Что такое система GDI авто
Что такое система GDI авто
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».
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.
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.
Что такое система впрыска GDI?
Что такое система впрыска GDI?
Бензиновый двигатель — легко пускается, разгоняется быстро, но любит «покушать». Дизель не столь быстроходен, имеет повышенный уровень шума, зато потребляет меньше топлива. Вот бы совместить их. Такими качествами обладают двигатели GDI с непосредственным впрыском топлива.
Чтобы объяснить принцип работы двигателя GDI с непосредственным впрыском рассмотрим теорию двигателей.
Теория работы двигателя
Чтобы топливо сгорело, нужен воздух. Но надо смешать с топливом столько воздуха, сколько нужно для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим. Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси выражается соотношением 14,7:1, то есть на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно — называется бедной, а та, в которой воздуха меньше, чем нужно (то есть больше топлива) — называется богатой.
Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой смеси несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».
Воздух нужен не только для сгорания. Чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем больше отдача двигателя. И нам очень выгодно, чтобы больше воздуха попало в цилиндр на такте впуска: тем больше потом будет давление. А вот теперь пора разбираться, почему дизель экономичнее.
Вспомним, как работает ДВС. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем она сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и от этого еще и нагревается. К концу сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Давление в цилиндре дизеля намного выше, чем в цилиндре бензинового двигателя: для дизеля нормальная степень сжатия — 18, а у бензиновых — едва достигает 12. А выше давление в цилиндре — выше и эффективность.
А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Пробовали. Но выше 12 не получается. Потому что есть такие явления, как детонация и калильное зажигание.
Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей двигателя. Внешний признак детонации — стук. Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.
Длительная работа с детонацией и калильным зажиганием недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Детонацию и калильное зажигание провоцируют высокая температура и высокое давление. Во избежание детонации моторы с высокой степенью сжатия «кормят» высокооктановым бензином (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».
Если мы хотим сделать бензиновый двигатель экономичным, «эластичным» и при этом более мощным, то мы должны избавить его от детонации и научить «питаться» бедной смесью. Вот если бы топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр.
Как работает двигатель GDI?
Двигатель GDI напоминает по конструкции и обычный бензиновый, и дизель. В каждом цилиндре присутствует и свеча зажигания, и 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. Работа на сверх бедных смесях. Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и загородном движении на скоростях до 120 км/ч. В этом случае топливо подается в цилиндр практически как в дизеле — в конце такта сжатия.
В результате наиболее обогащенное топливом облако оказывается непосредственно 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. Этот режим используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. 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.
Еще один режим реализует система управления GDI. Он позволяет повысить момент двигателя в том случае, 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 сверх бедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.
Что в итоге? Степень сжатия удалось поднять до 12—12,5, двигатель устойчиво работает на очень бедной смеси. По сравнению с «обычным» бензиновым двигателем, GDI расходует на 10% меньше топлива, выдает на 10% больше мощности и выбрасывает на 20% меньше углекислого газа.
GDI это хорошо или плохо
Уже третий год я езжу на своем галанте, которому в этом году исполнилось 15 лет. У меня GDI 🙂 и за всё время эксплуатации почти везде и всюду я слышу один только необоснованный негатив по поводу этого двигателя и постоянные рекомендации как можно скорее избавиться от этой машины, что и сподвигло меня написать этот пост. Постараюсь вкратце описать принцип работы, особенности эксплуатации, ну и в конце вывод, стоит ли его покупать.
Система GDI (Gasoline Direct Injection) создавалась для того, чтобы сжигая сверхбедные топливовоздушные смеси (140,160 в отличие от стандарта 115-17) выдавать приличный крутящий момент, не сжирая при этом топливо ведрами.
Это 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.
Такие двигатели более экономичны (до 20% экономии), отвечают более высоким экологическим стандартам, однако и более требовательны к качеству топлива.
Но вернёмся к Mitsubishi.
Особенностью gdi, как уже выше сказано, является работа двигателя на сверхбедных смесях, засчет подачи топлива непосредственно в камеру сгорания, под высоким давлением, порядка 4.8 МПА (в районе 50кг/см2) Для достижения такого давления используется Топливный Насос Высокого Давления(ТНВД), нагнетающий такое давление в топливную рампу к форсункам. В результате время открытия форсунки для обеспечения устойчивой работы двигателя удалось существенно сократить, что обеспечило низкий расход топлива, хороший крутящий момент, и отличную динамику разгона автомобиля. Так на обычных инжекторных двигателях время открытия форсунки порядка 3.0 мсек, на холостом ходу, а на двигателях GDI 0.51 мсек.
До 1998 года ставился так называемый ТНВД первого поколения, по всеобщему признанию самый капризный и неремонтопригодный. Он без системы слежения за давлением топлива в рампе, при износе подлежит как правило замене вследствие износа плунжеров. Однако его можно заменить (отчеты в интернете есть) на самый распространенный у нас ТНВД второго поколения или трехсекционный (ставившийся до 2000года). Он состоит из привода, регулятора давления и основного насоса. Двигатели, оборудованные такими насосами, имеют датчик давления топлива, и компьютер в случае потери давления, переводит двигатель в аварийный режим, что позволяет доехать до места стоянки.
Итак, вкратце мы имеем тот же самый обычный двигатель внутреннего сгорания, как и у всех других авто, дополненный в нагрузку ТНВД, регулятором и форсунками.
Основная проблема всегда в ТНВД. Это очень капризная и дорогостоящая вещь. Новый насос обойдётся в сумму около 40тыс.рублей, контрактный от 5 до 7. Но у нас научились этот насос перебирать. В интернете есть подробные пошаговые инструкции с фотографиями. Чтобы до такого не дошло, надо не тупо гонять на своём авто, но и следить за ним. В первую очередь заправляться только на проверенных брендовых заправках. И бензин, как предписано заводом-изготовителем, только 95 и выше. На этом не надо экономить, ведь чем ниже октановое число, тем больше серы и свинца. Противники gdi всегда упирают на качество нашего бензина, убивающее эту нежную систему. К счастью сейчас не начало 2000-ных, и качество нашего топлива уже стало идентично тому, под которое инженеры митсубиши в своё время эту систему разрабатывали. Но всё равно наш бензин гуано редкостное, именно поэтому gdi оснащён аж тремя топливными фильтрами (которые я рекомендую менять вместе с заменой масла). Один на топливном насосе в баке, второй в подающей магистрали (у меня перед задним правым колесом на днище) и третий фильтрик тонкой очистки в самом ТНВД (его номер MD619962).
Если фильтры забиты, то насос в баке не способен обеспечить надежный напор бенза для ТНВД. Тогда ему приходится высасывать топливо из подающей магистрали. Этого никто не замечает. И в принципе всё бы хорошо, но когда на входе насоса создаётся давление ниже чем -0,981 атм, происходит вакуумный разрыв потока. И происходит это между плунжером и клапанами. Происходит это настолько быстро что, мы этих процессов не слышим. Но за этот период поверхности, в месте образования вакуумного разрыва, мгновенно высыхают. И все прецизионные деталюшки шевелятся «на сухую».Топливо — смазка для нагнетательной части насоса. Из-за гидроударов страдает регулятор давления. Пока он в хорошем состоянии — способен компенсировать такие колебания. Но уставший НЕТ. Отсюда провалы, жор и все вытекающие последствия.
Далее, каждые 50-70 тысяч необходимо чистить впускной тракт. У джидаев склонность к повышенной засаженности впускного тракта, через клапан рециркуляции выхлопных газов(EGR). Удобно объединять эту процедуру с заменой ремня ГРМ. EGR вообще отдельная тема, следующий пост будет посвящён ему и вопросу, глушить его или нет.
Итак, на что стоит обратить внимание по работе мотора, чтобы не допустить критичного износа ТНВД, и вовремя принять меры.
Самый первый признак если обороты стали плавать при включенной нагрузке (положение R или D) в диапазоне от 600 до примерно 1200 об, мин, с периодичностью 5-10 секунд
Двигатель не развивает обороты до отсечки, или развивает их вяло
При включенной нагрузке (D или R) горит лампа чек.
При всех этих признаках имеет смысл проверить давление топлива. Если нет диагностического сканера, давление можно проверить при помощи обычного вольтметра. Сигнал можно снять со среднего контакта датчика давления топлива, расположенного на топливной рампе. При этом измерение надо проводить на прогретом двигателе и включенном D или R, так как при нагрузке обороты начинают падать до 500- 550 и ТНВД теряет давление, если неисправен.
ЭБУ, на этих автомобилях, даже в худшем случае, полной потери высокого давления (работа только при давлении создаваемого погружным насосом), переключается в аварийную программу, и увеличивает время открывания форсунки, на промежуток до 3.2 милисекенды, вместо 0.51 м.сек.(режим работы обедненной смеси) на холостом ходу, и не позволяет развивать мотору обороты свыше 2000 об. мин, это позволяет добраться до Автосервиса.
Нестабильность давления может быть также связана в случае выхода из строя форсунок. В случае зависания иглы распылителя в открытом положении, давления в системе не будет, при этом, как правило, бензин попадает в масло через поршневую. При запуске движок немного подклинивает, есть риск получить гидроудар. Рекомендуется чистить форсунки Винсом без снятия с автомобиля через каждые 30000 км, перед заменой масла в двигателе.
Прежде чем впадать в панику и расстраиваться, можно попробовать сделать следующее: открутить топливоподающую трубку низкого давления перед входом в ТНВД, и прочистить микрофильтрик, проверить состояние топливо приемной сеточки в баке, если давно не было замены топливного погружного фильтра( свыше 35000-40000 км) проанализировать состояние чистоты топливного бака. Номинальное давление, создаваемое насосом низкого давления 3.8-4.0 кг., Если же эти меры не привели к желаемому результату и давление не пришло в норму, то ТНВД подлежит ремонту или замене.
Механическая часть этих двигателей отличается повышенной надежностью. Средний моторесурс этих двигателей без промежуточного ремонта (замена поршневых колец, шатунных вкладышей, и резинотехнических изделий) составляет около 300000км при правильной эксплуатации. При этом блок цилиндров даже при таком пробеге имеет состояние нового (на цилиндрах отчетливый хон), поэтому как правило ремонт обходится заменой колец стандартного размера.
Частенько встречаются моторы с характерным стуком гидрокомпенсаторов. Это следствие несвоевременной замены масла, или использования некачественных смазочных материалов. Стуку гидрокомпенсаторов также способствует повышенная засаженность мотора. Качественная чистка мотора от сажи реальна только при снятии ГБЦ. Лучше всего это совместить с работами по замене поршневых колец. во время промежуточного ремонта. Гидрокомпенсаторы в большинстве случаев получается привести в порядок, тщательно промыв их от нагара в специальной жидкости, и прокачав их маслом перед установкой.
Стоит ли покупать gdi? Если он не убит, и вы сможете его содержать, то однозначно оно того стоит. Когда вы наваливаете 140 по трассе, а ваш двиг объёмом 2,4л выдаёт средний расход в 7,5 на сотню, то это однозначно здорово
ГБО на двигатели с прямым впрыском
Газовое оборудование на двигателе с прямым впрыском.
Первые двигатели, используемые подачу бензинового топливо напрямую в камеру сгорания, начали применять на авто в 90-х годах XX века. Современные автопроизводители, в угоду экономии и экологии, начали чаще комплектовать свои машины подобными силовыми агрегатами. В связи с чем у владельцев данных авто появились вопросы о возможности установка ГБО на непосредственный впрыск, а также какие последствия переоборудования могут возникнуть.
Использовать систему прямого впрыска в массовом производсте начала японская Mitsubishi, с маркировкой двигателей GDI (Gasoline Direct Injection – непосредственный впрыск бензина). У концерна VAG эти моторы маркируются FSI, TFSI, TSI, которые получили широкое применение на автомобилях Volkswagen, Shkoda, Audi, Seat.
У других производителей это:
Fiat (GTS).
BMW (THP).
Pego (HPI).
Mercedes-Benz (CGI).
Mazda (DISI).
Ford (Ecoboost).
Независимо от названия системы суть для всех одинакова — подача топлива осуществляется на прямую в цилиндр, минуя впускной коллектор и клапана. Специальная бензиновая форсунка, которая работает под высоким давлением впрыска (30-120 atm), находится непосредственно в камере сгорания. На обычных движках форсунки стоят в коллекторе перед клапанами.
ГБО 4 поколения и прямой впрыск: решение проблемы.
На двигателе GDI охлаждение топливной форсунки происходит при подаче бензина. Если на него установить стандартное газовое оборудование 4-го поколения классическим методом, схема работы которого подразумевает отключение штатных инжекторов, то под воздействием высокой температуры бензиновые форсунки попросту сгорят.
Производители ГБО нашли решение, применив технологию бинарного режима впрыска топлива. Что означает — в процессе работы авто на газовом топливе, через бензиновую форсунку происходят редкие довпрыски бензина (1-3). Как правило, доля бензиновой составляющей находится в диапазоне 10-30%.
Установка ГБО на непосредственный впрыск не отличается от стандартной. При грамотном монтаже проблем не возникает. Главное отличие системы в ином алгоритме работы электронного блока управления.
Системы способна обеспечить соотношение бензина к газу:
-BRC Sequent Direct Injection (Италия) 10/90%.
Стоимость комплектов 4-го поколения с непосредственным впрыском составляет свыше 25 тысяч рублей (конечная цена зависит от мощности мотора и комплектации оборудования под конкретный автомобиль).
КОМПЛЕКТЫ BRC Sequent Direct Injection (Италия)
Срок окупаемости такого газового оборудования будет больше и экономические показатели также будут ниже чем на машинах с распределённой подачей топлива. Но как показывает практика, а также основываясь на многочисленных отзывах владельцев таких автомобилей, затраты на топливо существенно будут снижены.
Для подбора комплекта оборудования ГБО с непосредственным впрыском, Вам необходимо знать:
- Марку авто;
- Тип двигателя;
- Мощность двигателя;
Если Вы не смогли обнаружить Ваш автомобиль, Вам необходимо отправить на электронный адрес
- ФИО человека совершающего запрос;
- Контактный номер для связи;
- скан ПТС (только первая страница с данными авто, номер ПТС можно скрыть, он не нужен),
после получения запроса Мы направляем скан ПТС на завод производитель для получения верного подбора комплекта оборудования ГБО, время на данный запрос занимает от 5 до 10 рабочих дней.
