плюсы и минусы двигателей GDI, что это такое
Gasoline Direct Injection, или же более распространенная аббревиатура GDI, скрывает под собой инжекторную систему подачи топлива для бензиновых двигателей с непосредственным (прямым) впрыском топлива. Конструкция устройств у разных производителей идет под разными аббревиатурами. Mitsubishi (а также KIA и Hyndai) дали название GDI, Volkswagen – FSI, Ford – Ecoboost, Toyota – 4D, Mercedes, BMW и некоторые другие скрывают понятие «непосредственный впрыск» в индексе двигателя. При таких системах подачи топливные форсунки вставлены в головку блока цилиндров, и распыление происходит сразу в каждую камеру сгорания, минуя впускной коллектор и впускные клапана. Топливо подается под большим давлением в цилиндр, чему способствует топливный насос высокого давления (ТНВД).
Отличия и особенности работы двигателей GDI прямого впрыска топлива
По факту мы имеем некий симбиоз дизельного и бензинового двигателей в одном.
От дизеля GDI унаследовал систему впрыска и ТНВД, от бензина – сам тип топлива и свечи зажигания. Родоначальником моторов GDI стала компания Mitsubishi, когда в 1995 году был представлен Mitsubishi Galant 1.8 GDI. Сегодняшний двигатель с непосредственным впрыском. Это сложная система механизмов и электронных блоков по характеру и звукам в работе, напоминающим дизель.
Двигатель с непосредственным впрыском топлива явился миру гораздо раньше. В 1950-х годах такие моторы использовал Daimler-Benz на своих гоночных машинах, позже в гражданских, а в авиации они присутствовали еще в начале 1940-х годов.
Различия (разновидности) двигателей GDI. Марки автомобилей, где используется GDI
Предпосылки создания и массового перехода большинства ведущих автопроизводителей на системы впрыска, аналогичных GDI, были достаточно предсказуемы. Экологические нормы, требующие усовершенствования систем выхлопа отработанных газов, а также глобальная задача по созданию экономичных двигателей.
В двигателях GDI реализованы несколько типов смесеобразования топливовоздушной смеси. Это позволило выполнить задачи по экономии топлива, более полному сгоранию смеси и дополнительно увеличить мощность. В совокупности такой двигатель получился благодаря доработанной системе прямого впрыска, где немалую роль играет электронная начинка. Блок управления через датчики, раскиданные по системе, оперативно реагирует на малейшие изменения поведения автомобиля и подстраивает работу топливной системы под необходимые требования водителя.
Преимущества (плюсы) двигателей GDI
- Особенностью двигателей с непосредственным впрыском является возможность работы в нескольких видах смесеобразования. Это является неоспоримым плюсом, так как многообразие в данном виде процедуры дает максимальную эффективность использования топлива. При исправно работающей системе непосредственного впрыска мы получим экономию топлива за счет режима работы на сверхобедненной смеси, причем без потери мощности.
- В двигателях GDI присутствует увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси. Это помогает избежать калильного зажигания и детонации, и таким образом, увеличивается ресурс.
- Также к положительным моментам двигателя с непосредственным впрыском GDI нужно отнести существенное снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных веществ. Это достигается за счет многослойного смесеобразования, которое обеспечивает более полное сгорание смеси, что дополнительно влияет на мощность двигателя.
Система GDI в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:
- послойное;
- стехиометрическое гомогенное;
- гомогенное.
Такое многообразие делает работу двигателя экономичной, обеспечивает лучшее качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов.
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.
Профилактика неисправностей моторов GDI
Профилактика – простое решение для владельца автомобиля с системой непосредственного впрыска двигателя GDI или аналогичными системами. Как мы уже писали выше, качество топлива будет играть основную роль. Понятно, что без лабораторных исследований судить о качестве этой составляющей невозможно, поэтому в качестве профилактических мер и защиты топливной системы от возникающих проблем могут помочь топливные присадки.
Компания Liqui Moly – один из мировых лидеров в производстве автохимии рекомендует для поддержания необходимого уровня смазывающих и очищающих присадок в используемом топливе применять Langzeit Injection Reiniger, артикул 7568. Постоянное применение присадки значительно снизит риск возникновения поломок связанных с топливом.
Пакеты присадок, поднимающие смазывающие свойства топлива, надежно защитят топливную аппаратуру от скорого износа.
Для лечения и профилактики загрязнений форсунок также есть надежное средство, артикул 7554 очиститель систем непосредственного впрыска топлива Direkt Injection Reiniger. Заменяет стендовую очистку форсунок, работает по нагару, смолам. Немаловажный момент, что топливные присадки Liqui Moly начинают работать в системе при повышении температуры, то есть именно там, где чаще всего нужна очистка, а в баке происходит только смешивание с топливом.
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, такие моторы требуют специального профилактического ухода. В первую очередь, это уход за форсунками. Наиболее простым способом является использование присадок в топливную систему. Производя профилактический уход за топливной системой автомобилей с двигателями GDI, автовладелец может продлить его ресурс и наслаждаться повышенной мощностью и динамикой.
Автопроизводители не стоят на месте, развитие и усовершенствование двигателей с системами непосредственного впрыска продолжается. Уже представлены автомобили с моторами T-GDI, но это уже другой рассказ.
Что такое система GDI двигателя автомобиля и как работает
Чтобы объяснить принцип работы двигателя автомобиля GDI с непосредственным впрыском необходимо для начала рассмотреть теорию работы двигателей.
Вспомним теорию
Чтобы топливо сгорело, нужен воздух для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим.
Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси 14,7:1 — на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно — называется бедной, а в которой воздуха меньше, чем нужно (больше топлива) — называется богатой.
Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой — несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».
Вспомним, как работает мотор машины. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и нагревается. К концу сжатия впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Для дизеля нормальная степень сжатия — 18, а у бензиновых — максимум 12.
Чем выше давление в цилиндре — лучше эффективность. А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Больше 12 не получается.
Потому что есть детонация и калильное зажигание.
Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей мотора. Внешний признак детонации — стук. Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.
Длительная работа с данными факторами недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Поэтому заливают высокооктановый бензин (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».
Если хотим сделать бензиновый мотор экономичным, «эластичным» и более мощным, то должны избавиться от детонации и научить «питаться» бедной смесью.
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.
В результате, наиболее обогащенное топливом облако оказывается 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
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.
В итоге степень сжатия удалось поднять до 12 — 12,5. Двигатель автомобиля устойчиво работает на бедной смеси. По сравнению с бензиновым двигателем, GDI расходует на 10% меньше горючего, выдает на 10% больше мощности и экологичнее на 20%.
Вся правда о бензине с непосредственным впрыском | Как ухаживать за двигателем GDI
Непосредственный впрыск бензина (GDI) был отмечен автопроизводителями как большое достижение. Это новейшая технология подачи топлива, и титаны отрасли рекламируют ее лучшую производительность и лучшую экономию топлива.
Это не просто ажиотаж в индустрии. Двигатели GDI показали впечатляющие результаты.
Одним из примеров успеха GDI является Mazda 3. Когда Consumer Reports протестировал новый двигатель Skyactiv, расход бензина подскочил с 28 миль на галлон до 32 миль на галлон. Cadillac смог добавить к своему CTS 34 лошадиных силы без ущерба для экономии топлива.
Непосредственный впрыск бензина стал популярным и теперь используется в большем количестве автомобилей, чем когда-либо. Автопроизводители убеждены – GDI работает и эффективно.
Однако за эту дополнительную эффективность приходится платить. Давайте исследовать.
Что такое прямой впрыск бензина и как он работает?
Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском работают путем впрыска топлива под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания.
Это намного точнее, чем у старых систем впрыска топлива или карбюраторов.
Непосредственный впрыск обеспечивает более полное сгорание и более низкую температуру внутри цилиндра. Более низкие температуры обеспечивают лучшую степень сжатия, что означает большую эффективность и мощность при том же количестве топлива.
Некоторые производители предполагают, что двигатели GDI могут достигать 50-процентного увеличения крутящего момента на низких оборотах, а также возвращать 15-процентное увеличение экономии топлива.
Все это может звучать слишком хорошо, чтобы быть правдой. И в некотором смысле это так. Хотя повышение эффективности, без сомнения, реально, технология GDI создает совершенно новый набор проблем.
Проблемы с GDI
Главное преимущество технологии непосредственного впрыска бензина, ее точность, является также ее главным недостатком.
Многие люди жаловались в Национальную администрацию безопасности дорожного движения, что их автомобили с двигателем GDI часто засоряют топливную систему и накапливают нагар в двигателе.
Последствия могут быть катастрофическими: некоторые водители испытывают потерю мощности и двигатель глохнет. Любой, кто нуждался в ремонте двигателя, может сказать вам, что это не дешевый ремонт.
Как решить проблемы с GDI
Многие автопроизводители, использовавшие эту технологию, взялись за дело, чтобы попытаться исправить ее.
BMW и Kia специально выпустили бюллетени по техническому обслуживанию для своих дилерских центров, призывая их рекомендовать марки бензина без этанола и бензина с моющими средствами. Они также рекомендовали владельцам время от времени добавлять в свой автомобиль очиститель топливной системы.
Некоторые другие автопроизводители попытались внести инженерные исправления. Одним из примеров является модификация двигателя, которая позволяет ему распылять небольшое количество топлива на сами клапаны, чтобы действовать как растворитель и поддерживать их в чистоте.
Тем не менее, лучший способ поддерживать чистую и правильную работу двигателя GDI — регулярно проводить техническое обслуживание.
Специальное средство StrutDaddy для ухода за GDI
Хотя технология непосредственного впрыска бензина может быть относительно новой, для нас она уже устарела. Специалисты StrutDaddy, сертифицированные ASE, должны быть в курсе всех последних автомобильных технологий.
По мере того, как все больше и больше автомобилей на базе GDI появлялось в наших магазинах, мы понимали необходимость специализированного ухода. Вот почему мы предлагаем сервис и техническое обслуживание специально для двигателей GDI.
Наши механики являются экспертами в обслуживании систем прямого впрыска бензина. Будь то ремонт или плановое техническое обслуживание, мы гарантируем высочайшее качество обслуживания вашего автомобиля GDI.
Не доверяйте свой двигатель GDI кому попало! «Исправь один раз, исправь правильно» в StrutDaddy’s! Воспользуйтесь нашей онлайн-формой или позвоните нам по телефону (336) 599-4911, чтобы запланировать следующее обслуживание!
Двигатель с прямым впрыском (GDI)
Бензиновый двигатель с непосредственным впрыском (GDI) представляет собой более совершенную версию многоточечной системы, в которой топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а не во впускное отверстие.
Непосредственный впрыск улучшает эффективность сгорания, увеличивает экономию топлива и снижает выбросы.
Обе системы используют электронные топливные форсунки для впрыска топлива в двигатель, но разница заключается в том, где они впрыскивают топливо. В системах с распределенным впрыском топливо распыляется во впускные отверстия.
В настоящее время используются четыре основных типа систем впрыска топлива: впрыск через корпус дроссельной заслонки, впрыск через порт, последовательный впрыск и непосредственный впрыск. Основным преимуществом технологии прямого впрыска является лучшая экономия топлива для большинства применений и немного большая мощность.
Одна из проблем двигателей GDI связана с наличием мелких частиц масла/грязи, которые могут выдуваться из системы вентиляции картера и оседать на стенках впускного канала и задней части клапана. Углерод прилипает к клапану, потому что топливо не распыляется на заднюю часть клапана, как в системе с распределенным впрыском.
Накопление может стать настолько значительным, что кусок может отколоться и повредить каталитический нейтрализатор. Это также может вызвать проблемы с зажиганием.
Некоторые OEM-производители используют впрыск как через порт, так и через цилиндр, чтобы уменьшить накопление углерода, в то время как другие поставщики работают над ТНВД высокого давления, которые лучше распыляют топливо, чтобы свести его накопление к минимуму. Но не существует волшебной формулы для предотвращения накопления углерода.
Двигатели с непосредственным впрыском также страдают от состояния, называемого преждевременным зажиганием на низких оборотах (LSPI). LSPI — это аномальное сгорание, вызванное повышенным давлением в цилиндре, характерное для двигателей GDI с турбонаддувом, работающих на низких оборотах с высоким крутящим моментом.
При многоточечном впрыске топливо распыляется по мере того, как оно впрыскивается во впускное отверстие, а затем втягивается в камеру сгорания. Это не самый эффективный метод смешивания и воспламенения топлива, но он все же намного эффективнее карбюратора.
Новые компьютерные технологии позволили производителям перейти на GDI, чтобы обеспечить более точный контроль процесса сгорания и снизить выбросы. Однако мелкие частицы, которые не распыляются, вызывают горячие точки в камере сгорания. OEM-производители и вторичный рынок знают об этом, и даже производители масел работают над решением проблемы.
Компьютер, который сообщает форсункам, когда впрыскивать топливо, управляет обеими системами электронным способом, но основное различие заключается в том, где каждая из них распыляет топливо. Впрыск через порт распыляет топливо во впускные отверстия, где оно смешивается с поступающим воздухом.
Форсунки обычно расположены в направляющих впускного коллектора. Когда впускной клапан открывается, топливная смесь втягивается в цилиндр двигателя.
При непосредственном впрыске форсунки находятся в головке блока цилиндров и впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания, смешиваясь с нагнетаемым воздухом.