Двигатель GDI: история, особенности, нюансы работы
В чем заключается принципиальное отличие нового двигателя от стандартных решений?
В классических инжекторных двигателях с коллекторной системой образования смеси в цилиндры подается уже готовая топливно-воздушная смесь, качество которой определяет мощность мотора, уровень токсинов в выхлопных газах. Смешивание горючего и воздуха осуществляется во впускном коллекторе с форсунками, которые управляются электроникой. Отличительная особенность двигателей GDI — форсунка, направленная прямо в камеру сгорания. Впускные клапаны в этой системе служат только для подачи воздуха, а уже в самих цилиндрах смешивается топливо и воздух. Электрическая искра отвечает за зажигание. Так как обеспечить однородный состав смеси в этих условиях проблематично, производители оснастили двигатель GDI сложным электронным блоком с программным обеспечением, рассчитанным на различные рабочие циклы.
Еще нюанс — упорядоченная структура топливно-воздушной смеси в цилиндре, причем смесь эта перемещается по определенной траектории, имея разный уровень концентрации в зависимости от места нахождения: у стенок цилиндра смесь «холодная», возле свечи «горячая», то есть уровень концентрации, необходимый для работы, создается непосредственно возле свечи, что позволяет двигателю работать даже на обедненной смеси.
Работа на обедненной топливно-воздушной смеси при небольших нагрузках — основное достоинство двигателей GDI, так как такой принцип работы позволяет заметно снижать расходы топлива при движении в городском или смешанном цикле. Исследования показали: при длительной работе двигателя на холостых оборотах в городском заторе затраты горючего удается снизить на 20-25%.
Двигатели GDI: разновидности впрыска горючего
Для рынков Японии и европейских стран предназначены разные типы двигателей 4G93. Мы поговорим о японских моделях, которые оснащены двумя системами впрыска топлива:
- Работа на сверх бедных смесях. В этом режиме двигатель способен работать на очень обедненной топливно-воздушной смеси, параметры которой могут колебаться в диапазоне 37:1 — 43:1. За идеальный вариант принимается пропорция 40:1. В таком режиме двигатель способен работать на скорости до 120 км/ч, если машина разгоняется плавно;
- Работа на стехиометрической смеси. Режим запускается на скорости более 120 км/ч или, если двигатель подвергается повышенным нагрузкам — при наличии у автомобиля прицепа, при подъеме в горку и так далее.
Европейские двигатели имеют третий режим работы, который включается при высоких нагрузках на малых оборотах (такое случается при стремительном разгоне с 40 км/ч на высоких передачах). Принцип этой системы достаточно прост: двойной впрыск топлива в цилиндры обеспечивает мотор обогащенной топливно-воздушной смесью, что приводит к повышению уровня эластичности мотора, крутящего момента при низких оборотах.
GDI и черные свечи
Существует несколько причин, по которым свечи на GDI могут быть черные: помимо традиционных — неверное зажигание, наличие в камере сгорания масла, неправильно подобранный вид свечи, к причинам «засаживания» следует отнести неправильный состав топливно-воздушной смеси — сажа со стенок впускного коллектора попадает в камеру сгорания, препятствуя созданию запрограммированного «воздушного винта» и приводя к некачественному перемешиванию топлива и воздуха.
Остановить процесс «засаживания» нельзя, но можно его существенно замедлить, уделяя пристальное внимание регулярной чистке впускного коллектора. При этом не стоит забывать, что не только коллектор приводит к загрязнению свечей: к возникновению проблемы причастны клапаны, на которых также накапливается сажа, и которые препятствуют правильному распылу топлива.
Радует тот факт, что особенная схема смесеобразования делает GDI двигатель не слишком чувствительным к чистоте свечей, поэтому первое время на цвет этих элементов можно большого внимания не обращать. Но не обольщайтесь слишком сильно: через каждые 15-20000 километров комплект свечей требуется менять.
GDI: свечи
Среди наиболее распространенных свечей заживания, используемых в двигателях GDI, можно выделить:
- иридиевые;
- платиновые;
- двухконтактные.
Последний вариант представляет собой наиболее оптимальное соотношение цены и качества.
Несколько слов об особенностях непосредственного впрыска
Чтобы суметь воплотить в реальность все теоретические преимущества системы непосредственного впрыска, японцы разработали конструкцию — днище поршня адаптированной формы, который направляет топливный «факел» непосредственно к свече зажигания. Кроме того, специалисты обеспечили максимально высокое давление горючего в системе (50 бар против традиционных трех), в головке блока для повышения эффективности завихрения воздушных потоков в цилиндре создали впускные вертикальные каналы.
Пришлось также устранять проблему токсичности. Сгорание обедненной топливной смеси приводит к активному выделению ядовитых окислов азота NOx. Для очистки выхлопа до европейских норм были созданы каталитические нейтрализаторы.
Практические рекомендации для владельцев авто с двигателями GDI
Самый важный момент: качество топлива, заливаемого в бак, должно быть максимально высоким. Единственно приемлемый вариант — чистое, высокооктановое топливо. Никакого этилированного бензина, никаких очистителей и присадок и прочее.
Откуда взялся этот запрет? Его диктуют особенности строения двигателя. Не важно, оснащен ли двигатель клапаном мембранного типа или плунжерами, речь идет о деталях повышенной точности. При наличии в топливе грязи или посторонних примесей, ТНВД через время просто «сядет» и уже не сможет обеспечить требуемое нагнетание топлива в вихревые форсунки с необходимым давлением.
Разумеется, конструкторы разработали систему очистки топлива, включающую в себя четыре ступени — это очистка:
- «сеткой» топливоприемника насоса;
- стандартным топливным фильтром;
- при поступлении бензина в ТНВД с помощью «сеточки-стакана»;
- через «сеточку-стакан», когда топливо выходит в бак.
Представленная система очистки наверняка хороша — для высококачественного бензина, но не для нашего топлива, поэтому очень важно пристально следить за работой двигателя, отмечая малейшие отклонения от нормы.
Так, нужно срочно начинать предпринимать действия (лететь на всех порах на СТО), если вы видите, что показатели мощности и приемистости двигателя начинают снижаться. Если вы проигнорируете этот момент, через некоторое время двигатель просто откажется заводиться и придется обращаться в мастерскую, чтобы произвести ремонт ТНВД «Мицубиси», BOSCH, Toyota.
Вместо вывода
Сегодня, к сожалению, авто с двигателями GDI не способны долго ездить на российском топливе. Если же вы все-таки стали владельцем машины с двигателем GDI и отказываться от своего приобретения не желаете, уделяйте своему транспортному средству максимум внимания — через каждые несколько тысяч км проводите полноценную очистку ТНВД в специализированной мастерской.
Запишитесь на ремонт прямо сейчас
Двигатели GDI: плюсы и минусы
Система непосредственного впрыска топлива (Gasoline Direct Injection (GDI)) — инжекторная система подачи топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива, у которой форсунки расположены в головке блока цилиндров и впрыск топлива происходит непосредственно в цилиндры. Топливо подается под большим давлением в камеру сгорания каждого цилиндра в противоположность стандартной системе распределённого впрыска топлива, где впрыск производится во впускной коллектор.
Двигатели более экономичны (до 20 % экономии), отвечают более высоким экологическим стандартам, однако и более требовательны к качеству топлива.
Аббревиатура GDI подразумевает систему впрыска на двигателях Mitsubishi. И первыми применила электронно-управляемый непосредственный впрыск, что позволило применить на некоторых режимах обедненную смесь.
В итоге получается совмещение дизельного и бензинового двигателей в одном. От дизеля GDI унаследовал систему впрыска и насос высокого давления, от бензина – сам тип топлива и свечи зажигания.
В то же время, производители двигателей часто дают системам непосредственного впрыска собственные наименования, например:
• Toyota — D4;
• Mercedes-Benz — CGI;
• Mitsubishi — GDI;
• Nissan — NEO DI;
• Renault — IDE;
• Alfa Romeo — JTS;
• PSA Peugeot Citroën — HPi;
• Mazda — DISI;
• Ford — TwinForce, SCTi, GTDi, в настоящее время используется торговая марка «EcoBoost»;
• Volkswagen, Skoda — FSI, TSI, Audi — TFSI (где «T» означает «турбонаддув»);
• Opel — CDTI (дизель), SIDI (Spark Ignition Direct Injection);
• Honda — I-CDTI.
Преимущества двигателей GDI
• Возможность работы в нескольких видах смесеобразования. Это является плюсом в многообразии и дает максимальную эффективность использования топлива. При исправно работающей системе непосредственного впрыска получается экономия топлива за счет режима работы на обедненной смеси, причем без потери мощности.
• В двигателях GDI присутствует увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси. Это помогает избежать калильного зажигания и детонации, увеличивая ресурс самого двигателя.
• Существенное снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных частиц. Достигается за счет многослойного смесеобразования, которое обеспечивает более полное сгорание смеси, что дополнительно влияет на мощность двигателя.
Недостатки (минусы) двигателей GDI
• Сложность системы впуска и подачи топлива. Двигатель GDI становится крайне чувствительным к качеству используемого топлива. В итоге проблема закоксовывания и засорения форсунок становится первоочередной для водителя. Вызывает потерю мощности и увеличение расхода топлива.
Какое масло заливать в двигатель GDI?
В обслуживании двигатель GDI дороже, но рабочие характеристики покрывают данный недостаток. Для двигателей с непосредственным впрыском топлива мы рекомендуем моторное масло Yacco Lube GDI 5W30 .
Примечание: Следует придерживаться рекомендаций завода-изготовителя автомобилей.
Полностью синтетическое масло для современных бензиновых двигателей. Рекомендуется для двигателей автомобилей марок GM, Ford, FCA, Honda, Toyota, Mitsubishi Motors, Subaru и других американских и японских производителей.
Оптимизированный химический состав моющих средств эффективно устраняет эффекта LSPI (также известные как детонация двигателя, которая возникает из-за раннего зажигания на двигателях GDI) работающих на низких скоростях и при высоких нагрузках.
Чем промыть топливную систему двигателя GDI?
Для комплексной промывки топливной системы без демонтажа мы рекомендуем Pro-Tec Valves & Injection Cleaner P2233 . Является уникальным очистителем форсунок и клапанов для всех типов бензиновых двигателей с карбюратором, впрыском и прямым впрыском топлива (FSI, GDI и т.п.).
• Сложность обслуживания и стоимость ремонта, замены деталей и агрегатов топливной системы, поэтому важным моментом является контроль за его состоянием и обслуживанием.
• Выбрасывают большее количество сажевых частиц, чем устройства с впрыском MPI (распределенным, в коллектор), что вынуждает ставить сажевые фильтры в последних поколениях моторов.
• Склонны к нагарообразованию во впускном коллекторе и на клапанах при значительном пробеге.
Двигатели GDI — особенности, преимущества и недостатки
Комментарии: 1 08.04.2021 Двигатели GDI в последнее время получили широкое распространение в автомобилестроении. Аббревиатура переводится как Gasoline Direct Injection. Такие моторы имеют инжекторную систему подачи топлива. Конструкция одного и того же устройства у разных производителей может обозначаться разными символами. Компания Mitsubishi дает название GDI, Volkswagen – FSI, Ford – Ecoboost, Toyota – 4D. При такой системе подачи, топливные форсунки вставляются в головку блока цилиндров, а само распыление происходит в каждую камеру сгорания без прохождения впускного коллектора и клапана. Топливо подается в систему под большим давлением, за что отвечает топливный насос.
Фактически, двигатель GDI с прямым впрыском топлива — это симбиоз дизельного и бензинового мотора. От дизельного агрегата GDI получил систему впрыска и топливный насос высокого давления, а от бензинового — тип горючего и свечи зажигания. Первая компания, которая оснастила автомобили такими двигателями — Mitsubishi. В 1995 году миру был представлен Mitsubishi Galant 1.8 GDI.
Преимущества. Главная особенность двигателей GDI с непосредственным впрыском топлива — возможность работы с несколькими видами смесеобразования. Это неоспоримый плюс в автомобилестроении, так как многообразие и большой выбор обеспечивают лучшую эффективность применения топлива. Если система непосредственного впрыска находится в исправном состоянии, можно получить хорошую экономию топлива без снижения мощности.
Еще один плюс заключается в том, что в моторах GDI есть увеличенная степень сжатия топливной смеси. Это автоматически избавляет установку от калильного зажигания и детонации, что положительно сказывается на ресурсе. Еще одна положительная сторона — снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных элементов. Данное явление достигается при помощи многослойного смесеобразования. Заметим, что система GDI в процессе работы может обеспечивать несколько видов смесеобразования — послойное, гомогенное и стехиометрическое гомогенное. Недостатки. Основной минус связан с тем, что система впуска и подачи топлива имеет сложную конструкцию. Двигатель с таким вариантом впрыска очень чувствителен к качеству применяемого топлива. В результате самая актуальная проблема у автомобиля с пробегом — закоксовывание форсунок. Это приводит к потере мощности и увеличению расхода топлива. Второй недостаток — сложность обслуживания и высокая стоимость ремонта. Кроме того, двигатели GDI склонны к образованию нагара во впускном коллекторе и на клапанах при пробеге автомобиля более 100 000 км. Из-за этого автовладельцы вынуждены обращаться в сервис за очисткой. В обслуживании мотор GDI дороже, но рабочие параметры перекрывают все недостатки. Кроме того, на рынке есть средства, которые позволяют продлевать ресурс силового агрегата.
Если вы желаете приобрести автомобиль с таким мотором, следует заранее задуматься об обслуживании. Профилактика будет обходиться гораздо дешевле, чем ремонт. В используемом топливе следует применять очищающие и смазывающие присадки. Если применять средства на постоянной основе, можно избежать загрязнения системы. Итог. Двигатели GDI с прямым впрыском топлива являются гибридом бензинового и дизельного мотора. Они имеют свои преимущества, если правильно подходить к обслуживанию.
Что такое GDI? Особенности и преимущества системы непосредственного впрыска топлива
Чтобы объяснить особенности и достоинства GDI-систем, нужно ненадолго вернуться к теории. Для работы двигателя топливо должно сгорать. Для горения бензин должен смешиваться с воздухом – причем в строго определенной пропорции. Оптимальным считается соотношение воздуха и бензина в пропорции 14,7:1. Более бедная смесь (то есть та, где количество воздуха больше оптимального) хуже загорается. Более богатая (то есть та, где превышено количество бензина) хуже сгорает – то есть оставляет после себя больше вредных выбросов.
Существенная особенность систем с непосредственным впрыском топлива – важная роль электронной начинки в их работе.
Все параметры бензиновой смеси с помощью многочисленных датчиков контролирует электронный блок управления. В зависимости от условий (нагрузки на двигатель, скорости, характера езды и т. д.) он гибко перестраивает работу всей топливной системы, чтобы оптимизировать состав смеси и режим ее подачи.
Какие преимущества дает технология непосредственного впрыска?
Такие двигатели более экономичны, поскольку позволяют точно дозировать количество и состав подаваемого топлива, и отвечают более высоким экологическим стандартам, поскольку позволяют добиться максимально полного сгорания топливовоздушной смеси. Наряду этим их особенностью является повышенная требовательность к качеству бензина. Так, низкокачественное топливо может привести к преждевременному износу форсунок: они забиваются, а разобрать и почистить их невозможно – только заменить на новые. Страдает от него и ТНВД (особенно в старых поколениях двигателей с системой GDI): любые посторонние примеси в составе усиливают абразивный износ его деталей.
Для отечественных автолюбителей качество горючего – вопрос особенно острый. Однако это не повод опасаться автомобилей с системами непосредственного впрыска. Сегодня ремонт GDI-систем вполне доступен – в первую очередь благодаря тому, что ведущие производители – такие, как компания Bosch – выпускают соответствующие запчасти не только для поставки на конвейеры крупнейших европейских и азиатских брендов, но и для рынка постгарантийного обслуживания. Причем речь идет не только о форсунках или насосах высокого давления, но и о мелочах вплоть до комплектов уплотнителей или крепежных элементов. А чтобы ремонтом таких сложных систем занимались подготовленные специалисты и сертифицированные автомастерские, та же Bosch предоставляет все необходимое – от обучающих программ и подробных инструкций в видео- и текстовом формате до наборов инструмента и диагностического оборудования.
Таким образом, системы непосредственного впрыска топлива в автомобилях с бензиновыми двигателями чем дальше, тем больше перестают быть экзотикой на наших дорогах. И это вполне справедливо: преимущества, которые они обеспечивают, достойны того, чтобы ими пользоваться.
| Цікаве по темі. |
