Статья о двигателях GDI — принцип работы, особенности, отличия от других типов двигателей. В конце статьи — интересное видео о двигателях GDI — принцип работы, особенности, отличия от других типов двигателей. В конце статьи есть интересный фильм о приводах с непосредственным впрыском.
Содержание статьи:
- Общая информация
- Салон
- Основные различия между GDI и обычными системами впрыска
- Особенности GDI
- Насколько важно качество топлива
- Фильм о современных двигателях с бензиновым впрыском
Система прямого впрыска бензина (GDI) — это система непосредственного впрыска бензина. В случае двигателя GDI впрыск осуществляется не во впускной коллектор, как в обычном инжекторном двигателе, а непосредственно в цилиндр. Функционально этот тип двигателя сочетает в себе принципы бензиновой и дизельной систем.
Общие сведения
Считается, что Mitsubishi первой использовала этот тип двигателя, но это не совсем так. Первый двигатель этого типа был установлен на гоночном автомобиле Mercedes-Benz W196. Позже Mitsubishi использовала впрыск с электронным управлением, который позволял двигателю работать (при малых нагрузках) на топливно-воздушной смеси с минимальным количеством топлива, т.е. с обеднением топлива.
Первые автомобили Mitsubishi с двигателями GDI были выпущены в 1996 году. С тех пор движок претерпел множество изменений и улучшений, поскольку первоначальная версия была далека от совершенства.
Что касается аббревиатуры GDI, то она относится к автомобилям Mitsubishi, хотя многие производители автомобилей используют ту же систему, но под другим названием. У Toyota — D4, у Mercedes — CGI, у Renault — IDE и так далее.
Особенностью двигателя является то, что при небольших нагрузках (монотонная езда до 120 км/ч) он работает на обедненной топливно-воздушной смеси. При более высоких нагрузках происходит автоматическое переключение на классическую систему впрыска. Это делает автомобиль экономичным (экономия до 20%) и экологически чистым.
Принцип действия
Общий принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в подаче и смешивании топлива с воздухом, поскольку без последнего невозможно воспламенение. Для оптимальной работы бензиновых двигателей требуется 14,7 г воздушной смеси на 1 г бензина. Если количество воздуха больше нормы, топливно-воздушная смесь называется обедненной, если меньше — богатой.
Более обедненная воздушная смесь снижает расход топлива, но часто возникает проблема с зажиганием. Слишком богатая бензиновая смесь легко воспламеняется, но избыток топлива не сгорает и уносится с рециркулирующими газами, расходуя топливо. Не говоря уже о том, что слой нагара сильно оседает на свечах зажигания и клапанах.
Система GDI отличается от обычной системы тем, что топливо впрыскивается не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания так же, как в дизельных двигателях.
Двигатель GDI работает по принципу впрыска:
- Бензин подается в камеру сгорания под высоким давлением и с закрученным потоком, благодаря специальной конструкции форсунок.
- Поток ударяется о поршень на высокой скорости, после чего часть его прилипает к поршню, а другая часть продолжает двигаться, создавая трение и принимая форму.
- Затем поток отклоняется и движется в сторону от поршня, увеличивая скорость. Некоторые частицы движутся медленно и расходятся в разные стороны, создавая разделение потока.
- Это создает две секции бензино-воздушной смеси в камере сгорания. В центре находится участок стехиометрической (нормальной) горючей смеси. Вокруг этой области образуется участок обедненной смеси.
- Затем следует зажигание (воспламенение свечи зажигания) бензиновой смеси с высоким содержанием бензина. Затем процесс сгорания переходит к более обедненным порциям.
Основные отличия GDI от обычной системы впрыска
- Впрыск осуществляется при давлении 50 атм (в обычном инжекторном двигателе — всего 3 атм). Он обеспечивает точное и целенаправленное распыление.
- Дроссельная заслонка расположена немного дальше, чем в обычных двигателях.
- Топливо подается непосредственно в цилиндр, и там образуется топливно-воздушная смесь. В обычных двигателях топливо поступает во впускной коллектор, где смешивается с воздушной массой.
- Поршни имеют сферическую полость. Это углубление используется для управления образованием вихрей и возникающим пламенем. Полость также контролирует образование горючей смеси, регулируя количество воздушной массы и бензина в процессе сгорания.
- Можно создать максимально обедненную смесь в цилиндрах. Оптимальное соотношение воздух:бензин составляет 40:1 (в отличие от обычного впрыска с соотношением 14,7:1), но соотношение воздух:бензин может варьироваться от 37 до 43:1.
- Форсунки, расположенные в головке блока цилиндров, сконфигурированы таким образом, чтобы создавать закрученный поток топлива. Это гарантирует, что поток следует по четко определенному пути.
- Двигатели GDI могут работать в двух режимах: STICH (стандартный режим впрыска) и Compression on Lean (максимально обедненный режим). Переключение между режимами происходит автоматически; при увеличении нагрузки автомобиль переходит в режим Lean. Когда нагрузка снижается, он снова переключается в режим Lean.
- Конструкция оснащена насосом высокого давления.
Особенности ТНВД
Топливный насос высокого давления является ключевым компонентом системы непосредственного впрыска. Именно он определяет качество и производительность двигателя в целом.
Существует четыре типа ГЭС:
1 поколение. Семиплунжерные топливные насосы
Первый и самый недолговечный. Эти насосы устанавливались на модели Mitsubishi с 1996 по 1998 год. Они не имеют системы контроля давления и очень чувствительны к качеству бензина. Эти насосы не подлежат ремонту, и если они изнашиваются, что происходит очень быстро, их необходимо заменить.
2 поколение. Трехсекционные топливные насосы
Они являются модификацией семиплунжерных насосов. Эти насосы были установлены в период с 1998 по 2000 год. Здесь производитель учел предыдущие поломки и уделил внимание их устранению. Они имеют регулятор и датчик давления, и в случае внезапного падения они переводят автомобиль в аварийный режим. Это позволяет автомобилю продолжать движение достаточно долго, чтобы добраться до станции техобслуживания.
Эта модель немного более «верна» качеству бензина и более долговечна.
3 поколение. Двухсекционный ТНВД
Имеется датчик давления, но регулятор не встроен в систему. Привод осуществляется от распределительного вала.
4 поколение. «Таблетка»
Новейшая и самая современная модель. Относительно долговечны, менее чувствительны к качеству топлива, компактны и надежны. Основным недостатком является самопроизвольное откручивание крепежных гаек. Их состояние необходимо регулярно проверять, так как их ослабление приводит к сбоям в работе системы и деформации пластин, которые трудно выровнять.
Конструкция топливных насосов высокого давления зависит от конкретной модели.
Насколько важно качество топлива
Основной проблемой двигателей GDI является чувствительность к изменениям качества топлива. Первые GDI сильно пострадали, что привело к преждевременному износу и необходимости замены. Более поздние разработки частично или полностью решили эту проблему, и модели 2-4-го поколений стали более надежными.
Помимо особенностей самой системы впрыска, на долговечность двигателя также влияет тщательная система фильтрации. Она состоит из четырех этапов:
- Очистка производится через сетчатый фильтр в насосе топливного бака.
- Он очищается с помощью обычного фильтра. В зависимости от марки автомобиля расположение фильтра может отличаться. Фильтр может быть установлен в баке или под корпусом.
- Фильтрация происходит с помощью чашечного фильтра, расположенного в топливопроводе насоса впрыска.
- Последний этап фильтрации происходит, когда топливо передается из «топливной рейки» в бак.
Такой тщательный процесс фильтрации может очистить даже не очень чистый бензин. Но одно дело иметь некачественное топливо по японским или европейским стандартам, а другое — отечественный бензин. Даже четыре ступени очистки не могут справиться с добавками и другими атрибутами кустарного производства, от которых оно не может быть полностью свободным. Определенный процент топлива в России непригоден и сегодня. Проверки на автозаправочных станциях регулярно выявляют вопиющие нарушения. А для GDI это почти наверняка смерть.
Например, мембранный клапан и поршни изготовлены с большой точностью, что позволяет нагнетать топливную смесь до необходимого давления. Однако если бензин загрязнен песком или другими примесями, особенно абразивными частицами, система доставки будет нарушена и станет неточной. Это приведет сначала к снижению производительности двигателя, а затем к отказу системы впрыска топлива.
Во-первых, при возникновении проблемы мощность двигателя будет снижена. Через некоторое время он начинает полностью выходить из строя. Если вы обратитесь в мастерскую при первых признаках неисправности, топливный насос еще можно спасти. В противном случае его придется полностью заменить, так как сильно поврежденные детали бессмысленно ремонтировать.
Еще одна распространенная проблема GDI — плавающие обороты. Она может быть вызвана воздействием некачественного топлива или естественным износом компонентов системы впрыска топлива.
Когда давление падает, система автоматически переключается в «классический» режим. Затем давление выравнивается, и двигатель снова переключается в режим обедненного сгорания, после чего давление снова падает, и система снова переключается в классический режим. И так далее до бесконечности.
Во время этих переходов автомобиль начинает «плыть». При обнаружении такого отклонения автомобиль следует отправить на диагностику для выявления точной причины неисправности.
Заключение
Двигатели GDI отличаются мощностью и производительностью, но преимущества почти всегда являются причиной недостатков. В данном случае речь идет о чрезмерной чувствительности к малейшим отклонениям в системе впрыска и качестве топлива. Для продления срока службы автомобиля следует регулярно заменять свечи зажигания (они быстро загрязняются), чистить впускной коллектор и инжекторы.
Нелишним будет регулярно осматривать инжектор и проверять качество распыления, устраняя малейшие проблемы по мере их возникновения. И, конечно же, всегда проверяйте состояние фильтров и заменяйте их по мере необходимости.
Видео о современных инжекторных двигателях:
