Gdi двигатель что это такое: Преимущества и недостатки двигателей GDI, TCI, FSI

Содержание

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.

Какие двигатели устанавливались

Так как у модели имелось большое количество модификаций, соответственно они зачастую комплектовались разными моторами. Это позволило добиться наиболее эффективной разбивки по показателям. Всего в линейке на два поколения 7 двигателей, причем 2 из них имеют еще и турбированную версию.

Для начала стоит рассмотреть основные характеристики ДВС, устанавливаемых на Kia Ceed. Для удобства сведем все моторы в одну таблицу.

G4FC	G4FA	G4FJ турбо	G4FD	D4FB	D4EA-F	G4GC
Объем двигателя, куб.см	1591	1396	1591	1591	1582	1991	1975
Максимальная мощность, л.с.	122 — 135	100 — 109	177 — 204	124 — 140	117 — 136	140	134 — 143
Максимальная мощность, л.с. (кВт) при об./мин.	122 (90) / 6200 122 (90) / 6300 124 (91) / 6300 125 (92) / 6300 126 (93) / 6300 132 (97) / 6300 135 (99) / 6300	100 (74) / 5500 100 (74) / 6000 105 (77) / 6300 107 (79) / 6300 109 (80) / 6200	177 (130) / 5000 177 (130) / 5500 186 (137) / 5500 204 (150) / 6000	124 (91) / 6300 129 (95) / 6300 130 (96) / 6300 132 (97) / 6300 135 (99) / 6300	117 (86) / 4000 128 (94) / 4000 136 (100) / 4000	140 (103) / 4000	134 (99) / 6000 137 (101) / 6000 138 (101) / 6000 140 (103) / 6000 141 (104) / 6000
Максимальный крутящий момент, Нм (кгм) при об. /мин.	151 (15) / 4850 154 (16) / 5200 156 (16) / 4200 156 (16) / 4300 157 (16) / 4850 158 (16) / 4850 164 (17) / 4850	134 (14) / 4000 135 (14) / 5000 137 (14) / 4200 137 (14) / 5000	264 (27) / 4000 264 (27) / 4500 265 (27) / 4500	152 (16) / 4850 157 (16) / 4850 161 (16) / 4850 164 (17) / 4850	260 (27) / 2000 260 (27) / 2750	305 (31) / 2500	176 (18) / 4500 180 (18) / 4600 182 (19) / 4500 184 (19) / 4500 186 (19) / 4500 186 (19) / 4600 190 (19) / 4600
164 (17) / 4850	190 (19) / 4600
Используемое топливо	Бензин АИ-92 Бензин АИ-95	Бензин АИ-95, Бензин АИ-92	Бензин Regular (АИ-92, АИ-95) Бензин АИ-95	Бензин Regular (АИ-92, АИ-95) Бензин АИ-95	Дизельное топливо	Дизельное топливо	Бензин АИ-92 Бензин АИ-95
Расход топлива, л/100 км	5.9 — 7.5	5.9 — 6.6	7.9 — 8.4	5.7 — 8.2	4. 8	5.8	7.8 — 10.7
Тип двигателя	4-цилиндровый рядный, 16 клапанов	16 клапанов 4-цилиндровый рядный,	рядный 4-цилиндровый	Рядный	4-цилиндровый, рядный	4-цилиндровый ,Рядный	4-цилиндровый, рядный
Доп. информация о двигателе	CVVT	CVVT DOHC	T-GDI	DOHC CVVT	DOHC	DOHC, дизель	CVVT
Выброс CO2, г/км	140 — 166	132 — 149	165 — 175	147 — 192	118 — 161	118 — 161	170 — 184
Диаметр цилиндра, мм	77	77	77	77	77.2	83	82 — 85
Количество клапанов на цилиндр	4	4	4	4	4	4	4
Привод клапанов	DOHC, 16-клапанный	16-клапанный, DOHC,	DOHC, 16-клапанный	DOHC, 16-клапанный	DOHC, 16-клапанный	DOHC, 16-клапанный	DOHC, 16-клапанный
Нагнетатель	нет	нет	да	Нет/да	Нет/да	да	нет
Степень сжатия	10. 5	10.6	10.5	10.5	17.3	17.3	10.1
Ход поршня, мм	85.44	74.99	74.99	85.4	84.5	92	88 — 93.5

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.

Отличия в конструкции

Для того чтобы создать условия для подобного протекания рабочего процесса, бензин необходимо подавать внутрь цилиндра, находящегося под давлением такта сжатия. Поскольку традиционный насос, находящийся в бензобаке, неспособен преодолеть такое сопротивление, требуется применять дополнительный аппарат — топливный насос высокого давления (ТНВД).

Моторы с НВ имеют необычную форму головки поршня, обусловленную необходимостью придать подаваемой порции горючего строго рассчитанное вихреобразное движение.

В связи с тем, что двигатель с НВ, так же как и любой другой ДВС, не может постоянно работать при недостаточной концентрации смеси, эти моторы отличаются более сложной программой работы, обеспечивающей сочетание экономных и мощностных режимов смесеобразования. Наконец, двигатели GDI имеют 2 катализатора — иридиевый и платиновый.

Первый предназначен для накопления и выжигания окислов азота, образующихся при работе на супербедной топливовоздушной смеси, второй — для обычного смесеобразования.

Благодаря увеличению степени сжатия до 12 — 13 увеличилась литровая мощность силового агрегата при одновременном сокращении расхода топлива и снижении токсичности выхлопа.

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.

Концепция превосходства

Подаваемая в цилиндр смесь хорошо структурирована, направляется по выверенной траектории, распределяется по всему объему, но в разной концентрации. Обедненная порция так называемой «холодной» концентрацией достигает стенок цилиндра, тогда как более богатая «горячая» – остается в центре, где располагается свеча. В этом секрет сохранения работоспособности двигателя, несмотря на использование сверхобедненных смесей, что объясняется созданием необходимой концентрации у самой свечи. Вдобавок агрегат оснащается двумя топливными насосами, один из которых дислоцируется в баке, что типично, а другой, насос высокого давления (ТНВД), создает атмосферу в топливной рампе.

Благодаря ТНВД удалось свести к минимуму время открывания форсунок и понизить расход бензина, сохранив на достойном уровне крутящий момент и разгонные показатели. В двигателях с инжектором на холостых оборотах открытие форсунки происходит через 3 мс, а в GDI-двигателях – через 0,51 мс. Это в 6 раз быстрее!

На практике для достижения всех плюсов прямого впрыска инженерам пришлось сделать многое, например:

изменить форму поршневого днища так, чтобы она обеспечивала подачу смеси непосредственно к свече;
увеличить давление бензина с 3 до 50 бар;
выполнить в головке блока каналы впуска для получения воздушного винта в цилиндрах и др.

Движение воздуха в камере сгорания и форма поршня. Двигатель Mitsubishi 4G93 GDI.

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.

Почти дизель

Что означает аббревиатура GDI, которую можно увидеть на моторе и кузове автомобиля японского производства? Расшифровывается это как: Gasoline Direct Injection, в переводе — бензиновый прямой впрыск. Англоязычная фонетика этого сокращения — ДжиДиАй, в России произносят как ГДИ, иногда ЖДИ.

Автомобилисты прозвали эти движки «джедаями». Впервые буквы GDI появились на автомобилях Mitsubishi Galant/Legnum в 1996 году. У других японских автопроизводителей свои обозначения прямого впрыска: у Toyota — D4, у Nissan — DI и Neo DI. Такая же картина и в Европе:

группа Volkswagen обозначает такие двигатели — FSI;
Daimler Chrysler — CGI;
Renault — IDE;
Ford — SCi.

Итак, GDI — это новый тип бензинового инжекторного двигателя с прямым или непосредственным впрыском (НВ), что одно и то же. Форсунки у них выходят непосредственно в камеру сгорания, а не во впускной коллектор, как при распределенном впрыске. Этим бензиновый агрегат напоминает дизель.

Основная идея заключается в том, чтобы заставить двигатель хотя бы часть времени работать на сверхобедненной топливовоздушной смеси с целью экономии топлива и сокращения количества вредных выбросов.

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.

Обзор автомобиля

Производится этот автомобиль начиная с 2006 года. Впервые прототип показали на автосалоне в Женеве, произошло это весной 2006 года. Осенью того же года в Париже представили окончательную версию, которая и стала серийной.

Производились первые автомобили в Словакии на заводе, размещенном в городе Жилин. Разрабатывалась модель непосредственно для Европы, поэтому производство изначально планировалось только в Словакии. Сразу была начата сборка практически всей линейки, кабриолет добавили в 2008 году.

С 2007 года автомобиль производится и в России. Процесс наладили на в Калининградской области.

Обратите внимание, что первое поколение делит с Hyundai i30 одну платформу. Поэтому, у них одинаковые двигатели, а также КПП. Этот факт иногда сбивает водителей с толку, когда им в магазинах предлагают купить комплектующие, которые предназначены для Хендай.

В 2009 году модель немного обновили. Но, это коснулось в основном салона и экстерьера. Поэтому, в рамках данной статьи особенности рестайлинговых автомобилей первого поколения рассматривать не будем.

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.

Кто портит воздух?

На холостом ходу (ХХ) мотор GDI работает также на двух режимах. Основным является Compression on Lean (обедненная смесь) — 625 — 650 об/мин. Однако постоянная работа на нем приводит к накапливанию в катализаторе высокотоксичного оксида азота (NO), что заметно по неприятному запаху из выхлопной трубы.

Чтобы выжечь это соединение, периодически включается режим STICH F/B (продувка). Обороты возрастают примерно до 750, на некоторых моделях — до 900.

По такому поведению мотора, работающего на ХХ, и можно распознать двигатель GDI. На исправном двигателе продувка кратковременно включается примерно через 4 минуты. Режим STICH F/B функционирует в свою очередь по двум вариантам: регулирование смесеобразования с учетом коррекции датчика кислорода (CLOSED LOOP) и нерегулируемый процесс (OPEN LOOP).

Рациональность покупки

Потенциальных покупателей автомобили с непосредственным впрыском топлива, который используется в системе GDI, привлекает своей экономичностью, хорошей тягой и отличными показателями мощности. Но в противовес можно поставить сразу несколько недостатков, обусловленные падением надёжности под влиянием низкокачественного топлива.

Объективно эксплуатация таких двигателей в наших условиях может привести к тому, что владельцу потребуется регулярно посещать СТО, тратить много денег на ремонт и долго ожидать поставки необходимых запчастей.

Но это было актуально раньше. В настоящее время ситуация меняется в значительно лучшую сторону. Двигатели, выпускаемые зарубежными производителями, проходят процедуру адаптации. Это позволяет снизить чувствительность к качеству бензина, перерабатывать даже не самое хорошее топливо и уменьшать количество проблем.

Адаптированные GDI смело можно заправлять на всех достаточно неплохих АЗС, не опасаясь того, что какие-то примеси приведут к очень быстрому выходу из строя двигателя с последующими внушительными материальными затратами на восстановление работоспособности силовой установки с системой непосредственного впрыска топлива.

Покупать автотранспортные средства с такими моторами или нет, дело лично каждого. Двигатели, прошедшие адаптацию, привлекают намного больше, чем европейские или японские версии. Получить ряд преимуществ от GDI можно. Владельцу потребуется только помнить о рисках посещениях сомнительных автозаправочных станций, а также соблюдать все предписанные рекомендации и советы по эксплуатации, обслуживанию и замене расходных материалов. При таких условиях GDI проявит все свои лучше качества, а о характерных недостатках вы вряд ли будете вспоминать.

Проблемы и неисправности

В действительности практически все проблемы, которые имеет двигатель GDI, связаны именно с вопросом чувствительности по отношению к низкокачественному бензину. Такая особенность приводит к появлению различных поломок и неисправностей.

Как показывает опыт автовладельцев, на моторах GDI начинают чернеть и выходить из строя свечи зажигания. Топливная система не любит, когда внутрь попадает вода, разные механические примеси и твёрдые минеральные частицы.

Также появляется нагар на поверхностях клапанов и впускных коллекторов. В итоге меняется процесс образования смеси, что обусловлено нарушением траектории перемещения потоков внутри цилиндра. Всё это приводит к снижению мощности и возникновению перебоев.

Чтобы не спровоцировать подобные неисправности, и обеспечить мотору GDI длительную и эффективную работу, рекомендуется выполнять некоторые профилактические мероприятия. Сводятся они к соблюдению следующих правил:

Свечи рекомендуется менять ещё до возникновения неисправностей. В наших условиях эксплуатации оптимальным межсервисным периодом считается 10-20 тысяч километров.
Дополнительно рекомендуется очищать впускной коллектор от накапливающегося нагара и сажи. Делается это не реже чем 1 раз на каждые 25-30 тысяч километров.
Обязательно следите за состоянием инжекторов, проверяйте качество распыления топлива и очищайте форсунки.

Учитывая имеющиеся недостатки, вряд ли стоит говорить о том, что при эксплуатации GDI крайне важно посещать только проверенные и хорошо зарекомендовавшие себя автозаправочные станции, предлагающие максимально качественное, чистое и неразбавленное топливо.

Двигатель GDI – что это такое и чем он хорош?

Двигатель GDI — пожалуй, одна из наиболее обсуждаемых тем на автомобильных форумах. Пик дискуссий совпал с началом 2000-х, когда на российском вторичном рынке появились японские авто с незнакомым индексом в наименовании модели. Счастливые покупатели столкнулись с неизвестными до этого проблемами системы питания.

Положение осложнялось тем, что работники сервиса оказались не готовы, не то чтобы сделать ремонт такого двигателя, но даже найти причину неисправности. Справедливости ради следует заметить, что в последние годы ситуация несколько улучшилась.

Почти дизель

группа Volkswagen обозначает такие двигатели — FSI;
Daimler Chrysler — CGI;
Renault — IDE;
Ford — SCi.

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.).

Отличия в конструкции

Благодаря увеличению степени сжатия до 12 — 13 увеличилась литровая мощность силового агрегата при одновременном сокращении расхода топлива и снижении токсичности выхлопа.

Фундаментальные технологии двигателя GDI

В основе конструкции двигателя GDI лежат четыре технических особенности:

Вертикально прямой канал ввода — поставляет оптимальный поток воздуха в цилиндр
Поршень с криволинейной вершиной — управляет сгоранием, помогая формировать воздушно-топливную смесь
Топливный насос высокого давления — обеспечивает давление необходимое для прямого впрыска в цилиндр
Вихревой инжектор высокого давления — управляет испарением и дисперсией топливной струи

Эти фундаментальные технологии, объединенные с другими уникальными технологиями управления подачей топлива, позволили компании Mitsubishi достигнуть обеих целей разработки потреблении топлива у двигателя GDI ниже, чем у дизельных двигателей, а выходная мощность выше, чем мощность обычных двигателей MPI.

На скудном пайке

Прежде чем рассматривать режимы работы двигателя GDI, нужно немного вспомнить теорию. Смесь бензина с воздухом в цилиндре может воспламениться, только в том случае, когда имеет определенную концентрацию. Оптимальной величиной является 1 часть горючего на 14,7 частей воздуха (стехиометрический состав).

Максимальное количество воздуха на 1 объемную часть бензина в инжекторном двигателе не должно превышать 20 — 24 частей. Описываемые двигатели могут работать на сверхобедненной смеси (до 1:40). Как это можно объяснить?

Топливо в цилиндре после впрыска распределяется по объему неравномерно за счет отражения его от выемки в днище поршня, который в момент впрыска находится в крайнем верхнем положении (конец такта сжатия). Топливный факел имеет компактную форму и, отражаясь, образует обратный вихрь. При общей бедной смеси, в районе свечи зажигания она близка к стехиометрическому составу и успешно воспламеняется.

Затем пламя поджигает прилегающий слой, интенсивность горения увеличивается, и процесс охватывает весь объем цилиндра. Описанный режим — ULTPA LEAN COMBUSTION MODE называется еще послойным смесеобразованием или сгоранием и поддерживается программой ЭБУ при спокойном характере движения со скоростью до 100 — 120 км/час.

Двухразовое питание

К сожалению, для дальнейшего ускорения мощности оказывается недостаточно, и приходится обогащать смесь до обычного уровня (1:12 — 1:15). Смесь при этом является однородной (гомогенной) и образуется в результате впрыска топлива на такте впуска, когда поршень идет вниз, и топливный факел в форме широкого конуса заполняет весь раскрывающийся объем.

Отражения факела от поршня не происходит, и после обратного хода сжатия смесь поджигается. Этот режим — SUPERIOR OUTPUT MODE — активируется также при движении под нагрузкой, то есть, в тех случаях, когда требуется увеличение выдаваемой мощности.

В двигателях для европейского рынка присутствует и третий режим — TWO-STAGE MIXING (двухэтапное смесеобразование). Впрыск при этом производится дважды: на такте впуска и в конце хода сжатия.

Смысл заключается в том, что небольшая порция бензина, впрыснутая не первом этапе, охлаждает стенки цилиндра и способствует увеличению массового количества всасываемого воздуха, что позволяет пропорционально увеличить и подачу топлива на второй стадии впрыска (в конце такта сжатия).

Совет: учитывая привередливость системы к качеству воздуха, следует уделять особое внимание профилактике воздушного фильтра, а впускной коллектор рекомендуется очищать каждые 25 — 30 тысяч км.

Кто портит воздух?

Стоит ли овчинка выделки?

Какие выгоды сулит новый двигатель с НВ, в том числе и системы GDI:

Ежедневная эксплуатация автомобиля в городских условиях, когда силовой агрегат постоянно работает на стабильных оборотах ХХ, сопровождается заметной экономией топлива — примерно на 20 — 25%. За городом расход горючего остается таким же, как и у агрегата с распределенным впрыском.
Особенности принципа смесеобразования обеспечивают «джедаю» взрывной характер, тяга и мощность агрегата превосходят аналогичные показатели обычного (распределенного) инжектора.
Он более чист с экологической точки зрения, правда, российский владелец от этого ничего не имеет, в отличие от японца. Ведь островные жители приобретают тот же Mitsubishi с двигателем GDI в основном для получения льготной скидки по транспортному налогу, а ремонт силового агрегата они перекладывают на будущего покупателя, как правило, зарубежного.
Некоторые утверждают, что GDI двигатель лучше запускается в зимнее время.

Следует заметить, что из двигателей прямого впрыска японского и корейского производства самые надежные и доработанные моторы стоят на автомобилях Мицубиси (Митсубиси).

Особенности и недостатки двигателей GDI

Технология прямого впрыска является весьма актуальной, но она не избавлена от недостатков. Итак, чем же плох двигатель GDI?

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.

GDi: Будущее двигателя внутреннего сгорания

В декабре 2018 года Европейский союз принял новые правила по сокращению выбросов CO2 автомобилями к 2025 и 2030 годам. производители обращаются к любому технологическому преимуществу, которое они могут найти. Одним из них является GDi. Технология непосредственного впрыска бензина
, также известная как GDi, обеспечивает повышенную производительность, экономию топлива и снижение выбросов углекислого газа (CO2) за счет более точного, экономичного и полного сгорания.

Ожидается, что более 80% автомобилей малой грузоподъемности, проданных в 2030 году, будут оснащены двигателем внутреннего сгорания. Большинство из них будут бензиновыми, причем преобладающей будет технология GDi. В целом мы ожидаем, что рынок GDi вырастет более чем на 30% как в США, так и в ЕС в течение следующих 5–10 лет по сравнению с 2018 годом. Экспертиза GDi, запасные части и ноу-хау.

К счастью, дистрибьюторам и установщикам достаточно полагаться только на одного поставщика для получения комплексного сервисного решения GDi.

Сотрудничая с Delphi Technologies, наши клиенты могут получить доступ ко всему, что им нужно, чтобы воспользоваться преимуществами одной из самых быстрорастущих областей ремонта автомобилей. Компания Delphi Technologies, являющаяся первопроходцем в производстве силовых установок для первичной комплектации, понимает проблемы, связанные с обслуживанием этих высокотехнологичных систем высокого давления, поскольку мы их разработали.

В 2016 году компания Delphi Technologies объявила о выпуске первой в отрасли системы GDi с давлением 350 бар, которая расширяет границы инноваций GDi за счет значительного снижения выбросов твердых частиц и позволяет OEM-производителям соответствовать стандартам выбросов Euro 6d и China 6 благодаря более простым системам доочистки. передовые компоненты, созданные для скорости и выносливости, улучшенной производительности и более низкого порога шума топливного насоса. Но 350 бар оказалось недостаточно.

В третьем квартале 2019 года компания Delphi Technologies представила новую систему GDi с давлением более 500 бар. Благодаря новой инновационной системе уплотнений и новому поршню уменьшенного размера новаторская конструкция высокоэффективного топливного насоса Delphi Technologies может снизить выбросы твердых частиц до 50 процентов без дорогостоящей модификации двигателя для большинства применений. Ожидается, что первая в отрасли система GDi с давлением более 500 бар будет использоваться в производстве с 2022 года.

На сегодняшний день только компания Delphi Technologies поставила более семи миллионов систем GDi для автомобилей малой грузоподъемности, производимых по всему миру. Наша всеохватывающая программа обслуживания GDi включает в себя форсунки и насосы оригинального оборудования, охватывающая парк из более чем 3,9 миллионов популярных автомобилей PSA, оснащенных нашими системами GDi, с запланированными дополнительными приложениями, сервисными комплектами, электронными и гидромеханическими диагностическими инструментами всех производителей, тестами и уборочное оборудование и обучение.

GDi — еще один прекрасный пример того, как Delphi Technologies использует свой опыт в области передовых систем оригинального оборудования, чтобы помочь своим клиентам открыть новые рыночные возможности. Благодаря этим дополнительным возможностям оригинальных запчастей, инструментов и ноу-хау независимые автомастерские смогут предлагать своим клиентам комплексное сервисное решение GDi для получения дополнительных доходов и прибыли от существующих клиентов, а также потенциально новых.

Партнер с первопроходцем… Партнер с Delphi Technologies.

Решение проблем с непосредственным впрыском бензина: факты и вымыслы GDI

Непосредственный впрыск бензина или GDI за последние несколько лет получил быстрое распространение в автомобильной промышленности вместо систем многоточечного впрыска топлива из-за преимуществ в топливной экономичности. и снижение уровня выбросов. Однако теперь, когда GDI используется в двигателях уже несколько лет, производители двигателей видят проблемы, вызванные этими системами, а также множество фактов и вымыслов, связанных с тем, почему эти проблемы существуют и как их решить.

Сборщик двигателей недавно встретился с Мэттом Дикмайером из компании Dickmeyer Automotive Engineering в Саут-Уитли, штат Индиана, чтобы узнать, что он лично испытал в отношении GDI и как он решил некоторые проблемы, возникающие в двигателях.

«Основная причина, по которой OE переходят на непосредственный впрыск, заключается в том, что я считаю нереалистичными требования правительства к MPG, — говорит Дикмейер.

Чтобы удовлетворить эти требования, производители оригинального оборудования производят двигатели меньшего размера с турбонагнетателями. Меньший двигатель, очевидно, будет иметь меньший диаметр цилиндра, который легче обслуживать или достичь высокого объемного КПД (VE).

«Поскольку вы просто не можете накачать каждый бит воздуха в цилиндр без чрезвычайно высоких оборотов, они идут с турбонаддувом, который может сделать двигатель с малым рабочим объемом мощностью двигателя с большим рабочим объемом», — говорит Дикмейер. . «Однако с любым принудительным впуском или добавкой мощности вам на самом деле нужно иметь жертвенный процент топлива, впрыскиваемого в цилиндр, который на самом деле ничего не делает для создания мощности. Это то, что я называю жертвенным просто потому, что его функция состоит в том, чтобы контролировать преждевременное зажигание и детонацию, снижать температуру сгорания и так далее».

Проблемы GDI
Исходя из того, что он узнал на динамометрическом стенде, Дикмайер говорит, что жидкое топливо в цилиндре вредно. Многие люди ошибочно скажут, что вы ищете, где испаряется топливо, но это тоже не совсем так, потому что пар — это жидкость, превращающаяся в газ. Чего вы хотите, говорит он, так это атомизации.
«Вы хотите, чтобы маленькие капельки топлива переплетались с воздухом», — говорит он. «Что происходит с двигателем с непосредственным впрыском, так это то, что вы впрыскиваете это жидкое топливо в цилиндр, оно попадает на стенки цилиндра и впитывается в масло. Во время сгорания происходит следующее: масло на стенках цилиндров содержит бензин, поэтому оно воспламеняется и сгорает. Вот почему многие двигатели с непосредственным впрыском испытывают значительный расход масла и прогары в цилиндрах».
Проблема, известная как низкоскоростное предварительное зажигание (LSPI), обычно возникает в автомобилях с двигателями GDI. Детонация обычно возникает в двух местах – вблизи свечи зажигания и вокруг нее или по периметру цилиндра в щелевом зазоре над верхним кольцом между цилиндром и головкой поршня.

«Я обнаружил, что проблема заключается в том, что впрыск топлива, особенно непосредственный впрыск, имеет очень плохую функцию ускорительного насоса, тогда как карбюратор имеет один или два ускорительных насоса», — говорит Дикмейер. «Поэтому, когда вы работаете с высокой нагрузкой, работаете на низких оборотах двигателя и медленно нажимаете на педаль газа, он впрыскивает дополнительное топливо через ускорительные насосы. Впрыск топлива на самом деле не имеет этой функции. Что происходит в этой ситуации с низкой скоростью и высокой нагрузкой, так это то, что вы получаете кусочки углерода и сажи, которые отрываются от клапанов и в камере сгорания, которые пробиваются к стенкам цилиндра, где они прилипают к маслу и топливу, которые находятся в цилиндре. стены. Когда поршень движется вверх, он наполняет щелевой зазор углеродом, а эти небольшие группы углерода и сажи разбавляются топливом и маслом, которые затем тлеют и действуют как свеча накаливания или фитиль, вызывая преждевременное зажигание».

При прямом впрыске вам не обязательно впрыскивать топливо в цилиндр на такте впуска, как при многоточечной системе или карбюраторе. С непосредственным впрыском вы можете подавать топливо в цилиндр, когда он находится на такте сжатия.
«Двигатели меньшего размера имеют меньший удельный расход топлива на тормоза просто потому, что они могут достичь полной объемной эффективности лучше, чем двигатели большого диаметра», — говорит он. «С конструкцией верхней части поршня и конструкцией камер сгорания они действительно эффективны, поэтому вы действительно можете использовать более высокую степень сжатия с многоклапанным двигателем просто потому, что компоновка камеры сгорания очень эффективна с центральным расположением. расположена свеча зажигания. На самом деле вы можете эксплуатировать двигатель с турбонаддувом при расходе топлива, характерном для тормозной системы, который был бы нормальным для двигателя без наддува».

Вы можете запускать двигатели с турбонаддувом весом менее 0,5 фунта. в час на лошадиную силу, по Дикмейеру. Как правило, с турбонаддувом или любым видом принудительной индукции вы значительно превышаете 0,5 фунта и приближаетесь к диапазону 5/8 фунта в час на лошадиную силу.
«В карбюраторном мире есть поговорка, что «бережливость — это зло», — говорит Дикмейер. «В двигателе с непосредственным впрыском, где у вас одновременно есть богатое и обедненное состояние, это как бы создает идеальный шторм, чтобы внутри цилиндра произошла катастрофа. Если бы вы могли поместить зонд в камеру двигателя с непосредственным впрыском, у вас было бы другое соотношение воздух-топливо в цилиндре. У вас будет богатое состояние по направлению к центру цилиндра, и у вас будет обедненное состояние по направлению к внешнему периметру поршня».

Недостатки конструкции GDI
По словам Дикмайера, когда вы смотрите на то, как спроектированы некоторые из этих двигателей GDI, кажется, что система вентиляции картера была запоздалой мыслью.
«На двигателе EcoTec GM 2,4 л впускное отверстие, где пластиковый впускной коллектор соединяется с головками системы вентиляции картера, находится внизу, в низком месте, через которое обычно виден обратный канал для слива масла», — говорит Дикмейер.

«Таким образом, вы получаете масло, которое проходит через двигатель и достигает верхнего предела, а затем возвращается вниз и падает в эти нижние точки. Вот где у многих этих двигателей есть источник вакуума для системы вентиляции картера, поэтому они всасывают масло.
Эта проблема приводит к тому, что капли масла проходят через впускной коллектор, впускное отверстие и камеру сгорания, что также может привести к преждевременному зажиганию.
Наиболее известная проблема прямого впрыска заключается в том, что форсунка расположена за клапаном, а не перед ним, поэтому у вас нет механической очистки задней стороны впускного клапана, как при многоточечном впрыске. .
«Ваши клапаны сильно нагреваются, — говорит Дикмейер. «Многие люди думают, что когда ваш клапан открыт и свежий воздух проходит через него, это и охлаждает клапан. Ваш клапан действительно охлаждается, когда он контактирует с седлом посредством теплопередачи. Водяные рубашки вокруг седла вытягивают BTU из клапана.
Эти клапаны нагреваются, поэтому, когда капли масла проходят через впускное отверстие и проходят через головку блока цилиндров, они прилипают к задней стороне впускного клапана. Он начинает накапливаться слоями, и это не просто слой пепла или слизи, он почти превращается во что-то вроде лавового камня, и он будет окружен жирной слизью, которая усугубляет ситуацию и задерживает грязь».
Эти капельки масла и небольшое количество пыли и грязи попадают через впускные отверстия, которые покрыты липким маслом и создают слой налета, который становится все толще и толще и толще.
На самом деле, у Мэтта был клиент, который пригнал Chevy Equinox с небольшим пробегом, у которого отказал двигатель из-за этого накопления. Заказчик дал Дикмейеру разрешение на реинжиниринг и решение проблем. Хотя Мэтт ничего не мог сделать, чтобы предотвратить возникновение проблемы из-за GDI, он мог попытаться улучшить работу движка в среде GDI.

«У меня большой опыт, и я потратил семь месяцев, чтобы сделать все правильно, — говорит он. «Дилер GM ошибочно диагностировал, что Equinox нуждается в топливном насосе. У него было очень плохое богатое состояние и обедненное состояние и так далее. Я сорвал с него головку и положил на стенд, и при подъеме всего на полдюйма из него текло почти вдвое меньше, чем из чистого порта. PCM не может компенсировать эту потерю воздушного потока, поэтому у вас будет очень плохое богатое состояние».
Когда углерод накапливается на задней стороне клапанов, он действует как изолятор, не позволяя клапану должным образом остыть, когда он соприкасается с седлом. Это приводит к тому, что клапаны нагреваются докрасна, а головки клапанов выскакивают, что приводит к падению клапана в цилиндре.

«Вы пробьете дыру в поршне и забьете сломанную свечу зажигания в камеру сгорания», — говорит Дикмейер. «У многих компаний, занимающихся восстановлением, возникают серьезные проблемы с этим. Они дают своему продукту гарантию на 100 000 миль, и он возвращается с пробегом 28 000 миль, а двигатель — мусор. Многие из этих ремонтных мастерских не будут возиться с двигателями с прямым впрыском, потому что они будут владеть ими вечно. Они никогда не заработают на них денег, потому что они будут постоянно возвращаться».
Из-за особенностей систем GDI камера сгорания может испытывать некоторые проблемы.
Компания GM сталкивалась с проблемами, связанными с GDI, и, по словам Дикмайера, с такими OEM-производителями, как Kia, Hyundai и Ford, тоже.
«У Ford проблема есть, но она не разрушает двигатель, как у GM», — говорит он. «Это может быть связано с тем, что Ford использовал двигатели V6 EcoBoost на Baja 1000, и они, по сути, выбили из них все дерьмо, и я думаю, что они вложили в двигатель немного больше инженерии, поэтому он может немного легче избавиться от этих проблем. чем двигатели GM».

Некоторые из этих автомобилей разрабатываются на гоночной трассе, например, GM использует свои корветы GDI в гонках IMSA, что не совсем соответствует серийным автомобилям.
«Вы не видите этого накопления углерода в гоночных двигателях, потому что они практически постоянно открыты», — говорит Дикмейер. «Скорость порта через двигатель через впускной порт и через выпускной канал настолько высока, что многие из этих вещей просто не успевают произойти. Это действительно худший показатель для серийного автомобиля, где он часто работает в режиме простоя».
Решения GDI
На рынке есть несколько продуктов, которые, как утверждается, удаляют отложения, скапливающиеся на впускном отверстии из-за проблем с GDI. Однако, по словам Дикмайера, большинство, если не все эти продукты, являются ложными. Хотя эти продукты могут немного помочь, они ни в коем случае не решают проблему и не избавляют впускное отверстие от отложений. Дикмейеру пришлось пройти через многое, гораздо больше, чем просто тампон или присадка, чтобы решить проблему налипания на Chevy Equinox.
«Когда мы разобрали этот двигатель, я попытался почистить головку с помощью обычной мойки для деталей, и она даже не коснулась ее, — говорит он. «Я отнес его моему другу, у которого есть большая дробеструйная камера высокого давления, и растворитель, который он использует в своей дробеструйной камере, съест поршень до нуля, если вы дадите ему поработать на выходных. Мы положили головку блока цилиндров в его пескоструйный шкаф на восемь часов, и она ее не трогала.
«У другого моего друга есть компания по мойке под давлением, поэтому у него есть одна из этих больших моек высокого давления на 5000 фунтов на квадратный дюйм с нагревателем, так что вы действительно можете получить горячую воду. Это бы не коснулось. Это просто очистит небольшие участки. Мне буквально пришлось портировать головку блока цилиндров и на моем верстаке, а также портировать и шлифовать этот материал вручную. Как я уже сказал, это похоже на лавовый камень.
После очистки Дикмейер связался с компанией Line2Line, с которой он познакомился на выставке PRI, чтобы помочь ему разработать покрытие типа тефлона. Они разработали некоторые покрытия, которые будут работать при высоких температурах, но при этом останутся прилипшими к поверхности.
«Мы покрыли тыльную сторону клапанов, — говорит Дикмейер. «Затем я добавил маслоотделитель во впускную систему, и мы покрыли всю юбку поршня молибденовым покрытием PTFE. Мы покрыли верх и низ теплозащитным барьером, а на пробеге в 40 000 миль сняли впускной коллектор с этого автомобиля, и отложений практически не было. Я видел эти автомобили с пробегом менее 40 000 миль, и он не начинает накапливаться, к тому времени двигатель уже устарел».
Образование
Другая часть проблемы, связанной с проблемами двигателей GDI, заключается в том, что никто не обучает потребителей этим проблемам или способам их решения с помощью таких простых вещей, как надлежащее обслуживание масла и интервалы замены.
«Мы заливаем в автомобиль то масло, которое требует производитель, а не то масло, которое нужно вам», — говорит Дикмейер. «Это была наша политика. Что меня беспокоит, так это то, что я пытаюсь объяснить людям, почему им нужно конкретное масло, а они его не получают или думают, что я завышаю цену, потому что они никогда не платили больше 22 долларов за замену масла в Jiffy Lube. Я пытаюсь объяснить, что это не я завышаю цену, а то, что все остальные заряжают слишком мало. Людей не учат нефти. Это смазка, охлаждающая жидкость, гидравлическая жидкость и диспергатор. У него так много функций, помимо смазки».
На самом деле никто не создал никакой информации для потребителя о том, почему вам нужно менять масло более регулярно. Вместо этого это превратилось в ситуацию «дайте людям то, что они хотят».
«С сегодняшними сверхмалыми зазорами все просто заклинивает, когда вы меняете масло слишком поздно», — говорит он. «Есть производители, которые рекомендуют интервалы замены масла от 10 000 до 12 000 миль для двигателя с непосредственным впрыском. И вы получаете телевизионную рекламу, в которой говорится, что масло нужно менять раз в год».
С химической точки зрения масло после года эксплуатации в автомобиле может иметь смазочные свойства, но большая проблема заключается в грязи, находящейся во взвеси, которая прилипает к маслу. Когда вы меняете масло, вы вымываете грязь из картера.
«По прошествии года у него будет много времени, и из-за неадекватных систем PCV я вижу много конденсата или пены, которая накапливается в верхней части двигателя», — говорит он.