. В каждом цилиндре присутствует и свеча зажигания, и форсунка, а топливо подается насосом высокого давления под давлением 5 МПа (50 атм.). Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива. Обратим внимание на следующие особенности. Впускной трубопровод подходит к цилиндру сверху. Это позволяет получить падающий поток воздуха, который после контакта с поршнем разворачивается и устремляется вверх, закручиваясь по часовой стрелке (такая организация воздушного потока позволяет достичь оптимальной концентрации топлива непосредственно около свечи). По почти прямому трубопроводу поток движется с очень высокой скоростью, и даже когда поршень достиг нижней мертвой точки, ещё некоторое количества воздуха входит в цилиндр по инерции.

Поршень необычный — сверху есть выемка сферической формы. Форма поршня обеспечивает три важные функции. Во-первых, позволяет задать воздушному потоку нужное направление движения. Во-вторых, направляет впрыскиваемое топливо непосредственно к свече зажигания, что важно при работе на предельно бедных смесях. В-третьих, определяет распространение фронта пламени.

Как работает GDI

Различаются три возможных режима в зависимости от режима движения.

Работа на сверх бедных смесях.

Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и загородном движении на скоростях до 120 км/ч. В этом случае топливо подается в цилиндр практически как в дизеле — в конце такта сжатия. Топливо впрыскивается компактным факелом и, смешиваясь с воздухом, направляется сферической выемкой поршня. В результате наиболее обогащённое топливом облако оказывается непосредственно 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.

Этот режим используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. При стехиометрическом составе смеси с воспламенением никаких проблем не возникает. Но поскольку было бы желательно повысить степень сжатия, то важным становится не допустить детонации и калильного зажигания. 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.

И ещё один режим реализует система управления GDI.

Он позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда водитель, двигаясь на малых оборотах, резко нажимает педаль акселератора. Когда двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации ещё 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 компактная струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1. А на «подготовку» детонации времени уже не остается.

Итак, что, в конце концов, получается на выходе? Степень сжатия удалось поднять до 12—12,5, улучшилось наполнение воздухом. Двигатель устойчиво работает и на очень бедной смеси. Результат: по сравнению с «обычным» бензиновым двигателем GDI расходует на 10% меньше топлива, выдаёт на 10% больше мощности и выбрасывает на 20% меньше углекислого газа.

В России GDI дебютировал весной 2000 г. на Mitsubishi Pajero Pinin (1,8) и Mitsubishi Pajero III (3,5 — V6). Осенью к ним присоединилась Carisma 1. 8 GDI. На сегодня гамма двигателей Mitsubishi с непосредственным впрыском бензина включает рядные «четвёрки» рабочим объёмом 1,5; 1,8; 1,8 с турбонаддувом; 2,0; 2,4 л, а также 3,0- и 3,5-литровые V-образные «шестёрки». Помимо автомобилей Mitsubishi они устанавливаются на некоторые модификации Volvo S40/V40. Кроме того, производство двигателей GDI по лицензии Mitsubishi освоено компанией Hyundai Motor (в том числе V8-4,5 л). Ведутся переговоры со многими другими автопроизводителями.

© Василий Ларин

По вопросам ремонта обращайтесь по телефону 73-54-54

TGDI, LSPI и GPF — что они означают и почему они связаны? :: Моррис Лубрикантс

TGDI, LSPI и GPF — что они означают и почему они связаны?

Законодательство о выбросах продолжает определять конструкцию оборудования двигателя, и эта непрерывная эволюция породила новые технологии со своими проблемами.

TGDI или турбированный бензин с непосредственным впрыском был принят многими производителями двигателей для повышения производительности, снижения выбросов и экономии топлива. Этот подход к заправке уводит нас от впрыска топлива во впускной коллектор (PFI), когда топливо вводится во впускной коллектор, что позволяет предварительно смешивать его с воздухом перед поступлением в камеру сгорания. В TGDI топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Это, вместе со значительным увеличением давления впрыска, обеспечивает более тонкое распыление топлива. Процесс сгорания более эффективен, увеличивается мощность при одновременном снижении количества используемого топлива. Меньше топлива, конечно, означает меньше углекислого газа.

Этот усовершенствованный метод заправки имеет вышеуказанные преимущества, но также имеет потенциально катастрофический побочный эффект: LSPI или преждевременное зажигание на низкой скорости.

Низкая скорость Преждевременное зажигание — это явление, с которым сталкиваются небольшие высокопроизводительные бензиновые двигатели. Считалось, что первые случаи LSPI имели место по крайней мере 15 лет назад в очень небольшом ограниченном диапазоне типов двигателей. Однако по мере того, как размеры двигателей уменьшались, для обеспечения мощности и производительности были введены прямой впрыск бензина, турбонаддув и наддув, количество случаев LSPI также увеличилось до опасного уровня. Так что же такое LSPI?

Предварительное зажигание на низкой скорости — это неконтролируемое воспламенение. На такте впуска двигателя TGDI топливо (бензин) впрыскивается непосредственно в камеру сгорания под очень высоким давлением, до 2000 фунтов на квадратный дюйм. Это эффективно вымывает смазку из хонинговальных следов на стенке цилиндра, создавая топливно-смазочную смесь, которая скапливается на головке поршня, когда он движется вверх. На такте сжатия в горячих пределах камеры сгорания происходит преждевременное воспламенение топливно-смазочной смеси. Поршень все еще движется вверх, и в самой высокой точке сжатия оставшаяся топливно-воздушная смесь воспламеняется свечой зажигания, которая заставляет поршень возвращаться вниз на такте рабочего хода. Однако эта управляемая волна давления встречается с неуправляемой волной давления, которая уже начала двигаться вверх. В месте их встречи выделяется огромное количество энергии, что может вызвать трещины в поршне. Размер этой энергетической волны может варьироваться и в некоторых случаях быть катастрофическим.

Исследования были сосредоточены на топливной системе, химии топлива и смазочных материалов. Хотя фактическая причина этого явления все еще исследуется, с точки зрения химии смазочных материалов было обнаружено, что соединения кальция могут способствовать этому. Имея это в виду, необходимо было разработать новую химию, которая заменит давнюю химию кальция, чтобы помочь смягчить этот вредный побочный эффект.

Другим побочным эффектом TGDI является введение бензиновых сажевых фильтров (GPF). Дизельные сажевые фильтры (DPF) уже более 15 лет являются устройством для нейтрализации отработавших газов и используются для снижения уровня вредных твердых частиц (твердых частиц), попадающих в атмосферу, где они представляют опасность для окружающей среды и здоровья. Высокий уровень распыления в двигателях TGDI существенно увеличивает доступную площадь поверхности топлива, что приводит к образованию углерода. Точно так же, как углерод в дизельных двигателях (сажа) проходит через выхлопную систему, неся вредные побочные продукты сгорания, углерод, образующийся в двигателях TGDI, может делать то же самое. Это привело к внедрению GPF для улавливания этого углерода, чтобы предотвратить его попадание в атмосферу.

Конечно, появление нового оборудования (TGDI, GPF) и новых задач (LSPI) делает выбор смазочного материала еще более важным. Как упоминалось ранее, был разработан новый химический состав, чтобы уменьшить вероятность LSPI, и новые отраслевые спецификации (как международные, так и ориентированные на OEM) теперь доступны на рынке. GPF так же подвержены засорению из-за неправильного выбора смазки, как и DPF, поэтому правильный выбор смазки имеет первостепенное значение. Правильный выбор смазочных материалов поможет избежать дорогостоящих счетов за ремонт и обеспечить максимальную защиту компонентов.

Если есть сомнения относительно типа требуемой смазки, всегда обращайтесь за консультацией к техническим специалистам. Вы можете связаться с нашей технической командой здесь.

Блог Адриана Хилла, менеджера по автомобильным продуктам компании Morris Lubricants.

Малоизвестный секрет бензиновых двигателей с турбонаддувом и непосредственным впрыском (TGDI)

• 6 июня 2017 г.

Аарон Стоун

В Китае наблюдается поразительный рост продаж легковых автомобилей последних моделей: в 2016 году было продано более 24 миллионов единиц. венчурные компании; тем не менее, Джерри Ван, менеджер по технологиям Chevron Oronite в Китае, считает, что у Китая пока нет подходящих нефтяных технологий для обслуживания этого процветающего рынка.

Новые силовые агрегаты TGDI получают широкое распространение по всей стране. Хотя никто не имеет точного представления об общих объемах, Ван считает, что 50% продаж новых автомобилей в Китае могут быть оснащены двигателями TGDI или GDI. У некоторых OEM-производителей эта доля значительно выше. Шанхайская General Motors, например, продала более миллиона новых автомобилей в течение 2016-2017 годов, все из которых оснащены технологией TGDI или GDI.

Ван также приблизительно 70% автомобильного парка Китая моложе пяти лет; большой объем новых продаж обеспечивает очень быстрое пополнение автопарка новейшими технологиями, что резко контрастирует с Соединенными Штатами, где, по его словам, оборот намного медленнее.

Выступая на F+L Week 2017, Ван предположил, что китайский рынок переживает важный переходный период. Исторически, по его словам, Китай следовал за остальным миром, принимая спецификации OEM-производителей в США и Европе, а затем запуская устаревшие продукты. Менеджер Oronite называет ускоряющиеся темпы изменений «достижением совершеннолетия китайского рынка».

Китай теперь имеет паритет с мировыми лидерами отрасли по целому ряду важнейших вопросов, больше не отставая по нормам выбросов (достигнув Euro V/VI), топливу и экономии топлива на одном уровне. Новые технологии автомобильных трансмиссий (включая TGDI) также соответствуют последним мировым тенденциям, которые требуют новейших категорий смазочных материалов.

Однако Ван, имеющий докторскую степень в области химического машиностроения Университета штата Пенсильвания в США, предупреждает, что у двигателей TGDI есть «малоизвестный секрет», который может иметь серьезные последствия для региона Китая; наличие твердых частиц в выхлопных газах транспортных средств, аналогично дизельному двигателю.

В связи с продолжающимся притоком новых транспортных средств это может привести к увеличению нагрузки на качество воздуха в крупных городах Китая. Исследование, проведенное в 2014 году Бюро по охране окружающей среды Пекина, показывает, что выбросы транспортных средств составляют более 30% концентрации мелких частиц, пригодных для дыхания. Правительство Китая принимает меры посредством более строгого регулирования; миллионам двигателей TGDI в Китае могут потребоваться бензиновые сажевые фильтры (GPF).

«В соответствии с китайскими правилами Великобритании в спецификациях должны указываться количества твердых частиц», — говорит Ван. Он считает, что это представляет значительный риск в связи с внедрением GPF «примерно через год» и отсутствием доступных исследований по этой теме.

Несмотря на утверждение, что Китай имеет «самый большой рынок двигателей TGDI и GDI в мире», Ван подтверждает, что «у нас нет подходящего масла для них». По его мнению, при отсутствии соответствующей более высокой спецификации «среднезольного масла для легковых автомобилей TGDI, среднезольного GF-5» Китай не очень хорошо подготовлен к изменению стандартов.

GF-6 решает некоторые известные специфические проблемы TGDI, такие как предотвращение LSPI и широкий охват базовых масел и классов вязкости, но не обязательно GPF. К сожалению, задержки GF-6 хорошо задокументированы, первая лицензия «возможно» в 2019 году. В настоящее время следующая основная категория моторных масел работает без подтвержденной даты запуска.

Большое количество двигателей TGDI на дорогах означает, что Китаю нужны более высокие технические характеристики, чем текущий GF-5. Ван считает, что рынок «требует» продукта среднего класса между GF-5 и GF-6. В то время как General Motors dexos1™:2015 действительно отвечает требованиям TGDI и предлагает одно потенциальное решение, эта сертификация предназначена только для GM и подходит не для всех OEM-производителей.

Китайский национальный стандарт моторных масел — GB. Эта спецификация в основном согласуется с Американским институтом нефти (API) с некоторыми дополнительными требованиями, хотя методы испытаний не идентичны ASTM, нет официального признания Свода правил Американского химического совета (ACC) и нет Лаборатории под контролем ASTM.

На китайском рынке действительно происходят перемены. Недавнее создание Союза моторных масел Китая является первым свидетельством того, что Китай не обязательно будет продолжать следовать за Соединенными Штатами и Европой.