Двигатель gdi

Немного истории

Руководство совместного предприятия решает существенно модифицировать всю линейку двигателей. В частности, конструктивно устаревшие агрегаты из серии Альфа заменить на принципиально новые ДВС. Последние сплошь предназначались для сегментов A и B. Впрочем, некоторые модели этих двигателей устанавливались и на большие кроссоверы. Таким образом, сначала на внутреннем рынке Кореи, затем в США и по всей Азии дебютировали моторы G4FC и G4FA. А для Европы силовые установки Hyundai/Kia модифицировались особенным образом, чтобы соответствовать более продвинутым стандартам.

Первым делом для моторов G4FD и G4FJ изменили схему построения:

• ГРС механизма;
• топливной системы, которая получила непосредственный впрыск.

Остальные технические характеристики мало чем отличались от стандартных 1,6-литровых моторов. Просто G4FD и G4FJ получились менее прожорливыми в плане горючего, не настолько прихотливыми в эксплуатации и более надёжными.

Обзор G4FD

Данный 1,6-литровый мотор появился в 2008 году, первым из своих аналогов получил прямой впрыск. Это рядная «четвёрка» с 16 клапанами развивает мощность в 132 или 138 л. с. (турбоверсия). Крутящий момент равен 161-167 Нм.

Включает силовая установка следующие элементы:

• БЦ и ГБЦ, собранные на 80-90 процентов из алюминия;
• инжектор прямого впрыска типа GDI;
• 2 распредвала, расположенные по схеме DOHC;
• коллектор системы впуска, изготовленный в виде двух половинок — длина узла варьируется в зависимости от рабочих условий;
• цепной привод ГРМ с успокоителем и натяжителями;
• фазорегуляторы CVVT.

Специалисты называют G4FD хорошим двигателем, надёжным. С другой стороны, за клапанами нужно следить всё время, периодически настраивать их. Однако мотор нельзя назвать сложным в уходе, он не требует дорогостоящих ремонтных комплектов, считается экономичным в своём классе среднемощных агрегатов. Из недостатков можно выделить повышенный шум (цепь ГРМ), вибрации и требовательность к качеству топлива.

Кто портит воздух?

На холостом ходу (ХХ) мотор GDI работает также на двух режимах. Основным является Compression on Lean (обедненная смесь) — 625 — 650 об/мин. Однако постоянная работа на нем приводит к накапливанию в катализаторе высокотоксичного оксида азота (NO), что заметно по неприятному запаху из выхлопной трубы.

ПОДРОБНОСТИ: Инструкция по замене радиатора охлаждения двигателя Мазда Демио своими руками

Чтобы выжечь это соединение, периодически включается режим STICH F/B (продувка). Обороты возрастают примерно до 750, на некоторых моделях — до 900.

По такому поведению мотора, работающего на ХХ, и можно распознать двигатель GDI. На исправном двигателе продувка кратковременно включается примерно через 4 минуты. Режим STICH F/B функционирует в свою очередь по двум вариантам: регулирование смесеобразования с учетом коррекции датчика кислорода (CLOSED LOOP) и нерегулируемый процесс (OPEN LOOP).

Двухразовое питание

К сожалению, для дальнейшего ускорения мощности оказывается недостаточно, и приходится обогащать смесь до обычного уровня (1:12 — 1:15). Смесь при этом является однородной (гомогенной) и образуется в результате впрыска топлива на такте впуска, когда поршень идет вниз, и топливный факел в форме широкого конуса заполняет весь раскрывающийся объем.

Отражения факела от поршня не происходит, и после обратного хода сжатия смесь поджигается. Этот режим — SUPERIOR OUTPUT MODE — активируется также при движении под нагрузкой, то есть, в тех случаях, когда требуется увеличение выдаваемой мощности.

В двигателях для европейского рынка присутствует и третий режим — TWO-STAGE MIXING (двухэтапное смесеобразование). Впрыск при этом производится дважды: на такте впуска и в конце хода сжатия.

Смысл заключается в том, что небольшая порция бензина, впрыснутая не первом этапе, охлаждает стенки цилиндра и способствует увеличению массового количества всасываемого воздуха, что позволяет пропорционально увеличить и подачу топлива на второй стадии впрыска (в конце такта сжатия).

4G93 — двигатель Митсубиси Галант 1.8 литра

Технические характеристики 1.8-литрового бензинового двигателя Митсубиси 4G93, надежность, ресурс, отзывы, проблемы и расход топлива.

1.8-литровый двигатель Митсубиси 4G93 выпускался японской компанией с 1991 по 2014 годы и ставился не только на многие ее модели, но и на автомобили Вольво, Протон либо Брильянс. Мотор предлагали в версии с карбюратором, инжектором, прямым впрыском и турбонаддувом.

В линейку 4G9 также входят двс:
4G91,
4G92 и
4G94.

Модификация: 4G93 carburetor SOHC

Модификация: 4G93 MPI SOHC

Модификация: 4G93 MPI DOHC

Модификация: 4G93T MPI DOHC TURBO

Модификация: 4G93 GDI DOHC

Модификация: 4G93T GDI DOHC TURBO

На примере Mitsubishi Galant 1.8 1995 года с механической коробкой передач:

Модификации GDI известны частыми капризами системы прямого впрыска топлива

Проблемой всех версий мотора служит быстрый выход из строя гидрокомпенсаторов

При загрязнении регулятора холостого хода двигатель начинает глохнуть сам по себе

На пробегах более 150 тысяч км обычно начинается масложор из-за залегания колец

Если прозевать уровень масла, то весьма высока вероятность проворота вкладышей

GDi двигатель, разбираемся, что за зверь такой

Автопроизводители постоянно подсовывают потребителю новые, понятно-непонятные аббревиатуры, вчера мы разбирались с MPI, а сегодня продолжая тему двигателей поговорим о Японской Джедае. GDI расшифровывается как Gasoline Direct Injection переводя дословно получаем “непосредственный впрыск бензина”.

Система не новая, разрабатывалась еще далеко до 2000-х годов, а первый автомобиль с мотором GDI это Mitsubishi Galant начиная с 1997 года, двигатель 1.8, не мало проблем он доставил своим владельцам, но об этом поговорим позже.

Принцип GDI заключается в “симбиозе” бензинового и дизельного ДВС. В дизельном двигателе топливо подается непосредственно в камеру сгорания, где оно, смешиваясь с сжатым горячим воздухом начинает гореть. Непосредственный впрыск в бензиновых моторах “заимствует” у дизельных агрегатов расположение форсунки непосредственно в камере сгорания. Таким образом воздушно-топливная смесь формируется во время циклов впуска и сжатия. Открываются впускные клапана, в камеру сгорания попадает воздух и уже там происходит впрыск бензина и смешивание.

Тут у инженеров открывается новый горизонт настройки и регулировки смеси. Джедай имеет три основных режима впрыска: ULCM, SOM, two-stage mixing. Первый режим (ULCM) рассчитан на работу двигателя на максимально обедненной смеси, в этом режиме обеспечивается максимальная экономия топлива при условии плавного разгона и небольшого открытия дросселя, данный режим может поддерживать до скорости в 120 км/ч.

Второй режим (SOM) , в этом режиме смесь формируется в такой пропорции, чтобы топливо сгорало в полном объеме. Этот режим работает в условиях нагрузки: движение в горку, загруженный автомобиль, буксировка прицепа.

Третий режим , предлагался только для европейского рынка, данный режим рассчитан для резких стартов и максимальных нагрузок, например, обгон на немецких автобанах. В этом режиме топливо впрыскивается сначала на такте впуска, получается очень бедная невоспламеняемая смесь, так осуществляется дополнительное охлаждение, благодаря чему в камеру сгорания поступает больше воздуха. Во время сжатия происходит следующий впрыск и смесь становится максимально богатой.

Но это еще не все отличия , так как процесс подачи топлива должен осуществляться значительно быстрее, чем в классических схемах, где смесь формируется во впускном коллекторе. Для этого нужно повысить давление в топливной рампе с 3-х до 50-ти бар. В GDI используется два топливных насоса, классический в баке и насос высокого давления (ТНВД). Форсунка, например, в MPI, открывается на 3 мсек, а у GDI на 0.51 мсек, высокое давление позволяет двигателю ровно работать, расходую при этом значительно меньше топлива. Также для того, чтобы топливо с воздухом равномерно смешивалось, в GDI моторах используются специальные поршни.

Преимущества очевидны, меньше потерь и оседания топлива во впускном коллекторе = меньше расход топлива, более ровная работа на обедненных смесях, более гибкая настройка смеси = больше КПД, двигатель лучше едет с низких оборотов.

Недостатки связаны в первую очередь с топливной аппаратурой, если в Японии на качественном бензине это работает, то у нас свечи необходимо менять раз в 20 тысяч, избирательно относиться к заправкам, раз в 30 тысяч промывать форсунки.

Очень сильно покрывается сажей и копотью впускной коллектор и впускные клапана, это эффект от работы ЕГР. Если в том же MPI нагар и копоть смывались бензином, то в GDI остается лишь воздух. Поэтому в большинстве случаев на этих моторах ЕГР сразу глушат.

Источник

Основные преимущества

Изучив плюсы и минусы двигателей GDI, можно сделать некоторые выводы относительно этих силовых установок и используемой системы подачи топлива.

Все свои ключевые преимущества мотор получает именно от возможности работать на более бедной смеси при малых и средних нагрузках. Изменение соотношения топлива и воздуха позволяет сократить количество потребляемого топлива. Как показали исследования, в городском цикле при длительной работе на примерно одинаковых оборотах расход падает на 20-25%. Но аналогичных преимуществ на трассе, когда повышается скорость и нагрузка на двигатель, GDI уже не получает. Здесь расход остаётся на уровне обычных инжекторных систем.

Ещё одним достоинством считается процесс смесеобразования, происходящий внутри камеры сгорания. Любой специалист по ремонту и обслуживанию двигателей скажет, что процесс сгорания в цилиндрах всегда происходит неравномерно. Большее количество горючего сгорает около свечи. А вот на дальних участках горючее может не догорать, в результате чего остатки выходят через выхлопную систему.

GDI лишены этого недостатка, как и современные моторы типа TSI. Здесь используется технология послойного впрыска. В результате это позволяет за 1 такт впрыскивать до 5 порций топлива, формирующие неоднородную смесь в цилиндрах, учитывая конкретные особенности горения. Это помогает снижать расход, уменьшать токсичность выделяемого выхлопа, а также поддерживать стабильность на малых и средних оборотах двигателя.

Особый процесс образования смеси формирует ещё одно преимущество, которое выражается в виде увеличения показателей мощности и тяги. Прирост этих параметров составляет около 10-15%.

Дополнительно GDI характеризуются меньшим количеством образующегося нагара, что автоматически продлевает срок службы множества составляющих двигателя. При грамотной эксплуатации масло также сохраняет свои свойства вплоть до предусмотренного производителем срока замены.

Соблюдая все правила и условия эксплуатации, снижается вероятность возникновения серьёзных неисправностей, что положительно сказывается на долговечности двигателя и уменьшении финансовых затрат на эксплуатацию автомобиля, оснащённого GDI.

Неисправности и ремонт G4FD

Стук и другие шумы, доносящиеся из-под капота — характерная «болячка» этого двигателя. Подобная неисправность возникает чаще на холодную, затем, по мере прогрева, исчезает. Если симптом похожий, причину следует искать в плохо отрегулированных клапанах или слабой цепи ГРМ.

Что касается других распространённых неисправностей:

• течь масла, легко устраняемая заменой уплотнителей и тщательным контролем системы подачи масла;
• провалы в режиме ХХ, что исправляется корректной настройкой системы впрыска или ГРМ;
• повышенные вибрации, устраняемые регулировкой ГРМ.

G4FD при грамотном обслуживании проявляет себя хорошо, а при отсутствии высоких нагрузок, расходует весь свой ресурс без каких-либо сложностей. Для получения максимальной отдачи от моторов серии Гамма, рекомендуется не забывать периодически проводить капремонт. Срок капитального ремонта в нормальных условиях составляет 150 тыс. км.

Главные недостатки

Минусы двигателей с прямым впрыском связаны с использованием более сложной системы впуска, в состав которой входит и топливный насос высокого давления, похожий на аналогичную конструкцию в дизельном силовом агрегате. Применение таких агрегатов приводит к тому, что двигатель GDI становится чувствительным к качеству топлива. Это касается не только содержания твёрдых частиц, но также наличия в горючем соединений серы, железа, фосфора и многих других минералов. Минусы проявляются в частых поломках мотора при заправке некачественным топливом.

Схема системы питания двигателя GDI

Кроме того, проблемы двигателей с непосредственным впрыском связаны и с тем, что в них применяются очень специфические технологические решения, которые пока знакомы лишь немногим специалистам сервисных центров. За счёт этого отремонтировать двигатель GDI не так просто, как обычный агрегат с распределённым впрыском. Минусы этих двигателей могут быть связаны и с упомянутой в теоретической части двухступенчатой системой подачи топлива. Практически у каждого производителя есть свои специфические поломки:

• Моторы Toyota и Lexus с непосредственным впрыском страдают от поломки клапанов двухступенчатого насоса, приводимого распредвалом. В результате бензин поступает в картер двигателя, что приводит к его непоправимым поломкам в течение 1–2 дней;
• Двигатели Mitsubishi оснащаются двумя различными насосами — низкого и высокого давления. Второй узел достаточно часто забивается твёрдыми частицами, содержащимися в некачественном топливе. В результате мотор может отлично работать на холостых и низких оборотах, но глохнуть при нажатии на педаль газа;
• В двигателях Cadillac применяются пьезофорсунки с особым напылением. При длительной работе на топливе с высоким содержанием серы они разрушаются, что приводит к необходимости ремонта стоимостью в 1500–2000 долларов.

Пьезофорсунка двигателя GDI

Минусы могут заключаться и в малой распространённости запчастей к таким двигателям — очень часто их приходится ожидать в течение 2–3 недель, что приводит к длительным простоям автомобиля. Поэтому, приобретая машину с прямым впрыском топлива, стоит серьёзно задуматься о вопросах её ремонта, а также о необходимости заправки качественным топливом на фирменных АЗС.

Ремонтопригодность и замена масла

Что касается ремонтопригодности, то здесь сложности могут возникнуть из-за того, что двигатель, как уже говорилось выше, является редкостью для российского рынка. И некоторые (но не все) оригинальные запчасти будет достать нелегко.

А чтобы отсрочить возможный капитальный или локальный ремонт, заправляться надо качественным бензином (только Premium АИ-98 и никаких присадок!). Особенно строго следить за качеством топлива нужно в тех ситуациях, когда автомобиль эксплуатируется владельцем довольно активно, в ежедневном режиме.

Заливать новое масло, если на автомобиле стоит мотор 4G93T, рекомендуется каждые 7-8 тысяч километров. Также нужно своевременно менять масляный и топливный фильтр (лучше для замены использовать «оригиналы», в крайнем случае можно обойтись качественными, проверенными аналогами). Для того, чтобы улучшить определённые характеристики, можно также осуществить установку дополнительного топливного фильтра.

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.

Источник

Устройство и принцип действия системы GDI

В наши дни системы, аналогичные Gasoline Direct Injection, используют и другие производители автомобилей, обозначая данную технологию TFSI (Audi),  FSI или TSI (Volkswagen), JIS (Toyota), CGI  (Mercedes), HPI (BMW). Принципиальными отличиями этих систем являются рабочее давление, конструкция и расположение топливных форсунок.

Конструктивные особенности двигателей GDI

Система питания воздухом двигателя GDI

Классическая система непосредственного впрыска топлива конструктивно состоит из следующих элементов:

• Топливный насос высокого давления (ТНВД). Для корректной работы системы (создания тонкого распыливания) бензин в камеру сгорания должен подаваться под высоким давлением (аналогично дизельным моторам) в пределах 5…12 МПа.
• Электрический топливный насос низкого давления. Подает топливо из бензобака к ТНВД под давлением 0,3…0,5 МПа.
• Датчик низкого давления. Фиксирует уровень давления, созданного электрическим насосом.
• Форсунки высокого давления. Осуществляют впрыск топлива в цилиндр. Оснащены вихревыми распылителями, позволяющими создавать требуемую форму топливного факела.
• Поршень. Имеет особую форму с выемкой, которая предназначена для перенаправления горючей смеси к свече зажигания двигателя.
• Впускные каналы. Имеют вертикальную конструкцию, благодаря чему возникает обратный вихрь (закручен в противоположную сторону по сравнению с другими типами двигателей), выполняющий функцию направления смеси к свече зажигания и обеспечивающий лучшее наполнение камеры сгорания воздухом.
• Датчик высокого давления. Располагается в топливной рампе и предназначен для передачи информации в электронный блок управления, который изменяет уровень давления в зависимости от актуальных режимов работы двигателя.

Режимы работы системы прямого впрыска

Схема работы непосредственного впрыска топлива

Как правило, двигатели с непосредственным впрыском имеют три основных режима работы:

• Впрыск в цилиндр на такте сжатия (послойное смесеобразование). Принцип работы в этом режиме заключается в образовании сверхбедной смеси, что позволяет максимально экономить топливо. В начале в камеру цилиндра подается воздух, который закручивается и сжимается. Далее под высоким давлением осуществляется впрыскивание топлива и перенаправление полученной смеси к свече зажигания. Факел получается компактным, поскольку формируется на этапе максимального сжатия. При этом топливо как бы окутано прослойкой воздуха, что уменьшает тепловые потери и предотвращает предварительный износ цилиндров. Режим используется при работе мотора на малых оборотах.
• Впрыск на такте впуска (гомогенное смесеобразование). Состав топлива в этом режиме близок к стехиометрическому. Подача воздуха и бензина в цилиндр происходит одновременно. Факел смеси при таком впрыске имеет коническую форму. Применяется при мощных нагрузках (скоростной езде).
• Двухстадийный впрыск на такте сжатия и впуска. Применяется при резком ускорении машины, движущейся на малой скорости. Двойной впрыск в цилиндр позволяет снизить вероятность детонации, которая может возникнуть в моторе при резкой подаче обогащенной смеси. Вначале (на такте впуска воздуха) подается небольшое количество бензина, что приводит к образованию обедненной смеси и снижению температуры в камере сгорания цилиндра. На такте максимального сжатия подается оставшаяся часть топлива, что делает смесь богатой.