mpi gdi двигатель что это такое
GDI vs. MPI
Краткий обзор
На двигателях с системой непосредственного впрыска бензина в цилиндры (GDI) бензин впрыскивается непосредственно в цилиндры двигателя, где происходит сгорание топлива, что позволяет увеличить быстроту реагирования двигателя на управляющее воздействие и осуществлять более точное управление топливоподачей. Такая компоновка обеспечивает высоко эффективное сгорание сверх бедной топливовоздушной смеси. Более того, высокая объемная эффективность двигателя, получаемая от эффекта охлаждения камеры сгорания воздухом на впуске, и высокая степень сжатия позволяют двигателю вырабатывать большую мощность.
Основные элементы конструкции
Четыре основных технологических изобретения позволяют двигателю с непосредственным впрыском бензина в цилиндры (GDI) фирмы Мицубиси работать лучше любого бензинового двигателя предыдущего поколения.
Особенности двигателя с непосредственным впрыском
бензина в цилиндры (GDI)
(1) Низкий расход топлива
При впрыске топлива непосредственно в цилиндр можно точно управлять распределением
топлива в камере сгорания.
Используя воздушный поток, вырабатываемый прямыми вертикальными впускными каналами и
поршнями с днищем вогнутой формы, можно добиться создания послойного смесеобразования
топливовоздушной смеси в цилиндре. При этом достигается стабильное сгорание сверх бедной
топливовоздушной смеси в соотношении до 40:1.
Для справки топливовоздушное соотношение нормальной системы распределенного впрыска
топлива составляет от 12,5 до 15:1.
(а) Направление воздуха в цилиндре
Сильный нисходящий поток, получаемый во время такта впуска при помощи прямых, вертикальных
впускных каналов создает воздушный поток (падающий поток) в цилиндре в направлении, обратном
направлению потока в обычном двигателе.
Днище поршней вогнутой формы отражает падающий поток и одновременно собирает топливо,
впрыснутое в последней половине такта сжатия около свечи зажигания, чтобы оно не рассеивалось по
камере сгорания. Вот почему эта деталь играет важную роль в управлении состоянием
топливовоздушной смеси в цилиндре.
(b) Процесс впрыска топлива
При сгорании сверх бедной топливовоздушной смеси, топливо впрыскивается во время последней половины такта сжатия непосредственно перед воспламенением смеси.
Поскольку давление в цилиндре высокое, топливо, распыленное форсункой высокого давления с вихревым распылителем превращается в сферическую компактную взвесь.
Распыленное топливо моментально испаряется падающим вихревым потоком. (Более того, некоторое количество топлива ударяется об поршень и испаряется при нагреве от поршня.) Не рассеиваясь в пространстве углубления в днище поршня, оно перемещается дальше к свече зажигания в виде послойной топливовоздушной смеси.
При этом облако топливовоздушной смеси с оптимальным для воспламенения соотношением располагается около свечи зажигания, и, затем, от него легко воспламеняется бедная топливовоздушная смесь на всем пространстве камеры сгорания.
Режимы впрыска топлива в двигателе с непосредственным впрыском бензина в цилиндры (GDI) разделены на 4 режима по интервалу впрыска топлива и формированию топливовоздушного соотношения.
Режим «двух стадийного впрыска смеси*2» работает для получения высокого крутящего момента двигателя при работе на низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя и под высокой нагрузкой. Этот режим предотвращает детонацию двигателя и заставляет свечи зажигания срабатывать в определенное время, обеспечивая тем самым высокий крутящий момент.
*1: Топливо будет впрыскиваться и на такте сжатия и на такте впуска.
*2: Двигатель 4G64 не имеет этого режима.
(с) Эффект снижения расхода топлива
Степень снижения расхода топлива различается в соответствие с условиями работы, но в сравнении с обычным двигателем расход топлива гораздо ниже при работе под низкой нагрузкой.
(i) Во время работы на холостом ходу
Основное снижение расхода топлива получается при сгорании сверх бедной топливовоздушной смеси, поскольку управляя величиной впрыскиваемого топлива можно с легкостью резко изменять крутящий момент и получать быструю реакцию двигателя на управляющее воздействие.
Поэтому можно устанавливать частоту вращения коленчатого вала двигателя на уровне 600 об/мин, получая приблизительно 40% снижение расхода топлива в сравнении с обычным двигателем.
(ii) Во время движения с постоянной скоростью
на обычном двигателе, сгорание теряет эффективность при топливовоздушном соотношении 20:1, но на двигателе с непосредственным впрыском бензина в цилиндры (GDI), сгорание очень стабильно даже когда топливовоздушное соотношение достигает величины 40:1. Это снижет расход топлива на 20 – 25% (на скоростях до 100 км/ч).
(2) Получение большой мощности (режим максимальной отдачи)
Основная идея получения большой мощности – это охлаждение воздуха на впуске во время впрыска топлива во время такта впуска.
При этом, объемная эффективность улучшается и достигается высокая степень сжатия, поскольку эффект охлаждения предотвращает появление детонации.
(а) Улучшение объемной эффективности
Для улучшения объемной эффективности во время работы двигателя под высокой нагрузкой, плавный впускной поток, получаемый в вертикальном впускном канале, используется вместе с охлаждением воздуха на впуске, получаемым путем непосредственного впрыска топлива во время такта впуска. Непосредственно впрыскивая топливо в цилиндр, топливо оказывается в камере сгорания. При этом, воздух на впуске охлаждается в ходе теплоотдачи и плотность воздуха увеличивается.
(b) Высокая степень сжатия
Температура в камере сгорания понижается, за счет испарения бензина непосредственно в камере сгорания, поэтому детонация не возникает и можно задать высокую степень сжатия. При этом обеспечивается высокая степень сжатия 12,0 (4G93), чего нельзя было добиться на обычных двигателях с распределенным впрыском топлива (MPI).
(с) Высокое давление топлива
Из-за непосредственного впрыска бензина в цилиндры, давление топлива составляет 5 МПа.
Топливо впрыскивается форсунками по сигналу от электронного блока управления двигателем.
Поскольку при высоком давлении требуется очень маленькое время впрыска топлива, необходимо ускорить реакцию форсунки. Для этого был применен формировать сигналов управления форсунками, который вырабатывает и посылает ток высокого напряжения максимум 100 В на форсунки по сигналу от электронного блока управления двигателем.
Что такое GDI и чем он хуже MPI – прямой впрыск против распределенного
Добрый день, дорогие друзья. Сегодня сравним двигатели MPI с GDI, распределенный впрыск топлива с непосредственным. Выясним, какая система лучше и надежнее для простых автовладельцев.
Что значит двигатель GDI
Это система непосредственного или прямого впрыска топлива в мотор. В отличие от MPI, бензин впрыскивается под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания. В отличие от MPI – распределенного впрыска, где бензин впрыскивается во впускной коллектор и там смешивается с топливом. Полученная смесь через впускной клапан всасывается в цилиндр.
В первом случае, форсунки вкручены непосредственно в блок цилиндров или головку. Во втором – в трубу впускного коллектора.
В двигателях GDI бензин и воздух в камеру сгорания подаются отдельно, смешивание воздуха с топливом происходит непосредственно в моторе. Здесь тоже есть нюансы. Подача горючего может происходить несколькими способами – гомогенным и послойным. В распределенном впрыске подача топлива происходит одним способом.
Хочется отметить, что систему непосредственного впрыска называть GDI – правильно отчасти. Потому что каждый производитель, для своих моторов использует свою аббревиатуру.
Например, у Ауди – TFSI, VW – FSI, у БМВ – HPI, Мерседес моторы GDI называет CGI. Первыми, кто внедрил эту систему, были Митсубиси. Поэтому в обиход плотно прижился GDI впрыск.
Главной особенности «Джидай» двигателей является обедненная топливная смесь. Помните, для нормального горения бензина соотношение воздуха к топливу должно быть 14,7 к 1? В системах непосредственного впрыска это соотношение может менять от 37 к 1 и выше в разных режимах.
Такое соотношение обеспечивает:
Чем еще отличаются две системы впрыска
Кроме расположения форсунки, силовые агрегаты с непосредственным впрыском имеют ряд отличий от MPI.
В состав системы включен топливный насос высокого давления. Так же, как и в дизельных двигателях, он предназначен для впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением – от 50 до 200 Бар. Чтобы подать бензин к ТНВД в топливном баке установлен еще один насос низкого давления. Он качает бензин из бензобака к ТНВД под давлением 3-5,8 Бар.
В непосредственном впрыске используется только один насос. Он питается от электричества бортовой сети и создает давление до 6 Бар.
ТНВД в системах GDI механический. Он приводится в работу за счет кулачка распределительного вала. В корпусе насосе расположен регулятор давления топлива. В зависимости от режимов работы меняется давление бензина в топливной рампе.
Топливные форсунки
В «джидай» моторах форсунки рассчитаны на большое давление. По этой причине в них есть ряд конструктивных изменений.
Нужно следить за состоянием уплотнительных колец. В них их три штуки. Больший «геморрой» доставляет тефлоновое кольцо, которое находиться непосредственно на наконечнике форсунки. Его замена требует определенных навыков или дополнительных денег, если обратитесь в сервис.
Распылитель имеет более тонкие отверстия, используя некачественное топливо, они быстро засоряются. Что приводит к перебоям в работе двигателя GDI. Просто промыть их на стенде для MPI форсунок, невозможно, необходимо большое давление, а там его нет.
Какая из систем лучше для простого водителя
Минусы «Джидай» моторов
Плюсы
Подведем итог
Я являюсь противником технологии прямого впрыска бензина. Да, эти моторы экономичнее обычных инжекторных ДВС, более мощные и эффективные. Но они более капризные и дорогие в обслуживании. Залили плохое топливо – выкинул форсунки или ТНВД. Чаще засераются впускные клапаны и коллектор – перебои в работе силового агрегата и потеря мощности. Надо чаще чистить, а это лишние затраты.
Многие говорят: «Двигатели джидай дают вам деньги в долг своей экономичностью и производительностью». То есть, приходит время ТО, и вы их ему возвращаете сполна.
Поэтому, выводу делайте сами. Я для себя их сделал – лучше купить автомобиль с распределенным впрыском бензина, чем с GDI мотором. Это сэкономит мне нервы, время и деньги на обслуживание и ремонт топливной системы.
Добавить комментарий Отменить ответ
Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.
Плюсы и минусы двигателя с аббревиатурой GDI
Положение осложнялось тем, что работники сервиса оказались не готовы, не то чтобы сделать ремонт такого двигателя, но даже найти причину неисправности. Справедливости ради следует заметить, что в последние годы ситуация несколько улучшилась.
Почти дизель
Что означает аббревиатура GDI, которую можно увидеть на моторе и кузове автомобиля японского производства? Расшифровывается это как: Gasoline Direct Injection, в переводе — бензиновый прямой впрыск. Англоязычная фонетика этого сокращения — ДжиДиАй, в России произносят как ГДИ, иногда ЖДИ.
Автомобилисты прозвали эти движки «джедаями». Впервые буквы GDI появились на автомобилях Mitsubishi Galant/Legnum в 1996 году. У других японских автопроизводителей свои обозначения прямого впрыска: у Toyota — D4, у Nissan — DI и Neo DI. Такая же картина и в Европе:
Итак, GDI — это новый тип бензинового инжекторного двигателя с прямым или непосредственным впрыском (НВ), что одно и то же. Форсунки у них выходят непосредственно в камеру сгорания, а не во впускной коллектор, как при распределенном впрыске. Этим бензиновый агрегат напоминает дизель.
Основная идея заключается в том, чтобы заставить двигатель хотя бы часть времени работать на сверхобедненной топливовоздушной смеси с целью экономии топлива и сокращения количества вредных выбросов.
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.).
Отличия в конструкции
Для того чтобы создать условия для подобного протекания рабочего процесса, бензин необходимо подавать внутрь цилиндра, находящегося под давлением такта сжатия. Поскольку традиционный насос, находящийся в бензобаке, неспособен преодолеть такое сопротивление, требуется применять дополнительный аппарат — топливный насос высокого давления (ТНВД).
Моторы с НВ имеют необычную форму головки поршня, обусловленную необходимостью придать подаваемой порции горючего строго рассчитанное вихреобразное движение.
В связи с тем, что двигатель с НВ, так же как и любой другой ДВС, не может постоянно работать при недостаточной концентрации смеси, эти моторы отличаются более сложной программой работы, обеспечивающей сочетание экономных и мощностных режимов смесеобразования. Наконец, двигатели GDI имеют 2 катализатора — иридиевый и платиновый.
Первый предназначен для накопления и выжигания окислов азота, образующихся при работе на супербедной топливовоздушной смеси, второй — для обычного смесеобразования.
Благодаря увеличению степени сжатия до 12 — 13 увеличилась литровая мощность силового агрегата при одновременном сокращении расхода топлива и снижении токсичности выхлопа.
Фундаментальные технологии двигателя GDI
В основе конструкции двигателя GDI лежат четыре технических особенности:
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.
На скудном пайке
Прежде чем рассматривать режимы работы двигателя GDI, нужно немного вспомнить теорию. Смесь бензина с воздухом в цилиндре может воспламениться, только в том случае, когда имеет определенную концентрацию. Оптимальной величиной является 1 часть горючего на 14,7 частей воздуха (стехиометрический состав).
Максимальное количество воздуха на 1 объемную часть бензина в инжекторном двигателе не должно превышать 20 — 24 частей. Описываемые двигатели могут работать на сверхобедненной смеси (до 1:40). Как это можно объяснить?
Топливо в цилиндре после впрыска распределяется по объему неравномерно за счет отражения его от выемки в днище поршня, который в момент впрыска находится в крайнем верхнем положении (конец такта сжатия). Топливный факел имеет компактную форму и, отражаясь, образует обратный вихрь. При общей бедной смеси, в районе свечи зажигания она близка к стехиометрическому составу и успешно воспламеняется.
Затем пламя поджигает прилегающий слой, интенсивность горения увеличивается, и процесс охватывает весь объем цилиндра. Описанный режим — ULTPA LEAN COMBUSTION MODE называется еще послойным смесеобразованием или сгоранием и поддерживается программой ЭБУ при спокойном характере движения со скоростью до 100 — 120 км/час.
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).
Совет: учитывая привередливость системы к качеству воздуха, следует уделять особое внимание профилактике воздушного фильтра, а впускной коллектор рекомендуется очищать каждые 25 — 30 тысяч км.
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.
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).
Стоит ли овчинка выделки?
Какие выгоды сулит новый двигатель с НВ, в том числе и системы GDI:
Следует заметить, что из двигателей прямого впрыска японского и корейского производства самые надежные и доработанные моторы стоят на автомобилях Мицубиси (Митсубиси).
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.
О нашем GDI
Стало интересно что же за двигатель и почему люди с презрение относятся к нему.
Итак, все по порядку…
У киа ставятся движки с надписями MPI, DOCH, DOCH CVVT, GDI более понятные обозначения, до новичков NU CVVL, theata CVVT MPI… Эти обозначения расшифровываются как например MPI (Multi Point Injection (многоточечный впрыск»)). Многоточечный тип впрыска означает, что в двигателе с такой системой горючее подается в каждый цилиндр через отдельную форсунку, причем форсунка изолирована. CVVT (Continuous variable valve timing(Система изменения фаз газораспределения)) Система регулирует параметры открытия клапанов в соответствии со скоростью вращения и нагрузкой на двигатель. DOCH (Double overhead cam-shafts(два распределительных вала)) Теперь надеюсь стало более понятно что это за буковки. Бывают и различные вариации DOCH CVVT например.
Теперь наш GDI и о нем подробнее.
GDI (Gasoline Direct Injection (бензиновый с непосредственным впрыском)) Для большинства ясно что не водородный, но все самое “интересное” заключено в DI.
Немного истории… Долгое время смесеобразованием в двигателе занимался его величество карбюратор, который с течением времени обрастал отдельным ХХ, добавлял камеры т.е. всячески обновлялся. Стоит заметить что принцип работы древнего карбюратора мало отличался от современных образцов. Важный момент заключается в том, что ТВС (топливно-воздушная смесь) должна быть идеальной(14 частей воздуха к 1 бензина(для карбулятора)). К этому собственно и стремились в 80-е. Только тяжело для карбюратора организовать такую смесь. С появлением MPI многоточечный впрыск ГРУБО ГОВОРЯ на каждый цилиндр стал использоваться 1-н инжектор, который обеспечивал идеальную ТВС.\\ ради справедливости добавлю что можно оснастить двигатель не 1-м карбюратом, а несколькими вплоть до 1 карба на цилиндр. Теперь самое основное. У карбюратора образование смеси происходит перед поступлением в камеру сгорания при этом расходуется мощность и падает КПД. При инжекторе топливо уже не засасывается, а впрыскивается под давлением и потери мощности уже нет. Естественно бывает одна форсунка в коллекторе на все цилиндры, или как MPI у каждого цилиндра свой коллектор с форсункой распределенный впрыск! Вроде бы все хорошо, но смесь образуется до поступления в цилиндры как и в случае с карбюратором) соответственно предел управления подачей топлива… Вот тут и появляется непосредственный впрыск. Впервые данная технология появилась аж в 1925 году! Изобретателем был Хессельман, двигатель Хессельмана так и назвали. Работать он мог на бензине, дизеле, керосине… на всем кроме поленьев))) Технология активно стала использоваться с 2000-х годов. Митсубиши каризма оснащалась 1.8 GDI в далеком 1997, а в 1999 технолгию лицензировали хундай и пежо. Как мы знаем киа и хундай являются концерном! Далее подключились рено и GM (с 2009 года камаро оснащается 3,6л непосредственный впрыск) Так же опеля, бмв и с недавнего времени мазда используют одно и тоже.
Вот такие дела… Теперь друзья подписчики или просто те кто интересуется… Введите в яндекс FSI (Fuel Stratified Injection (послойный впрыск топлива)) или TFSI добавление турбины. В целом тот же непосредственный впрыск. Скайактив DICI или DISI двигатели тоже непосредственный впрыск!
Погоня за топливной экономичностью, снижению выбросов и приводит нас к совершенствованию технологий. Турбины дело другое, не о них. Так что нечего тайного в GDI нет для нас.
Думаю количество презирающих GDI от кия снижается и происходит понимание что непосредственный впрыск это настоящее… Вот электрокары это забытое наше будущее(электрокары появились очень давно).
То что забыл написать в середине(пару технических моментов о GDI)…
В двигателях созданных по технологии GDI бензин впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, воспламеняется свечой, синхронизация впрыска контролируется в зависимости от нагрузок на двигатель. Из интересностей отмечу что двигатель может работать на супер бедной смеси ХХ! Т.е. минимум бензина, что при наших ценах… Охлаждение воздуха во время впрыска. Скудно и по существу.