— Pajero (1999 н/в), — Pajero Sport (1997-2009), — Delica (1994-2007), — Eclipse (2000-2006), — L200 (1996-2006).
GDI двигатели: плюсы и минусы двигателей GDI, что это такое
Gasoline Direct Injection или GDI — это система впрыска топлива для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива. На конструкции устройства нанесены различные аббревиатуры от разных производителей. Mitsubishi (а также KIA и Hyundai) дали название GDI, Volkswagen — FSI, Ford — Ecoboost, Toyota — 4D, Mercedes, BMW и некоторые другие скрывают термин «прямой впрыск» в перечислении двигателей. В этих системах впрыска форсунки устанавливаются на головке блока цилиндров, и впрыск осуществляется непосредственно в каждую камеру сгорания, минуя впускной коллектор и впускные клапаны. Топливо подается в цилиндр под высоким давлением с помощью топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Отличия и особенности работы двигателей GDI прямого впрыска топлива
По сути, это своего рода симбиоз дизельных и бензиновых двигателей. GDI унаследовал систему впрыска и ТНВД от дизеля, само топливо и свечи зажигания от бензинового двигателя. Родоначальником двигателей GDI была компания Mitsubishi, когда в 1995 году был представлен Mitsubishi Galant 1.8 GDI. Нынешний двигатель с непосредственным впрыском. Это сложная система передач и электроники с похожим на дизельный характером и рабочим шумом.
Двигатель с прямым впрыском появился в мире гораздо раньше. Daimler-Benz использовал такие двигатели в своих гоночных автомобилях в 1950-х годах, позже также в гражданских автомобилях, а в авиационной промышленности их можно было встретить уже в начале 1940-х годов.
Различия (разновидности) двигателей GDI. Марки автомобилей, где используется GDI
Условия для разработки и массового перехода на системы впрыска топлива GDI большинством ведущих автопроизводителей были достаточно предсказуемы. Экологические нормы, требующие усовершенствованных выхлопных систем, и глобальная проблема разработки экономичных двигателей.
В двигателях GDI используются различные типы топливно-воздушных смесей. Это позволяет добиться целевой экономии топлива, более полного сгорания смеси и дальнейшего повышения производительности. Двигатель в целом является результатом дальнейшего развития системы GDI, в которой важную роль играют электронные схемы. ЭБУ быстро реагирует на малейшие изменения в поведении автомобиля с помощью датчиков, распределенных по всей системе, и адаптирует топливную систему к потребностям водителя.
Теоретическая часть
В обычном двигателе с впрыском топлива, использующем распределительную систему смесеобразования, в цилиндры подается готовая бензино-воздушная смесь. Смешивание воздуха и топлива происходит во впускном коллекторе, где установлены форсунки впрыска с электронным управлением. В двигателе GDI, с другой стороны, инжектор направляется непосредственно в камеру сгорания. Следовательно, через впускные клапаны проходит только воздух, а процесс смешивания происходит непосредственно в цилиндрах.
Читайте также: Что такое ремень ГРМ, через сколько километров его нужно менять и что произойдет, если он порвется?
Камера сгорания двигателя GDI
Конечно, в таких условиях очень трудно добиться однородной смеси для горения. Поэтому двигатель GDI управляется сложным электронным блоком, программное обеспечение которого рассчитано на различные рабочие циклы. Кроме того, для достижения идеальных параметров смеси необходимо использовать специальные вихревые форсунки, направляющие топливо внутрь в виде тонкого тумана.
Следует отметить, что двигатель GDI имеет преимущества прежде всего в том, что он работает с крайне бедной смесью, в которой содержание бензина снижено до 1:20 по отношению к содержанию воздуха, тогда как при распределенном впрыске это соотношение поддерживается постоянным на уровне 1:14. Но даже двигатель с прямым впрыском не может постоянно работать таким образом, и под нагрузкой нормальное соотношение газовой смеси восстанавливается во впускной системе.
По этой причине двигатель GDI должен быть оснащен двухступенчатой топливной системой. Со всеми этими различиями вытекают основные недостатки конструкции — посмотрим, смогут ли они быть преодолены преимуществами, вытекающими из перехода на непосредственный впрыск.
Положительные стороны
Как упоминалось ранее, основное преимущество двигателя GDI заключается в том, что он может работать на очень низкой смеси при низкой нагрузке. Преимуществом уменьшения соотношения с 1:14 до 1:20 является значительное снижение расхода топлива при смешанной или городской езде. Экспертные исследования показывают, что при городской езде длительная работа двигателя на постоянных оборотах холостого хода сразу снижает расходы на топливо на 20-25%. Однако при быстрой езде по шоссе двигатель GDI требует такого же количества топлива, как и двигатель с раздельным впрыском топлива.
Двигатель Kia GDI
Дополнительные преимущества дает процесс прямого сжигания топлива в камере сгорания. Специалисты по автомобильным двигателям могут сказать вам, что сгорание в цилиндре происходит неравномерно — большая часть топлива воспламеняется в непосредственной близости от свечи зажигания, в то время как широкие участки камеры охватываются неравномерно, в результате чего остатки топлива попадают в выхлопную трубу. Volkswagen стал первопроходцем в области непосредственного впрыска, который стал известен как FSI и впоследствии был принят другими производителями.
За один впрыск инжектор может впрыснуть до пяти фракций топлива, которые образуют неравномерную смесь, адаптирующуюся к нюансам процесса сгорания. В результате двигатели FSI и современные агрегаты GDI достигают меньшего расхода топлива, меньших выбросов и лучшей стабильности на низких оборотах.
Двигатель Audi FSI V6
Это изменение в составе также оказывает положительное влияние, увеличивая мощность и тягу примерно на 10-15%. Кроме того, двигатель GDI предлагает преимущества, связанные с уменьшением отложений сажи. Оно увеличивает срок службы многих компонентов, и масло сохраняет большинство своих свойств до момента, когда его необходимо заменить. Еще одним преимуществом является снижение риска отказа двигателя из-за закупорки масляных каналов продуктами сгорания. Однако ни одна сложная конструкция не лишена недостатков — даже двигатель с прямым впрыском.
Главные недостатки
К недостаткам двигателей с прямым впрыском относится более сложная система впуска, включающая топливный насос высокого давления, аналогичный дизельному двигателю. Использование таких агрегатов приводит к тому, что двигатель GDI становится чувствительным к качеству топлива. Это касается не только содержания твердых частиц, но и наличия в топливе серы, железа, фосфора и многих других неорганических компонентов. Недостатки проявляются в частых отказах двигателя при использовании некачественного топлива.
Принципиальная схема энергосистемы GDI
Читайте также: Прокладка головки блока цилиндров и размер группы прокладок поршня от Isuzu
Кроме того, проблемы двигателей с прямым впрыском связаны с тем, что в них используются очень специфические технические решения, с которыми в настоящее время знакомы лишь немногие специалисты по техническому обслуживанию. Поэтому двигатель GDI не может быть отремонтирован так же легко, как обычный двигатель с распределенным впрыском. Недостатки этих двигателей также могут быть связаны с двухступенчатой системой впрыска, упомянутой в теоретической части. Почти у каждого производителя есть свои специфические анализы:
- Моторы Toyota и Lexus с непосредственным впрыском страдают от поломки клапанов двухступенчатого насоса, приводимого распредвалом. В результате бензин поступает в картер двигателя, что приводит к его непоправимым поломкам в течение 1–2 дней;
- Двигатели Mitsubishi оснащаются двумя различными насосами — низкого и высокого давления. Второй узел достаточно часто забивается твёрдыми частицами, содержащимися в некачественном топливе. В результате мотор может отлично работать на холостых и низких оборотах, но глохнуть при нажатии на педаль газа;
- В двигателях Cadillac применяются пьезофорсунки с особым напылением. При длительной работе на топливе с высоким содержанием серы они разрушаются, что приводит к необходимости ремонта стоимостью в 1500–2000 долларов.
Пьезофорсунка двигателя GDI.
Недостатком может быть низкая доступность запасных частей для этих двигателей — очень часто приходится ждать 2-3 недели, что приводит к длительному простою автомобиля. Поэтому при покупке автомобиля с непосредственным впрыском следует серьезно задуматься о его ремонте и необходимости заправляться качественным топливом на фирменных АЗС.
