Примерно 10 лет назад большинство автомобилей имели систему впрыска через порт. Это означает, что топливо распыляется вместе с воздушной смесью, омывает клапаны и сгорает для создания мощности. В двигателях с непосредственным впрыском топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Результатом является более полный цикл сгорания с меньшим расходом топлива. Повышение мощности при меньшем количестве топлива позволяет автопроизводителям использовать меньшие по размеру и более эффективные двигатели, которые при этом обеспечивают хорошую производительность.

Бензин едкий, что не всегда плохого качества. В давние времена люди использовали газ для очистки грязных металлических инструментов.

В двигателях с распределенным впрыском газ постоянно омывает впускные клапаны. Это приводит к очистке от любого накопления углерода, масла или других загрязняющих веществ, которые накапливаются во время нормальной работы. В двигателе с непосредственным впрыском обратная сторона впускных клапанов остается сухой, так как газ не омывает клапаны. Масло и нагар все еще накапливаются на задней стороне клапанов, но топливо не смывает всю эту гадость.

Нагар может повредить двигатель. Впускные клапана забивается нагаром, и тогда ничего не работает корректно.

Узнать, есть ли у вашего автомобиля GDI, просто взглянув на двигатель, немного сложно, потому что нет ничего действительно визуально очевидного, уникального для них. Однако на пластиковой крышке двигателя вашего автомобиля может быть большая этикетка с буквами GDI. Попробуйте проверить руководство по эксплуатации автомобиля.

Если ничего не помогает, позвоните в отдел запчастей дилерского центра, и вы получите ответ, с прямым впрыском топлива в вашем автомобиле или нет. Или вы всегда можете просто погуглить «это марка/модель с прямым впрыском?» и найдите свой путь к официальному листу спецификаций.

Некоторые автопроизводители заметили эту проблему с выбросами углерода и попытались решить ее. В новых двигателях Toyota M-серии, используемых в новейших Camry и Corolla, используется как прямой, так и портовый впрыск, чтобы поддерживать чистоту задней части клапанов. Производители масел также добавляют растворители и другие химические вещества в масла некоторых марок, чтобы уменьшить накопление отложений.

Но если и когда возникает избыточное накопление, вам необходимо его очистить. В зависимости от марки и модели автомобиля, это может быть довольно сложный процесс. Чаще всего это связано со снятием клапанной крышки и впускного коллектора. Оттуда вы можете удалить грязь с задней части клапанов.

Многие используют скорлупу грецкого ореха, которая достаточно прочна, чтобы смыть налет, но при этом достаточно мягкая, чтобы не повредить детали двигателя. Для взрыва средства техник подаст в двигатель сильно сжатый воздух, смешанный, в данном случае, с кусочками скорлупы грецкого ореха, который соскребает отложения. В то же время они будут использовать пылесос, чтобы всасывать лишнюю пыль и кусочки скорлупы грецких орехов, которые разлетаются в стороны.

Большинство достойных дилеров или независимых механиков знают о нагаре на двигателях GDI. Некоторые бренды более активно, чем другие, рекомендуют (или не рекомендуют) услуги по струйной очистке или удалению нагара на клапанах.

Во-первых, вы можете увидеть снижение производительности. Впускные клапаны не будут работать правильно, и ваш компьютер попытается это компенсировать. В этом случае, скорее всего, загорится индикатор проверки двигателя.

В конце концов, может произойти серьезное повреждение. У отца моего друга был Kia Soul 2013 года с пробегом около 140 000 миль. У автомобиля были проблемы со случайными пропусками зажигания и в целом низкая производительность. Проверка компрессии показала, что в первом цилиндре было низкое давление, поэтому что-то плохо герметизировалось.

Вот как выглядел двигатель:

У машины сгорел выпускной клапан. Согласно интернет-форумам и беседам с техниками в отделе запасных частей дилерского центра Kia, это довольно распространено для автомобилей с чрезмерным накоплением углерода, которые никогда не чистились. Теория моего друга состоит в том, что плохо работающие двигатели, особенно с пропусками зажигания, имеют тенденцию работать на обедненной смеси, что резко повышает температуру сгорания. В конце концов, эта избыточная температура сжигает детали двигателя. В данном случае клапан.

Этого можно было бы избежать, проведя профилактическое обслуживание. Снятие впускного коллектора и продувка носителя несколько более интенсивны, чем, скажем, сброс бутылки «очистителя инжектора» в бензобак автомобиля. Знаешь, вроде тех вещей Лукаса, которые кассиры в магазине запчастей всегда толкают, когда тебе звонят? Тем не менее, небольшая струйная обработка ранее могла спасти этот двигатель от дорогостоящей работы по замене клапанов. Двигатели

GDI могут потребовать немного больше усилий, чтобы поддерживать свои аналоги с впрыском через порт, но я думаю, что это того стоит. Реальные преимущества как для мощности, так и для экономии нельзя недооценивать, и сейчас на рынке есть несколько отличных двигателей, в которых используется эта технология.

Первоначально эта статья была опубликована на Car Bibles.

F.Y.I. | Компания свечей зажигания NGK | Carter Fuel Systems

Число автомобилей с бензиновым двигателем с непосредственным впрыском (GDI) на дорогах увеличивается с каждым годом. Практически у каждого производителя транспортных средств есть по крайней мере одна модель на дорогах или запланированная к выпуску в ближайшее время. По последним оценкам, 40% автомобилей с бензиновым двигателем, проданных в США в 2015 году, были оборудованы GDI, а примерно 65% ожидаются в 2021 году. Subaru является недавним дополнением, и Fiat Chrysler Group скоро добавит модели.

Что это значит для вас? Если вы в настоящее время не обслуживаете автомобили GDI, вы будете в ближайшем будущем. Автомобили GDI начали появляться в США примерно в 2004 году, и многие OEM-производители выпустили модели в период с 2010 по 2011 год, что означает, что этим автомобилям от четырех до пяти лет, и гарантийные сроки большинства производителей истекли.

В течение последних двух лет компания Bosch спонсировала мобильные учебные автомобили для обучения техников этой новой технологии и проверки их знаний в виртуальном 3D-гараже с полным погружением. Одна вещь, которую узнали во время этих событий, это то, что технические специалисты слышали о GDI, но большинство из них не были уверены, как диагностировать такую ​​систему. В этой статье дается краткий обзор типичной топливной системы GDI и предлагается информация о том, как диагностировать систему, а также о любых потенциальных проблемах, связанных с обслуживанием.

На иллюстрации на стр. 32 показаны компоненты, связанные с типичной топливной системой GDI. Большинство компонентов управления двигателем идентичны двигателю с впрыском топлива во впускной коллектор (PFI), включая топливный насос низкого давления, который подает топливо низкого давления к насосу высокого давления. Типичный диапазон насосов низкого давления составляет от 50 до 75 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от применения в автомобиле.

Выход насоса низкого давления обычно управляется модулем управления топливным насосом (FPCM) с входом от модуля управления двигателем (ECM). На холостом ходу и при малой нагрузке требуется меньше топлива, поэтому процент рабочего цикла ниже. Рабочий цикл увеличивается, когда требуется больший объем топлива для ускорения и больших нагрузок.

Насос высокого давления, который в большинстве транспортных средств приводится в действие механически кулачком распределительного вала, нагнетает топливо низкого давления примерно с 600 фунтов на квадратный дюйм на холостом ходу до 2900 фунтов на квадратный дюйм при высоких нагрузках (от 40 до 200 бар для метрических моделей). Топливо под высоким давлением подается к форсункам высокого давления по магистрали высокого давления, в состав которой входит датчик давления топлива (ДДТ). FPS передает в ECM фактическое давление в рампе и регулирует давление с помощью соленоида управления давлением, установленного на насосе высокого давления.

Соленоид управления давлением имеет множество названий, но в этой статье я буду называть его клапаном регулирования объема (VCV).

Используются два типа форсунок высокого давления — с соленоидным приводом и с пьезокристаллом. Оба требуют опасного напряжения до 120 В, поэтому вы всегда должны следовать рекомендациям производителя по тестированию и обслуживанию.

Большинство автомобилей с четырьмя цилиндрами имеют один насос GDI, но двигатели V6 и V8, скорее всего, будут иметь два насоса, по одному на каждый ряд топлива.

Первым шагом в процессе диагностики является проверка состояния компонентов давления на стороне низкого и высокого давления. Первоначальная проверка довольно проста и может быть выполнена с помощью усовершенствованного сканирующего прибора и двух параметров данных (PID) — желаемого давления в топливной рампе и фактического давления в топливной рампе. Важно проверить давление во всех рабочих диапазонах, чтобы полностью проверить топливную систему. Проблемы обычно начинают проявляться при более высоких нагрузках двигателя и со временем становятся все хуже. На диаграмме на стр. 34 показаны четыре снимка экрана диагностического прибора, сделанные при различных условиях нагрузки во время дорожного испытания.

Захват при включенном двигателе (KOEO) обеспечивает текущее давление от насоса низкого давления. PID Fuel Rail (P) Des — это желаемое давление для ECM; Топливная рампа (P) — это фактическое давление. В этом случае ECM запрашивает 55 фунтов на квадратный дюйм, а фактическое давление составляет 55 фунтов на квадратный дюйм. Этот захват показывает статическое давление без использования топлива двигателем.

Запись скорости холостого хода ниже показывает, что желаемое давление в топливной рампе составляет 600 фунтов на квадратный дюйм, а фактическое — 550 фунтов на квадратный дюйм. Как правило, если разница между заданными и фактическими значениями превышает ±10 %, вы должны это отметить, но в конечном итоге ECM определит, когда отклонение слишком низкое или слишком высокое, и установит соответствующий код неисправности. (Обычные коды неисправностей: P0087 — слишком низкое давление топлива или P0088 — слишком высокое давление топлива.) При выполнении этого теста важно дать топливной системе стабилизироваться, прежде чем принимать окончательное решение; 20-30 секунд должно быть достаточно. В этом примере фактическое давление немного ниже, но все же находится в диапазоне ±10%.

Снимок легкой нагрузки в правом верхнем углу показывает, что требуемое давление составляет 1800 фунтов на квадратный дюйм, а фактическое — 1440 фунтов на квадратный дюйм, что ниже на 20 %, но все еще недостаточно для установки кода неисправности. Вы можете ясно видеть, что проблема усугубляется — разница составляет 8% на холостом ходу, а теперь разница составляет 20% при малой нагрузке.

Захват большой нагрузки показывает, что желаемое давление составляет 2100 фунтов на квадратный дюйм, а фактическое — 1500 фунтов на квадратный дюйм, что составляет теперь разницу в 28%. Таким образом, при большой нагрузке устанавливается код P0087.

В этот момент два дополнительных PID будут полезны для диагностики этой неисправности. На графике % VCV топлива — это описанное ранее значение VCV, которое ECM использует для управления количеством топлива низкого давления, поступающего в насос высокого давления. Топливный насос % — это рабочий цикл насоса низкого давления, который регулирует скорость насоса и объем топлива, доступный для насоса высокого давления.

Захват холостого хода показывает процентное соотношение 15% для VCV и 24% для топливного насоса. К сожалению, найти спецификации для этих PID непросто, поэтому подключение к заведомо исправным автомобилям помогает получить базовый уровень. В этом примере (Ford Escape) заведомо исправные значения будут составлять примерно 8% для VCV и 23% для рабочего цикла топливного насоса. ECM видит, что фактическое давление топлива немного низкое, и пытается увеличить объем топлива в насосе высокого давления, чтобы компенсировать это.

Захват легкой нагрузки показывает большой скачок VCV до 45%, в то время как рабочий цикл насоса низкого давления увеличился до 29%. Это означает, что ECM запрашивает значительное увеличение объема топлива от насоса низкого давления для достижения желаемого значения 1800 фунтов на квадратный дюйм. ECM смог увеличить давление топлива, что означает, что клапан VCV работает, но желаемое давление топлива не может быть достигнуто. Разницы между желаемым и фактическим по-прежнему недостаточно для установки кода неисправности.

Захват большой нагрузки в правом нижнем углу показывает 50% VCV и 40% рабочий цикл топливного насоса, которые в данном случае представляют собой максимальные значения для этих компонентов, поскольку это относится к критериям кода неисправности. Вы можете подумать, почему бы не увеличить оба компонента до 100% и посмотреть, можно ли достичь желаемого давления? Инженеры, программирующие эти системы, довольно сообразительны и знают, что как только перепад давления топлива превышает заданную точку, всякая надежда теряется и следует установить код неисправности.

В этом примере автомобиль по-прежнему может управляться, но плохо работает в условиях высокой нагрузки. В этот момент ECM зажжет индикатор Check Engine и установит код неисправности низкого давления P0087, поскольку разница между требуемым и фактическим давлением превышает 25%, что было установлено в критериях кода неисправности. Хорошие новости? Клиент по-прежнему сможет привезти автомобиль для обслуживания до того, как он застрянет на обочине дороги.

На этом этапе вам необходимо определить, какая часть топливной системы неисправна — сторона низкого давления или сторона высокого давления. Глядя на проценты VCV и топливного насоса, вы можете получить некоторое представление, но не можете подтвердить, какой компонент неисправен, без дальнейшего тестирования. Лучший способ действий — сначала начать проверку стороны низкого давления и продвигаться вперед в системе.

Одно предостережение: вы не можете полагаться исключительно на датчик давления и/или манометр для проверки состояния нагнетательного насоса на стороне низкого давления. Важно проверить выходной объем топливного насоса. В части диаграммы KOEO желаемое и фактическое давление совпали; однако автомобиль не работает, и объем топлива не расходуется. На холостом ходу фактическое давление на 8% ниже желаемого, и с повышением нагрузки расщепление становится все хуже. Топливный насос низкого давления способен обеспечить достаточный объем при низком спросе, но недостаточный при высоком спросе. Требовалась замена топливного насоса низкого давления.

После устранения стороны низкого давления следующим компонентом системы, подлежащим проверке, является насос высокого давления. Наиболее вероятной причиной появления кода неисправности низкого давления может быть износ между насосом высокого давления и распределительным валом. Неисправность высокого давления, скорее всего, связана с неисправностью VCV или внутренней неисправностью насоса высокого давления. Вам необходимо следовать рекомендациям производителя по проверке и тестированию насоса высокого давления и твердых деталей.

Наиболее распространенной проблемой топливных систем GDI является накопление углерода на впуске и на обратной стороне впускных клапанов. К сожалению, это нелегко обнаружить, и оно может отличаться от производителя к производителю и от автомобиля к автомобилю. В номере журнала Motor за декабрь 2014 года Сэм Белл написал статью «GDI: отложения бензина внутри?» что обязательно к прочтению. Я предлагаю краткий обзор и предложу еще несколько идей на эту тему.

На рисунке слева ниже показана типичная конфигурация с впрыском топлива через порт, а на рисунке справа показана типичная конфигурация GDI, в которой топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. В этом примере форсунка расположена в центре камеры сгорания, что определяет ее как систему с распылением. Если бы инжектор располагался под углом, его можно было бы назвать настенной системой.

На рисунке слева показано, как топливо для следующего цикла сгорания впрыскивается в камеру сгорания вместе с воздухом вокруг впускного клапана. ECM может впрыскивать топливо перед следующим открытием впускного клапана с конечной целью равномерного смешивания воздуха и топлива, что должно создать качественную горючую однородную воздушно-топливную смесь. При попадании в камеру сгорания воздушно-топливная смесь обеспечивает встроенный процесс самоочистки впускных и впускных клапанов.

На рисунке справа показан воздух, поступающий вокруг впускного клапана; вскоре после этого топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Воздух и топливо смешиваются вместе, пока поршень движется вниз на такте впуска и когда смесь сжимается во время такта сжатия. ECM имеет очень короткое окно для впрыска топлива; для полного смешивания воздуха и топлива не так много времени.

Мы уже упоминали, что автомобили GDI страдают от накопления углерода, но как он туда попадает? Каким образом чистый воздух, который фильтруется для удаления пыли, проходя через совершенно новую систему впуска, вокруг чистых впускных клапанов и в камеру сгорания, производит углерод? Кажется, это не имеет никакого смысла.

Фотографии в верхней части страницы 36 были сделаны для двух из восьми впускных клапанов BMW 750Li F02 N63 2010 года выпуска с пробегом почти 65 000 миль. На всех восьми впускных клапанах был нагар, но что меня удивило, так это то, что нагар на всех цилиндрах был разным. Верхнее фото — цилиндр 4, на котором виден более темный спеченный углерод; среднее фото — цилиндр 6, на котором виден сухой, может быть, мягкий углерод.

Если вы никогда не работали с автомобилем GDI, теперь вы знаете, как выглядит нагар на обратной стороне клапанов. Итак, вернемся к вопросу: как туда попал углерод? Ответ прост и сложен одновременно. Ответ прост: неполное сгорание. Вы можете подумать, что если у нас неполное сгорание в цилиндре, углерод должен просто выйти из выхлопной трубы. Как он попадает обратно на впускной тракт двигателя?

В идеальном мире правильное количество воздуха и топлива попадет в камеру сгорания, произойдет идеальное сгорание и чистые выбросы выйдут через выхлопную трубу. Но двигатель внутреннего сгорания , а не идеален, как и топливно-воздушная смесь. Углерод, образующийся при неполном сгорании, может перемещаться в двигателе по ряду направлений. Простой путь выходит из выхлопной трубы во время такта выпуска, что создает другую проблему, к которой мы вернемся через минуту.

Некоторая часть нагара попадает вокруг поршневых колец в моторное масло, и именно здесь, по мнению большинства экспертов, углерод, взвешенный в моторном масле, попадает во впуск через систему принудительной вентиляции картера (PCV). Использование неподходящего моторного масла, увеличенные интервалы замены масла, грязные воздушные фильтры и мокрые системы вентиляции картера способствуют образованию смеси масла и углерода во впускной зоне.

Другой путь для углерода лежит вокруг впускных клапанов во время такта выпуска, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты. Это важный момент; не забудьте проверить бюллетени технического обслуживания, в которых может быть предложено перепрограммирование для уменьшения накопления углерода.

Это возвращает нас к теме углерода, который выталкивается вокруг выпускного клапана после сгорания. В своем исследовании для этой статьи я нашел много статей и исследований, связанных с твердыми частицами от автомобилей GDI. В таблице на странице 36 показаны результаты исследования Калифорнийского совета по воздушным ресурсам (CARB), которое использовалось для понимания и разработки будущих стандартов выбросов, связанных с твердыми частицами (ТЧ). Для простоты, Фаза 1 в основном выполняется с холодным двигателем, а Фаза 3 — с прогретым двигателем. Первый ряд легко понять, так как все мы знаем, что дизели создают ТЧ, поэтому они оснащены сажевым фильтром (DPF). В четвертой строке показаны результаты с DPF. Во втором и третьем рядах отчетливо видны твердые частицы от двигателей GDI, но они менее выражены, когда двигатель прогрет, а двигатель PFI достаточно чистый.

Это заставило меня задуматься о другом источнике накопления углерода во впускном коллекторе. Большинство автомобилей GDI имеют систему рециркуляции отработавших газов (EGR), и мы все сталкивались с результатами накопления углерода в клапанах EGR. Исходя из того, что мы видим из таблицы на стр. 34, вполне возможно, что часть ТЧ, выходящих из двигателя, рециркулируется обратно во впуск через систему рециркуляции отработавших газов и смешивается с углеродом из газов PCV.

Результаты исследования CARB принесут новые стандарты РМ. Текущие стандарты составляют 10 мг/мл. сейчас 3мг/миль. начиная с 2017 г. и 1 мг/млн. намечены на 2025 год. Как производители транспортных средств будут соответствовать будущим стандартам выбросов ТЧ? Это еще одна интересная история, которая может решить некоторые проблемы накопления углерода.

Новый двигатель Audi 1,8 л TFSI GDI будет включать две системы впрыска — порт и непосредственный впрыск. Система PFI будет использоваться, когда вероятно формирование PM, а GDI будет использоваться в других режимах работы. Таблица наглядно показывает преимущества обоих вариантов впрыска. В новом двигателе Subaru также используется формат с двумя впрысками, и другие производители рассматривают его.

Это, конечно, не поможет ранним машинам GDI, но может решить проблему по мере продвижения вперед. И последнее замечание по поводу твердых частиц: мы уже знаем, что DPF творит чудеса с дизельными двигателями, поэтому добавление сажевого фильтра для бензиновых двигателей может стать еще одним решением для бензиновых двигателей.

Как бороться с нагаром в двигателе? Сэм Белл хорошо описал большинство доступных вариантов очистки, и с тех пор, как была написана эта статья, мало что изменилось. На приведенных выше фотографиях ясно видно, что образование нагара в разных местах одного и того же двигателя отличается от цилиндра к цилиндру, и для каждого цилиндра могут потребоваться разные методы очистки. На нижнем фото показаны результаты после очистки скорлупы грецкого ореха.

Мой лучший совет — начать с обзора рекомендаций производителя, проверить наличие новых сервисных бюллетеней и, если возможно, узнать у местного дилера, что он делает. Всегда имейте в виду, что все, что вы вводите в двигатель, воздухозаборник и камеру сгорания, будет иметь потенциальные побочные эффекты.