Система впрыска gdi: Система непосредственного впрыска топлива GDI: принцип работы

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. При такой системе подачи, топливные форсунки расположены в головке 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 ТНВД (топливный насос высокого давления).

Отличия моторов прямого впрыска топлива GDI. Особенности работы двигателей GDI

По факту мы имеем некий симбиоз дизельного и бензинового двигателей в одном и каждый производитель именует такую систему по своему. GDI двигатели у Mitsubishi, FSI ставит обозначение VW, D4 обозначение Toyota. От дизеля GDI унаследовал систему впрыска и ТНВД, от бензинового двигателя 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.

Двигатель с непосредственным впрыском топлива  явился миру гораздо раньше - в 50-х годах такие моторы использовал Daimler-Benz на своих гоночных машинах.

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 так же 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 не малую роль играет электронная начинка.  Блок управлением двигателя, через датчики, раскиданные по системе, оперативно реагирует на малейшие изменения поведения автомобиля и подстраивает работу топливной системы под необходимые требования водителя

 

Преимущества (плюсы) двигателей GDI

 Особенностью двигателей с непосредственным впрыском является возможность работы в нескольких видах смесеобразования. Это является неоспоримым плюсом, так как многообразие в смесеобразовании 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 увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси, это помогает избежать калильного зажигания и детонации, а таким образом увеличивается ресурс. Так же в положительные моменты двигателя с непосредственным впрыском нужно отнести существенное снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных веществ, а это достигается за счет многослойного смесеобразования, в свою очередь дающее 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 экономичным, лучшее качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов.

 

Недостатки (минусы) двигателей GDI

Описание двигателей GDI было бы не полным, без упоминания отрицательных моментах эксплуатации. Главный минус GDI связан со сложностью самой 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, потеря мощности и увеличение расхода топлива никого не обрадует. Так же 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.

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

Профилактика неисправностей моторов GDI

Профилактика - это простое решение для владельца автомобиля с системой непосредственного впрыска GDI или аналогичными системами. Как мы уже писали выше, качество топлива будет играть основную роль. Понятно, что без лабораторных исследований судить о качестве топлива 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 арт. 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 так же есть надежное средство, арт. 7554 Очиститель систем непосредственного впрыска топлива Direkt Injection Reiniger. Заменяет стендовую очистку форсунок, работает по нагару, смолам и чистит камеру сгорания. Немаловажный момент, что топливные присадки Liqui Moly начинают работать в топливной системе при повышении температуры, а в баке происходит только смешивание с топливом.

Стоит ли покупать автомобили с двигателями GDI

При должном подходе и своевременном обслуживании владелец автомобиля с системой GDI получает комфортный в управлении автомобиль с высокой тягой, мощностью и хорошей экономией топлива. И как показывают продажи таких автомобилей, на дорогах встречаться они будут чаще.

Итог

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


Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы

Сегодня мы узнаем, что называется автомобильной системой впрыска топлива с технологией GDI, для чего она нужна и как осуществляется ее функционирование

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА GDI. ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильной системой впрыска топлива с технологией GDI (непосредственный впрыск топлива), для чего она нужна и как осуществляется ее функционирование. Кроме того, расскажем про основные особенности технологии, каким образом работает топливный насос

в системе, чем впрыск топлива такого типа отличается от других и какая польза или вред автомобильному двигателю от GDI. В заключении мы поговорим, о том какие задачи выполняет система впрыска GDI в силовой установке транспортного средства, из каких узлов она состоит и каковы ее конструкторские особенности.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы

Для того, чтобы понять, как функционирует автомобильная система с технологией непосредственного впрыска топлива (GDI), необходимо знать ее конструкторские особенности, из каких элементов она состоит, а также какие функции и задачи выполняет в силовой установке транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о принципе работы автомобильной топливной системы с непосредственным впрыском. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами

: “Чем отличается система с непосредственным впрыском топлива GDI от классических топливных технологий?”.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы Что такое система впрыска FSI. Особенности и принцип работыЧто такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы Что такое топливный насос. Функции и принцип работы

1. Понятие, особенности и принцип работы системы впрыска топлива GDI 

Двигатель оснащенный топливной системой с технологией впрыска GDI (Gasoline Direct Injection) – это бензиновая силовая установка с прямым или непосредственным впрыском топлива. Силовые установки с аббревиатурой GDI производятся, как правило, только японскими и корейскими автопроизводителями, такими как Mitsubishi, Toyota, Nissan, Kia и Huyndai, а также компанией Bosch 
(только топливные узлы). Примером современного двигателя с технологией прямого впрыска топлива может служить мотор с маркировкой T-GDI от компании Киа, который устанавливается на Киа Спортейдж 4-го поколения с объемом двигателя 1.6 литра с турбонагнетателем.Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы


Если погрузится в история двигателестроения, то идея постройки силовой установки с прямым впрыском топлива в рабочую область цилиндров появилась еще в конце 80-х годов 20 века, однако массовый вариант GDI впервые был представлен публике только в середине 90-х годов, все того же века. Двигатели с технологией прямого впрыска, как правило, чаще всего встречаются на автомобилях марки Митсубиши, которая в какой то степени стала первопроходцем в этом направлении. Самой первой моделью на планете с таким мотором стала модель Митсубиши Галант 1996 модельного года, которая получила на то время атмосферную бензиновую силовую установку

с объемом в 1.8 литра.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Система прямого впрыска топлива или GDI применяется в основном только на бензиновых силовых установках, причем последних поколений с целью повышения их экономичности, а также увеличения мощности. Такая система, как мы отметили ранее предполагает непосредственный впрыск бензина напрямую в камеры сгорания цилиндров двигателя. В дальнейшем в камерах сгорания происходит смешение топлива с воздухом и образование топливно-воздушной смеси.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы

Отличительной особенностью силовых установок с технологией прямого впрыска топлива GDI является наличие 2-ух насосов в топливной системы:


– стандартный электрический бензонасос, который располагается в
топливном баке 
автомобиля;

топливный насос высокого давления или ТНВД с механическим приводом от двигателя.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Решение производителя применить в системе два бензонасоса является аналогом принципа подачи топлива в двигателе с дизельным типом действия. В силовых установках с прямым впрыском GDI, давление подачи топлива составляет в диапазоне от 45 до 50 бар, в то время, как в классических бензиновых моторах оно составляет в районе 3-5 барЧто такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Двигатели с прямым впрыском имеют множество конструкторских различий, благодаря чему они делятся на 2 основных направления


силовые установки для потребления на внутреннем рынке;


силовые установки для экспорта в зарубежные страны.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Главными отличиями в конструкции таких моторов являются особенности исполнения топливного насоса высокого давления и устройство системы бензинового впрыска в камеры сгорания цилиндров. Например версии двигателей для Японии или Кореи имеют следующие 2 основных режима впрыска топлива прямого действия


Режим сверх бедной топливно-воздушной смеси: предполагает функционирование двигателя на смеси, которая имеет соотношение в диапазоне от 37 к 1 до 43 к 1, следовательно показатели означают количество воздуха к объему топлива. Такой режим работы поддерживается электронным блоком управления двигателем на умеренных скоростях до 125 километров в час, с учетом плавного разгона силовой установки, то есть без резких нажатий на педаль газа водителем. В этом режиме, система прямого впрыска топлива обеспечивает максимальный крутящий момент мотора. В процессе работы форсунки впрыскивают топливо в тот момент, когда поршень находится на такте сжатия и при этом еще не дошел до верхней мертвой точки двигателя. Подача горючего инжектором в данном случае осуществляется, как однородная струя и после которой образуется завихрение потока по часовой стрелке для оптимального смешивания с воздухом в камере цилиндра.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Режим стехиометрической топливно-воздушной смеси: предполагает стехиометрический состав смеси топлива, а также воздуха, который поступает в камеры цилиндра. Данный режим работы активизируется тогда, когда силовая установка находится под нагрузкой, например при движении на высокой скорости или буксирование прицепа, а также при езде в гору.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы


Кроме вышеописанных нюансов двигателей с системой впрыска GDI, их отличительной чертой еще является иная работа во время холостого хода и прогревания автомобиля. Электронный блок управления двигателем динамично производит изменение режимов сверх бедной топливно-воздушной смеси и стехиометрического режима во время работы силовой установки на холостых оборотах, при этом условно продувая цилиндры

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы

Особенностью повышения холостых оборотов мотора в момент до 900-1000 оборотов в минуту является плавный переход между вышеописанными режимами. Такая смена режимов функционирования системы впрыска GDI в оптимальном варианте должна происходить в среднем 1 раз в 4 минуты. Справочно заметим, что все режимы переключаются под управлением электронного блока. Что касается комфорта водителя при смене режимов и изменений в работе силовой установки, то они почти не ощущаются.  

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Относительно токсичности и выхлопов отработанных газов, двигатели с системой впрыска с технологий GDI оснащены специально разработанными катализаторами, которые функционируют на сильно обедненной топливно-воздушной смеси. В итоге уровень окислов азота в отработанных газах такой силовой установки укладывается в рамки экологических норм Евро-3. Отметим, что высокое содержание серы, которое часто содержится в бензине, довольно быстро выводит из строя и приводит к поломкам каталитический нейтрализатор.

2. Режимы функционирования силовой установки с топливной системой впрыска GDI

По своей конструкции двигатель с системой впрыска GDI почти ничем не отличается от бензинового и дизельного мотора. Справочно отметим, что в такой силовой установке, в каждом цилиндре имеется свеча зажигания и форсунка, а топливо направляется в камеры сгорания цилиндров насосом высокого давления (ТНВД) под давлением в 5 МегаПаскаль. Форсунки при этом обеспечивают 2 разных режима впрыскивания топлива.

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Система прямого или непосредственного впрыска GDI, как мы описывали ранее функционирует в 2-ух основных режимах, в зависимости от динамики движения транспортного средства. Во-первых, функционирование на сверх бедных смесях, этот режим используется при небольших нагрузках и спокойной городской или загородной езде на скоростях до 120 километров в час. Топливо подается в камеры цилиндра примерно таким же образом, как в дизельных двигателях, в конце такта сжатия смеси. Однако система впрыска GDI в таком режиме разительно отличается от послойной системы FSI.Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
При первом режиме работы наиболее обогащенное топливом облако оказывается в области свечи зажигания и довольно быстро воспламеняется, поджигая при этом бедную или слабо обогащенную топливно-воздушную смесь, которая находится в камере сгорания цилиндра. В результате чего силовая установка оптимально функционирует даже при общем содержании топлива к воздуху в цилиндре в соотношении 1 к 40 соответственно.Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
Во-вторых, работа силовой установки на 2-ом режиме, под названием стехиометрическая смесь осуществляется при интенсивной езде и высокоскоростном загородном движении. При стехиометрический составе топливно-воздушной смеси воспламенение происходит без задержек и проблем. Впрыск в таком режиме происходит в процессе такта впуска. Топливо направляется в камеры цилиндров коническим факелом и далее просто распыляется, а затем испаряется, при этом охлаждает воздух в рабочей области узла двигателя. Благодаря охлаждению происходит уменьшение вероятности детонации и калильного зажигания.Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
В-третьих, у системы прямого впрыска GDI имеется еще один, 3-ий режим функционирования, который реализует непосредственно сама система управления. Этот режим позволяет повышать момент силовой установки в то случае, если мы двигаемся на небольших оборотах, при этом резко нажимая на педаль акселератора. Если мотор работает на малых оборотах, а в него резко подается обогащенная топливно-воздушная смесь, вероятность детонации резко повышается. Вот поэтому впрыск топлива в таком режиме происходит в 2 этапа.Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
В таком режиме небольшое количество топлива направляется в цилиндр на такте впуска и при этом производит охлаждение воздуха в рабочей области узла. В этот момент также происходит заполнение цилиндра сверх бедной топливно-воздушной смесью, в соотношении 50 к 1 (воздух к топливу), в которой процессы детонационного характера не происходят. После этого, в заключении такта сжатия, направляется струя топлива, которая обеспечивает доведение соотношения воздуха и топлива в камере сгорания цилиндра до обогащенного или в равного 10-12 к 1 (воздух к топливу). А на саму детонацию времени у системы в этом режиме просто не остается, потому она и не происходит совсем.


Видео обзор: “Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы”


В заключении отметим, что в целях профилактики на силовых установках с системой впрыска GDI рекомендуется производить регламентную замену свечей зажигания каждые 15-30 тысяч километров пробега, а также примерно 1 раз в 30 тысяч километров пробега делать очистку впускного коллектора от нагара и сажи на его стенках. Кроме того, периодически необходимо диагностировать состояние инжекторов, проверять качество распыления топлива и делать прочистку форсунок. Благодаря созданию двигателей с системой прямого впрыска GDI инженерам удалось поднять степень сжатия мотора до 12 пунктов в соотношение воздуха к топливу в смеси и при этом силовая установка без проблем способна работать на не обогащенной или бедной смеси. По сравнению с классическим бензиновым двигателем, моторы с GDI расходуют примерно на 9 процентов меньше топлива, выдают на 11 процентов больше мощности и в среднем на 25 процентов меньше вырабатывают отработанных газов.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

Система усовершенствованного прямого впрыска бензина GDI (Mitsubishi)

Инновационная технология двигателестроения в течение многих лет была приоритетом развита компании Mitsubishi Motors. В частности, компания Mitsubishi стремилась повысить эффективность двигателей в стремлении удовлетворить растущие требования со стороны экологии, как-то уменьшение расхода топлива и сокращение эмиссии СО2, чтобы ограничить отрицательное действие парникового эффекта.

Mitsubishi приложила существенные усилия к развитию двигателя с прямым впрыском бензина. В течение многих лет автомобильные инженеры полагали, что этот тип двигателя имеет самый большой потенциал для оптимизации подачи топлива и сгорания, что, в свою очередь, может обеспечить лучшее качество работы и снизить потребление топлива. Однако до сих пор никто не спроектировал удачный двигатель с прямым впрыском топлива в цилиндр (Gasoline Direct Injection — GDI), пригодный для массового производства. Разработанный в компании Mitsubishi двигатель типа GDI (усовершенствованного прямого впрыска бензина) — это реализация мечты инженера.

Для подачи топлива обычные двигатели используют систему впрыска топлива, которая заменила систему карбюрации. Система MPI, или система многоточечного впрыска, где топливо подводится к каждому устройству ввода, является в настоящее время одной из наиболее широко используемых систем. Однако даже в двигателях MPI имеются ограничения на условия подачи топлива и управление сгоранием, потому что топливо смешивается с воздухом перед введением в цилиндр. Mitsubishi намеревалась раздвинуть эти пределы, разрабатывая двигатель, где бензин вводится непосредственно в цилиндр, аналогично дизельному двигателю, и, кроме того, моментом впрыска управляют в точном соответствии с условиями нагрузки. Двигатель GDI достиг следующих выдающихся показателей:

  • чрезвычайно точный контроль порции топлива в результате сгорания ультрабедных смесей топливная, эффективность превышает эффективность дизельных двигателей
  • очень эффективный впрыск и уникально высокая степень сжатия обеспечивают данному двигателю GDI высокую эффективность и отличную приемистость, которые превосходят таковые для обычных двигателей MPI

Технология, реализованная Mitsubishi для двигателя GDI, является краеугольным камнем для следующего поколения высокоэффективных двигателей. Очевидно, эта технология будет развиваться и далее.

На рисунке показано развитие системы подачи топлива.

Развитие системы подачи топлива

Рис. Развитие системы подачи топлива

Главные цели двигателя GDI

Разработка двигателя GDI позволяет решить следующие основные задачи:

  • добиться ультранизкого потребления топлива, лучшего, чем у любого из дизельных двигателей
  • обеспечить мощность, превосходящую мощность обычных двигателей MPI

Технические особенности двигателя GDI

Двигатель GDI имеет следующие технические особенности:

  • строго вертикальные каналы ввода для оптимального управления потоком воздуха в цилиндре
  • поршни с круглой выборкой в верхней части для лучшего сгорания топлива
  • топливный насос высокого давления для подачи топлива в инжекторы под давлением
  • вихревые инжекторы высокого давления для создания оптимальной воздушно-топливной смеси

Оптимальная топливная струя для двух режимов сгорания

Используя собственные уникальные методы и технологии, Mitsubishi смогла добиться, что двигатель GDI обеспечивает и меньшее потребление топлива, и более высокую выходную мощность. Этот внешне противоречивый и трудный трюк реализован путем применением двух режимов сгорания. Кроме того, момент впрыска меняется, чтобы соответствовать нагрузке двигателя.

Для условий нагрузки, испытываемой автомобилем при типичном городском движении, топливо впрыскивается в конце такта сжатия, аналогично дизельному двигателю, благодаря этому достигается ультрабедное сгорание за счет идеального формирования стратифицированной воздушно-топливной смеси. В идеальных условиях движения топливо вводится на такте впуска. Это гарантирует гомогенную воздушно-топливную смесь, подобную смеси обычных двигателей MPI, что обеспечивает более высокую выходную мощность.

Режим ультрабедного сгорания

При нормальных условиях движения, до скорости 120 км/ч, двигатель GDI Mitsubishi работает в режиме ультрабедного сгорания, что приводит к наименьшему потреблению топлива. В этом режиме впрыск происходит на последней стадии такта сжатия, и в цилиндре сгорает ультрабедная смесь с отношением «воадух-толливо» 30—40 (включая EGR 35-55).

Режим повышенной выходной мощности

Когда двигатель GDI работает с более высокими нагрузками или на более высоких оборотах, имеет место впрыск топлива во время такта впуска. Это оптимизирует сгорание благодаря гомогенной и более холодной воздушно-топливной смеси, которая минимизирует возможность детонации.

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.

Струя воздуха внутрь цилиндра

Двигатель GDI имеет вертикальные прямые каналы впуска смеси, а не горизонтальные, используемые в обычных двигателях. Вертикальные прямые каналы эффективно направляют поток, воздуха вниз на поршень с криволинейной поверхностью верхней части, которая сильно изменяет направление струи, образуй обратный вихрь для оптимального перемешивания впрыснутого топлива.

Струя топлива

Недавно разработанные вихревые инжекторы высокого давления обеспечивают идеальную струю со структурой, соответствующей каждому из режимов эксплуатации двигателя. В то же самое время, благодаря сильно турбулентному движению топливной струи, инжекторы обеспечивают достаточную степень распыления топлива, что является обязательным для двигателя типа GDI даже с относительно низким топливным давлением 50 кг/см3.

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.

Базовая концепция

В обычных бензиновых двигателях было бы затруднительно обеспечить распыление воздушно-топливной смеси с идеальной плотностью вокруг свечи зажигания. Однако это стало возможным в двигателе GDI. Кроме того, достигнуто чрезвычайно низкое потребление топлива, потому что идеальная стратификация позволяет топливу, введенному на поздней фазе такта сжатия, поддержать сгорание сверхбедных воздушно-топливных смесей.

В ходе тестовых испытаний двигателя было показано, что воздушно-топливная смесь с оптимальной плотностью собирается вокруг свечи зажигания в виде стратифицированного заряда топлива. Это также было подтверждено анализом поведения топливной струи непосредственно перед воспламенением и анализом мгновенного состава воздушно-топливной смеси.

В результате достигнуто чрезвычайно устойчивое сгорание ультрабедной смеси с отношением «воздух-топливо» 40:1 (55:1 при включении рециркуляции выхлопа).

Сгорание ультрабедной смеси

В обычных двигателях МРI существовали пределы обеднения смеси из-за больших вариаций характеристик сгорания. Однако стратифицированная смесь в двигателе GDI позволила значительно уменьшить воздушно-топливное отношение, не приводя к худшему сгоранию. Например, в период холостого хода, когда сгорание является наименее активным и непостоянным, двигатель GDI поддерживает устойчивое и быстрое сгорание даже чрезвычайно бедной смеси с отношением «воздух-топливо» 40:1 (55:1 с включением режима EGR). На рисунке показана разница в работе между GDI и обычной многоточечной системой впрыска.

 Параметры двигателя GDI и двигателя с обычной системой MPI

Рис. Параметры двигателя GDI и двигателя с обычной системой MPI

Потребление топлива автомобилем рассматривается в условиях холостого хода, круиза и городского движения.

Потребление топлива в режиме холостого хода

Двигатель GDI поддерживает устойчивое сгорание даже на низких оборотах холостого хода. Более того, он обеспечивает большую гибкость в регулировании скорости холостого хода. Его потребление топлива в этом режиме на 40% меньше по сравнению с обычными двигателями.

Потребление топлива в режиме холостого хода

Рис. Потребление топлива в режиме холостого хода

Потребление топлива в режиме постоянной скорости движения

На скорости 40 км/ч двигатель GDI потребляет на 35% меньше топлива, чем сопоставимый по размерам обычный двигатель.

Потребление топлива в режиме постоянной скорости движения

Рис. Потребление топлива в режиме постоянной скорости движения

Потребление топлива в городском цикле

При проведении испытаний в типовом режиме городского движения двигатель GDI потреблял на 35% меньше топлива, чем обычные бензиновые двигатели тех же размеров. Кроме того, испытания показали, что двигатель GDI потребляет даже меньше топлива, чем дизельные двигатели.

Потребление топлива в городском цикле

Рис. Потребление топлива в городском цикле

Контроль эмиссии

Предыдущие попытки сжигать бедные воздушно-топливные смеси приводили к трудностям в регулировании эмиссии NOx. Однако для двигателя GDI достигнуто 97-процентное сокращение окислов NOx при использовании высокого (порядка 30%) уровня рециркуляции выхлопного газа. Этот результат достигается благодаря уникально устойчивому сгоранию топлива в двигателе GDI, а также благодаря недавно разработанному катализатору обедненных окислов азота, На рисунке показан график эмиссии NOx для этого двигателя, на рисунке ниже — катализатор обедненных окислов азота.

Эмиссия окислов азота

Рис. Эмиссия окислов азота

Новейший катализатор обедненных окислов азота

Рис. Новейший катализатор обедненных окислов азота

Базовая концепция

Чтобы достичь мощности выше, чем у обычных двигателей типа MPI, двигатель GDI имеет высокую степень сжатия и очень эффективную систему забора воздуха, которые приводят к повышению объемной эффективности.

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.

Повышенная объемная эффективность

Рис. Повышенная объемная эффективность

Увеличенная степень сжатия

Охлаждение воздуха в цилиндре за счет испарения топлива имеет и другое преимущество — минимизация возможности детонации. Это позволяет применять высокую степень сжатия, около 12, и, таким образом, улучшить сгорание. По сравнению с обычными двигателями MPI сопоставимого размера, двигатель GDI обеспечивает приблизительно на 10% большую выходную мощность и крутящий момент на всех скоростях вращения.

Увеличенная степень сжатия

Рис. Увеличенная степень сжатия

Характеристики двигателя

Рис. Характеристики двигателя

В режиме повышенной выходной мощности двигатель GDI обеспечивает значительное постоянное ускорение. На рисунке сравнивается работа двигателя GDI и обычного двигателя MPI в режиме ускорения автомобиля.

Ускорение автомобиля

Рис. Ускорение автомобиля

Система непосредственного впрыска топлива GDI: что это такое и как работает?

Система непосредственного впрыска топлива применяется на бензиновых двигателях последних поколений с целью повышения их экономичности и увеличения мощности. Она предполагает впрыск бензина напрямую в камеры сгорания цилиндров, где и происходит его смешение с воздухом и образование топливовоздушной смеси. Первыми двигателями, которые были оснащены такой системой впрыска, стали моторы GDI (Mitsubishi). Аббревиатура GDI — расшифровывается как «Gasoline Direct Injection», что дословно переводится как «непосредственный впрыск бензина».

Содержание статьи

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.

Отличия моторов прямого впрыска топлива GDI. Особенности работы двигателей GDI

По факту мы имеем некий симбиоз дизельного и бензинового двигателей в одном и каждый производитель именует такую систему по своему. GDI двигатели у Mitsubishi, FSI ставит обозначение VW, D4 обозначение Toyota. От дизеля GDI унаследовал систему впрыска и ТНВД, от бензинового двигателя 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.

Двигатель с непосредственным впрыском топлива  явился миру гораздо раньше — в 50-х годах такие моторы использовал Daimler-Benz на своих гоночных машинах.

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 так же 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 не малую роль играет электронная начинка.  Блок управлением двигателя, через датчики, раскиданные по системе, оперативно реагирует на малейшие изменения поведения автомобиля и подстраивает работу топливной системы под необходимые требования водителя

Преимущества (плюсы) двигателей GDI

 Особенностью двигателей с непосредственным впрыском является возможность работы в нескольких видах смесеобразования. Это является неоспоримым плюсом, так как многообразие в смесеобразовании 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 увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси, это помогает избежать калильного зажигания и детонации, а таким образом увеличивается ресурс. Так же в положительные моменты двигателя с непосредственным впрыском нужно отнести существенное снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных веществ, а это достигается за счет многослойного смесеобразования, в свою очередь дающее 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 экономичным, лучшее качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов.

Недостатки (минусы) двигателей GDI

Описание двигателей GDI было бы не полным, без упоминания отрицательных моментах эксплуатации. Главный минус GDI связан со сложностью самой 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, потеря мощности и увеличение расхода топлива никого не обрадует. Так же 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.

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

Профилактика неисправностей моторов GDI

Профилактика — это простое решение для владельца автомобиля с системой непосредственного впрыска GDI или аналогичными системами. Как мы уже писали выше, качество топлива будет играть основную роль. Понятно, что без лабораторных исследований судить о качестве топлива 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 арт. 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 так же есть надежное средство, арт. 7554 Очиститель систем непосредственного впрыска топлива Direkt Injection Reiniger. Заменяет стендовую очистку форсунок, работает по нагару, смолам и чистит камеру сгорания. Немаловажный момент, что топливные присадки Liqui Moly начинают работать в топливной системе при повышении температуры, а в баке происходит только смешивание с топливом.

Стоит ли покупать автомобили с двигателями GDI

При должном подходе и своевременном обслуживании владелец автомобиля с системой GDI получает комфортный в управлении автомобиль с высокой тягой, мощностью и хорошей экономией топлива. И как показывают продажи таких автомобилей, на дорогах встречаться они будут чаще.

Насос системы охлаждения двигателя (помпы): устройство виды и принцип работы,фото
Топливный насос высокого давления (ТНВД): что это такое и для чего он нужен,виды,фото
Керамические колодки: плюсы и минусы,какие выбрать,отзывы,фото
ЭГУР Servotronic: что это такое и как он работает?

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Тойота хайлендер: описание,технические характеристики,безопасность,комплектация,фото,видео
  • 2016 Германия: наиболее часто украденные бренды и модели автомобилей
  • bmw m5 f10 описание дизайн технические характеристики фото видео
  • volkswagen passat b3: обзор,описание,фото,видео,характеристика .
  • Автомобильный бензин АИ 95 или АИ 92: какой лучше для автомобиля?
  • Обзор лучших производителей шин на 2020 год
  • Volkswagen Amarok 2017 года фото видео обзор описание комплектация.
  • Volkswagen c coupe gte: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
  • HanTeng Red 01 — интересная электрическая концепция, несмотря на решетку для терки сыра
  • Mercedes GLE: обзор,двигатели,интерьер,внешний вид,цена,фото,видео.
  • Какая охлаждающая жидкость лучше всего подходит для немецкого автомобиля?
  • Статистика продаж новых автомобилей в 2017 году в Германии.
  • Honda N-WGN 2020 года — последний японский автомобиль Kei
  • Бмв е39: обзор,описание,фото,видео,комплектация,характеристики
  • Фольксваген каравелла Т6 2016 комплектации и цены обзор описание характеристики фото видео.

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА GDI? — e-fee.ru

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА GDI?
Чтобы объяснить принцип работы двигателя GDI с непосредственным впрыском рассмотрим теорию двигателей.
ТЕОРИЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
Чтобы топливо сгорело, нужен воздух. Но надо смешать с топливом столько воздуха, сколько нужно для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим.
Например, для бензина оптимальный 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 - называетсябедной, а та, в которой воздуха меньше, чем нужно (то есть больше топлива) - называется богатой.
Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой смеси несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».
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.
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 еще 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 дизеля нормальная степень сжатия - 18, а у бензиновых - едва достигает 12. А выше давление в цилиндре — выше и эффективность.
А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Пробовали. Но выше 12 не получается. Потому что есть такие явления, как детонация и калильное зажигание.
Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей двигателя. Внешний признак детонации — стук.Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.
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 «кормят» высокооктановым бензином (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».
Если хотим сделать бензиновый двигатель экономичным, «эластичным» и при этом более мощным, то должны избавить его от детонации и научить «питаться» бедной смесью. Вот если бы топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр...
КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ GDI?
Двигатель GDI 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. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива.
В работе 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.
В результате наиболее обогащенное 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. 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.
Еще один режим реализует система управления GDI. Он позволяет повысить момент двигателя в том случае, 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 сверх бедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.
Что в итоге? Степень сжатия удалось поднять до 12—12,5, двигатель устойчиво работает на бедной смеси. По сравнению с бензиновым двигателем, GDI расходует на 10% меньше топлива, выдает на 10% больше мощности и экологичнее на 20%.
Что такое система впрыска двигателя GDI и как работает

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

Теория работы двигателя
Чтобы топливо сгорело, нужен воздух. Но надо смешать с топливом столько воздуха, сколько нужно для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим. Например, для бензина оптимальный 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 удается поджечь, при работе на богатой смеси несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».

Воздух нужен не только для сгорания. Чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем больше отдача двигателя. Выгодно, чтобы больше воздуха попало в цилиндр на такте впуска: тем больше потом будет давление. Давайте разбираться, почему дизель экономичнее.

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 еще 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 дизеля нормальная степень сжатия - 18, а у бензиновых - едва достигает 12. А выше давление в цилиндре — выше и эффективность.

А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Пробовали. Но выше 12 не получается. Потому что есть такие явления, как детонация и калильное зажигание.

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

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 «кормят» высокооктановым бензином (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».

Если хотим сделать бензиновый двигатель экономичным, «эластичным» и при этом более мощным, то должны избавиться от детонации и научить «питаться» бедной смесью. Вот если бы топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр...

Как работает двигатель GDI
Двигатель GDI 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. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива. В работе 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.

В результате наиболее обогащенное 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. 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.

Еще один режим реализует система управления GDI. Он позволяет повысить момент двигателя в том случае, 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 сверх бедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.

Что в итоге? Степень сжатия удалось поднять до 12—12,5, двигатель устойчиво работает на бедной смеси. По сравнению с бензиновым двигателем, GDI расходует на 10% меньше топлива, выдает на 10% больше мощности и экологичнее на 20%.

Что такое двигатель GDI – его преимущества и недостатки

При выборе нового или подержанного автомобиля всегда обращают особое внимание на двигатель. Причём тут важна не только мощность или объём, но и сам тип мотора, его устройство, конструкция, производитель.

Особенности двигателей GDI

От выбора двигателя напрямую зависит, насколько экономичным окажется автомобиль, и как часто владелец будет сталкиваться с неисправностями. То есть акцент делается на надёжности и долговечности, а уже вторичными параметрами считается производительность, экономичность и количество лошадиных сил.

Довольно интересным в глазах покупателей выглядит двигатель, которые маркируется буквами GDI. Расшифровывается аббревиатура как Gasoline Direct Injection. Здесь речь идёт о системе прямой подачи горючего в двигатель. Важной особенностью является тот факт, что впуск происходит не в коллектор, как это делается на классических инжекторах, на напрямую в цилиндр. А потому GDI закономерно и справедливо называют сочетанием дизельных и бензиновых систем.

Особенности устройства

Уже было примерно рассказано, что же такое двигатели GDI и в чём их ключевая особенность. Но это не позволяет в полной мере понять суть мотора и особенности его устройства.

Исходя из расшифровки, вы поняли, что значит двигатель GDI и что в моторе используется комбинированная система, характерная для бензиновых и дизельных ДВС. Это своего рода смесь двух разных моторов, что означает получение определённого преимущества перед конкурентами.

Не совсем очевидно для некоторых автомобилистов, что такое двигатель GDI и в чём его особенность на практике. Ключевым нюансом можно назвать факт работы на обеднённой смеси, образующейся в движке при небольших нагрузках. К ним относят равномерную езду со скоростью не более 120 километров в час. Но когда нагрузка повышается, система автоматически переходит на работу классической системы впрыска. Тем самым удаётся добиться лучших показателей экологичности и экономичности, что для многих становится решающим фактором при выборе.

Ещё стоит заметить, что в настоящее время выпускаются турбо версии GDI, которые дополнительно получили в своей конструкции турбонагнетатель. С его помощью удалось повысить мощность и производительность, но параллельно сохранить способность расходовать небольшое количество топлива в сравнении с конкурентами. А что такое турбо в движке, наверняка знает каждый. Двигатель GDI в пару с турбокомпрессором позволяет получить превосходный результат.

Среди автолюбителей существует устойчивое мнение, что первыми производителями моторов типа GDI является японская компания Mitsubishi. Но в действительности это не так. Первый двигатель с подобной системой комбинированного впрыска устанавливали на гоночную версию немецкого автомобиля W196 производства компании Mercedes.

Что такое двигатели GDI

Через некоторое время в японской компании задействовали систему впрыска, основанную на электронном управлении. Тем самым им удалось добиться образования обеднённой топливовоздушной смеси при работе мотора на малых нагрузках.

Впервые автомобили производства Mitsubishi с моторами GDI появились в продаже только в 1996 году. С того времени двигатели прошли через целый ряд изменений и модернизаций, поскольку первые образцы обладали широким перечнем недочётов.

Справедливости ради нужно добавить, что сама аббревиатура GDI используется именно японским автопроизводителем Mitsubishi. В арсенале других компаний также есть моторы с аналогичной системой, только выпускают они их с иными маркировками. Французский автоконцерн Renault использует понятие IDE, у Mercedes это CGI, а машины от компании Toyota могут оснащаться двигателями D4.

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.

Чтобы создать такие условия, весь процесс управляется специальным сложным электронным блоком, имеющим специальное программное обеспечение, способное осуществлять несколько разных циклов работы.

В конструкции задействованы вихревые форсунки. Именно с их помощью удаётся подавать внутрь камеры смесь, которая напоминает по своей консистенции мелкодисперсный туман.

Если в классическом или стандартном понимании смесь топлива и воздуха имеет соотношение 1 к 14,7, то GDI при работе под малыми нагрузками использует смесь в пропорциях 1 к 20. Это позволяет добиваться хороших экономических показателей по расходу топлива.

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.

Основные преимущества

Изучив плюсы и минусы двигателей GDI, можно сделать некоторые выводы относительно этих силовых установок и используемой системы подачи топлива.

Все свои ключевые преимущества мотор получает именно от возможности работать на более бедной смеси при малых и средних нагрузках. Изменение соотношения топлива и воздуха позволяет сократить количество потребляемого топлива. Как показали исследования, в городском цикле при длительной работе на примерно одинаковых оборотах расход падает на 20-25%. Но аналогичных преимуществ на трассе, когда повышается скорость и нагрузка на двигатель, GDI уже не получает. Здесь расход остаётся на уровне обычных инжекторных систем.

Плюсы и минусы двигателей GDI

Ещё одним достоинством считается процесс смесеобразования, происходящий внутри камеры сгорания. Любой специалист по ремонту и обслуживанию двигателей скажет, что процесс сгорания в цилиндрах всегда происходит неравномерно. Большее количество горючего сгорает около свечи. А вот на дальних участках горючее может не догорать, в результате чего остатки выходят через выхлопную систему.

GDI лишены этого недостатка, как и современные моторы типа TSI. Здесь используется технология послойного впрыска. В результате это позволяет за 1 такт впрыскивать до 5 порций топлива, формирующие неоднородную смесь в цилиндрах, учитывая конкретные особенности горения. Это помогает снижать расход, уменьшать токсичность выделяемого выхлопа, а также поддерживать стабильность на малых и средних оборотах двигателя.

Особый процесс образования смеси формирует ещё одно преимущество, которое выражается в виде увеличения показателей мощности и тяги. Прирост этих параметров составляет около 10-15%.

Дополнительно GDI характеризуются меньшим количеством образующегося нагара, что автоматически продлевает срок службы множества составляющих двигателя. При грамотной эксплуатации масло также сохраняет свои свойства вплоть до предусмотренного производителем срока замены.

Соблюдая все правила и условия эксплуатации, снижается вероятность возникновения серьёзных неисправностей, что положительно сказывается на долговечности двигателя и уменьшении финансовых затрат на эксплуатацию автомобиля, оснащённого GDI.

Характерные недостатки

Но ни одна система не может обойтись без определённых минусов. Потому стоит заранее узнать, чем же так плох двигатель типа GDI, какой его главный недостаток и насколько минусы превосходят плюсы, или наоборот.

Начнём с того, что двигатель GDI использует более сложную систему впуска топлива, в конструкции которого присутствует ТНВД, аналогичный применяемым на дизельных моторах. В результате проявляется недостаток в виде повышенной чувствительности к качеству используемого топлива. Это относится к вхождению в бензин разных твёрдых компонентов, соединений железа, фосфора, серы и прочих веществ. Если регулярно заливать низкокачественное топливо, мотор начнёт ломаться.

У двигателя с системой непосредственного впрыска есть ещё один недостаток. Он заключается в том, что технология достаточно специфическая, и только ограниченное количество автосервисов могут предложить свои услуги по ремонту и обслуживанию подобных ДВС.

Процедуры ремонта отличаются своей сложностью в сравнении с обычными инжекторными двигателями с распределённым типом впрыска.

Владельцы автомобилей с силовыми установками GDI сталкиваются с тем, что на рынке предлагается небольшое количество запчастей. Детали для них не особо пока распространены в нашей стране. Потому порой, когда возникает поломка и необходимость замены элемента, его приходится заказывать и ждать по несколько недель, что автоматически не позволяет эксплуатировать машину.

Учитывая все эти моменты, нужно внимательно подумать о рациональности приобретения такого двигателя, поскольку придётся решать вопрос с ремонтом, обслуживанием и поиском хороших автозаправочных станций.

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.

Проблемы и неисправности GDI

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

  1. Свечи рекомендуется менять ещё до возникновения неисправностей. В наших условиях эксплуатации оптимальным межсервисным периодом считается 10-20 тысяч километров.
  2. Дополнительно рекомендуется очищать впускной коллектор от накапливающегося нагара и сажи. Делается это не реже чем 1 раз на каждые 25-30 тысяч километров.
  3. 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.

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.

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА GDI? - e-fee.ru

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА GDI?
Чтобы объяснить принцип работы двигателя GDI с непосредственным впрыском, изучим теорию двигателей.
ТЕОРИЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
Топливо, сжигаемое при необходимости воздуха. Но необходимо смешать с топливом столько воздуха, сколько необходимо для полного сгорания. Это количество воздуха называется стехиометрическим.
Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси выражается соотношением 14.7: 1, то есть 1 грамм бензина, нужно 14,7 грамм воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно, - называеться, а смесь, в которой воздуха меньше, чем нужно (т. Е. Больше топлива), - называется богатой.
Слишком обедненное не всегда возможно сжечь при работе на богатой смеси, несгоревшее топливо бесполезно «вне бизнеса».
Воздух не только для сгорания. Чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем выше КПД двигателя. И нам это очень выгодно, поэтому больше воздуха попадает в цилиндр на такте впуска: чем больше давление.И теперь пришло время понять, почему дизель более экономичен.
Помните, как работает двигатель. У бензинового двигателя во время такта впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем сжимается и зажигается искрой. Дизель на такте впуска в цилиндре подается только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением, и он все еще нагревается. По окончании сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое находится под высоким давлением и температура самовозгорается.Давление в цилиндре дизельного двигателя намного выше, чем у бензинового цилиндра, у дизеля его нормальная степень сжатия 18, а у бензина - всего 12. Чем выше давление в цилиндре, тем выше и эффективность.
А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Пытался. Но выше 12 не получается. Потому что есть такие вещи, как детонация и предварительное зажигание.
Детонация - это очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от искры, сопровождающееся резким локальным перегревом и перегрузкой деталей двигателя.Внешняя особенность детонации - детонация. Предварительное воспламенение - преждевременное (до искрового) воспламенение смеси от перегретых частей камеры сгорания.
Многолетний опыт детонации и предварительного зажигания недействителен: двигатель быстро выйдет из строя. Детонация и предварительное воспламенение провоцируют высокую температуру и высокое давление. Чтобы избежать детонации, двигатели с высокой степенью сжатия «питают» высокооктановым бензином (AI-98), но с более высокой степенью сжатия 12 «недостаточно».
Если вы хотите сделать бензиновый двигатель экономичным, «упругим» и, следовательно, более мощным, это должно спасти его от детонации и научить «кушать» постную.Теперь, если топливо было впрыснуто непосредственно в цилиндр ...
КАК ДВИГАТЕЛЬ GDI? Двигатель
GDI похож по дизайну и на обычный бензин, и на дизель. В каждом цилиндре имеется свеча зажигания, а также форсунка, а топливо подается к насосу высокого давления давлением 5 МПа. Распылитель обеспечивает два разных режима впрыска топлива.
В работе GDI есть три возможных режима в зависимости от режима вождения. Работа на ультра бедных смесях. Этот режим используется при низких нагрузках: при спокойной езде по городу и пригородной езде на скорости до 120 км / ч.В этом случае топливо подается в цилиндр точно так же, как дизель - в конце такта сжатия.
В результате облако обогащенного топлива оказывается непосредственно вокруг свечей зажигания и безопасно зажигается, а затем сжигает обедненную смесь. В результате двигатель работает стабильно, даже если общее соотношение воздуха и топлива в цилиндре составляет 40: 1.
Работа над стехиометрической смесью. Этот режим используется во время интенсивной городской езды, скоростной езды по стране и обгонов. При стехиометрическом составе смеси с зажиганием проблем нет.Впрыск топлива осуществляется во время такта впуска. Топливо впрыскивается конической горелкой, распыляется вокруг цилиндра и испаряется, охлаждает воздух в цилиндре. Из-за охлаждения уменьшается вероятность детонации и предварительного зажигания.
Еще один режим, реализованный системой управления GDI. Это позволяет увеличить крутящий момент двигателя в том случае, если при движении на низкой скорости резко нажать на педаль акселератора. Если двигатель работает на низкой скорости, и в него неожиданно подается богатая смесь, вероятность детонации увеличивается.Поэтому инъекция проводится в два этапа.
Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр во время такта впуска и охлаждает воздух в цилиндре. Когда цилиндр заполнен плохой смесью (около 60: 1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подают реактивное топливо, которое доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12: 1. И время детонации осталось.
Каков результат? Степень сжатия была повышена до 12-12.5, двигатель стабилен на бедных смесях. По сравнению с бензиновым двигателем GDI потребляет на 10% меньше топлива, вырабатывает на 10% больше энергии и экологичнее 20%.
,Технология

: бензиновый двигатель прямого впрыска

Технология: бензиновый двигатель с прямым впрыском


II.Major Задачи двигателя GDI
1. Разница между новым GDI и текущим MPI
2.Outline
3.Технические особенности

III. Основные характеристики двигателя GDI
1.Низкое потребление топлива и более высокая производительность
2.реализация с меньшим расходом топлива
3.Realization превосходного выхода


I. Введение

Для много лет инновационные технологии двигателей были приоритетом развития Мицубиси Моторс. В частности, Mitsubishi стремилась улучшить двигатель эффективность в стремлении удовлетворить растущие экологические требования, такие как для сохранения энергии и сокращения выбросов CO2 до предела негативное влияние парникового эффекта.

В работе Mitsubishis на разработку и создание еще более эффективных двигателей, он посвятил значительный ресурсы для разработки бензинового двигателя с прямым впрыском. Годами, Автомобильные инженеры считают, что этот тип двигателя имеет наибольшее потенциал для оптимизации подачи и сгорания топлива, что, в свою очередь, может обеспечить лучшая производительность и меньший расход топлива. До сих пор, однако, никто успешно разработал двигатель с прямым впрыском в цилиндре для использования на серийные автомобили.В результате возможностей разработки двигателя Mitsubishis, Mitsubishis - усовершенствованный бензиновый двигатель GDI с непосредственным впрыском топлива. инженерной мечты.



Mitsubishi Бензиновый двигатель прямого впрыска GDI

II. Основные задачи двигателя GDI

  • Сверхнизкий расход топлива, превосходящий даже дизельные двигатели
  • Превосходная мощность по сравнению с обычными двигателями MPI


1.Разница между новым GDI и текущим MPI
Для подачи топлива обычные двигатели используют топливо Система впрыска, которая заменила систему карбюрации. MPI или Multi-Point Впрыск, где топливо впрыскивается в каждый впускной канал, в настоящее время одна из наиболее широко используемых систем. Однако даже в двигателях MPI есть являются пределами реакции подачи топлива и управления сгоранием, потому что топливо смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр. Мицубиси отправился в раздвинуть границы, создав двигатель, в который впрыскивается бензин в цилиндр, как в дизельном двигателе, и более того, где впрыск время точно контролируется, чтобы соответствовать условиям нагрузки.Двигатель GDI достигнуты следующие выдающиеся характеристики.
  • Чрезвычайно точный контроль подачи топлива для получения топлива эффективность, которая превышает эффективность дизельных двигателей, обеспечивая сгорание сверхлегкая подача смеси.
  • Очень эффективное потребление и относительно высокая компрессия Соотношение, уникальное для двигателя GDI, обеспечивает высокую производительность и быстродействие это превосходит показатели обычных двигателей MPI.

Для Mitsubishi - технология, реализованная для этого двигателя GDI станет краеугольным камнем следующего поколения высокоэффективных двигателей и, по его мнению, технология будет продолжать развиваться в этом направлении.

Переход системы подачи топлива

2. План

(1) Основные технические характеристики

(2) Схема двигателя



3. Технические характеристики

  • Прямые прямые впускные отверстия для оптимального управления воздушным потоком в цилиндре
  • Поршни с изогнутой вершиной для лучшего сгорания
  • Топливный насос высокого давления для подачи топлива под давлением в форсунки
  • Вихревые инжекторы высокого давления для оптимальной топливовоздушной смеси


III.Основные характеристики двигателя GDI

1. Более низкий расход топлива и более высокая производительность

(1) Оптимальный распылитель топлива для двух режимов сгорания
Используя методы и технологии, уникальные для Mitsubishi, движок GDI обеспечивает и более низкий расход топлива и более высокая производительность. Это, казалось бы, противоречивый и трудный подвиг достигается с использованием двух режимов сгорания. Ставить иначе, время впрыска меняется в зависимости от нагрузки двигателя.

Для условий нагрузки, требуемых для среднего городского вождения, впрыскивается топливо поздно в такте сжатия, как в дизельном двигателе. Таким образом, ультра-худой сгорание достигается за счет идеального образования расслоенного воздушного топлива смесь. В условиях высокой производительности, топливо впрыскивается во время ход впуска. Это позволяет получить однородную воздушно-топливную смесь из обычных двигателей MPI, чтобы обеспечить более высокую производительность.

    Режим сверхлегкого сгорания
    При самых обычных условиях вождения, до скоростей 120 км / ч, Двигатель Mitsubishi GDI работает в режиме сверхлегкого сгорания с меньшим расходом топлива потребление.В этом режиме впрыск топлива происходит на последней стадии такт сжатия и воспламенение происходят при сверхлегком воздушно-топливном соотношении от 30 до 40 (от 35 до 55, включая EGR).
    Улучшенный режим вывода
    Когда двигатель GDI работает с более высокими нагрузками или с более высокими скоростями, впрыск топлива происходит во время такта впуска. Это оптимизирует сгорание обеспечивая однородную, более холодную воздушно-топливную смесь, которая сводит к минимуму возможность стука двигателя.

Анимация

(2) Технологии основания двигателей GDI
Есть четыре технических особенности, которые составляют основу технологии. Вертикальный прямой впускной канал обеспечивает оптимальный поток воздуха в цилиндр. Поршень с изогнутой вершиной контролирует горение, помогая формировать воздушное топливо смесь. Топливный насос высокого давления обеспечивает необходимое высокое давление для прямого впрыска в цилиндре.И вихревой инжектор высокого давления контролирует испарение и рассеивание распыляемого топлива.

Эти фундаментальные технологии в сочетании с другим уникальным контролем топлива технологии, позволившие Mitsubishi достичь обеих целей развития, которые были расход топлива ниже, чем у дизельных двигателей и производительности выше, чем у обычных двигателей MPI. Методы показаны ниже.

Воздушный поток в цилиндре


Двигатель GDI имеет прямые прямые впускные отверстия, а не Горизонтальные впускные отверстия используются в обычных двигателях.Прямая прямая впускные отверстия эффективно направляют поток воздуха вниз на поршень с изогнутой верхней частью, который перенаправляет поток воздуха в сильный обратный барабан для оптимального топлива инъекции.

Анимация

Распылитель топлива


Недавно разработанные вихревые инжекторы высокого давления обеспечивают идеальный режим распыления, соответствующий режимам работы каждого двигателя.И на в то же время, применяя сильное вихревое движение ко всему топливному баллончику, они обеспечивают достаточное распыление топлива, что является обязательным для GDI даже при относительно низком давлении топлива 50 кг / см2.

Оптимизированная конфигурация камеры сгорания

Поршень с изогнутой вершиной контролирует форму воздушного топлива смесь, а также воздушный поток внутри камеры сгорания, и имеет Важная роль в поддержании компактной воздушно-топливной смеси.Микстура, который вводится поздно в такте сжатия, переносится к свеча зажигания прежде чем она сможет рассеяться.
Mitsubishis передовые методы наблюдения в цилиндрах, включая лазерные методы используются для определения оптимальной формы поршня.


2. Реализация меньшего расхода топлива

(1) Базовая концепция
В обычных бензиновых двигателях распыление топливовоздушной смеси с Идеальная плотность вокруг свечи была очень сложной.Тем не менее, это возможно в движке GDI. Кроме того, чрезвычайно низкий расход топлива достигается потому, что идеальное расслоение позволяет впрыскивать топливо в конце такт сжатия для поддержания сверхлегкой воздушно-топливной смеси.

Двигатель для целей анализа доказал, что топливовоздушная смесь с оптимальная плотность собирается вокруг свечи зажигания в стратифицированном заряде. Это также подтверждается немедленным анализом поведения топливных брызг. перед возгоранием и самой топливовоздушной смесью.

В результате чрезвычайно стабильное горение сверхлегкой смеси с соотношение воздух-топливо 40 (55, включая EGR) достигается, как показано ниже.

Анимация

(2) Сжигание сверхтонкой смеси
В обычных двигателях MPI были ограничения по обедненности смесей из-за больших изменений в характеристиках сгорания.Тем не менее, стратифицированные Смесь GDI позволила значительно снизить соотношение воздух-топливо без приводя к худшему сгоранию. Например, во время холостого хода при сгорании является наиболее неактивным и нестабильным, движок GDI поддерживает стабильный и быстрый сгорание даже при очень бедной смеси воздушно-топливного отношения 40: 1 (55 к 1, включая EGR)

(3) Расход топлива автомобилем
Расход топлива при холостом ходу
Двигатель GDI поддерживает стабильное сгорание даже на низких оборотах холостого хода.Кроме того, он предлагает большую гибкость в настройке Скорость холостого хода.
По сравнению с обычными двигателями расход топлива при работе на холостом ходу составляет На 40% меньше.

Расход топлива при крейсерской поездке
Например, при скорости 40 км / ч двигатель GDI потребляет на 35% меньше топлива, чем сравнительно по размерам обычный двигатель.

Расход топлива в городе за рулем
В японском тесте режима 10E15 (представитель типичного японского городское вождение), двигатель GDI использовал на 35% меньше топлива, чем сопоставимые размеры обычные бензиновые двигатели.Кроме того, эти результаты показывают, что Двигатель GDI потребляет меньше топлива, чем даже дизельные двигатели.

Emission Control
Предыдущие попытки сжечь бедную воздушно-топливную смесь привели к трудностям контролировать выбросы NOx. Тем не менее, в случае двигателя GDI, снижение NOx на 97% достигается за счет использования высокой скорости рециркуляции отработавших газов (например, 30%) что допускается стабильным сгоранием, уникальным для GDI, а также использование недавно разработанного бедного катализатора NOx.

Недавно разработанный катализатор сухого NOx (селективное раскисление углеводородов) тип)


3. Реализация превосходного результата

(1) Базовая концепция
Для достижения мощности, превосходящей обычные двигатели MPI, двигатель GDI имеет высокая степень сжатия и высокоэффективная система впуска воздуха, которая привести к повышению объемной эффективности.

Улучшенная объемная эффективность
По сравнению с обычными двигателями, двигатель Mitsubishi GDI обеспечивает лучшая объемная эффективность. Прямые прямые впускные отверстия позволяют более ровный воздухозаборник. И испарение топлива, которое происходит в цилиндр на поздней стадии такта сжатия, охлаждает воздух для лучшего объемная эффективность.

Повышенный коэффициент сжатия
Охлаждение воздуха внутри цилиндра испарением топлива имеет еще одно преимущество - минимизировать детонацию двигателя.Это позволяет высокую степень сжатия соотношение 12, и, таким образом, улучшается эффективность сгорания.

(2) Достижение
Мощность двигателя
По сравнению с обычными двигателями MPI сопоставимого размера, GDI двигатель обеспечивает примерно на 10% большую мощность и крутящий момент на всех скоростях.

Ускорение транспортного средства
В режиме высокой производительности двигатель GDI обеспечивает выдающееся ускорение.
Следующая таблица сравнивает производительность движка GDI с обычным Двигатель MPI.

,
Рынок систем прямого впрыска бензина достигнет 9 712 миллионов долларов к 2022 году

Рынок систем с непосредственным впрыском бензина (GDI) В отчете , опубликованном Allied Market Research, прогнозируется, что мировой рынок систем с непосредственным впрыском бензина (GDI) к 2022 году ожидается на уровне 9 712 млн. Долл. США по сравнению с 2 638 млн. Долл. США в 2015 году, при росте CAGR 20,7 %. Ожидается, что сегмент легковых автомобилей будет доминировать на рынке в течение всего периода анализа. В 2015 году на долю Северной Америки приходилось примерно 43% мирового рынка, и по прогнозам она будет доминировать в течение прогнозируемого периода.

Доступ к полной сводке по адресу: https://www.alliedmarketresearch.com/gasoline-direct-injection-system-gdi-market

GDI - это система впрыска топлива, в которой бензин высокого давления впрыскивается непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра двигателя, а не обычный многоточечный впрыск топлива (MPFI), который впрыскивает топливо во впускной тракт. Внедрение систем GDI приводит к сверхлегкому сжиганию топлива, что приводит к повышению эффективности использования топлива и увеличению мощности.Рынок систем GDI обусловлен увеличением спроса на экономичные и высокопроизводительные транспортные средства и сокращением выбросов автомобилей. Однако сдерживающими факторами, связанными с рынком систем GDI, являются высокая стоимость систем GDI из-за компонентов под высоким давлением, увеличения проникновения электромобилей и остаточной сажи. Кроме того, ожидается, что продвижение турбо систем GDI, разработка систем GDI в будущих гибридных транспортных средствах для улучшения тяги и принятие более новых стандартов выбросов в различных странах обеспечат прибыльную возможность для рынка систем GDI.

Сегмент компонента подразделяется на топливные инжекторы, топливные насосы, датчики, электронные блоки управления (ЭБУ) и другие (регуляторы давления топлива и трубопровод высокого давления). ECU обеспечил самый высокий доход благодаря его высокой стоимости и необходимому внедрению во всех двигателях GDI. Более того, ожидается, что в сегменте датчиков будет наблюдаться самый высокий темп роста - 21,3% CAGR.

В зависимости от типа транспортного средства рынок систем GDI делится на легковые и коммерческие автомобили. Сегмент легковых автомобилей занимал около 67% рынка в 2015 году, и ожидается, что показатель CAGR составит 20.6%, в связи с ростом продаж легковых автомобилей в мире и высоким уровнем внедрения экономичных систем производителями автомобилей. Ожидается, что в течение прогнозируемого периода легкие коммерческие автомобили будут демонстрировать высокие темпы роста в 20,8%.

Северная Америка обеспечила самый высокий доход в 2015 году и, как ожидается, будет расти с самым высоким среднегодовым темпом роста в 21,2% в течение прогнозируемого периода. Это связано с расширением внедрения экономически эффективных систем GDI в США и Канаде. Кроме того, строгие правила, введенные правительством в отношении контроля выбросов автомобилей, дополнили рост рынка.


Основные выводы о рынке систем прямого впрыска бензина (GDI)

  • В 2015 году легковые автомобили заняли лидирующее положение на рынке систем GDI, получив доход в размере 1 763 млн. Долл. США, и, по оценкам, вырастет в среднем на 20,6%.
  • Ожидается, что рынок легкого коммерческого транспорта
  • вырастет до максимальной CAGR 20,8% в прогнозируемом периоде.
  • В 2015 году сегмент ECU лидирует на всем рынке, принося доход в размере 1 044 млн. Долл. США, и, как ожидается, сохранит свое доминирование.
  • Ожидается, что сегмент сенсоров
  • продемонстрирует самый высокий показатель CAGR - 21,3%.
  • Северная Америка доминировала на рынке, принося доход в размере 1 146 млн. Долларов в 2015 году, и, согласно прогнозам, вырастет в среднем на 21,2%.

Ключевые игроки, представленные на рынке систем GDI, включают Magneti Marelli SpA (Италия), Robert Bosch GmbH (Германия), Delphi Automotive LLP (Великобритания), Continental AG (Германия), DENSO CORPORATION (Япония), Eaton (Ирландская Республика) , Stanadyne LLC (US), Hitachi Automotive Systems, Ltd.(Япония), Keihin Corporation (Япония) и TI Automotive (США).

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *