Что значит двигатель GDI
Это система непосредственного или прямого впрыска топлива в мотор. В отличие от MPI, бензин впрыскивается под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания. В отличие от MPI – распределенного впрыска, где бензин впрыскивается во впускной коллектор и там смешивается с топливом. Полученная смесь через впускной клапан всасывается в цилиндр.
В двигателях GDI бензин и воздух в камеру сгорания подаются отдельно, смешивание воздуха с топливом происходит непосредственно в моторе. Здесь тоже есть нюансы. Подача горючего может происходить несколькими способами – гомогенным и послойным. В распределенном впрыске подача топлива происходит одним способом.
Хочется отметить, что систему непосредственного впрыска называть GDI – правильно отчасти. Потому что каждый производитель, для своих моторов использует свою аббревиатуру.
Например, у Ауди – TFSI, VW – FSI, у БМВ – HPI, Мерседес моторы GDI называет CGI. Первыми, кто внедрил эту систему, были Митсубиси. Поэтому в обиход плотно прижился GDI впрыск.
Главной особенности «Джидай» двигателей является обедненная топливная смесь. Помните, для нормального горения бензина соотношение воздуха к топливу должно быть 14,7 к 1? В системах непосредственного впрыска это соотношение может менять от 37 к 1 и выше в разных режимах.
Такое соотношение обеспечивает:
- Охлаждение стенок цилиндров камеры сгорания,
- Уменьшает расход топлива,
- Позволяет автопроизводителям придерживаться экологических норм.
Плюсы и минусы
Честно говоря, после пристального разбирательства, кроме более высоких мощностных характеристик, никаких плюсов у двигателя GDI мы не нашли. Зато насобирали целый букет минусов.
98-м бензином
Во-первых, они не разбираются и не чистятся и продаются исключительно в цельном виде. Во-вторых, стоят они на порядок дороже обычных: 40 тыс. руб. против 4. Причем работают форсунки высокого давления даже меньше, чем те, что отделяются от мотора впускным коллектором.Система также разборчива и привередлива к воздуху. Воздушный фильтр приходится обихаживать в 3 раза чаще, чем на авто с другими типами двигателей.На очень многих машинах с GDI-мотором довольно быстро начинают стучать гидрокомпенсаторы. Их прокачка и замена помогают ненадолго. С чем это связано, не могут сказать ни автомастера, ни дилеры. Дефект списывается обычно на туманные российские реалии. Что имеется в виду – бензин или дороги – не понятно, поскольку ни то, ни другое напрямую на работу гидрокомпенсаторов не влияет.А самое главное, найти автосервис, где бы согласились обслуживать подобное ноу-хау практически нереально. Во всяком случае, далеко от Москвы или Питера. Намучившись с поисками, многие автовладельцы либо продают машину (зачастую ниже ее реальной стоимости), либо учатся править ее самостоятельно.
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.
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.
Особенности мотора и модификации
Двигатель, с аббревиатурой GDI (Gasoline Direct Injection), работает по принципу того, что топливо распределяется сразу по цилиндрам. В других двигателях, все построено по-другому, топливо впрыскивается сначала во впускной коллектор. Двигатели GDI используют только японские концерны, Mitsubishi, Toyota, Nissan.
Теперь остановимся на автомобилях с двигателем GDI. Первое с чего стоит начать, это топливо. Двигатель любит чистое топливо, с высоким октановым числом. Это можно рассматривать, как рекомендацию, которой следует придерживаться.
Категорически нельзя использовать этилированный бензин. Применяйте присадки, всевозможные очистители топлива и «повышатели» октанового числа. Использовать разрешается, но злоупотреблять не стоит. Это происходит потому, что принцип работы топливных насосов высокого давления (далее ТНВД) построен сложно.
Существует несколько модификаций двигателей GDI и каждый из них построен по-разному. Например, в одном двигателе принцип «сжимания и нагнетании топлива» включает участие только мембранного клапана.
Это уже другой двигатель у которого схема работы может быть уже по другому. Там могут быть задействованы 7 небольших плунжеров. Принцип работы схож с пистолетной обоймой и сложную механическую схему.
Эти модификации двигателей имеют одну схожую особенность. Все детали: мембранный клапан, плунжера являются высокоточными деталями. Их максимально качественно обрабатывают.
Совет
А теперь смотрите, что может произойти, если будете использовать некачественные виды топлива, либо подозрительные примеси в движках GDI. Через какое-то время ТНВД «сядет», что не будет давать нужного давления. Конструкторы предусмотрели этот момент и включили несколько ступеней для очистки топлива.
Начальная очистка производится при попадании топлива в ТНВД, где установлена «сеточка», которая производит первоначальную очистку.
Следующая очистка происходит непосредственно в топливном фильтре. Он находится на каждом автомобиле и располагается по-разному: у кого-то под днищем, у кого-то прямо в топливном баке.
Далее, очистка осуществляется тогда, когда топливо поступает в ТНВД, на подступах к которому установлена «сеточка-стакан».
Последняя очистка производится при обратном возвращении топлива, когда оно снова попадает в ТНВД и проходит через всю его конструкцию. На выходе мы опять имеем сеточку-стакан, которая производит очистку.
Все эти степени очистки являются отличным вариантом для любого вида топлива, кроме нашего.Если мощность мотора и приемистость понизились, то не оставляйте этот факт без внимания. Значит, с двигателем происходит что-то не то.
Через определенное время автомобиль просто может перестать заводиться. Поэтому, незамедлительно выдвигайтесь на ближайшее СТО, которое специализируется на моторах с такими ТНВД. Попытайтесь решить вопрос еще на начальном этапе. Таким образом, можно продлить срок службы двигателя.
Плюсы и минусы использования
Главной особенностью двигателя gdi является подача топлива напрямую в цилиндр, что сокращает время цикла и существенно повышает мощность автомобиля (до 15%). Помимо этого уменьшается расход топлива (до 25%) и повышается экологичность выхлопа. Это обеспечивает более эффективную эксплуатацию автомобиля в городских условиях.
Для автомобилей, на которых установлен GDI двигатель, проблемы эксплуатации связаны прежде всего со следующим перечнем недостатков:
Необходимость нейтрализации отработавших газов при работе мотора на малых оборотах. При образовании обедненной топливно-воздушной смеси в выхлопных газах образуется много вредных компонентов, для устранения которых требуется установка системы рециркуляции отработавших газов.
Повышенные требования к топливу и маслу. Наилучшим бензином для GDI считается топливо с октановым числом 101, который практически недоступен на отечественном рынке.
Высокая стоимость производства двигателей и ремонта. Весомую долю проблем доставляют форсунки, подающие бензин в цилиндры. Они должны выдерживать высокое давление. Если они забиваются по причине некачественного топлива, их невозможно разобрать и почистить – форсунки подлежат только замене
Их стоимость в несколько раз выше, чем у обычных.
Повышенное внимание к системе фильтрации. Чистка и замена воздушного фильтра в такой системе должна производиться чаще, поскольку качество поступающего воздуха напрямую связано с состоянием форсунок.
Отечественные автомобилисты весьма скептически относятся к системе непосредственного впрыска, что обусловлено высокой стоимостью обслуживания автомобиля. С другой стороны, такие двигатели считаются передовой технологией, которая развивается и активно внедряется в автомобилестроение по всему миру.
Особенности и отличия моторов GDI
Принцип работы двигателя GDI представляет собой своеобразный «симбиоз» привычных бензиновых и дизельных ДВС. Начнем с того, что для нормальной работы любого двигателя внутреннего сгорания в цилиндры необходимо подать так называемую топливно-воздушную смесь. Другими словами, определенная часть горючего смешивается в необходимой пропорции с частью воздуха применительно к разным режимам работы мотора. От состава смеси напрямую зависит мощность двигателя, КПД, экономичность, экологичность и ряд других характеристик.
Большинство бензиновых и дизельных двигателей сегодня:
- моторы с внешним смесеобразованием. К таковым относятся устаревшие карбюраторные агрегаты на бензине и современные атмосферные, компрессорные или турбированные инжекторные бензиновые моторы. В таких двигателях процесс приготовления топливно-воздушной смеси происходит отдельно (во впускном коллекторе), после чего готовый заряд поступает в цилиндры и воспламеняется от свечи системы зажигания;
- двигатели с внутренним смесеобразованием. Данный тип агрегатов представлен дизельными моторами, в которых порция дизтоплива подается напрямую в цилиндры и смешивается с уже имеющимся там воздухом. Воспламенение заряда происходит от контакта подаваемой солярки с разогретым от сжатия объемом воздуха, то есть без участия внешнего источника воспламенения;
Двигатель GDI представляет собой бензиновый мотор, в котором процесс смесеобразования аналогичен дизельному, то есть топливо впрыскивается прямо в цилиндры, где происходит смешивание с поданным ранее воздухом. При этом полученная топливно-воздушная смесь воспламеняется в цилиндре посредством искры от свечи зажигания.
Если сказать иначе, воздух поступает в двигатель отдельно, форсунка GDI осуществляет непосредственный впрыск топлива в цилиндр, затем происходит перемешивание компонентов, после чего поджиг смеси осуществляет электрическая искра свечи зажигания. Следует добавить, что во время такого смесеобразования конструкторами учитывается ряд аэродинамических особенностей для получения оптимально упорядоченного состава смеси. По этой причине конструкция поршня и камеры сгорания существенно отличается от аналогов в двигателях с внешним смесеобразованием, а также форкамерных ДВС. Днище поршня имеет особую форму для направления факела распыла на свечу зажигания, ГБЦ получила вертикальные прямые впускные каналы, что позволяет «закручивать» воздух в цилиндрах двигателя. Благодаря такому устройству топливно-воздушная рабочая смесь в GDI движется по строго заданной траектории.
Более того, состав смеси отличается в разных участках общего объема цилиндра. В результате подобных решений двигатели линейки GDI способны работать на сильно обедненной смеси, которая была бы непригодна для работы обычного бензинового мотора. Необходимое для воспламенения от искры соотношение топлива и воздуха концентрируется в цилиндре GDI в области расположения свечи зажигания, в то время как по условным «краям» цилиндра смесь остается максимально обедненной.
Еще одной особенностью двигателя GDI является наличие двух топливных насосов:
- привычный электробензонасос в топливном баке;
- топливный насос высокого давления (ТНВД) с механическим приводом от ДВС;
Данное решение также является аналогом принципа подачи топлива в дизельном двигателе. В моторах GDI давление впрыска составляет около 50 бар, в то время как в обычных бензиновых ДВС около 3 бар.
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.
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.
Существуют некоторые конструктивные отличия, связанные с дроссельной заслонкой. В моторах типа GDI её устанавливают немного дальше.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Положительные стороны
Как уже говорилось выше, главные плюсы двигатель GDI получает благодаря возможности работы на сильно обеднённой смеси при отсутствии больших нагрузок. Преимуществом уменьшения соотношения с 1:14 до 1:20 является существенное снижение расхода топлива при движении в смешанном или городском цикле. Исследования специалистов показывают, что в городском заторе с длительной работой двигателя на постоянных оборотах холостого хода затраты горючего уменьшаются сразу на 20–25%. Однако говорить о таких же результатах при быстрой езде по трассе не приходится — двигатель GDI будет требовать столько же топлива, сколько и силовой агрегат с распределённым впрыском.
Двигатель KIA с системой GDI
Дополнительные плюсы удаётся получить и от смесеобразования, происходящего непосредственно в камере сгорания. Специалисты по двигателям автомобилей могут сказать, что горение в цилиндре происходит неравномерно — больше всего топлива удаётся поджечь в непосредственной близости к свече, тогда как дальние части камеры охватываются неравномерно, что и приводит к выбросу остатков горючего в выхлопную трубу. Компания Volkswagen впервые предложила технологию послойного прямого впрыска топлива, назвав её FSI — впоследствии другие автомобильные фирмы приняли на вооружение такую методику.
За один обычный такт впуска форсунка может впрыскивать до пяти порций топлива, которые образуют неравномерную смесь, составленную с учётом всех нюансов процесса горения. Благодаря этому двигатели FSI и современные агрегаты GDI имеют меньший расход топлива, меньшую токсичность выхлопа, а также лучшую стабильность работы на невысоких оборотах.
Двигатель V6 FSI Audi
Такое изменение смесеобразования позволяет получить и другой положительный эффект, сущность которого заключается в повышении мощности и тяги приблизительно на 10–15%. Кроме того, двигатель GDI позволяет получить плюсы, связанные с уменьшением объёма нагара. Соответственно, увеличивается срок службы многих компонентов, а масло сохраняет большую часть своих свойств вплоть до момента замены. Плюсы заключаются и в снижении вероятности поломки мотора в результате закупорки масляных каналов продуктами сгорания топлива. Однако ни одна сложная конструкция не может обойтись без своих минусов — включая и мотор с непосредственным впрыском.
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.
Впрыск топлива и разновидности GDI
Сейчас читают
Моторы GDI имеют целый ряд конструктивных различий, благодаря чему их можно разделить на две группы:
- для внутреннего японского рынка;
- для европейских рынков;
Отличаются такие агрегаты по конструкции самого мотора, по особенностям исполнения ТНВД и по устройству системы топливного впрыска. Версии для Японии имеют два основных режима впрыска топлива GDI:
- ultra lean combustion mode;
- superior output mode;
Первый режим предполагает работу мотора на сверхобедненной смеси, которая имеет соотношение 37:1-43:1. Такой режим работы поддерживается ЭБУ на умеренных скоростях до 110-120 км/ч. с учетом плавного разгона, то есть без резких нажатий на педаль газа. В указанном режиме двигатель GDI обеспечивает максимальный показатель крутящего момента. Форсунки впрыскивают горючее в тот момент, когда поршень находится на такте сжатия и не дошел до ВМТ. Подача топлива инжектором в этом случае происходит в виде однородной струи, после происходит завихрение потока по часовой стрелке для наилучшего смешивания с воздухом в цилиндре.
Во втором режиме предполагается стехиометрический состав смеси топлива и воздуха. Указанный режим работы активируется в том случае, если мотор находится под нагрузкой (движение на высокой скорости, буксирование прицепа, езда в гору и т.п.)
В версиях для Европы мотор GDI получил дополнительный режим two-stage mixing. Указанный режим рассчитан на активный разгон с места или необходимость резкого ускорения при обгоне. В таком режиме топливо выпрыскивается в цилиндры ступенчато (в два этапа за 4 такта).
На такте впуска в этом режиме совершается первый впрыск, результатом которого становится максимально обедненная смесь в цилиндре с соотношением около 60:1. Данная смесь не рассчитана на воспламенение. Главной задачей является эффективное охлаждение камеры сгорания, так как в охлажденную камеру можно будет подать больший объем воздуха и топлива на такте сжатия. Другими словами, данное решение позволяет улучшить наполнение цилиндров. Затем на такте сжатия происходит второй впрыск, после которого состав смеси уже составляет 12:1, то есть рабочая смесь становится максимально обогащенной.
В результате цилиндры эффективно наполняются и двигатель отдает максимально доступную мощность. По сравнению с моторами, которые имеют распределенный впрыск, GDI оказывается на 10% мощнее. В итоге европейские версии GDI более эластичны и способны отдавать больше крутящего момента на «низах» при необходимости резко ускориться во время движения на скорости 30-60 км/ч.
Также следует отметить особый режим двигателя GDI под названием stich F/B. Указанный режим работы предполагает наиболее приближенный к стехиометрическому состав топливно-воздушной смеси, а также делится на два подрежима: closed loop и open loop.
В первом случае состав смеси регулируется на основе показаний кислородного датчика, во втором показания датчика не влияют на состав смеси топлива и воздуха. Данная особенность является отличием GDI от других моторов во время работы на холостом ходу. ЭБУ двигателем динамично меняет режимы compression on lean и stich F/B во время работы мотора на холостых оборотах, условно продувая цилиндры. Особенностью является повышение холостых оборотов двигателя до 900-950 об/мин. в момент перехода между указанными режимами. Указанная смена режимов работы GDI в норме должна происходить 1 раз в 4 мин. Все режимы переключаются под управлением ЭБУ. Если говорить о комфорте водителя, смена режимов и изменения в работе мотора практически не ощущаются.
Что касается токсичности GDI, японские инженеры разработали специальные катализаторы для моторов, которые работают на сильно обедненной смеси. В результате уровень окислов азота в выхлопе такого двигателя уложился в рамки Евро-3. Стоит отметить, что высокое содержание серы, которое отмечено в отечественном бензине, быстро выводит каталитические нейтрализаторы из строя.
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.
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.
Проблемы GDI двигателя
Основная проблема состоит в высокой чувствительности GDI-двигателей к качеству топлива. Это в равной мере относится и к любым неисправностям, способным хоть как-то отразиться на качестве подаваемой смеси.
На установках Gasoline Direct Injection иногда наблюдается сильное почернение свечей зажигания или они вовсе выходят из строя. Обычно это результат высокой чувствительности топливной аппаратуры к воде и мельчайшим примесям. Накопление сажи во впускном коллекторе объясняет её попаданием в камеру сгорания. Её частички могут оседать на клапанах и забивать форсунки, что мешает нормальному распылению бензина.
Вследствие накопления нагара на внутренней поверхности впускного коллектора меняется конфигурация спирали воздуха; она уже не соответствует норме для GDI, в итоге чего сгорание нарушается. По количеству нагара на свечах достаточно объективно определяется степень засоренности впускного тракта. До определенного момента нормальной их работе это не мешает, но через 20 тыс. км пробега можно подумать об замене, а впускной коллектор в профилактических целях рекомендуется очищать через 25-30 тыс. км.
Также проблемой является повышенная токсичность выхлопов. Сгорание сверхобедненной топливной смеси приводит к образованию токсичных окислов азота NOx. Чтобы подогнать показатели выхлопа под требования Euro 3 японские инженеры сначала модернизировали нейтрализаторы, а позже добились их невысокой чувствительности к серным примесям.
GDi двигатель, разбираемся, что за зверь такой
Автопроизводители постоянно подсовывают потребителю новые, понятно-непонятные аббревиатуры, вчера мы разбирались с MPI, а сегодня продолжая тему двигателей поговорим о Японской Джедае. GDI расшифровывается как Gasoline Direct Injection переводя дословно получаем “непосредственный впрыск бензина”.
Система не новая, разрабатывалась еще далеко до 2000-х годов, а первый автомобиль с мотором GDI это Mitsubishi Galant начиная с 1997 года, двигатель 1.8, не мало проблем он доставил своим владельцам, но об этом поговорим позже.
Принцип GDI заключается в “симбиозе” бензинового и дизельного ДВС. В дизельном двигателе топливо подается непосредственно в камеру сгорания, где оно, смешиваясь с сжатым горячим воздухом начинает гореть. Непосредственный впрыск в бензиновых моторах “заимствует” у дизельных агрегатов расположение форсунки непосредственно в камере сгорания. Таким образом воздушно-топливная смесь формируется во время циклов впуска и сжатия. Открываются впускные клапана, в камеру сгорания попадает воздух и уже там происходит впрыск бензина и смешивание.
Тут у инженеров открывается новый горизонт настройки и регулировки смеси. Джедай имеет три основных режима впрыска: ULCM, SOM, two-stage mixing. Первый режим (ULCM) рассчитан на работу двигателя на максимально обедненной смеси, в этом режиме обеспечивается максимальная экономия топлива при условии плавного разгона и небольшого открытия дросселя, данный режим может поддерживать до скорости в 120 км/ч.
Второй режим (SOM) , в этом режиме смесь формируется в такой пропорции, чтобы топливо сгорало в полном объеме. Этот режим работает в условиях нагрузки: движение в горку, загруженный автомобиль, буксировка прицепа.
Третий режим , предлагался только для европейского рынка, данный режим рассчитан для резких стартов и максимальных нагрузок, например, обгон на немецких автобанах. В этом режиме топливо впрыскивается сначала на такте впуска, получается очень бедная невоспламеняемая смесь, так осуществляется дополнительное охлаждение, благодаря чему в камеру сгорания поступает больше воздуха. Во время сжатия происходит следующий впрыск и смесь становится максимально богатой.
Но это еще не все отличия , так как процесс подачи топлива должен осуществляться значительно быстрее, чем в классических схемах, где смесь формируется во впускном коллекторе. Для этого нужно повысить давление в топливной рампе с 3-х до 50-ти бар. В GDI используется два топливных насоса, классический в баке и насос высокого давления (ТНВД). Форсунка, например, в MPI, открывается на 3 мсек, а у GDI на 0.51 мсек, высокое давление позволяет двигателю ровно работать, расходую при этом значительно меньше топлива. Также для того, чтобы топливо с воздухом равномерно смешивалось, в GDI моторах используются специальные поршни.
Преимущества очевидны, меньше потерь и оседания топлива во впускном коллекторе = меньше расход топлива, более ровная работа на обедненных смесях, более гибкая настройка смеси = больше КПД, двигатель лучше едет с низких оборотов.
Недостатки связаны в первую очередь с топливной аппаратурой, если в Японии на качественном бензине это работает, то у нас свечи необходимо менять раз в 20 тысяч, избирательно относиться к заправкам, раз в 30 тысяч промывать форсунки.
Очень сильно покрывается сажей и копотью впускной коллектор и впускные клапана, это эффект от работы ЕГР. Если в том же MPI нагар и копоть смывались бензином, то в GDI остается лишь воздух. Поэтому в большинстве случаев на этих моторах ЕГР сразу глушат.
Источник
Недостатки системы прямого или непосредственного впрыска топлива
Дело в том, что система прямого впрыска топлива очень чувствительна к качеству самого топлива, поэтому автомобили, двигатели которых оснащены этой системой, рекомендуется заправлять бензином марки АИ-98. Это связано с тем, что топливо низкого качества в лучшем случае засоряет форсунки и впускные клапана, на которых со временем образуется ничем не смываемый налёт, а в худшем случае выводит из строя топливный насос высокого давления (ТНВД).
Эта проблема особенно актуальна, когда вы покупаете подержанный автомобиль, двигатель которого оснащён системой прямого впрыска топлива. В этом случае доподлинно неизвестно, соблюдал ли предыдущий владелец все правила эксплуатации. В результате чего получается, что вы не застрахованы от возможных в ближайшем будущем проблем с двигателем и топливной системой, устранение которых может вам дорого обойтись.
Как работает двигатель GDI
Напоминает по конструкции обычный бензиновый и дизель. В каждом цилиндре присутствует свеча зажигания, форсунка, а топливо подается насосом высокого давления под давлением 5 МПа. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива.
В работе GDI различаются три возможных режима в зависимости от режима движения автомобиля.
Работа на сверхбедных смесях
Реализуется при малых нагрузках авто: при спокойной езде и движении по трассе на скоростях до 120 км/ч. Топливо подается в цилиндр практически как в дизеле — в конце такта сжатия.
Работа на стехиометрической смеси
Используется при интенсивной городской езде, движении по высокой скорости и обгонах автомобилей. При стехиометрическом составе смеси с воспламенением никаких проблем не возникает. Впрыск топлива осуществляется в процессе такта впуска. Топливо впрыскивается коническим факелом, распыляется по всему цилиндру и, испаряясь, охлаждает при этом воздух в цилиндре. Благодаря охлаждению снижается вероятность детонации и калильного зажигания.
Третий режим двигателя GDI
Позволяет повысить момент двигателя авто, когда двигаясь на малых оборотах, резко нажимается педаль акселератора. Если двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа.
Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.
Заключение
За 15 лет жизни на конвейере Киа Сид оснащалась разными двигателями. Одни из них были проблемными и тихо уходили в историю. Другие получились настолько удачными, что сопровождают модель на протяжении всех её трёх поколений.
Европейская линейка агрегатов отличается от тех, что устанавливаются на Kia Ceed для российского рынка. Там царствуют турбомоторы и дизельные двигатели. В нашей стране популярны надёжные и простые бензиновые атмосферники.
Корейцы делают ставку на то, что разнообразие силовых агрегатов на одной модели привлечёт больше покупателей. И тактика оправдывает себя.
