Gdi двигатель что это такое: Что такое двигатель GDI или Gasoline Direct Injection

Что такое двигатель GDI или Gasoline Direct Injection

Ни для кого не секрет, что двигатель прямого впрыска далеко не новинка. Первооткрывателями в данной области стали инженеры Mitsubishi. Первые из авто, оснащёнными двигателями GDI, были Mitubishi Galant и Legnum, продаваемые на внутреннем рынке Японии. Двигатель имел маркировку 4G93 и устанавливался на Mitsubishi Carisma, Colt, Galant, Lancer, Pajero iO и др.

Содержание статьи

Что такое двигатель GDI, его особенности и принцип работы.

Устройство двигателя GDI

Рассмотрим ближе, что же такое GDI или Gasoline Direct Injection, а по-русски – прямой впрыск топлива, и разберёмся, что это такое. Он пришёл на смену двигателям MPI, или Multi-Point Injection (распределённый впрыск), в которых топливо впрыскивается в каждый впускной канал и смесь образуется до попадания в цилиндр. А тем временем GDI ‒ это инжекторная система, при которой форсунки находятся в голове блока цилиндров, а впрыск топлива осуществляется не в коллектор, а напрямую в камеру сгорания двигателя.

На нынешнем этапе автомобилестроения непосредственный впрыск представляет собой самый прогрессивный тип питания бензинового двигателя.

Сейчас многие автоконцерны выпускают авто с данной системой, но у разных автопроизводителей она именуется по-разному. Непосредственный впрыск у Ford – EcoBoost, Mercedes – CGI, концерна VAG – FSI и TSI и т.д.

Принципиальными отличиями работы двигателя GDI от работы двигателей с распределённым впрыском являются:

• подача топлива напрямую в цилиндры,
• возможность применения сверх бедных смесей.

Смесь подаётся под давлением, что обеспечивается за счёт использования

ТНВД, который развивает высокое давление в топливной рампе. За счёт этого сократилось в 6 раз (в сравнении с обычными инжекторными двигателями) время открытия форсунки до 0. 5 мсек на холостых оборотах.

При использовании системы прямого впрыска уменьшается расход топлива приблизительно до 20 % и количество выбросов, но двигатели с данной системой менее терпимы к качеству используемого топлива.

Mitsubishi(Митсубиси) при создании двигателя GDI вобрали лучшее от бензинового и дизельного ДВС. Таким образом, здесь присутствуют, как и в любом другом бензиновом двигателе, свечи зажигания на каждый цилиндр, однако здесь появились топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки на каждый цилиндр. Благодаря ТНВД бензин через форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением около 5 Мпа, а форсунка осуществляет два типа впрыска бензина. Поэтому, если вы захотите перевести свой автомобиль на газ, то вам потребуются соответствующее оборудование и специальные настройки блока управления ГБО (в связи с расположением форсунок и пр.).

Режимы работы двигателя GDI

Технология прямого впрыска GDI

GDI двигатель способен работать в различных режимах (их три), каждый из которых зависит от преодолеваемой нагрузки. Рассмотрим эти режимы:

• Режим работы на сверхбедной смеси. Включается данный режим, когда двигатель слабо нагружен. При нём впрыск топлива осуществляется в конце такта сжатия. Соотношение воздух/топливо в этом случае 40/1.
• Режим работы на стехиометрической смеси. Этот режим включается, когда двигатель испытывает среднеинтенсивную нагрузку (например: разгон). Топливо подаётся на впуске, оно впрыскивается коническим факелом, заполняя цилиндр и охлаждая воздух в нём, что предупреждает детонацию.
• Режим работы системы управления. При нажатии “тапки в пол” с малых оборотов, впрыск топлива осуществляется поэтапно, в две стадии. Малая часть топлива впрыскивается на впуске, охлаждая воздух в цилиндре. В цилиндре образуется сверх обеднённая смесь (60/1), которой не свойственны детонационные процессы. А под конец такта сжатия в цилиндр впрыскивается необходимое количество топлива, что “обогащает” топливно-воздушную смесь (12/1). При этом для детонации уже не остаётся времени.

В итоге, увеличилась степень сжатия до 12-13, а двигатель нормально функционирует на бедной смеси. Совместно с этим повысилась мощность двигателя, уменьшился расход топлива и уровень вредных выбросов в атмосферу.

А самые новые двигатели GDI от КИА оснащены турбонаддувом, а именуются они T-GDI. Так последние двигатели семейства Kappa отражают мировую тенденцию к “даунсайзингу”, что выражается в уменьшении объёмов двигателей вместе с увеличением их эффективности. Например, двигатель 1.0 T-GDI от КИА имеет мощность 120 л.с. и крутящий момент 171 Нм.

Особенности и недостатки двигателей GDI

Технология прямого впрыска является весьма актуальной, но она не избавлена от недостатков.
Итак, чем же плох двигатель GDI?

• Крайне прихотливый к топливу, из-за использования топливного насоса высокого давления (аналогичный в дизельных авто). За счёт использования ТНВД двигатель реагирует не только на твёрдые частицы (песок и т.п.), но и на содержание серы, фосфора, железа и их соединений. Стоит отметить, что отечественное топливо имеет повышенное содержание серы.
• Специфика форсунок. Так, в двигателях GDI форсунки размещаются прямо на цилиндры. Они должны обеспечивать высокое давление, но рабочий потенциал их невысок. Также невозможен их ремонт, а потому форсунки меняются целиком, что приносит владельцам немало дополнительных расходов.
• Необходимость непрерывного контроля за качеством воздуха. Поэтому приходится постоянно контролировать чистоту воздушного фильтра.
• На автомобилях с GDI первого поколения топливный насос высокого давления (ТНВД) имел малый ресурс.
• Владельцам “немолодых” автомобилей необходимо использовать очиститель впуска двигателя раз в 2-3 года. В основном для этого используются спреи-аэрозоли (например: SHUMMA).

Несмотря на перечисленные минусы, многие автовладельцы утверждают, что при заправке автомобиля на проверенных АЗС 95-98 бензином (а не из Петькиного “трахтера”), своевременной замене свечей (оригинальных, что крайне важно) и масла, двигатели GDI не вызывают проблем даже при пробеге до 200 000 км и более.

Достоинства двигателей GDI

Итак, преимущества GDI-двигателя по отзывам:

• Меньший средний расход топлива в сравнении с двигателями, оснащёнными распределённым впрыском;
• Меньший уровень токсичных отходов горения;
• Больший крутящий момент и мощность;
• Увеличение срока службы отдельных деталей двигателя, так как в этих двигателях меньше нагара.

Решение покупать автомобиль с двигателем GDI или нет ‒ личное дело каждого. Но, приняв положительное решение, стоит тщательнейшим образом “обследовать” автомобиль. Если он не убит, то у вас ещё больше пищи для ума, потому как крайне приятно ехать “бодро”, но с меньшим расходом топлива, и наносить меньший вред окружающей среде и своему здоровью.

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%.

Давайте будем откровенны! Общие проблемы обслуживания систем GDi

Несмотря на дебют в середине 1950-х годов, система непосредственного впрыска (GDi) только недавно стала популярной, поскольку производители транспортных средств ищут более эффективные способы обеспечения соответствия все более строгим нормам, касающимся выбросов. Благодаря впрыску топлива под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания, инновационная система улучшает распыление и распределение топлива, обеспечивая снижение выбросов CO2, расхода топлива и улучшение характеристик двигателя.
 
Так почему же технология с таким большим количеством положительных качеств не использовалась раньше? Все просто! Как и у многих вещей, у нее есть как плюсы, так и минусы. В случае GDi это также означает ряд общих проблем, связанных с обслуживанием, таких как образование нагара, испарение масла и раннее зажигание на низких оборотах. В этой статье мы подробнее расскажем об этих проблемах, и что самое главное, о том, как мы можем помочь вам преодолеть их?

• Разжижение картерного масла топливом. Поскольку форсунки расположены внутри камеры сгорания, топливный факел может проходить сквозь кольца, вниз по дальней стенке цилиндра и попадать в поддон картера, загрязняя масло и влияя на его вязкость. Это может стать причиной таких проблем, как повышенный износ поршней, колец и цилиндров, снижение защиты от образования нагара, более высокий расход масла и более быстрое его окисление.
• Масляные пары.  Повышенная температура и повышенное давление в двигателях с системой GDi могут ускорять испарение масла. Масляные пары, проходящие через более холодные области двигателя, такие как впускные клапаны, поршневая головка и каталитическая система, могут привести к образованию нагара и образованию капель масла. Поскольку, в отличие от двигателей с системами распределенного впрыска топлива, эти капли не смываются топливом, они могут покрывать клапан и запекаться на нем, снижая производительность двигателя.
• Испарение масла. Повышенная температура в картере может также привести к испарению части масла, что означает, что топливо может стать более обогащенным. Как и в случае разжижения картерного масла топливом, это влияет на вязкость масла, ускоряет износ основных компонентов и сокращает срок службы масла. 
• Образование нагара. Опять же, поскольку топливо больше не проходит сквозь клапаны и не очищает их, это может привести к образованию нагара как на инжекторах, так и на клапанах, вследствие чего ограничивается подача топлива и воздуха в цилиндры. Со временем образовавшийся нагар может ухудшать работу двигателя, что будет выражаться в снижении его мощности и повышении расхода топлива. 
• Раннее зажигание на низких оборотах. Для краткости это явление называется LSPI. Обычно оно происходит на низкой скорости при высокой нагрузке.  Появление LSPI обусловлено попаданием капель топлива в камеру сгорания и их воспламенением до появления искры. Это нарушение нормального цикла сгорания топлива может стать причиной повышения давления в двигателе, что приведет к появлению детонации и с высокой долей вероятности к серьезным внутренним повреждениям.  

Поскольку эти проблемы могут возникать всего через 5000 километров пробега, диагностика и устранение подобных неисправностей на ранней стадии имеет важное значение. В противном случае они повлияют не только на эксплуатационные характеристики автомобиля и расход топлива, но и, если не обращать на них достаточно длительное время, к серьезному повреждению двигателя, что потребует длительного и дорогостоящего ремонта.

Хорошая новость заключается в том, что, как ведущий поставщик оригинальных систем GDi, мы понимаем всю сложность техобслуживания и ремонта этих чрезвычайно сложных систем, работающих под очень высоким давлением. И наряду с оригинальными деталями мы предоставляем инструменты и практические наработки, которые вам понадобятся для устранения этих проблем задолго до того, как они будут предоставлять большую опасность для двигателя.

Наш однодневный учебный курс, например, охватывает ключевые темы, такие как основные сведения о системе GDi, работа ее компонентов и диагностика, режимы работы топливной системы, тестирование и измерение давления топлива, а также распространенные неисправности, и сформирует у вас навыки безопасной и быстрой работы с этими системами и заблаговременного выявления любых проблем.

Для выполнения более глубокой диагностики и ремонта мы также предлагаем широкий ассортимент диагностического и испытательного оборудования. В него входит наш диагностический сканер серии DS , позволяющий считывать коды ЭБУ и активировать механизмы управления, диагностический комплект для контуров высокого давления HD3000,  мультисистемный универсальный тестер для контуров низкого давления LP35, и набор для тестирования электронных форсунок, позволяющий проверять индуктивность, сопротивление и изоляцию форсунок.

Совсем недавно мы также запустили производство испытательного прибора Hartridge Excalibur GDi Master, позволяющего тестировать как системы GDi, так и системы распределенного впрыска (PFi) всего за пять минут. Используя дополнительное оборудование для ультразвуковой очистки, вы сможете удалять даже самый стойкий нагар.

Таким образом, хотя эти распространенные проблемы обслуживания отчасти и повлияли на медленное внедрение этой системы автопроизводителями, абсолютно нет причин, по которым они должны замедлить ваш выход на этот рынок! Благодаря необходимым деталям, инструментам и знаниям от эксперта в области производства оригинального оборудования, такого как Delphi Technologies, вы сможете получать свою долю прибыли в одной из самых быстрорастущих и наиболее прибыльных областей ремонта автомобилей на сегодняшний день.

ГБО на прямой впрыск

Мировые автопроизводители в погоне за экономичностью моторов все чаще и чаще внедряют самые передовые технологии. Одной из самых распространенных на сегодняшний день является технология прямого (непосредственного) впрыска. Законодателем мод в этой области можно смело назвать VAG (Volkswagen Audi Gruppe). Большинство моделей марки Volkswagen, Audi, Skoda, SEAT агрегатируются моторами FSI, TSI, TFSI, то есть двигателями с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания.

Но данный концерн уже давно не исключение и подобные моторы можно встретить у большинства других автопроизводителей. К примеру, у Ford это двигатели SCTi, у Mazda – DISI, у HYUNDAI и KIA – GDI, у Volvo – GTDi, у Peugeot и Citroёn – THP, у Renault – TCe, у Opel – SIDI, а у Nissan (Infiniti) – DIG. Это далеко не полный список и с каждым днем он увеличивается.

При всей экономичности данной технологии, она не исключает возможности переоборудования на газ, что позволит еще больше снизить расходы на топливо. Единственная проблема пока состоит в том, что далеко не все установщики ГБО умеют работать с такими моторами. Да и устанавливаемое газобаллонное оборудование в этом случае применяется не простое.

Тонкости прямого впрыска

Принципиальное отличие технологии непосредственного впрыска от классического распределенного состоит в том, что у двигателей с прямым впрыском форсунка находится непосредственно в камере сгорания. В то же время классическая схема подразумевает впрыск бензина во впускной коллектор.

Что это меняет? Все очень просто – форсунка, расположенная в камере сгорания, постоянно подвергается воздействию высоких температур. При работе двигателя на бензине охлаждение форсунки производится бензином, проходящим через нее. В обычном ГБО 4 поколения бензиновые форсунки отключаются и если использовать такой вариант на двигателе с прямым впрыском, то бензиновая форсунка попросту перегреется и «сгорит». Допускать этого нельзя, ведь современные бензиновые форсунки стоят весьма не дешево.

Варианты решения: ГБО на прямой впрыск

Распространение моторов с непосредственным впрыском заставило производителей ГБО разрабатывать специальные комплекты оборудования. Газовые форсунки при этом подают топливо, как и в классической схеме, во впускной коллектор. Но при работе двигателя на газовом топливе, через бензиновую форсунку в камеру сгорания подается минимальная порция бензина. Управляет всем этим процессом специальный контроллер, который отвечает не только за впрыск газа, но и руководит работой бензиновой топливной системы, обеспечивая постоянное управление пропорциями подачи двух топлив.

При таком бинарном режиме смеси, бензина в камеру сгорания поступает всего 10-15%, но этого вполне достаточно, чтобы бензиновая форсунка охлаждалась. Соответственно оставшиеся 85-90% топлива это газ. Это соотношение незначительно изменяется в различных нагрузочных режимах двигателя, ведь газовый ЭБУ управляя работой и газовой и бензиновой системы впрыска, корректирует состав топливной смеси для обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик. Таким образом, работа на газовом топливе современных автомобилей с двигателями FSI, TSI, TFSI и т.д. позволяет добиться максимальной эффективности без потери мощности.

Кто, где, когда и главное сколько стоит?

Перед установкой газа на авто вопросов у владельца, как правило всегда больше чем ответов.

• Выгодно ли ГБО на прямой впрыск?
• Не навредит ли ГБО двигателю FSI, TSI, TFSI?
• Как быстро окупится газобаллонное оборудование?
• Где установить ГБО на непосредственный впрыск?
• Какое оборудование выбрать для установки газа на FSI, TSI, TFSI?

Не будем рассматривать подробно ответы на каждый из них, ведь мы уже неоднократно доказывали, что ГБО это выгодно, ГБО не вредит мотору, а срок окупаемости зависит от условий эксплуатации. Но в случае с газобаллонным оборудованием на моторы с непосредственным впрыском следует сделать несколько уточнений.

1. Газобаллонное оборудование на прямой впрыск дороже классического ГБО 4 поколения, ведь само оборудование стоит больше, и квалификация специалистов его настраивающих должна быть соответствующая.
2. При работе двигателя на газовом топливе в камеру сгорания будет подаваться и бензин (10-15%). Это значит, что бинарная смесь будет всегда состоять из воздуха и двух видов топлива: газ + бензин. При таком подходе неизбежны и бензиновые затраты, а значит, срок окупаемости будет чуть больше. Хотя, как правило, он все равно не превышает 15-20 тыс. км.
3. Доверять установку ГБО на прямой впрыск можно только проверенным специалистам. При неквалифицированном монтаже и настройке вероятность получить некорректно работающую систему высока, а это может повлечь дорогостоящие ремонты и замену бензиновых форсунок.

Газовое оборудование для двигателей с прямым впрыском топлива выпускают многие производители. Но учитывая сложность технологии, не всякое ГБО можно поставить на машину. Часть таких комплектов попросту рассчитана на 3-5 моделей и не может быть использована на других авто.

При выборе газобаллонного оборудования на прямой впрыск рекомендуется использовать ГБО от ведущих мировых производителей (STAG, Landi Renzo, Prins и др.). Только серьезные компании с собственными испытательными полигонами и научно-исследовательскими центрами способны создавать долговременно и качественные работающие системы. Кроме того, каждая такая система перед выпуском на рынок испытывается в заводских условиях, тем самым обеспечивая надежность в повседневной эксплуатации.

Профессиональный монтаж и настройку ГБО на прямой впрыск в Украине пока осуществляют всего несколько СТО, но в итоге вы получите корректную работу двигателя во всех мощностных режимах и реальную экономию эксплуатационных затрат.

 

GDI двигатели: 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.

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.

Автомобильная промышленность развивается огромными темпами. Еще не так давно производители выпускали карбюраторные моторы. Затем постепенно начал реализовываться инжекторный впрыск – сначала моноинжектор, а затем полноценный распределенный. Но это далеко не вершина технологий. Сейчас в продаже имеются бензиновые автомобили с непосредственным впрыском. Под их капотом находится GDI двигатель. Что это такое и в чем особенности системы? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Под данной аббревиатурой подразумевается впрыск непосредственно в камеру сгорания. Вот, на каких автомобилях применяется двигатель GDI:

• «Митсубиси».
• «Киа».
• «Кадиллак».
• «Фольксваген».
• «Тойота».
• «Лексус.
• «Мерседес».
• «БМВ».

Обычный инжекторный мотор имеет коллекторную систему смесеобразования. Так, в цилиндры подается уже готовый безвоздушный состав. Смешивание происходит во впускном коллекторе, на котором монтируются форсунки. Управление последними осуществляет электроника. Но есть также модели, где работа форсунок осуществляется механически (например, старые «Мерседесы» с системой «К-Джетроник»). Что являет собой двигатель GDI?

Отличия

В отличие от вышеописанных агрегатов, данный мотор имеет форсунку, направленную прямо в камеру сгорания. Подобная система практикуется на дизельных моторах с системой «Коммон Рейл». Однако здесь в цилиндры подается бензин. Подача воздуха осуществляется посредством впускных клапанов, которые открываются и закрываются в определенный момент (согласно вращению распредвала). Таким образом, ключевое отличие двигателя GDI от обычного инжекторного в том, что смесь образовывается непосредственно в цилиндре, а не в коллекторе.

Особенности

Конечно, создать идеальное соотношение смеси довольно трудно в таких условиях. Поэтому в работе дополнительно участвует электронный блок с программным обеспечением. Оно рассчитано на несколько разных циклов работы. Также особенности заключаются в самих форсунках. Чтобы получить идеальное смесеобразование, производители применяют вихревые форсунки. Они способны впрыскивать горючее в виде мелкодисперсионного тумана.

Следующая особенность двигателя GDI – это соотношение смеси. Если говорить о классических инжекторных моторах, здесь на одну часть бензина приходится 14 частей воздуха. Двигатель GDI формирует обедненную смесь, где на одну порцию топлива приходится 20 порций воздуха. Но при таком соотношении двигатель не всегда может работать на полную мощность. Поэтому в случае необходимости, состав смеси корректируется. Так, соотношение бензина и воздуха может быть как у моторов с распределенным впрыском – 1:14. Изменению состава смеси способствует двухступенчатая система подачи топлива.

Преимущества

Итак, давайте рассмотрим плюсы данных силовых агрегатов:

• Экономия топлива. Эта характеристика достигается за счет образования более бедной смеси, о чем говорилось выше. Так, при отсутствии нагрузок двигатель работает на бедной смеси. Однако, когда нужно использовать весь потенциал, состав ее меняется на нормальный. За счет двухступенчатой подачи топлива машина экономит порядка 25 процентов на холостых оборотах. Если брать обычную езду, то такой мотор будет расходовать примерно на 10 процентов меньше топлива, нежели тот, что оснащен распределенным впрыском.
• Правильное горение топлива. Специалисты отмечают, что наиболее качественное воспламенение и горение смеси будет в том случае, если топливо находится в непосредственной близости к свече. Так, в цилиндрах бензин сгорает полностью, и отдача от этого максимальная. Также стоит отметить технологию послойного непосредственного впрыска FSI. Она применяется на автомобилях марки «Фольксваген». Впоследствии эту технологию подхватили и другие производители, в том числе и «Киа». Двигатели GDI корейского производства отличаются высокой производительностью и имеют широкую полку крутящего момента, чего нет у простых инжекторных моторов.
• Меньшая токсичность выхлопа. Эта характеристика тесно связана с двумя предыдущими. Отзывы специалистов говорят, что моторы с непосредственным впрыском выбрасывают намного меньше вредных веществ, нежели их аналоги (особенно на холостых оборотах).
• Мощность. Благодаря более правильному горению с одного и того же объема инженерам удалось снять на 10 процентов больше мощности, нежели от ДВС с распределенным впрыском. Также моторы GDI отличается более высокой степенью сжатия. Это положительно сказывается на крутящем моменте.
• Меньшее количество нагара. Как отмечают отзывы, при работе данные моторы не выделяют существенный нагар. Масляные каналы не закупориваются продуктами сгорания. Соответственно, служат эти двигатели дольше простых инжекторных. Также на моторах GDI более чистое масло.

Но не все так гладко, как кажется. У этих двигателей есть свои недостатки, о которых обязательно стоит поговорить.

Минусы

Первый недостаток касается устройства системы. Двигатели с непосредственным впрыском имеют более сложную систему впуска. Сюда входит ТНВД (топливный насос высокого давления), по конструкции схожий с тем, что применяется на современных дизельных ДВС. Ввиду этого автомобили с впрыском GDI более требовательны к качеству топлива, как и их дизельные собратья. Особенно вредны для этого мотора следующие компоненты:

• Сера.
• Фосфор.
• Железо и прочие минералы.

Все они могут находиться в дешевом, некачественном бензине. Как отмечают отзывы, GDI двигатель сильно боится твердых частиц, поскольку топливо проходит через крайне тонкие отверстия. Они легко забиваются в случае, если будет использован некачественный бензин.

Важно также соблюдать октановое число. В руководстве по эксплуатации написано, что данный мотор работает на бензине с октановым числом 100, который в России очень редко встретишь. Как минимум, такие автомобили следует заправлять топливом с ОЧ не ниже 98. А попытка залить 95-й будет сопровождаться характерными вибрациями по кузову. Также для данных моторов противопоказаны различные очистители, присадки и добавки. Запрещено использовать и этилированный бензин.

Следующий недостаток касается обслуживания. В России мало сервисов, которые специализируются именно на таких двигателях. И если с ремонтом «Коммон Рейла» не возникнет вопросов, то с поиском СТО, что способно отремонтировать GDI-мотор, могут возникнуть проблемы.

Отремонтировать такой двигатель не так просто, как обычный ДВС с распределенным впрыском. Сложности заключаются не только в топливном насосе высокого давления, но и в двухступенчатой системе подачи горючего. И у каждого производителя есть свои специфические поломки. О них мы расскажем ниже.

«Кадиллак» GDI

В двигателях американского производства применены пьезофорсунки с особым напылением. Так, если мотор будет работать длительное время на бензине с высоким содержанием серы, данное напыление может разрушаться. Это приводит к необходимости дорогостоящего ремонта. Стоимость восстановления составляет порядка полутора тысяч долларов.

«Лексус» и «Тойота»

Двигатели этих автомобилей имеют проблемы с двухступенчатым насосом. Он приводится в действие от распределительного вала, и в данном насосе ломаются клапаны. В итоге бензин начинает поступать в картер двигателя, смешиваясь с маслом. Это однозначно приводит к износу всех трущихся пар в двигателе.

Двигатель 4G93 GDI

О нем стоит рассказать отдельно. Что это за мотор? 4G93 — это двухлитровый четырехцилиндровый агрегат, серийно производящийся на протяжении 20 лет. Максимальная мощность в зависимости от модификаций – от 160 до 215 лошадиных сил. Изначально он был карбюраторным, а затем инжекторным. В начале 2000-х этот двигатель оснастили непосредственным впрыском. Агрегат имеет двухвальную головку блока с ременным приводом ГРМ. Также мотор оснащен гидрокомпенсаторами.

Как отмечают отзывы, двигатель GDI «Митсубиси» может иметь проблемы с насосами. Их всего два. Это топливный насос низкого и высокого давления. Зачастую проблемы возникают именно с последним. Так, ТНВД забивается твердыми частицами, что находятся в топливе. В итоге машина глохнет при нажатии на педаль газа и при любых попытках разогнаться. При этом на холостых оборотах двигатели «Мицубиси» GDI могут вести себя нормально. В такой ситуации требуется детальная диагностика и чистка элементов насоса.

Среди прочих проблем данного мотора стоит отметить:

• Проблемы с клапаном рециркуляции газов. Впускной коллектор на этом двигателе требует регулярной чистки.
• Залив свечей зажигания. Это происходит в сильные морозы при попытке запуска двигателя «на холодную».
• Стук двигателя. Такое происходит по причине неисправных гидрокомпенсаторов. Из-за этого зазор клапанов не соответствует норме.

О проблемах с запчастями

Нужно отметить, что детали на данные моторы не так широко распространены в России. Поэтому в случае поломки нередко владельцам приходится ждать по две-три недели, пока придут запчасти. Вдобавок, их цена отнюдь не маленькая. А производить какие-либо ремонтные работы с ним самостоятельно не получится. Система имеет сложное устройство и требует наличия опыта.

Подводим итоги

Итак, мы выяснили, что собой представляет двигатель с непосредственным впрыском. Как видите, мотор GDI имеет как ряд положительных, так и отрицательных сторон. Стоит ли приобретать себе такой автомобиль? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Да, эти моторы более мощные, экологичные и расходуют меньше топлива. В то же время не каждый сервис берется за их обслуживание, а стоимость ремонта всегда будет существенной. Нужно постоянно заправляться на проверенных АЗС, чтобы твердые частицы не забили тонкие полости насоса высокого давления. Поэтому эксплуатация автомобилей с двигателем GDI целесообразна только в крупных городах, где есть качественные АЗС и специализированные мастерские. В остальных случаях содержание такого автомобиля будет проблемным.

Статья о двигателях GDI — принцип работы, особенности, отличия от других типов моторов. В конце статьи — интересное видео о силовых агрегатах с прямым впрыском топлива.

Содержание статьи:

• Общие сведения
• Салон
• Основные отличия GDI от обычной системы впрыска
• Особенности ТНВД
• Насколько важно качество топлива
• Видео о современных двигателях с впрыском

Gasoline Direct Injection (GDI) — система прямой подачи топливной смеси в ДВС. В GDI-моторах впрыск осуществляется не во впускной коллектор, как в обычных инжекторных двигателях, а непосредственно в цилиндр. По способу действия двигатели этого типа сочетают в себе принципы бензиновой и дизельной систем.

Общие сведения

Считается, что впервые эту разновидность двигателя использовала компания Mitsubishi, однако это не совсем верно. Первый двигатель такого типа был установлен на гоночный автомобиль Mercedes-Benz W196. Позже Mitsubishi использовали систему электронно-управляемого впрыска, что позволяло двигателю работать (при малых нагрузках) на топливовоздушной смеси с минимальным количеством горючего, то есть обедненной.

Что касается аббревиатуры GDI, то она относится к машинам марки Mitsubishi, хотя многие автоконцерны используют ту же систему, но под другим названием. У Toyota это D4, у Mercedes — CGI, у Renault — IDE и т.д.

Особенность двигателя в том, что при малых нагрузках (равномерная езда со скоростью до 120 км/ч) он работает на обедненной топливовоздушной смеси. При повышении нагрузки происходит автоматический переход на классическую систему впрыска. Это делает автомобиль экономичным (до 20% экономии) и экологичным.

Принцип действия

Общий принцип работы ДВС заключается в подаче и смешивании топлива с воздушной массой, так как без последней возгорание невозможно. В бензиновых двигателях для оптимальной работы требуется 14,7 г воздушной смеси на 1 г бензина. Если воздуха оказывается больше нормы, такая топливовоздушная смесь носит название обедненной (бедной), если меньше — богатой.

Обедненная воздушная смесь снижает расход топлива, однако с ее возгоранием часто возникают проблемы. Чрезмерно насыщенная бензином смесь возгорается легко, однако излишки топлива не сгорают и выводятся вместе с переработанными газами, что приводит к бесполезной растрате. Не говоря уже о том, что на свечах и клапанах интенсивно образуется слой нагара.

Система GDI отличается от обычной тем, что впрыск горючего производится не во впускной коллектор, а напрямую в камеру сгорания, как у моторов, работающих на дизтопливе.

Принцип действия двигателя GDI:

Бензин подается в камеру сгорания под высоким давлением и потоком закрученной формы, благодаря специальному строению форсунок.

Поток на высокой скорости сталкивается с поршнем, после чего часть его как бы закрепляется на теле поршня, а другая часть продолжает движение, создавая трение и приобретая соответствующую форму.

После этого поток загибается и уходит от поршня, увеличивая скорость. Некоторые частицы движутся медленно и расходятся в разные стороны, создавая разделение потока.

В результате этого в камере сгорания образуется два участка с бензовоздушной смесью. В центре находится участок стехиометрической (обыкновенной) легковоспламеняемой топливной смеси. Вокруг него образовывается участок обедненной смеси.

После этого происходит воспламенение (с помощью искры свеч зажигания) участка с высоким содержанием бензина. Затем процесс горения перекидывается на обедненные участки.

Основные отличия GDI от обычной системы впрыска

Впрыск производится под давлением от 50 атмосфер (в обычном инжекторном двигателе всего лишь 3 атм). Это дает возможность осуществить мелкодисперсное направленное распыление.

Дроссельная заслонка расположена несколько дальше, чем у обычных моторов.

Горючее подается напрямую в цилиндр и там происходит образование топливовоздушной смеси. В обычных двигателях горючее подается во впускной коллектор, там же смешивается с воздушной массой.

На поршнях имеется сферическое углубление. При помощи этого углубления осуществляется управление образованием вихря и возникшим пламенем. Также выемка дает возможность управлять образованием горючей смеси, регулируя количество воздушной массы и бензина в процессе соединения.

Существует возможность образования максимально обедненной горючей смеси в цилиндрах. Оптимальное соотношение воздуха и бензина — 40:1 (в отличие от обычного впрыска с соотношением 14,7:1), однако количество воздуха может колебаться от 37 до 43 к 1.

Форсунки, расположенные в ГБЦ, имеют конфигурацию, которая позволяет придать топливному потоку нужную, как бы закрученную, форму. Благодаря этому поток движется по четко заданной траектории.

GDI-моторы работают в двух режимах: STICH (обыкновенный, как у других инжекторных системах) и Compression on Lean (работа на максимально обедненной смеси). Переключение между режимами происходит автоматически; при повышении нагрузки автомобиль переходит на работу при обогащенной топливной смеси. При снижении нагрузки переходит обратно в обедненный.

Конструкция оснащена насосом высокого давления.

Особенности ТНВД

Топливный насос высокого давления (ТНВД) является ключевым элементом системы непосредственного впрыска. Именно от него зависит качество и работоспособность мотора в целом.

Существует четыре типа ТНВД:

1 поколение. Семиплунжерные топливные насосы

Первые и самые недолговечные. Устанавливались в автомобили марки Mitsubishi с 1996 до 1998 года. Не имеют системы отслеживания давления и чрезвычайно чувствительны к качеству бензина. Ремонту не подлежат и при износе (а это происходит очень быстро) необходима полная замена.

2 поколение. Трехсекционные топливные насосы

Являются модификацией семиплунжерных. Устанавливались с 1998 по 2000 год. Здесь производитель учел прошлые недоработки и уделил внимание их устранению. Имеют регулятор и датчик давления, в случае его резкого падения переводят работу автомобиля в аварийный режим. Это позволяет автомобилю продолжать движение достаточно времени, чтобы добраться до СТО.

Модель стала несколько «лояльнее» к качеству бензина и более долговечной.

3 поколение. Двухсекционный ТНВД

Имеется датчик давления, а регулятор не встроен в систему. Привод работает от распределительного вала.

4 поколение. «Таблетка»

Последняя и самая совершенная модель. Относительно долговечна, менее чувствительна к качеству топлива, отличается компактностью и надежностью. Основной недостаток — самооткручивающиеся крепежные гайки. Их состояние необходимо регулярно проверять, так как их ослабление приводит к нарушению работы системы и деформации пластин, выровнять которые довольно сложно.

Конструкция топливных насосов высокого давления зависит от конкретной модели.

Насколько важно качество топлива

Основная проблема двигателей GDI — чувствительность к малейшим отклонениям в качестве горючего. Первые ТНВД страдали этим недугом особо остро, что приводило к очень быстрому износу и необходимости производить замену. Последующие усовершенствования частично или полностью решили эту проблему и модели 2-4 поколения стали более надежными.

Кроме особенностей самой впрысковой системы, на долговечность двигателя влияет и тщательная система фильтрации. Она имеет 4 стадии:

1. Очистка происходит с помощью фильтра-сеточки в насосе бензобака.
2. Производится очистка обыкновенным фильтром. В зависимости от марки автомобиля, его месторасположения может меняться. Фильтр может устанавливаться в баке либо под днищем.
3. Фильтрация происходит с помощью фильтра-стакана, расположенного в топливопроводе ТНВД.
4. Последний этап очистки происходит в тот момент, когда горючее подается из «топливной рейки» в бак.

Такой основательный процесс фильтрации способен привести в порядок даже не слишком чистый бензин. Но одно дело — некачественное топливо по японским или европейским меркам, и совсем другое — для отечественного бензина. Даже четыре этапа очистки не смогут справиться с присадками и прочими атрибутами кустарного производства от которого так и не удалось избавиться полностью. Некоторый процент от общего количества топлива на территории России непригоден к использованию и по сей день. Проверки заправочных станций регулярно выявляют грубые нарушения. А для GDI это почти наверняка смерть.

Например, мембранный клапан и плунжеры изготовлены с высокой степенью точности, за счет чего и происходит нагнетание топливной смеси под требуемым давлением. Если же бензин окажется с частицами песка или другими примесями, особенно обладающими абразивными свойствами, система подачи подвергнется их воздействию и ее работа утратит точность. Что и приведет сначала к снижению эффективности работы двигателя, а затем и к поломке ТНВД.

В первую очередь, при возникновении проблемы снижается мощность двигателя. Через некоторое время он начинает и вовсе отказывать. Если обратиться в ремонтную мастерскую при первых признаках неисправности, топливный насос еще можно будет спасти. В противном случае его придется полностью заменить, так как сильно поврежденные детали восстанавливать бессмысленно.

При падении давления система автоматически переводит работу в «классический» режим. После этого давление выравнивается и двигатель обратно переводится в режим работы на обедненной смеси, после чего давление снова падает, система опять переводит работу в «классический». И так до бесконечности.

В процессе этих переходов машина и начинает «плавать». При обнаружении подобного отклонения автомобиль следует отправить на диагностику, чтобы найти точную причину неполадки.

Заключение

Двигатели GDI отличаются мощностью и экономичностью, но достоинства почти всегда являются и причиной недостатков. В данном случае это чрезмерная чувствительность к малейшим отклонениям в системе впрыска и качеству топлива. Чтобы продлить срок службы автомобиля, следует регулярно производить замену свечей зажигания (на них быстро образуется нагар), чистить впускной коллектор и форсунки.

Не лишним будет регулярно осматривать инжектор и проверять качество распыления, устраняя малейшие неполадки на стадии их возникновения. И, конечно же, необходимо постоянно контролировать состояние фильтров и менять по мере необходимости.

Видео о современных двигателях с впрыском:

http://liquimoly.ru/servis/info/dvizhok_gdi/
http://www.syl. ru/article/387313/dvigatel-gdi-plyusyi-i-minusyi-otzyivyi-spetsialistov
http://fastmb.ru/soveti_auto/2080-dvigatel-gdi-osobennosti-raboty.html

Система усовершенствованного прямого впрыска бензина GDI (Mitsubishi)

Инновационная технология двигателестроения в течение многих лет была приоритетом развита компании Mitsubishi Motors. В частности, компания Mitsubishi стремилась повысить эффективность двигателей в стремлении удовлетворить растущие требования со стороны экологии, как-то уменьшение расхода топлива и сокращение эмиссии СО2, чтобы ограничить отрицательное действие парникового эффекта.

Mitsubishi приложила существенные усилия к развитию двигателя с прямым впрыском бензина. В течение многих лет автомобильные инженеры полагали, что этот тип двигателя имеет самый большой потенциал для оптимизации подачи топлива и сгорания, что, в свою очередь, может обеспечить лучшее качество работы и снизить потребление топлива. Однако до сих пор никто не спроектировал удачный двигатель с прямым впрыском топлива в цилиндр (Gasoline Direct Injection — GDI), пригодный для массового производства. Разработанный в компании Mitsubishi двигатель типа GDI (усовершенствованного прямого впрыска бензина) — это реализация мечты инженера.

Для подачи топлива обычные двигатели используют систему впрыска топлива, которая заменила систему карбюрации. Система MPI, или система многоточечного впрыска, где топливо подводится к каждому устройству ввода, является в настоящее время одной из наиболее широко используемых систем. Однако даже в двигателях MPI имеются ограничения на условия подачи топлива и управление сгоранием, потому что топливо смешивается с воздухом перед введением в цилиндр. Mitsubishi намеревалась раздвинуть эти пределы, разрабатывая двигатель, где бензин вводится непосредственно в цилиндр, аналогично дизельному двигателю, и, кроме того, моментом впрыска управляют в точном соответствии с условиями нагрузки. Двигатель GDI достиг следующих выдающихся показателей:

• чрезвычайно точный контроль порции топлива в результате сгорания ультрабедных смесей топливная, эффективность превышает эффективность дизельных двигателей
• очень эффективный впрыск и уникально высокая степень сжатия обеспечивают данному двигателю GDI высокую эффективность и отличную приемистость, которые превосходят таковые для обычных двигателей MPI

Технология, реализованная Mitsubishi для двигателя GDI, является краеугольным камнем для следующего поколения высокоэффективных двигателей. Очевидно, эта технология будет развиваться и далее.

На рисунке показано развитие системы подачи топлива.

Рис. Развитие системы подачи топлива

Главные цели двигателя GDI

Разработка двигателя GDI позволяет решить следующие основные задачи:

• добиться ультранизкого потребления топлива, лучшего, чем у любого из дизельных двигателей
• обеспечить мощность, превосходящую мощность обычных двигателей MPI

Технические особенности двигателя GDI

Двигатель GDI имеет следующие технические особенности:

• строго вертикальные каналы ввода для оптимального управления потоком воздуха в цилиндре
• поршни с круглой выборкой в верхней части для лучшего сгорания топлива
• топливный насос высокого давления для подачи топлива в инжекторы под давлением
• вихревые инжекторы высокого давления для создания оптимальной воздушно-топливной смеси

Оптимальная топливная струя для двух режимов сгорания

Используя собственные уникальные методы и технологии, Mitsubishi смогла добиться, что двигатель GDI обеспечивает и меньшее потребление топлива, и более высокую выходную мощность. Этот внешне противоречивый и трудный трюк реализован путем применением двух режимов сгорания. Кроме того, момент впрыска меняется, чтобы соответствовать нагрузке двигателя.

Для условий нагрузки, испытываемой автомобилем при типичном городском движении, топливо впрыскивается в конце такта сжатия, аналогично дизельному двигателю, благодаря этому достигается ультрабедное сгорание за счет идеального формирования стратифицированной воздушно-топливной смеси. В идеальных условиях движения топливо вводится на такте впуска. Это гарантирует гомогенную воздушно-топливную смесь, подобную смеси обычных двигателей MPI, что обеспечивает более высокую выходную мощность.

Режим ультрабедного сгорания

При нормальных условиях движения, до скорости 120 км/ч, двигатель GDI Mitsubishi работает в режиме ультрабедного сгорания, что приводит к наименьшему потреблению топлива. В этом режиме впрыск происходит на последней стадии такта сжатия, и в цилиндре сгорает ультрабедная смесь с отношением «воадух-толливо» 30—40 (включая EGR 35-55).

Режим повышенной выходной мощности

Когда двигатель GDI работает с более высокими нагрузками или на более высоких оборотах, имеет место впрыск топлива во время такта впуска. Это оптимизирует сгорание благодаря гомогенной и более холодной воздушно-топливной смеси, которая минимизирует возможность детонации.

Фундаментальные технологии двигателя GDI

В основе конструкции двигателя GDI лежат четыре технических особенности:

• Вертикально прямой канал ввода — поставляет оптимальный поток воздуха в цилиндр
• Поршень с криволинейной вершиной — управляет сгоранием, помогая формировать воздушно-топливную смесь
• Топливный насос высокого давления — обеспечивает давление необходимое для прямого впрыска в цилиндр
• Вихревой инжектор высокого давления — управляет испарением и дисперсией топливной струи

Эти фундаментальные технологии, объединенные с другими уникальными технологиями управления подачей топлива, позволили компании Mitsubishi достигнуть обеих целей разработки потреблении топлива у двигателя GDI ниже, чем у дизельных двигателей, а выходная мощность выше, чем мощность обычных двигателей MPI.

Струя воздуха внутрь цилиндра

Двигатель GDI имеет вертикальные прямые каналы впуска смеси, а не горизонтальные, используемые в обычных двигателях. Вертикальные прямые каналы эффективно направляют поток, воздуха вниз на поршень с криволинейной поверхностью верхней части, которая сильно изменяет направление струи, образуй обратный вихрь для оптимального перемешивания впрыснутого топлива.

Струя топлива

Недавно разработанные вихревые инжекторы высокого давления обеспечивают идеальную струю со структурой, соответствующей каждому из режимов эксплуатации двигателя. В то же самое время, благодаря сильно турбулентному движению топливной струи, инжекторы обеспечивают достаточную степень распыления топлива, что является обязательным для двигателя типа GDI даже с относительно низким топливным давлением 50 кг/см3.

Оптимизированная конфигурация камеры сгорания

Поршень с криволинейной выемкой на вершине управляет формой воздушно-топливной смеси, так же как и струя воздуха в камере сгорания, что играет важную роль в образовании компактной воздушно-топливной смеси. Смесь, которая вводится на последней стадии такта сжатия, направляется к свече зажигания прежде, чем она сможет рассеяться.

Чтобы определить оптимальную форму вершины поршня компания Mitsubishi использовала передовые методы наблюдения процессов в цилиндре, включая лазерные методы.

Базовая концепция

В обычных бензиновых двигателях было бы затруднительно обеспечить распыление воздушно-топливной смеси с идеальной плотностью вокруг свечи зажигания. Однако это стало возможным в двигателе GDI. Кроме того, достигнуто чрезвычайно низкое потребление топлива, потому что идеальная стратификация позволяет топливу, введенному на поздней фазе такта сжатия, поддержать сгорание сверхбедных воздушно-топливных смесей.

В ходе тестовых испытаний двигателя было показано, что воздушно-топливная смесь с оптимальной плотностью собирается вокруг свечи зажигания в виде стратифицированного заряда топлива. Это также было подтверждено анализом поведения топливной струи непосредственно перед воспламенением и анализом мгновенного состава воздушно-топливной смеси.

В результате достигнуто чрезвычайно устойчивое сгорание ультрабедной смеси с отношением «воздух-топливо» 40:1 (55:1 при включении рециркуляции выхлопа).

Сгорание ультрабедной смеси

В обычных двигателях МРI существовали пределы обеднения смеси из-за больших вариаций характеристик сгорания. Однако стратифицированная смесь в двигателе GDI позволила значительно уменьшить воздушно-топливное отношение, не приводя к худшему сгоранию. Например, в период холостого хода, когда сгорание является наименее активным и непостоянным, двигатель GDI поддерживает устойчивое и быстрое сгорание даже чрезвычайно бедной смеси с отношением «воздух-топливо» 40:1 (55:1 с включением режима EGR). На рисунке показана разница в работе между GDI и обычной многоточечной системой впрыска.

Рис. Параметры двигателя GDI и двигателя с обычной системой MPI

Потребление топлива автомобилем рассматривается в условиях холостого хода, круиза и городского движения.

Потребление топлива в режиме холостого хода

Двигатель GDI поддерживает устойчивое сгорание даже на низких оборотах холостого хода. Более того, он обеспечивает большую гибкость в регулировании скорости холостого хода. Его потребление топлива в этом режиме на 40% меньше по сравнению с обычными двигателями.

Рис. Потребление топлива в режиме холостого хода

Потребление топлива в режиме постоянной скорости движения

На скорости 40 км/ч двигатель GDI потребляет на 35% меньше топлива, чем сопоставимый по размерам обычный двигатель.

Рис. Потребление топлива в режиме постоянной скорости движения

Потребление топлива в городском цикле

При проведении испытаний в типовом режиме городского движения двигатель GDI потреблял на 35% меньше топлива, чем обычные бензиновые двигатели тех же размеров. Кроме того, испытания показали, что двигатель GDI потребляет даже меньше топлива, чем дизельные двигатели.

Рис. Потребление топлива в городском цикле

Контроль эмиссии

Предыдущие попытки сжигать бедные воздушно-топливные смеси приводили к трудностям в регулировании эмиссии NOx. Однако для двигателя GDI достигнуто 97-процентное сокращение окислов NOx при использовании высокого (порядка 30%) уровня рециркуляции выхлопного газа. Этот результат достигается благодаря уникально устойчивому сгоранию топлива в двигателе GDI, а также благодаря недавно разработанному катализатору обедненных окислов азота, На рисунке показан график эмиссии NOx для этого двигателя, на рисунке ниже — катализатор обедненных окислов азота.

Рис. Эмиссия окислов азота

Рис. Новейший катализатор обедненных окислов азота

Базовая концепция

Чтобы достичь мощности выше, чем у обычных двигателей типа MPI, двигатель GDI имеет высокую степень сжатия и очень эффективную систему забора воздуха, которые приводят к повышению объемной эффективности.

Повышенная объемная эффективность

По сравнению с обычными двигателями, двигатель GDI от Mitsubishi обеспечивает более высокую объемную эффективность. Вертикальные прямые впускные каналы создают более ровный забор воздуха. Испарение топлива, которое происходит в цилиндре на последней стадии такта сжатия, охлаждает воздух для повышения объемной эффективности.

Рис. Повышенная объемная эффективность

Увеличенная степень сжатия

Охлаждение воздуха в цилиндре за счет испарения топлива имеет и другое преимущество — минимизация возможности детонации. Это позволяет применять высокую степень сжатия, около 12, и, таким образом, улучшить сгорание. По сравнению с обычными двигателями MPI сопоставимого размера, двигатель GDI обеспечивает приблизительно на 10% большую выходную мощность и крутящий момент на всех скоростях вращения.

Рис. Увеличенная степень сжатия

Рис. Характеристики двигателя

В режиме повышенной выходной мощности двигатель GDI обеспечивает значительное постоянное ускорение. На рисунке сравнивается работа двигателя GDI и обычного двигателя MPI в режиме ускорения автомобиля.

Рис. Ускорение автомобиля

Чем «кормить» GDI: как проехать больше на одном баке — Лайфхак

• Лайфхак
• Эксплуатация

Системы питания бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива (Gasoline Direct Injection, или проще GDI) являются неотъемлемой частью современного автомобиля. Но наряду со своей эффективностью и экономичностью они очень и очень требовательны к качеству используемого топлива. Почему так происходит и что нужно делать, чтобы использовать возможности в плане экономичности GDI на полную катушку? Иными словами, реально ли увеличить запас хода автомобиля на одном заправленном баке?

Системы Gasoline Direct Injection обладают рядом неоспоримых преимуществ. Из-за особенностей смесеобразования (всего три режима: гомогенное, послойное и стехиометрическое гомогенное), которое достигается впрыском топлива под большим давлением непосредственно в камеры сгорания цилиндров двигателя, обеспечивается концентрация топлива, строго соответствующая режиму работы ДВС, а также равномерное, контролируемое и полное его сгорание. Руководящая процессом работы мотора электроника делает все, чтобы извлечь энергию из каждого кубического миллиметра топлива, снизить показатель общего расхода горючего, а также обеспечить достижение высоких экологических стандартов. Разумеется, за такие прогрессивные технологии и экономичность нужно платить значительным усложнением системы питания — например, применением насосов высокого давления, развивающих более 100 атмосфер, и форсунок с распылителями, диаметр отверстий которых меньше человеческого волоса.

Однако и это еще не все. Даже минимальные отложения, образующиеся при сгорании топлива на внутренних частях двигателя, существенно снижают производительность системы. Поэтому производители автомобилей с прямым впрыском предъявляют высокие требования к качеству используемого топлива, которое должно иметь в своем составе, компонент регулирующий уровень отложений. С топливом, как ни крути, процесс образования продуктов сгорания неизбежен. Но если при работе на обычном топливе продукты сгорания откладываются на деталях двигателя, образуя отложения, то при работе на топливе, имеющем в составе моющий компонент, такого не происходит. Продукты сгорания образуются, это неизбежно, но на деталях уже не откладываются.

И вот здесь выясняется самое интересное: оказывается, соблюдая высокие требования в плане использования высококачественного топлива, можно не только обеспечить стабильно высокую отдачу систем GDI по надежности и экономичности, но и улучшить эти показатели. Факт остается фактом — проехать больше на одном баке реально!

Как такое возможно? Да очень просто. Приведем пример с топливом BP Ultimate с технологией ACTIVE. Дело в том, что топливо BP Ultimate с технологией ACTIVE содержит в своем составе миллионы особых молекул, которые способствуют удалению уже существующих отложений, прикрепляясь к ним и унося вместе с собой в камеру сгорания цилиндра. Кроме того часть молекул остается на внутренних поверхностях деталей двигателя, создавая защитный слой, препятствующий возникновению новых отложений. Осуществляя постоянное очищение двигателя, высококачественное топливо способствует тому, что все системы мотора не только работают надлежащим образом, но и полезная энергия извлекается из каждого кубического миллиметра топлива — отсюда и берется дополнительный пробег на одном баке.

Для того, чтобы понять, насколько непростой является задача создания топлива для моторов с непосредственным впрыском, озвучим несколько интересных цифр. Так, научно-исследовательская команда bp работала над созданием топлива BP Ultimate с технологией ACTIVE целых пять лет, в течение которых было проведено 50 000 часов испытаний на различных автомобилях, в разных климатических и дорожных условиях.

Эффективность работы полученного в результате топлива лучше всего отражают цифры: согласно данным исследований, бензин BP Ultimate 100 с технологией ACTIVE удаляет до 77,8% отложений за первые 60 часов работы мотора, а BP 95 с технологией ACTIVE за то же время избавит двигатель от 59,1% отложений. Как мы уже говорили выше, благодаря постоянной очистке системы питания и восстановлению нормальной работы форсунок, которые, как известно, в процессе работы ДВС постепенно закоксовываются, восстанавливается мощность двигателя и снижается расход топлива. Также отметим, что регулярное использование улучшенного топлива позволяет поддерживать чистоту системы питания без применения какой-либо сторонней автохимии, самостоятельное использование которой может привести к поломке двигателя и отказу в гарантийном ремонте.

Помимо бензина с технологией ACTIVE в розничной сети bp в России можно найти и дизельное топливо. Применение дизельного топлива BP Ultimate с технологией ACTIVE за 32 часа работы способно повысить мощность двигателя с 95% до 99,7% и увеличить пробег до 56 км на одном заправленном баке — то есть, не только обеспечить экономный расход топлива, но и сохранить «нежную» прецизионную топливную аппаратуру, увеличить пробег ДВС до его ремонта.

И напоследок еще несколько дельных советов о том, как проехать больше на одном баке. Во-первых, следите за давлением в шинах — оно должно строго соответствовать указанному на информационной табличке, которая приклеена на кузове автомобиля. Как правило, там приведены два значения — для обычной эксплуатации и для движения по магистралям. Последнее позволяет снизить сопротивление качению шин и сократить расход топлива при движении со скоростями, близкими к максимально разрешенным по ПДД. Во-вторых, используйте режим «ЕСО», при котором электроника обеспечивает работу мотора в экономичном режиме. В-третьих, при движении по трассе закройте окна — это снизит аэродинамическое сопротивление и, соответственно, расход топлива. В-четвертых, по возможности используйте энергосберегающие (маловязкие, например, 0W-20) моторные масла, если это допускается(!) производителем вашего автомобиля. И, наконец, в-пятых, заправляйте машину качественным топливом. Таким, как топливо BP Ultimate с технологией ACTIVE, которое всегда доступно в розничной сети bp — а точные адреса автозаправочных комплексов bp можно найти в официальном мобильном приложении BP CLUB.

306764

306764

30 декабря 2020

39842

Влияние турбокомпрессоров и GDI

Эти все более распространенные особенности современных двигателей повышают мощность и эффективность, но также создают серьезные проблемы для моторного масла.

Стремление к созданию более компактных, экономичных, но мощных двигателей привело к развитию нескольких ключевых технологий. Прямой впрыск бензина (GDI) и турбокомпрессоры теперь стали обычным явлением для легковых автомобилей и легких грузовиков.К 2020 году отраслевые эксперты прогнозируют, что почти каждый новый автомобиль будет оснащен технологией GDI, и подавляющее большинство из них будет с турбонаддувом (TDGI). Хотя эти передовые технологии повышают производительность, они также создают серьезные проблемы для моторного масла.

Турбокомпрессоры: принося тепло

Двигатель — это, по сути, воздушный насос, и чем больше воздуха он всасывает, тем больше топлива он может сжечь и тем больше мощности он может произвести. Турбонаддув стал предпочтительным выбором автопроизводителей для увеличения количества воздуха, поглощаемого их двигателями.К сожалению, экстремальные температуры сопровождаются повышенной мощностью.

Выхлопные газы, обычно превышающие 1000ºF, вращают турбину, которая приводит в действие компрессор, который втягивает окружающий воздух, используемый для создания давления в камере сгорания. Дополнительный кислород в сочетании с прямым впрыском и усовершенствованной настройкой двигателя помогает двигателю сжигать топливо более эффективно, повышая экономию топлива. Это также позволяет двигателю сжигать больше топлива для увеличения мощности. Автомобилистам нравятся требуемые характеристики и экономия топлива, в то время как автопроизводители соблюдают все более строгие требования CAFE (Corporate Average Fuel Economy).

Хотя это кажется беспроигрышной ситуацией, главное — моторное масло. Центральная часть турбонагнетателя содержит подшипник с масляной смазкой. Огромное тепло и напряжение, создаваемое турбинами, могут привести к разрушению некоторых масел и образованию вредных отложений в подшипниках, известных как турбо-коксование. Со временем турбины могут потерять производительность или вообще выйти из строя.

GDI & Fuel Dilution

Прямой впрыск бензина обеспечивает точное и быстрое распределение распыленного бензина. В то время как традиционные системы впрыска топлива распыляют топливо в коллектор, системы GDI размещают форсунки в камере сгорания, что позволяет гораздо лучше контролировать количество впрыскиваемого топлива и время впрыска топлива, повышая эффективность сгорания. Распыление топлива непосредственно в камеру также обеспечивает охлаждение в цилиндре, что помогает повысить степень сжатия и повысить эффективность. В двигателях GDI используется смесь из 40 частей (или более) воздуха на одну часть топлива при легкой нагрузке, в то время как в традиционных бензиновых двигателях используется смесь, близкая к 14.7 частей воздуха на одну часть топлива. Соотношение 40: 1 означает, что при сгорании сжигается меньше топлива, что приводит к лучшей экономии топлива.

Основным побочным эффектом этой технологии является повышенный риск разбавления топлива. Когда топливо впрыскивается в камеру сгорания, оно может вымываться мимо колец и вниз по стенкам цилиндра в масляный поддон. Разбавление топлива может вызвать ряд проблем:

• Пониженная вязкость масла препятствует образованию прочной смазочной пленки, способствующей износу.Особенно подвержены износу детали зоны сгорания, в том числе поршни, кольца и гильзы. Пониженная вязкость также отрицательно влияет на способность масла работать в качестве гидравлической жидкости, что имеет решающее значение для двигателей с регулируемыми фазами газораспределения.

• Топливо может вымывать масло со стенок цилиндра, что приводит к более высокому износу колец, поршней и цилиндров.

• Пониженная эффективность моющих присадок ограничивает способность масла защищать от отложений.

• Повышенная летучесть масла приводит к более высокому расходу масла, что требует более частой доливки.

• Ускоренное окисление сокращает срок службы масла и требует более частой замены масла.

Максимальная защита

Передовые автомобильные технологии, включая турбокомпрессоры и непосредственный впрыск бензина, требуют, чтобы моторное масло высокого качества работало и прослужило должным образом. Синтетическое моторное масло AMSOIL позволяет современным двигателям полностью раскрыть свой потенциал и срок службы. Он обеспечивает превосходную защиту от сильной жары и вредных отложений, которые могут поражать турбокомпрессоры, и обладает высокой прочностью пленки для защиты от ускоренного износа.

GDi: будущее двигателя внутреннего сгорания

В декабре 2018 года Европейский союз согласовал новые правила по сокращению выбросов CO2 от автомобилей к 2025 и 2030 годам. Для достижения этих целей, а также удовлетворения потребительского спроса на повышенную экономию топлива, транспортные средства производители обращаются к любому технологическому преимуществу, которое они могут найти. Один из них — GDi.
Технология прямого впрыска бензина, также известная как GDi для краткости, обеспечивает повышенную производительность, улучшенную экономию топлива и снижение выбросов углекислого газа (CO2) за счет более точного, экономичного и полного сгорания.

Ожидается, что более 80% легковых автомобилей, проданных в 2030 году, по-прежнему будут иметь двигатель внутреннего сгорания. По большей части это будет бензин, при этом преобладающей технологией будет GDi. В целом, мы ожидаем, что рынок GDi вырастет более чем на 30% как в США, так и в ЕС в течение следующих 5–10 лет по сравнению с 2018 годом. И по мере роста рынка GDi рынок запчастей может ожидать увеличения числа владельцев автомобилей, ищущих магазины с Опыт, запчасти и ноу-хау GDi.

К счастью, дистрибьюторам и установщикам нужно полагаться только на одного поставщика в отношении полного сервисного решения GDi.

Сотрудничая с Delphi Technologies, наши клиенты могут получить доступ ко всему, что им нужно, чтобы воспользоваться преимуществами одной из самых быстрорастущих областей ремонта автомобилей. Компания Delphi Technologies, являющаяся пионером в производстве силовых установок оригинального оборудования, понимает проблемы, связанные с обслуживанием этих высокотехнологичных систем высокого давления, потому что мы их спроектировали.

В 2016 году Delphi Technologies анонсировала первую в отрасли серийную систему GDi с давлением 350 бар, которая раздвинула границы инноваций GDi за счет значительного снижения выбросов твердых частиц, что позволило производителям оборудования соответствовать стандартам выбросов Euro 6d и China 6 с более простыми системами последующей обработки Компоненты созданы для скорости и выносливости, улучшенной производительности и более низких пороговых значений шума топливного насоса.Но 350 бар было мало.

В третьем квартале 2019 года Delphi Technologies представила новую систему GDi с давлением более 500 бар. Новаторская конструкция высокоэффективного топливного насоса Delphi Technologies с инновационной системой уплотнения и новым плунжером уменьшенного размера позволяет снизить выбросы твердых частиц до 50 процентов без дорогостоящей модернизации двигателя для большинства применений. Ожидается, что первая в отрасли система GDi с давлением более 500 бар будет использоваться в производстве с 2022 года.

Сегодня только Delphi Technologies поставила более семи миллионов систем GDi на легковые автомобили, произведенные по всему миру. Наша всеобъемлющая сервисная программа GDi включает в себя форсунки и насосы OE, охватывающая парк из более чем 3,9 миллиона популярных автомобилей PSA, оснащенных нашими системами GDi, с запланированными дополнительными приложениями, сервисными комплектами, всеми необходимыми электронными и гидромеханическими диагностическими инструментами, испытаниями и уборочное оборудование и обучение.

GDi — еще один прекрасный пример того, как Delphi Technologies использует свой опыт в области передовых систем оригинального оборудования, чтобы помочь своим клиентам открыть новые рыночные возможности.Благодаря этой дополнительной возможности оригинальных запчастей, инструментов и ноу-хау независимые автосервисы смогут предложить своим клиентам полное сервисное решение GDi для получения дополнительных доходов и прибыли от существующих и, возможно, новых клиентов.

Партнер с пионером… Партнер с Delphi Technologies.

Общие проблемы обслуживания GDi | Автозапчасти Delphi

Насосы GDi производятся компанией Delphi Technologies.

Основы GDi

Несмотря на то, что он дебютировал в середине 1950-х годов, система прямого впрыска бензина (GDi) стала применяться только недавно, поскольку производители автомобилей ищут более эффективные способы соответствовать все более строгим стандартам выбросов.

За счет впрыска топлива под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания, инновационная система улучшает распыление и проникновение топлива, обеспечивая снижение выбросов CO2, улучшенную экономию топлива и улучшенные характеристики двигателя.

Так почему же технология с таким количеством хороших вещей не была принята раньше? Простая правда заключается в том, что, как и у многих вещей, есть плюсы и минусы. А для GDi это также означает ряд общих проблем, связанных с обслуживанием, таких как накопление углерода, испарение масла и предварительное зажигание на низкой скорости.

Общие сведения об обслуживании GDi

Здесь мы исследуем, что это такое, и, что немаловажно, как мы можем помочь вам их преодолеть.

• Разбавление топлива: Поскольку форсунки расположены в камере сгорания, брызги топлива могут омывать кольца, вниз по дальней стенке цилиндра и в масляный поддон, загрязняя масло и влияя на его вязкость. Это может вызвать такие проблемы, как повышенный износ поршней, колец и цилиндров, снижение защиты от отложений, более высокий расход масла и более быстрое окисление.
• Испарение масла: Более высокие температуры и давления в двигателях GDi могут ускорить испарение масла. Пары масла, проходящие через более холодные участки двигателя, такие как впускные клапаны, головку поршня и каталитическую систему, могут привести к скоплению и образованию капель масла. Поскольку, в отличие от двигателя с впрыском топлива, эти капли не смываются топливом, они могут покрывать и прилипать к клапану, вызывая проблемы с производительностью.
• Испарение масла: Более высокие температуры в картере также могут вызвать испарение части масла, а это означает, что топливо может стать более концентрированным.Подобно разбавлению топлива, это влияет на вязкость масла, ускоряя износ основных компонентов и сокращая срок службы масла.
• Накопление углерода: Опять же, поскольку топливо больше не достигает и не очищает клапаны, это может привести к накоплению углерода как на форсунках, так и на клапанах, ограничивая подачу топлива и поток воздуха в цилиндры соответственно. Со временем эти отложения могут вызвать проблемы с производительностью, такие как снижение мощности двигателя и экономия топлива.
• Низкоскоростное предварительное зажигание: Сокращенное название LSPI, обычно происходит в условиях низкой скорости и высокой нагрузки.LSPI вызывается каплями топлива, которые попадают в камеру сгорания и воспламеняются до того, как загорится свеча зажигания. Это ненормальное сгорание может привести к повышению давления в двигателе, что приведет к детонации в двигателе и потенциально серьезному внутреннему повреждению.

Поскольку эти проблемы с обслуживанием могут возникнуть всего за 3000 миль, их диагностика и устранение на раннем этапе очень важны. Невыполнение этого требования не только повлияет на характеристики автомобиля и экономию топлива, но и, если его не лечить в течение длительного времени, также может привести к серьезному повреждению двигателя, требующему своевременного и дорогостоящего демонтажа для ремонта.

Хорошая новость заключается в том, что, как ведущий производитель технологий OE GDi, мы понимаем проблемы обслуживания и ремонта этих высокотехнологичных систем высокого давления. Кроме оригинальных запчастей, предоставьте инструменты и ноу-хау, которые понадобятся вам для решения этих проблем задолго до того, как они станут более серьезной проблемой.

Блог

— GDI — Прямой впрыск бензина

Будьте в курсе технологических достижений в области двигателей и получите знания о новейшей платформе двигателей — прямом впрыске.

Фотография свинца: вот головка блока цилиндров LT1, конструкция чаши которой похожа на LS. Большая разница в топливной форсунке, которая находится напротив свечи зажигания.

Первоначально опубликовано в журнале Hot Rod.

Существует новая аббревиатура, которая сейчас используется в индустрии производительности — GDI — это означает прямой впрыск бензина. Среди двигателей отечественного производства, которые активно вошли в сегмент GDI, являются новые двигатели LT1 и LT4, но Ford первым начал использовать бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива с искровым зажиганием в своей серии двигателей EcoBoost, которые дебютировали на внутреннем рынке в 2010 году.

Chevy LT4 был их первым серийным вариантом двигателя V8 с форсированным двигателем. Конструкция поршня в этом двигателе практически плоская.

Так что же такое GDI и почему это может быть будущее для всех серийных бензиновых двигателей? Все дело в эффективности сгорания. На протяжении десятилетий основное внимание в двигателестроении уделялось настройке с впускным и выпускным трубопроводом и повышению объемного КПД. Но в конечном итоге все эти усилия сводятся к физическому горению.Важнейшая часть этого процесса требует максимально эффективной подачи правильного количества топлива в камеру сгорания. Сразу после того, как динозавры перестали бродить по земле, карбюраторы были предпочтительным устройством для смешивания топлива. Затем появился многоточечный электронный впрыск топлива (MEFI), но даже это сейчас считается элементарным по сравнению с впрыском топлива непосредственно в камеру сгорания.

GDI имеет множество преимуществ. Во-первых, даже при многоточечном впрыске топлива определенное количество топлива оседает на стенках впускного отверстия перед впускным клапаном.Это топливо в конечном итоге способствует сгоранию, но не обязательно в нужное время или в лучшем состоянии. Состояние топлива так же важно, как его отношение к окисляющему воздуху. Жидкое топливо плохо горит. Вместо этого только испарившееся топливо способствует процессу сгорания.

Чаша DI оказывает большое влияние на то, как топливо и воздух смешиваются в камере, и необходима для эффективности, а также для чистого сгорания. OEM-производитель потратил огромное количество исследований и разработок на корпус DI, чтобы двигатель работал чисто и при этом оставался достаточно мощным.При разработке нестандартного поршня форма чаши остается неизменной.

Яркий пример этого можно найти в гонках Top Fuel. Нитрометан легко воспламеняется, но скорость пламени нитрометана не сильно отличается от бензина. Однако в двигателях Top Fuel обычно используется угол опережения зажигания, превышающий 50 градусов до ВМТ. Причина этого невероятно раннего зажигания заключается в том, что испаряется только 10 процентов топлива в камере. Остальное остается жидким. Это потому, что эти двигатели работают с соотношением воздух-топливо, очень близким к 1: 1! Цилиндр требует наличия искрового света с температурой 50 градусов до ВМТ, чтобы начать процесс горения достаточно рано, чтобы произвести достаточно тепла, чтобы в конечном итоге испариться и сжечь большое количество топлива в камере.

Бензиновые двигатели работают на значительно более бедных топливовоздушных смесях, но концепция остается той же — полностью сгорает только испарившееся топливо. При непосредственном впрыске топливо может подаваться в цилиндр при давлении, превышающем 2200 фунтов на квадратный дюйм, так что, по крайней мере, большая часть топлива будет быстро испаряться. Даже в этом случае прямой впрыск при очень высоком давлении требует изменений в пространстве сгорания.

(Слева) 2,3-литровый двигатель Ford Ecoboost был основан на Focus ST 2.0-литровый. Немного более прочная версия 2,3-литрового двигателя теперь возвращается в Focus RS. (Справа) Ford использует второе поколение 3,5-литрового двигателя Ecoboost, который был их первой основной платформой двигателей Ecoboost.

Возможно, вы заметили, что в двигателях GDI обычно используется конструкция головки поршня, которая сильно отличается от аналогичных двигателей без GDI. Идея состоит в том, чтобы использовать желоб или углубление в головке поршня, которые будут направлять топливо после его впрыска. Цель этого желоба — направить расслоенный или направленный заряд относительно богатой топливной смеси на свечу зажигания, чтобы инициировать процесс сгорания.Как только происходит возгорание, оставшееся топливо можно сжечь, чтобы получить общую эффективную смесь.

Даже при добавлении наддува к LT1 с высокой степенью сжатия воздушно-топливное соотношение при полностью открытой дроссельной заслонке будет в диапазоне 11,8–12: 1. Двигатели можно безопасно эксплуатировать с меньшей мощностью благодаря повышенной эффективности двигателя с прямым впрыском.

Обычно топливная форсунка высокого давления расположена недалеко от центра цилиндра. Исследования показывают, что поздний впрыск топлива в цилиндр положительно влияет на выбросы и топливную экономичность, когда поршень находится в ВМТ.Централизованный желоб в головке поршня имеет тенденцию перенаправлять топливную струю вверх к выпускной стороне камеры рядом со свечой зажигания. Это порождает то, что инженеры по исследованию горения называют турбулентной кинетической энергией (TKE). Более высокий TKE имеет тенденцию поддерживать улучшенный тепловой КПД, когда при сгорании используется больше топлива.

У этого подхода есть несколько преимуществ. Во-первых, это снижает вероятность детонации, поскольку топливо больше концентрируется к центру камеры сгорания рядом со свечой зажигания.Детонация обычно происходит от отходящих газов с достаточным количеством топлива, которые самовоспламеняются ближе к концу процесса сгорания. За счет концентрации топлива вокруг свечи зажигания это значительно снижает потребность в увеличении времени ожидания зажигания. Путем подачи топлива за микросекунды до требуемого момента зажигания практически исключается преждевременное зажигание, и двигатель получает меньше отрицательной работы. Это важно, поскольку для увеличения угла опережения зажигания требуется, чтобы двигатель затрачивал отрицательную работу для сжатия начального начала сгорания от опережающего момента зажигания.

Топливная система двигателя GDI намного усовершенствована. Механический насос высокого давления питает форсунки высокого давления, которые способны создавать давление топлива более 2000 фунтов на квадратный дюйм.

Подход к вторичному рынку

По словам инженера JE Pistons Клейтона Стотерса, за исключением конструкции днища поршня, нет существенной разницы в конфигурации поршня между кованым поршнем GDI и поршнем, разработанным для карбюраторных двигателей или двигателей с EFI. Очевидно, что прочность — это серьезная проблема, чтобы приспособиться к более высоким давлениям в цилиндрах, которые будут генерировать больше лошадиных сил.Конструкция Forged Side Relief FSR от JE Pistons сочетает в себе дополнительную прочность с уменьшением веса для превосходной конструкции поршня.

Еще одно преимущество правильной конструкции верхней части поршня состоит в том, что больше топлива сосредоточено в центре пространства сгорания, что дает меньше топлива, потенциально задерживаемого вблизи внешней окружности цилиндра. Топливо, которое имеет тенденцию скапливаться вокруг внешнего края камеры сгорания, часто не горит и, следовательно, не способствует выработке энергии. Эти несгоревшие углеводороды также затем просто выходят с выхлопом и способствуют снижению термического КПД.

(Слева) 3,5-литровый поршень Ecoboost компании JE Pistons показан слева, а 2,3-литровый Ecoboost — справа. (Справа) Карманы выпускных клапанов на 2,3-литровом Ecoboost больше, чем впускные клапаны из-за углов расположения клапанов головки блока цилиндров 2,3-литрового двигателя. Двигатели

GDI последовательно уменьшают количество топлива, которое задерживается по окружности поршня, а это означает, что — особенно при частичном открытии дроссельной заслонки — повышенная эффективность сгорания позволяет двигателю работать на гораздо более бедных топливовоздушных смесях, что повышает топливную эффективность.Конечным результатом этого являются примеры современных двигателей GDI, работающих с соотношением воздух-топливо более 30: 1!

Опять же, из-за этой улучшенной полноты сгорания двигатели GDI также могут работать с более высокими степенями статического сжатия. Например, GM LT1 использует конструкцию GDI для увеличения статического сжатия до 11,5: 1. Поршни V6 с турбонаддувом EcoBoost от JE имеют впечатляющее соотношение 10,0: 1. Обычные многоточечные двигатели EFI не могут мечтать о работе с турбонаддувом с такой высокой статической компрессией на бензиновом насосе.Конечно, преимуществом этой более высокой степени сжатия является дополнительная мощность, поскольку обычно считается, что одна полная точка сжатия обеспечивает от трех до четырех процентов дополнительной мощности для двигателя без наддува.

«Эта конструкция с кованым боковым облегчением (FSR) уже достаточно прочна для применения, — говорит ведущий инженер JE Pistons Клейтон Стотерс. — Обычно поршень GDI будет испытывать более высокое давление в цилиндре в целом, но эта конкретная поковка была разработана для приложений с большим наддувом. поэтому мы выбрали его для поршня Ecoboost.Этот FEA помогает нам подтвердить это решение и убедиться, что конструкция поковки и коронки хорошо сочетается друг с другом «. Линия поршней EcoBoost V6

JE учитывает все эти факторы при разработке поршня с высокими рабочими характеристиками. Даже поршни с самым большим внутренним диаметром сокращают вес поршня с внутренним диаметром 3,661 дюйма по-прежнему составляет всего 400 граммов, при этом сохраняется превосходная долговечность поршня. Конструкция смещенного пальца снижает шум поршня, а входящий в комплект комплект колец 1,0 / 1,2 / 2,8 мм также способствует снижению потерь на паразитное трение.

Известный производитель двигателей с турбонаддувом Кенни Даттвейлер в настоящее время экспериментирует с 2,3-литровым двигателем Ecoboost и, как он сказал журналу Hot Rod, он ожидает, что с более мощным турбонагнетателем двигатель потенциально может вырабатывать до 1100 л.с.

Таким образом, мы можем с уверенностью предположить, что двигатели GDI продолжат оставаться текущей тенденцией в двигателях производительности в ближайшем будущем. По прогнозам Bosch, к 2020 году почти 20% всех двигателей для легковых автомобилей будут работать на впрыске бензина.В качестве стимула JE Pistons продолжит предлагать высокопроизводительные поршни для решения новых задач, связанных с высокими эксплуатационными характеристиками будущего.

Вот поршень JE Piston со степенью сжатия 10,0: 1 рядом с поршнем 12,3: 1. Вы можете видеть, что область вокруг чаши DI меняется по высоте. Это обеспечивает уникальную форму кармана клапана.

Причина, действие и потенциал — Консультанты по передовым технологиям

Поиски еще более эффективного, интеллектуального и экологически чистого поршневого двигателя с искровым зажиганием (SI), работающего на жидком топливе, по сравнению с нынешними двигателями SI с многоточечным впрыском топлива (MPFI), сейчас более живы и интенсивны, чем когда-либо прежде.В этом отношении двигатели GDI SI занимают важное и особое место. Некоторая справочная информация полезна для облегчения понимания работы и возможностей двигателей GDI. История системы подготовки топливно-воздушной смеси в двигателях SI начинается с блоков карбюратора, расположенных во впускной системе непосредственно перед дроссельной заслонкой, которая сама подключена к педали акселератора водителя для ручной нагрузки (или выходного крутящего момента двигателя и мощности. ) изменения в этих двигателях.В течение многих лет это служило цели, пока гонка за более высокую производительность, более экономичный и более экономичный двигатель не усилилась, что привело к созданию двигателя MPFI SI. В этой конструкции топливная форсунка с электронным управлением используется на каждом цилиндре для дозирования топлива и направления струй на впускные клапаны. В двигателях MPFI количество впрыскиваемого топлива может регулироваться независимо от потока воздуха, а замена карбюраторного блока собственно портовыми форсунками вызвала лучшую способность дышать (или более высокий так называемый объемный КПД) двигателя, что привело к более высокому выходному крутящему моменту. и уровни мощности.Более высокий объемный КПД означает, что каждый цилиндр двигателя может подавать большую массу воздуха, тем самым обеспечивая потенциал и возможность для большего введения топлива и, следовательно, более высокого выделения химической энергии за цикл, обеспечивая более высокий крутящий момент двигателя. В отличие от этого, дизельные двигатели используют прямой впрыск жидкого топлива в цилиндр и полагаются на самовоспламенение самого топлива без внешних источников воспламенения, таких как свеча зажигания или какие-либо другие средства. Нагрузка в этих двигателях зависит от количества впрыскиваемого топлива, а во впускной системе нет дроссельных заслонок.Следовательно, перекачивающая работа, отрицательная работа или энергия, необходимая для нагнетания воздуха и сгоревших газов из цилиндров, для дизельных двигателей почти равна нулю, тогда как она изменяется от максимального значения в положении дроссельной заслонки холостого хода до незначительной величины при полном нагрузка при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT) в двигателях SI. Обратите внимание, что чистая указанная выходная работа двигателя равна общей работе во время тактов сжатия и расширения за вычетом работы насоса. Насосная работа в автомобильной литературе также называется потерями при дросселировании.Отсутствие потерь работы дросселирования (из-за отсутствия дроссельной заслонки) для дизельного двигателя с прямым впрыском (DI) также является одним из существенных преимуществ конструкции двигателя GDI. Это дает возможность улучшить удельный расход топлива (SFC) по сравнению с текущими двигателями MPFI. В некотором смысле двигатель GDI подобен дизельному двигателю DI, но с правильно расположенной свечой зажигания и бензиновым топливом вместо легко самовоспламеняющегося дизельного топлива с системой впрыска в цилиндр.На практике для двигателей GDI обычно требуется некоторая степень управления дроссельной заслонкой, что ставит под угрозу потенциал улучшения SFC.

Полный потенциал двигателя GDI можно использовать, если …

Цели обучения:

По завершении этого семинара вы сможете:

• Опишите обоснование работы двигателя GDI
• Анализировать важные процессы в двигателях GDI
• Объясните требования к распылению жидкости, распылителям и форсункам для успешной работы GDI
• Использование технологии и логики прямого впрыска бензина
• Оценка и прогноз влияния основной конструкции двигателя и условий эксплуатации на производительность, сгорание и выбросы в двигателях GDI
• Эффективное общение с инженерами, занимающимися вопросами впрыска топлива, сгорания и выбросов в двигателе GDI на вашей фирме или с клиентами
• Эффективно вносить вклад в проектирование критически важных компонентов, таких как камеры сгорания, форсунки и стратегии сокращения выбросов
• Объяснение и использование компромиссов между повышением производительности двигателя и поддержанием низких характеристик выбросов.

Кому следует прийти:

Этот семинар будет особенно полезен для инженеров, технических менеджеров и менеджеров проектов, исследователей и академиков.Этот курс принесет большую пользу инженерам, занимающимся проектированием компонентов для обеспечения высокой эффективности и производительности двигателей GDI, а также тем, кто прямо или косвенно участвует в приготовлении смеси и сокращении выбросов вредных загрязняющих веществ из этих двигателей. Инженеры-экологи, желающие расширить свое понимание образования брызг топлива, сгорания и выбросов двигателей GDI, получат выгоду, а также инженеры, активно участвующие в разработке и применении программного обеспечения для моделирования и проектирования камер сгорания, динамики распыления топлива, сгорания и выбросов вопросы.

Как организовать презентацию:

Благодаря низким накладным расходам ATC клиентам с прямым контактом предлагается конкурентоспособный и экономичный пакет. Лица, заинтересованные в этих семинарах, должны напрямую связаться с консультантами по передовым технологиям (ATC). Кроме того, этот семинар (подготовленный УВД и проведенный отмеченным наградами консультантом УВД) также спонсируется Обществом автомобильных инженеров (www.SAE.org). Щелкните здесь в GDI, чтобы увидеть страницу SAE для этого семинара.

Электронные и бумажные копии материалов семинара можно приобрести только через ATC. Свяжитесь с ATC, чтобы узнать цену и доставку.

ПРИМЕЧАНИЕ : Профессионально подготовленные «аудио-видео презентации в формате PowerPoint» этих семинаров доступны для приобретения компаниями. Консультант представляет каждый слайд с четким звуком, описывающим предмет, в то время как цифровой указатель направляет аудиторию туда, где должно быть сосредоточено внимание. Компании могут размещать такие аудио-видео презентации в своей интрасети для использования их сотрудниками.Это рентабельный подход к профессиональному обучению, который также способствует исследованиям и разработкам, проектированию и разработке новых интеллектуальных продуктов. Презентации обновляются каждый год за небольшую часть первоначальной стоимости. Чтобы просмотреть образец презентации, щелкните слово «INJECTION» на картинке, чтобы понять, как передается информация (рекомендуется высокоскоростной доступ в Интернет. В противном случае загрузка может занять несколько минут). Для получения более подробной информации и цен обращайтесь в ATC.

Список тем, обсуждаемых на семинаре:

• Распыление жидкости, разбрызгивание и впрыск топлива преобладают
• Системы сгорания
  • Относительное положение свечи зажигания и топливной форсунки
  • Как получить однородный и расслоенный заряд — системы сгорания с распылителем, стенкой и воздухом
• Система впрыска топлива
  • Требования к системе впрыска топлива
  • Требования и классификация топливных форсунок
• Характеристики распылителя топлива
  • Требования к распылению
  • Рассмотрение спрея для мешков
  • После впрыска
  • Проникновение топливной струи и угол конуса
  • Разделенный впрыск
  • Распылители форсунок
  • Влияние атмосферного давления (плотности) на спрей
  • Характеристики распыления (GDI)
• Образование смеси
  • Характеристики потока в цилиндре и сгорание GDI
  • Процесс смешения топлива с воздухом
  • Взаимодействие распылителя со стенкой
  • Холодный запуск и проблемы смачивания стен
• Процесс горения и стратегии управления
• Режимы работы двигателя и стратегии впрыска топлива
• Ранний впрыск, поздний впрыск, стехиометрическая операция
  • Переход между режимами работы
• Стратегия разделенного впрыска
  • Двухступенчатый, раздельный и дополнительный впрыск
• Характеристики горения
  • Горение с однородным и слоистым зарядом
• Влияние рабочих и проектных параметров двигателя на сгорание GDI
  • Время впрыска и зажигания
  • Угол распылительного конуса
  • EGR
  • Характеристики ударопрочности
  • Топливная система с пневмоприводом и одножидкостная GDI
• Отложения форсунки, камеры сгорания и впускного клапана
• Выбросы загрязняющих веществ — подходы к сокращению
  • Углеводороды, NOx и твердые частицы
• Экономия топлива
  • Факторы, влияющие на снижение расхода топлива
  • Компромисс между экономией топлива и вредными выбросами
• Выбрать бензиновые двигатели с прямым впрыском
  • Ранний двигатель DISC
  • Mitsubishi реверсивный настенный с направляющими
  • Краткий обзор Toyota, Nissan с водоворотом (настенный), Audi с настенным креплением, AVL, FEV с воздуховодом, Ford, Honda с распылителем, Isuzu, Mazda с водоворотом, с настенным креплением, Mercedes-Benz управляемая, опрокидывающаяся по Рикардо, настенная, Volkswagen опрокидывающаяся, настенная FSI
• Преимущества турбонаддува двигателя GDI

Свидетельство:

«Он охватывает всех возможных участников, от тех, кому нужен только обзор, до тех, кому нужны самые глубокие детали механизма GDI.Стоит поездка, которую я совершил из Греции. «

Саввас Саввакис, PhD — научный сотрудник
Университет Аристотеля в Салониках

Смазочные материалы и двигатели GDI — сложная взаимосвязь

За последние несколько лет технология непосредственного впрыска бензина (GDI) оказала благотворное влияние на рынок легковых автомобилей — производители оригинального оборудования выбрали эту технологию как средство, с помощью которого они достигают все более строгих целей по экономии топлива.

GDI — это интеллектуальная технология для этой цели: двигатели GDI меньшего размера вырабатывают больше мощности и могут напрямую влиять на цели экономии топлива.По прогнозам отраслевых экспертов, к 2020 году примерно 39 процентов всех автомобилей, производимых в мире, будут использовать двигатели GDI.

Для того, чтобы двигатели GDI полностью раскрыли свой потенциал, необходимы подходящие смазочные материалы. Это означает передовые аддитивные технологии, всесторонние испытания и новые соображения перед лицом насущных проблем, связанных с двигателями GDI. Разработчики предложенной спецификации GF-6 учли эти новые проблемы, включив новые тесты, которые помогут убедиться в том, что современное оборудование лучше всего работает для обеспечения повышенной эффективности.

Почему именно GDI сейчас?

Технология

GDI существует уже много лет, но только недавно производители оригинального оборудования начали использовать преимущества технологии, позволяющей повысить экономию топлива для легковых автомобилей.

Проще говоря, аппаратное обеспечение GDI позволяет уменьшить размер двигателя или использовать двигатели меньшего размера для выработки такой же мощности и крутящего момента, что и двигатели с впрыском топлива в больший канал. Для достижения этой большей мощности и степени сжатия двигатели GDI работают за счет распыления топлива непосредственно в цилиндр двигателя, обеспечивая охлаждающий эффект.Эффект охлаждения позволяет двигателю обеспечивать повышенную степень сжатия и крутящий момент, что приводит к большей топливной экономичности. Двигатели GDI также могут включать технологию турбонагнетателя (TGDI), которая восстанавливает энергию, которая в противном случае теряется через выхлопные системы, для дальнейшего повышения эффективности использования топлива.

Например, 4-цилиндровый двигатель GDI может генерировать те же уровни крутящего момента, что и 6-цилиндровый двигатель PFI. Четыре цилиндра производят меньше трения и сохраняют больше энергии, чем шесть цилиндров, что напрямую способствует лучшей экономии топлива.

Значение для смазочных материалов

Хотя уменьшение габаритов — надежный путь к достижению целей экономии топлива, уменьшенные двигатели работают в более экстремальных условиях, чем традиционные двигатели, а это требует повышенной прочности и защиты от смазочных материалов.

Двигатели

GDI и TGDI полагаются на повышенное давление в цилиндре, более низкие рабочие скорости и более высокие температуры для выработки мощности, которая позволяет им работать более эффективно, чем двигатели PFI. Однако из-за этих более суровых условий эксплуатации есть опасения по поводу следующего:

• Повышенная вероятность окисления масла, что снижает защиту масла от износа
• Более высокий потенциал смешивания топлива со смазочным материалом, что увеличивает вероятность более высоких уровней кислоты и шлама
• Большая вероятность повышенного расхода масла в двигателе, что приводит к сокращению интервала замены.

По этим трем причинам стабильность к сдвигу — мера способности смазочного материала сохранять свою первоначальную вязкость и характеристики в потенциально тяжелых условиях — очень важна в современных смазочных материалах для применений GDI.Более высокая стабильность к сдвигу означает, что смазочный материал может выдерживать условия GDI, не подвергаясь окислению, смешиванию и повышенному расходу. И это не единственное новое соображение, которое должны учитывать маркетологи масел и производители присадок.

Кроме того, маркетологи масел должны подходить к разработке рецептур двигателей GDI в то время, когда вязкость смазки становится все ниже и ниже. Как и двигатели GDI, более низкая вязкость стала более заметной из-за их положительного влияния на экономию топлива.Более жидкие масла обеспечивают меньшее сопротивление, поскольку они перемещаются по двигателю, что приводит к меньшим потерям энергии и большей экономии топлива. Обеспечение необходимой защиты и долговечности для современных двигателей в смазке с низкой вязкостью требует правильной технологии присадок.

Формулировка успеха

В отрасли осознали влияние, которое могут оказать смазочные материалы, поскольку производители оригинального оборудования переходят к использованию новых технологий для достижения целей экономии топлива. Масла, в состав которых входят химические присадки, которые могут помочь предотвратить LSPI и ускоренный износ цепи, могут успешно задействовать весь потенциал оборудования двигателей GDI и TGDI.Это означает достижение максимальной экономии топлива и максимальной надежности для конечного пользователя.

Lubrizol Additives сыграла решающую роль в разработке новых тестов двигателя, включенных в предлагаемую спецификацию GF-6. Благодаря участию в этом процессе компания Lubrizol достигла глубокого понимания способов использования аддитивных технологий для предотвращения проблем, связанных с двигателями GDI. Помимо GF-6, Lubrizol разработал и постоянно тестирует экспериментальный химический состав присадок в специально разработанных маслах, чтобы лучше понять проблемы двигателей GDI.

Непревзойденные возможности и опыт

Lubrizol в области тестирования позволяют получить уникальное и конкретное представление об этих проблемах и способах их преодоления.

Обеспечение двигателей с прямым впрыском обедненного и стехиометрического бензина за счет уменьшения выбросов наночастиц

PI: Уилл Нортроп, CO-PI: Дэвид Киттельсон

Джунхо Чон, научный сотрудник, «Циклическая изменчивость светимости пламени в цилиндрах в бензиновых двигателях с прямым впрыском»

Ноа Бок, аспирант, название диссертации: «Окислительная реакционная способность наночастиц, выбрасываемых из бензинового двигателя с прямым впрыском»

Использование технологии прямого впрыска бензина (GDI) в автомобилях малой грузоподъемности резко возросло в последние годы из-за улучшенной топливной эффективности по сравнению с технологией впрыска топлива через порт (PFI).Технология GDI также обеспечивает возможность работы на обедненном топливе, что еще больше увеличивает эффективность. Однако, поскольку двигатели GDI выделяют гораздо более высокие концентрации твердых частиц (ТЧ), их распространение вступает в противоречие со все более строгими ограничениями по ТЧ. Ожидается, что использование бензиновых сажевых фильтров (GPF) будет широко применяться в транспортных средствах GDI, чтобы соответствовать ограничениям на содержание твердых частиц. На вопрос о том, как на выбросы твердых частиц из двигателей GDI влияют свойства топлива, присадки к маслу и стратегии сгорания двигателя, необходимо ответить для разработки двигателей, которые могут соответствовать как целям эффективности использования топлива, так и ограничениям на содержание твердых частиц.Кроме того, для реализации GPF необходимо ответить на вопросы, касающиеся окислительной активности частиц сажи GDI.

Мы используем передовые инструменты и методы измерения частиц, чтобы исследовать явления образования частиц в испытательном двигателе BMW GDI. Испытательный двигатель был оснащен оптическим датчиком AVL Visiolution (датчик Visio), который измеряет пространственно-временную яркость пламени в камере сгорания.Датчик Visio — это зонд, который вставляется в камеру сгорания через отверстие в головке блока цилиндров. Наконечник зонда содержит три массива оптических волокон, каждый из которых содержит восемь отдельных оптоволоконных каналов, которые просматривают различные секции камеры сгорания. Образующее сажу диффузионное пламя излучает свет из-за накала сажи. Из-за этого области высокой интенсивности света во время процесса горения указывают на области образования сажи. Датчик Visio измеряет местоположение внутри цилиндра и в какой момент в процессе сгорания возникает высокая интенсивность света, и по этой информации можно определить происхождение и причину образования сажи.Датчик Visio в сочетании с приборами для измерения взвешенных частиц дает нам обширную информацию о том, как частицы образуются в двигателе, что может позволить нам вносить изменения в параметры двигателя, в первую очередь, для снижения вероятности образования частиц. Мы также охарактеризовали характеристики GPF с трехкомпонентным катализатором (TWC), покрытого промывкой, иногда называемого четырехкомпонентным катализатором (4WC), для определения эффективности фильтрации с разрешенным размером частиц. Мы определяем окислительную способность сажи, образующейся в двигателях GDI, и то, как на нее влияют стратегия сгорания, свойства топлива и присадки к смазочному маслу.Это критически важно для реализации GPF, поскольку это фундаментальный фактор для определения содержания сажи на фильтре и кинетики окисления сажи для удаления сажи из фильтра посредством регенерации.

Частицы сажи, выбрасываемые двигателями внутреннего сгорания (ВС), образуются в камере сгорания из мест с высоким содержанием топлива / воздуха. Это может быть вызвано смачиванием топливом поверхностей цилиндров, богатыми карманами паров топлива, которые не полностью смешались с всасываемым воздухом, или каплями жидкого топлива, взвешенными во всасываемом заряде, которые переживают испарение перед сгоранием.На эти процессы сильно влияют свойства топлива, которые влияют на характеристики испарения, например теплота испарения и летучесть. Кроме того, химический состав топлива играет важную роль в образовании сажи. Ароматические соединения имеют высокую склонность к образованию сажи. Эти эффекты недавно были изучены для стехиометрической работы GDI. Тем не менее, они не изучались для стратегий сжигания обедненной смеси GDI, которые используют поздний впрыск и стратификацию топлива, что приводит к отчетливому распределению частиц по размерам.Это можно объяснить различиями в среде формирования каждой соответствующей стратегии.

.

No related posts.