Двигатель GDI: плюсы и минусы выбора

Аббревиатура двигателя «GDI» (Gasoline Direct Injection) подразумевает под собой непосредственное введение топлива в цилиндры мотора (бензинового двигателя).

Именно компания GDI стала первым производителем, начавшим выпуск силовых установок с подобной системой впускания топливной жидкости. Данный тип двигателя заслужил достаточно неоднозначный ряд отзывов, поэтому стоит разобрать этот вопрос подробнее.

Как правило, стандартный инжекторный двигатель, использующий коллекторный способ смесеобразования, вводит в цилиндр цельную бензовоздушную смесь. Подобное смешение горючего и воздуха проистекает во впускной трубе (коллекторе), где находятся механический распылитель (форсунки), управляемые электроникой. В двигателе GDI форсунка обращена к камере сгорания, поэтому впускные клапаны подают только воздух, а непосредственно, смесеобразование происходит в цилиндрах.

Система GDI управляется электронным устройством, наделенным специальным программным обеспечением, которое рассчитано на определенное количество рабочих циклов. Также, с целью получения наиболее совершенных условий смесеобразования в конструкции применяются «вихревые» форсунки, подающие топливную смесь внутрь в качестве тонкодисперсного вещества. Также двигатель оснащен двухступенчатой системой подачи топливной жидкости.

Двигатели GDI отличаются своей экономичностью, отвечают высоким стандартам экологичности.

История развития двигателей GDI

Впервые система непосредственного впрыска топлива стала применяться на двигателях данной модели, которые устанавливались на автомобили известных компаний Mercedes и Mitsubishi в середине ХХ столетия. В дальнейшем и другие крупные автомобильные компании (такие как Toyota, Nissan, Volkswagen, Honda) стали использовать двигатели системы GDI.

Комплектующие GDI двигателя:

1. ТНВД (топливный насос высокого давления)
2. Предохранительный клапан (трубопроводная арматура)
3. КВД (камера высокого давления) с регулятором давления топлива.
4. Механический распылитель.
5. ПЛК (программный логический контроллер)
6. Клапан для поддержания среды давления.
7. Фильтрующий элемент (фильтр ультратонкой очистки)
8. Насос низкого давления.
9. ВД-датчик (датчик высокого давления)
10. Топливная рампа.

Преимущества системы GDI

Возможность работать на обедненной смеси, при условии отсутствия больших нагрузок, а также пониженный расход топлива при эксплуатации в разных циклах (городской, смешанный). При длительной работе устройства на холостом ходу трата топлива снижается на 20-25%. Но при быстром движении двигатель будет требовать такое же количество горючего, сколько силовая установка с распределенным введением топлива.

Преимуществом двигателя можно назвать также процесс образования смеси, происходящего в камере сгорания, благодаря чему и осуществляется экономичный расход горючего, малая токсичность выхлопных газов. Изменение образования смеси дает повышенную мощность тяги на 15-20%. Снижена возможность поломки двигателя в результате забивания масляных клапанов продуктами сгорания.

Недостатки системы GDI

Сложная система впуска принципиально схожа с дизельной силовой установкой в состав которой входит также ТНВД. Использование подобных устройств приводит к тому, что система GDI делается очень восприимчивой к качеству горючего. Минусы заключаются в возможных частых сбоях работы мотора, особенно при заправке топливом низкого качества.

GDI-двигатели плохо поддаются ремонту, по сравнению с устройствами со стандартным распределением впрыскивания топлива. Недостаток также заключается в малой распространенности запасных частей к подобным двигателям, их ожидание может занимать до 2-3 недель.

Выводы

Двигатели GDI обладают высоким уровнем мощности и тяги, они обеспечивают экономию горючего, но при этом очень требовательны к качеству горючего, поэтому их эксплуатация в условиях российских дорог может повлечь за собой постоянный ремонт, который отличается своей дороговизной. Однако, сейчас имеются в продаже автомобили которые прошли адаптацию: заправляются бензином, реализующимся на заправках России, что не создает высоких материальных трат.

плюсы и минусы, отзывы специалистов

От Masterweb

20.05.2018 23:00

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.

Standard® Бензиновый непосредственный впрыск (GDI)

Бензиновый непосредственный впрыск (GDI) используется на большинстве новых автомобилей и требует другого подхода к диагностике и обслуживанию. Технология GDI была неотъемлемой частью помощи в улучшении экономии топлива при одновременном снижении выбросов, и ее можно найти более чем на половине парка автомобилей в США. Фактически, с 2010 года использование механизмов GDI выросло более чем на 600 %. Хотя системы GDI в значительной степени полезны, эти системы сталкиваются со специфическими сбоями и требуют понимания того, как они работают и как их тестировать, когда они устанавливают код.

GDI Spotlight

Лидирующая на рынке послепродажная программа Standard® GDI основана на форсунках, а также включает в себя топливные насосы высокого давления, комплекты топливных форсунок, датчики давления топлива, линии подачи топлива, регуляторы давления топлива и датчики давления топлива. Разъемы датчиков для полной линейки компонентов GDI.

Инжекторы Standard® GDI всегда новые, не восстановленные.

Модельный ряд Standard GDI включает в себя сотни артикулов для отечественных и импортных автомобилей, включая приложения до 2022 года, обеспечивая лучший в отрасли охват последних моделей. Чтобы узнать больше, посетите www.StandardGDI.com.

Почему GDI?

Чтобы соответствовать более строгим стандартам выбросов и CAFE (средняя корпоративная экономия топлива), производители начали внедрять двигатели GDI примерно в 2006 году. Топливные форсунки на двигателе GDI впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания. Впрыск происходит в основном на такте впуска, а в некоторых случаях и на такте сжатия. По мере увеличения оборотов двигателя количество времени, доступное для впрыска топлива, уменьшается. Чтобы увеличить подачу топлива за более короткий промежуток времени и увеличить мощность, давление топлива увеличивается. Давление в топливной рампе двигателя GDI обычно колеблется от 300 фунтов на квадратный дюйм на холостом ходу до 2200 фунтов на квадратный дюйм при полной нагрузке.

Выше приведена типовая схема топливной системы GDI. Топливный насос низкого давления расположен в топливном баке. Насос низкого давления снабжает механический насос высокого давления с кулачковым приводом топливом под давлением 50-80 фунтов на квадратный дюйм. Затем механический насос создает необходимое высокое давление и подает топливо под высоким давлением в топливную рампу. Величина давления, создаваемого в топливной рампе, определяется управляемым блоком управления двигателем соленоидом подачи топлива, который обычно является частью механического насоса.

Диагностика

Бывают случаи, когда технический специалист должен выполнить диагностический тест-драйв GDI, чтобы оценить систему GDI и выявить неисправности. Это может помочь в выявлении периодически возникающих неисправностей или характеристик системы, которые еще не являются достаточно серьезными, чтобы ECM мог установить диагностический код. Сканирующий прибор должен быть настроен на регистрацию, как минимум, следующих PID:

• Число оборотов двигателя
• Угол открытия дроссельной заслонки
• Требуемое давление в топливной рампе
• Фактическое давление в топливной рампе
• Команда объема насоса GDI

Технический совет: Могут быть случаи, когда PID фактического давления в топливной рампе недоступен на стороне OE сканирующего прибора. В этом случае или если диагностический прибор технического специалиста не может отображать данные сканирования OE, можно использовать универсальную сторону диагностического прибора. Стандарт SAE J1979 используется производителями для определения необходимых PID для универсальной OBD. Стандарт J1979 включает PID давления в топливной рампе для двигателей GDI.

Чтобы собрать необходимые данные для анализа, транспортное средство должно эксплуатироваться при различных нагрузках двигателя. Сканирующий прибор должен быть настроен на запись PID данных двигателя, выбранных ранее перед тестовой поездкой. Дав двигателю поработать на холостом ходу, техник должен увеличить скорость и удерживать APP на уровне около 20%. Затем подайте команду полностью открыть дроссельную заслонку, вернитесь к команде APP 20% и, наконец, остановитесь и дайте двигателю поработать на холостом ходу.

Собранные данные необходимо будет просмотреть, чтобы конкретно изучить желаемое и фактическое давление в топливной рампе. Способна ли топливная система обеспечить желаемое давление топлива? Если нет, необходимо проверить команду регулятора топливного насоса. Пытался ли ECM увеличить количество топлива, подаваемого в насос высокого давления?

Обслуживание GDI

Технический совет: Даже при выключенном двигателе давление в топливной рампе может быть очень высоким. Попытка снять топливные магистрали высокого давления в это время может быть опасной.

Перед обслуживанием компонентов топливной системы GDI крайне важно, чтобы в топливной системе не осталось давления. В некоторых автомобилях можно сбросить давление с помощью команды диагностического прибора на ECM, в то время как в других потребуется удаление предохранителя или реле насоса низкого давления. Затем следует завести автомобиль и дать ему поработать на холостом ходу, пока не закончится топливо и он не заглохнет.

Перед разборкой топливной системы GDI для обслуживания очень важно прочитать сервисную информацию. Большинство топливопроводов высокого давления являются одноразовыми компонентами. Когда они затянуты вниз, они деформируются, обеспечивая плотное прилегание. В приведенном выше примере вы увидите GM 3,6 л V6 со снятым впускным коллектором. Обратите внимание на желтые метки на линиях высокого давления, указывающие на то, что их нельзя использовать повторно. Другие производители могут не использовать этикетки, вместо этого рекомендуя в сервисной информации выбрасывать эти строки после удаления. Повторное использование этих трубопроводов может привести к утечке топлива под высоким давлением, что может привести к катастрофическому пожару.

Также необходимо определить все инструменты, необходимые для выполнения задачи по замене топливных форсунок. Служебная информация должна быть внимательно прочитана для получения этой информации. После снятия таких компонентов, как впускной коллектор, чтобы получить доступ к топливной рампе, важно отметить, что существует два основных типа соединений форсунки с топливной рампой. В некоторых случаях топливные форсунки крепятся к топливной рампе. При снятии топливной рампы в этих случаях топливная рампа и все топливные форсунки отсоединяются от двигателя как единое целое.

Инжекторы Standard® GDI всегда новые и никогда не подвергались восстановлению. Они точно спроектированы и тщательно протестированы для обеспечения оптимальной производительности.

В устройствах, не использующих фиксирующий зажим, при снятии топливной рампы вы можете обнаружить, что некоторые топливные форсунки остались в головке блока цилиндров, а остальные выходят, все еще прикрепленные к топливной рампе. Сняв топливные форсунки, обязательно очистите отверстия в головке цилиндров проволочной щеткой подходящего размера и замените уплотнения на всех топливных форсунках, которые будут использоваться повторно. Обязательно завершите установку, используя соответствующий момент затяжки и процедуру затяжки.

Советы по замене компонентов GDI можно найти по запросу «GDI» на YouTube-канале Standard Brand.

При поддержке SMP.

Общие проблемы обслуживания GDi

Насосы GDi производства Delphi Technologies.

Основы GDi

Несмотря на то, что система прямого впрыска бензина (GDi) дебютировала в середине 1950-х годов, она только недавно вошла в свои права, поскольку производители транспортных средств ищут более рациональные способы соблюдения все более строгих стандартов выбросов.

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

Так почему же технология с таким большим количеством полезных свойств не была принята раньше? Простая истина заключается в том, что, как и во многих других вещах, здесь есть свои плюсы и минусы. А для GDi это также означает ряд общих проблем, связанных с обслуживанием, таких как накопление углерода, испарение масла и низкоскоростное раннее зажигание.

Понимание общих проблем обслуживания для GDi

Здесь мы рассмотрим, что это такое и, что важно, как мы можем помочь вам решить их.

Разбавление топливом: Поскольку форсунки расположены в камере сгорания, брызги топлива могут проникать сквозь кольца, вниз по дальней стенке цилиндра и в масляный картер, загрязняя масло и влияя на его вязкость. Это может вызвать такие проблемы, как увеличение износ поршней, колец и цилиндров, снижение защиты от отложений, повышенный расход масла и более быстрое окисление.

Испарение масла: Более высокие температура и давление в двигателях GDi могут ускорить испарение масла. Масляные пары, проходящие через более холодные участки двигателя, такие как впускные клапаны, днище поршня и каталитическая система, могут образование капель масла. Поскольку, в отличие от двигателя с распределенным впрыском топлива, эти капли не смываются топливом, они могут налипать на клапан и прилипать к нему, вызывая проблемы с производительностью.

Испарение масла: Более высокая температура в картере также может привести к испарению части масла, а это означает, что топливо может стать более концентрированным. Подобно разжижению топлива, это влияет на вязкость масла, ускоряя износ. основных компонентов и сокращение срока службы масла.

Нагар: Опять же, поскольку топливо больше не достигает клапанов и не очищает их, это может привести к накоплению нагара 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 расхода топлива.

Предварительное зажигание на низких оборотах: Известный для краткости как LSPI, он обычно происходит на низких оборотах и ​​в условиях высокой нагрузки. LSPI вызывается каплями топлива, которые попадают в камеру сгорания и воспламеняются до срабатывания свечи зажигания. Это ненормальное горение Это может привести к повышению давления в двигателе, что приведет к детонации двигателя и потенциально серьезным внутренним повреждениям.