Форсунки gdi что это

Двигатель GDI – особенности работы

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

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.

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.

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:

Очистка происходит с помощью фильтра-сеточки в насосе бензобака.

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.

GDI: особенности форсунок

Форсунка двигателя системы GDI представляет собой дозирующее устройство высокой точности, конструкция которого предопределена техническими условиями:

— точное дозирование топлива по временному показателю

— точное дозирование топлива по массовому показателю

— возможность формирования разных видов распыла топлива в зависимости от режимов работы двигателя

— способность сохранения точности дозирования вне зависимости от изменения условий по давлению и температуре

Форсунка состоит из (фото 1):

1 – впускной канал с находящимся внутри «фильтриком»

2 – электрический разъем

3 – корпус форсунки

4 – нижняя рабочая часть с расположенным внутри утройством для создания первоначального завихрения исходящего топлива

Внутри корпуса форсунки находится:

1 – устройство завихрения « unit swirl »

2 – игла форсунки

3 – пружина форсунки

Принцип действия

В зависимости от режима работы двигателя, токовый импульс от ECU ( бортового компьютера) или от Driver Injector («усилителя» форсунок), проходит через обмотку соленоида форсунки , вследствии чего создается магнитное поле.

Игла форсунки преодолевает сопротивление пружины, приподнимается над седлом и открывает канал сопла форсунки.

Так как давление в топливной рейке перед форсункой превышает давление в камере сгорания, то за счет разницы давлений топливо поступает в цилиндр двигателя.

Условия создания топливо-воздушной смеси

Для каждого режима работы двигателя системы GDI требуется топливо-воздушная смесь с различными параметрами по соотношениям «воздух – топливо».

Основная задача форсунки – подача топлива в камеру сгорания в нужное время и в нужном объеме.

Важной составляющей этого процесса является качество распыления топлива, так как после поступления в камеру сгорания топливо должно за очень короткое время нагреться, испариться и образовать вместе с воздухом топливо-воздушную смесь требуемого состава.

Чем быстрее струя топлива из форсунки распадется на мелкие капли, тем быстрее увеличится площадь распыленного топлива, тем самым создавая наиболее благоприятные условия для испарения топлива и перемешивания его с воздухом.

На качество распыления оказывают влияние такие факторы:

— давление топлива перед форсункой ( чем больше давление \ перепад давления , тем больше скорость истечения топлива из форсунки )

— конструкция форсунки: наличие устройства для завихрения позволяет первоначально «закрутить» струю топлива, тем самым создавая наиболее благоприятные условия для качественного и полного распыления топлива

— температура в камере сгорания: при более высокой температуре все химические процессы в камере сгорания происходят быстрее

В зависимости от перепада давления между «предфорсуночной камерой» и камерой сгорания, от состояния и работоспособности устройства завихрения внутри форсунки, завихрение и распыление топлива происходит по-разному.

«Отпечаток» капель топлива при различных условиях работы
(теоретический пример)

1 – практически «идеальное» распыление

2 – пониженное давление перед форсункой

3 – неисправность форсунки: «засаженность» устройства завихрения, осмоление седла иглы

Одно из основных отличий форсунки двигателя GDI от «обычной» форсунки, является наличие устройства для завихрения топлива:

Конструктивно оно исполнено таким образом, что топливо, проходя через него, начинает «завихряться» и на выходе форсунки имеет уже высокую степень турбулизации , что помогает более быстрому испарению топлива и смешиванию его с воздухом для создания ТВС требуемого состава.

Примечание *А* :

1. «ТВС» — топливо-воздушная смесь
2. Фото форсунки предоставлено Дмитрием Юрьевичем ( ник « mek » на нашем Форуме), в мастерской которого и распиливалась данная форсунка, на что было потрачено около 5 ножовочных полотен (по количеству истраченных полотен можно судить о прочности
   «изделия»?)

Примечание *В* (лирическое):
Мы как «дети малые».
Верим и доверяем всей информации, которую нам соизволит предоставить производитель той или иной автомобильной фирмы.
Вот сказали — и весь автомобильный Интернет дружно «подхватил» утверждение о «завихрении топлива из форсунки».
Все поверили мгновенно и сразу.
На слово поверили.
Но разве так жить интересно?
Верить всему, что говорят Авторитеты.
Нет, так жить — неинтересно!
«Доверяй, но проверяй», — правильно?
Да, все вышесказанное можно опровергнуть, мол, нет смысла куда-то лазать и что-то разбирать, если «мануалы не врут», если «утверждение насчет завихрения» подтвердилось.
Может быть и «не врут».
Но точно — многое не договаривается. Оставляется «за кадром».
Потому что «кто-то и когда-то» решил ограничить наши Знания той планкой, которые «они» установили в силу определенных причин.
Это может быть и правильно, но.
Основная масса читающих эти статьи работают не в дилерском или «полу-дилерском» автосервисе, где нельзя отступать от «мануалов», а надо строго выполнять все их требования.
Где, например, если написано что «если сопротивление больше такого-то значения», то далее ничего делать нельзя, кроме одного — «заменить».
И к нашей рассматриваемой теме это имеет самое прямое отношение.
Раньше в мастерской Дмитрия Юрьевича было много форсунок, которые были «отбракованными».
Но после того, как несколько форсунок было распилено и изучено — после этого стеллаж с «отбракованными» форсунками просто перестал существовать.
Потому что их научились ремонтировать.
Как научились?
А это пришло «само собой» после того, как «влезли» внутрь конструкции форсунки, досконально разобрались с ней и поняли ее «слабые» места.
Так во всем остальном.

Надо постоянно помнить, что «политика недоговоренности» всегда существовала и будет существовать.
И если читать (изучать) какие-то «мануалы», то обязательно помнить: «Здесь сказано не все, здесь сказано только то, что разрешено сказать».
Не будем касаться такой темы, как «коммерческая или технологическая тайны», тут все понятно.
Надо касаться темы «недоговоренности».
И продолжать помнить об этом.
Потому что именно в какой-то «недоговоренности» и заключается «Тайна сия Великая».
Надо только обратить внимание на «недоговоренность», понять что скрывается «между строчек».
Ну например: мы все знаем (опять-таки из «мануалов»), что двигатель системы GDI имеет несколько режимов работы:
Ultra Lean Combustion Mode – впрыск топлива на такте сжатия
Superior Output Mode – врыск топлива на такте впуска
Two — stage nixing – впрыск топлива на такте впуска и такте сжатия

Это теоретически.
А практически что показывает нам сканер?
Он показывает такие режимы:
1. Compression on Lean ( работа на обедненной смеси)
2. STICH ( работа на смеси приблизительно стехиометрического состава).
Да, по сканеру можно узнать, что режим STICH можно условно разделить еще на два режима:
— работа в режиме «открытой петли»
— работа в режиме «закрытой петли»

И все. А режим Two-stage mixing не показывается и никак не обозначается. Где он? Когда он начинается и когда заканчивается?
Именно здесь и надо начинать «читать между строк».
Зная и понимая «недоговоренности», можно пытаться регулировать «дикий» расход топлива при помощи (например), того же TPS .
И с 20 литров его можно «снизить» до приемлимых 10 (например).

Такое отношение к работе можно назвать как «техническое подвижничество».
И если вы хотите, что бы перед воротами вашей мастерской постоянно «толпились» автомобили , то к мысли такой прийти придется.
Рано или поздно.

Очистка форсунок прямого впрыска GDI у автомобиля

Конструкция этого типа двигателей хороша до конкретного момента. Это когда с ним начинаются проблемы. И требуется очистка форсунок прямого впрыска GDI. Так что за зверь такой — GDI? Эта аббревиатура «вылезает» в виде шильдиков. Особенно любят эту информацию азиатские производители.

Итак, GDI — сокращение от словосочетания Gasoline Direct Injection. В переводе обозначает «непосредственный впрыск топлива». В чем особенность такого типа впрыска? В том, что его форсунка распыляет бензин прямо в цилиндр.

Смешивание топлива и воздуха происходит в камере сгорания. А не во впускном тракте. Основные плюсы этого решения таковы. Это экономичность и большая мощность мотора. Все это по сравнению с другими типами впрыска. Добиться этого позволяет сложная конструкция.

Тут применяются специальные вихревые форсунки. Они могут лучше распылять бензин в виде тумана. Для управления требуется программное обеспечение. Система питания бензинового мотора GDI не оригинальна. Она схожа с питанием дизелей. Там очистка форсунок прямого впрыска типа GDI тоже требуется.

Чем плох прямой впрыск

Чем чревато приобретение авто с мотором с GDI? Проблемы обусловлены «дизельными» элементами его конструкции. Она работает исключительно на высококачественном топливе. А нарваться на плохой бензин можно на любой АЗС.

Избыток примесей крайне негативно действует на форсунки. Они засоряются и перестают правильно распылять горючее. Тогда очистка форсунок прямого впрыска GDI потребуется однозначно. А «убить» их способна всего пара заправок «до полного бака». Если в бензине будет соединения серы, железа, фосфора….

Испортить форсунки может и некорректная работа свечей. Неприятность тут масса. Вернуть работоспособность форсункам мотора с непосредственным впрыском бюджетным способом — путем их промывки — не выйдет. Придется раскошелиться на приобретение новых распылителей.

ТНВД также чувствителен к некачественному топливу. Загрязнения резко ускоряют износ его компонентов. И в конце концов могут вывести из строя. Автомобили же с менее продвинутыми двигателями тут в фаворе. Они подобных сюрпризов преподнести не могут. Им очистка форсунок, как у прямого впрыска GDI, не нужна.

Выбираем очистители для GDI

Сегодня уже созданы эффективные средства для борьбы с недомоганиями систем GDI. Так, немецкая фирма Liqui Moly разработала продукт Direkt Injection Reiniger. Очистка форсунок прямого впрыска GDI – таково его назначение.

Фишка Direkt Injection Reiniger – уникальная композиция компонентов. Они эффективно воздействуют на отложения на форсунках. Очищающий эффект этой присадки очень высок. Он близок к стендовой очистке в сервисном центре. Средство способно удалять до 70% отложений за одно применение.

Liqui Moly разработала продукт Direkt Injection Reiniger

Кроме того, присадка улучшает воспламеняемость бензина. Как следствие, улучшается холодный запуск двигателя. Попутно предотвращаются рывки в движении. Стабилизируется холостой ход и достигается топливная экономия. Средство хорошо защищает форсунки и ТНВД от коррозии и износа. Тем самым, очиститель сохраняет их запланированный ресурс.

Специалисты по ремонту отмечают еще один момент. Присадку Direkt Injection Reiniger следует использовать каждые 10 тыс. км пробега. Она просто заливается в бензобак. В нем она смешивается с топливом. Происходит это уже в процессе движения машины. А потом идет очистка форсунок прямого впрыска GDI.