Двигатель GDI: плюсы и минусы

GTI – аббревиатура (Gasoline Direct Injection), подразумевающая применение на бензиновом двигателе впрыска топлива напрямую в камеру сгорания. По своей сути, такой двигатель представляет собой смесь более распространенных дизельных и бензиновых движков.

Двигатель GDI: принципиальные особенности.

От дизельного мотора GTI получил топливный насос высокого давления, который способен подавать на инжекторы камеры сгорания топливо под давлением порядка 5 Мпа и принцип впрыска топлива на завершающем этапе сжатия. Здесь же стоит отметить и увеличенную степень сжатия в цилиндрах, которая не свойственна для обычных бензиновых ДВС.

От бензинового же двигателя GTI получил в первую очередь сам тип применяемого топлива – бензин, а еще свечи зажигания.

Как следствие синтеза этих двух систем, GTI обрел следующие режимы работы.

Принцип работы.

В повседневных размеренных городских поездках бедная топливная смесь поступает на последнем этапе сжатия и в последующем воспламеняется свечой зажигания. Такой режим работы на бедной смеси только при небольших нагрузках обусловлен тем, что обедненная топливовоздушная смесь при увеличенной степени сжатия может приводить к перегреву внутренних деталей цилиндра и таким нехорошим моментам, как калильное зажигание и детонация. Именно по этой причине в обычных бензиновых двигателях степень сжатия не превышает 12 единиц, в отличии от дизельных, где порядка 18.

При интенсивных городских и загородных скоростных поездках, не требующих резкого увеличения мощности, топливо в классической (стехиометрической) для бензинового двигателя смеси поступает на этапе впуска.

При необходимости резкого старта, GTI работает сразу в двух перечисленных режимах. Сначала, на этапе впуска, подается сверх обедненная смесь, которая не способна воспламениться от горячих элементов цилиндра (калильное зажигание), а на последнем этапе сжатия к ней подается дополнительная порция топлива, что в целом увеличивает отдачу мотора, но при этом исключает детонацию.

Основные плюсы и минусы двигателя GDI.

Плюсы.

В пользу использования GDI двигателей говорят следующие их достоинства:

1. увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси, при которой получается избегать такие разрушительные процессы, как детонация и калильное зажигание;
2. способность мотора работать на сверх обедненной смеси без потери мощности (результат — существенная экономия топлива);
3. уменьшенное количество выбрасываемого углекислого газа и других вредных веществ в окружающую среду за счет сокращения количества сжигаемого топлива.

Минусы.

Однако, по причине применения в подобных системах высоконагруженных и сложных механизмов, их обладателям пока приходится мириться с:

1. большей стоимостью на этапе приобретения автомобиля;
2. большей стоимостью обслуживания, так как более сложная топливная аппаратура требует от обслуживающего персонала большей квалификации. В том числе будут дороже и расходные материалы, запчасти.

Возможно в будущем эта ситуация изменится, а пока есть, как есть: любой дополнительный комфорт и удовольствие от управления более мощным, по сравнению со стоящими в соседней полосе, автомобилем требует дополнительных капиталовложений.

Видео.

Рекомендую прочитать:

К записи оставлено 4 коммент.

Современные автопроизводители стремятся снизить негативные влияния на внешнюю среду, минимизировать расход, и при этом повысить мощность. Двигатели с обычной системой питания (во впускной трубопровод) израсходовали все идеи улучшения экономичности и экологичности.

Двигатели GDI (разработка Mitsubishi), FSI(Volkswagen), HPI(Peugeot-Citroen) имеют преимущество над двигателями с с-мой питания (во впускной трубопровод) по топливно-экономическим, экологическим и динамическим свойствам. Но эта конструкция имеет новые детали, которые снижают надежность автомобиля, а стоимость ремонта системы впрыска стала такой же дорогой, как и на дизельном двигателе, так же увеличились требования к моторному маслу и самому топливу.

из минусов плохой запуск в морозные дни, особенно утром, поэтому в данном двигателе особое внимание следует уделить свечам зажигания, использовать свечи непосредственно применяемые на инжекторных двигателях, и рекомендованные производителем данного двигателя

Это «Легендарный двигатель» Джидай. Известен еще по Митсубиши. Лить в него можно только «высший» бензин и такое же масло, сам по себе дороже по цена поэтому экономия сомнительная. Со временем становится колоссальным геморроем для автовладельца сколько форумов об этом двигателе написано. Инновации это хорошо забытое старое зачем Хундаю этот двигатель нормальная машина была.

Материалы: http://autoepoch.ru/avtoazbuka/dvigatel-gdi.html

История двигателей GDI (Gasoline Direct Injection) берет начало в 1925 году, когда шведский инженер Е.Хесселаман создал легкую и экономичную установку с искровым зажиганием, работающую сразу на нескольких видах топлива: бензине, солярке, масле и керосине. Подача топлива в камеры сгорания осуществлялась насосом, а для воспламенения слабо сжимаемой смеси использовались свечи. По мере изменения внешних температур менялся и вид топлива. В сравнении с предшественником современные GDI-агрегаты многократно улучшены и заслужили признание ведущих компаний мирового автопрома, хотя в качестве топлива в них используется лишь бензин. Первой серийный выпуск авто с установкой Gasoline Direct Injection начала компания Daimler-Benz. Рассмотрим подробнее, что такое GDI двигатель? Как он устроен? Что делает его популярным? И есть ли у него недостатки?

В GDI-двигателях реализована идея прямого впрыска топлива в камеру сгорания. Подобное решение для остальных бензиновых агрегатов нехарактерно. GDI двигатели объединили в себе некоторые черты двигателей на бензине и на дизельном топливе, получив в итоге очень достойные характеристики. От дизелей GDI достался топливный насос, подающий топливо под давлением около 4,8 Мпа (примерно 50кг/см 2 ) и система впрыска на финальной стадии сжатия, а от бензиновых – тип топлива и свечи зажигания. Форсунка в GDI направляет топливо прямо в цилиндр, там же происходит его смешивание с воздухом, однако для зажигания смеси используется искра.

Впрыск топлива в обычном инжекторном двигателе и GDI.

Подаваемая в цилиндр смесь хорошо структурирована, направляется по выверенной траектории, распределяется по всему объему, но в разной концентрации. Обедненная порция так называемой «холодной» концентрацией достигает стенок цилиндра, тогда как более богатая «горячая» – остается в центре, где располагается свеча. В этом секрет сохранения работоспособности двигателя, несмотря на использование сверхобедненных смесей, что объясняется созданием необходимой концентрации у самой свечи. Вдобавок агрегат оснащается двумя топливными насосами, один из которых дислоцируется в баке, что типично, а другой, насос высокого давления (ТНВД), создает атмосферу в топливной рампе.

Благодаря ТНВД удалось свести к минимуму время открывания форсунок и понизить расход бензина, сохранив на достойном уровне крутящий момент и разгонные показатели. В двигателях с инжектором на холостых оборотах открытие форсунки происходит через 3 мс, а в GDI-двигателях – через 0,51 мс. Это в 6 раз быстрее!

На практике для достижения всех плюсов прямого впрыска инженерам пришлось сделать многое, например:

• изменить форму поршневого днища так, чтобы она обеспечивала подачу смеси непосредственно к свече;
• увеличить давление бензина с 3 до 50 бар;
• выполнить в головке блока каналы впуска для получения воздушного винта в цилиндрах и др.

Движение воздуха в камере сгорания и форма поршня. Двигатель Mitsubishi 4G93 GDI.

Читайте также: TDI двигатель — что это такое и чем он отличается от GDI.

• Выпускаемые в Японии агрегаты располагают режимом Ultpa Lean Combustion Mode, разрешающим использовать супер-обедненную смесь в пропорции 37-41:1. Этот режим задействуется до достижения порога в 115-120 км/ч если нет резких изменений нагрузки и обеспечивается постепенное наращивание скорости. Впрыск осуществляется спиральной струей по ходу стрелки часов.
• Стехиометрический режим Superior Output Mode используется, когда стрелка показывает 125 км/ч и более, автомобиль преодолевает затяжной подъем или же буксирует прицеп.
• В режиме Stich F/B состав рабочей смеси очень похож на характерный для стехиометрического. Технология имеет свои подрежимы, в одном из которых (Closed loop) воздушно-бензиновый баланс определяется показаниями кислородного датчика, в другом же (Open loop) — сенсоры на состав топливной смеси не влияют.
• В двигателях GDI европейского образца есть еще одно усовершенствование – Two-Stage Mixing, – обеспечивающее эффективный двухступенчатый бензиновый впрыск в момент резкого старта либо стремительного обгона. Технология подразумевает двукратный впрыск в течение четырехтактного цикла. На впуске в цилиндр попадает двукратно супер-обедненная смесь, но она не воспламеняется и содействует преимущественно охлаждению камеры. А в момент сжатия подается уже сверх-обогащенная смесь, в пропорции воздуха и горючего 12:1, так коэффициент заполняемости камеры повышается и двигатель показывает предельную мощность.

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.

Материалы: http://avtonov.com/gdi-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%8D%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5/

Российские автомобилисты в 2000 году впервые столкнулись с таким понятием, как GDI двигатель. О его плюсах общественность узнала быстро, а вот с минусами столкнулись позже, когда соответствующие автомобили были приобретены и начались проблемы с силовым агрегатом, который прозвали «джедаем».

Аббревиатура GDI расшифровывается Gasoline Direct Injection. Эти три слова таят в себе понятие о двигателе, в котором топливо впрыскивается непосредственным образом в цилиндры. Это единственный двигатель, в котором бензин не направляется в коллектор. Первым, кто начал производить подобные механизмы, была японская компания Mitsubishi. Её идею подхватили в Toyota, Nissan и BOSCH.

Возьмём для сравнения обычный силовой агрегат инжекторного типа с коллекторной системой подготовки топлива. В таких двигателях в цилиндры поступает заранее подготовленная смесь бензина и воздуха, которая формируется в коллекторе. В этом отделе имеются форсунки, работа которых находится на контроле у электронной системы. Двигатель GDI работает по другой схеме. Здесь также имеется форсунка, но направлена она в сторону камеры горения. Впускные клапаны пропускают через себя только потоки воздуха, которые в цилиндрах встречаются с топливом.

За однородность топливной смеси следит электронный блок. Он имеет сложную конструкцию и серьёзное программное обеспечение. Эта система рассчитана на активизацию нескольких рабочих циклов. Топливо, попадая в двигатель, переходит в состояние тумана и именно в таком виде смешивается с воздухом. На этом плюсы рассматриваемого двигателя не заканчиваются, равно как и минусы.

Чтобы найти плюсы, которые могли сделать двигатель GDI привлекательным для покупки, пришлось сильно постараться. Получилось их немного:

1. Качественная работа мотора на обеднённой топливной смеси.
2. Передвижение в условиях города сопровождается низким расходом топлива. Эти плюсы хорошо ощущаются при стоянии в пробках, когда двигатель работает на холостых оборотах. В таком режиме бензин расходуется на 25% меньше. При скоростных режимах эта экономия теряет свою актуальность.
3. Высокая мощность и большие показатели тяги.

Негативные особенности

Если плюсы нам приходилось буквально «высасывать из пальца», то проблемы двигателя GDI находятся на поверхности, они очевидны и настолько серьёзны, что игнорировать их не получится.

Начать стоит с высокой требовательности относительно качества топлива. Эти минусы самые существенные для каждого россиянина, который в силу обстоятельств вынужден пользоваться не самым качественным бензином. В идеале необходимо использовать бензин, октановое число которого превышает отметку 101. Для России такое топливо недоступно, использование 98-го бензина, пусть даже самого качественного, приведёт к тому, что двигатель довольно быстро выйдет из строя. Не позволительно использование топлива с искусственно увеличенным октановым числом за счёт присадок, добавок и очистителей. Автомобиль оповестит своего владельца про использование ненадлежащего бензина вибрациями кузова, которые мимо внимания точно не пройдут. Минусы не заканчиваются на проблемах с выбором топлива.

Форсунки доставляют немало проблем автовладельцу. Они устанавливаются непосредственно на цилиндры, внутри которых создаётся давление. Обычные модели форсунок не выдержат таких условий работы. Казалось бы, можно купить новую деталь, установить её и продолжать эксплуатацию авто. Такое решение невозможно, поскольку форсунки не поддаются разборке, их нельзя прочистить и реанимировать, а купить можно только в цельном виде. Такие минусы в работе агрегата приносят неудобства водителям и приумножают расходы на эксплуатацию GDI. Не стоит надеяться на низкую стоимость форсунок. Здесь водителя также ждёт неприятная новость.

Рабочий потенциал форсунок, которые созданы для работы в условиях повышенного давления, не радует своей длительностью. Минусы нарастают, как снежный ком, а мы ещё не подобрались к последнему пункту.

1. Воздухопропускной фильтр и гидрокомпенсаторы.

Приобретая двигатель GDI, морально подготовьте себя к частому обслуживанию воздушного фильтра. Гидрокомпенсаторы будут напоминать о себе стучанием. Даже после прокачки или полноценной замены этих элементов проблема возникнет вновь после короткого времени. Такое поведение агрегата GDI сложно объяснить, адекватная причина до сих не найдена.

Обзор получился разгромным, с негативным оттенком. Минусы имеются в каждом двигателе, но не такие существенные, как в случае с «джедаем». Конструкторы продолжают работать над усовершенствованием этого автомобильного механизма, пытаясь недостатки превратить в плюсы. Мы не теряем надежды, что в ближайшем будущем их работа принесёт положительные результаты и каждый российский водитель сможет без опасений купить автомобиль с двигателем GDI, в котором будут одни плюсы.

Материалы: http://carextra.ru/obzory/gdi-dvigatel.html