Свой первый двигатель с технологией GDI (Gasoline Direct Injection) компания Mitsubishi запустила в производство в 1995 году. Это событие было, по истине, революцией в мире моторостроения, поскольку наконец-то удалось совместить три вещи: увеличение мощности, снижение расхода, а также сокращение вредных выбросов.
В MPI двигателях топливо распыляется во впускной коллектор, непосредственно перед впускными клапанами. Таким образом, топливо смешивается с воздухом ещё до попадания в цилиндры и поэтому необходимо обеспечивать правильное их соотношение по весу - для полного и максимально эффективного сгорания в цилиндр должно попасть 14,7 частей воздуха и 1 часть бензина. Такое соотношение называется - стехиометрическим.
В двигателях GDI топливо распыляется непосредственно в камеру сгорания - отсюда и название "непосредственный впрыск". Этот момент даёт ряд важных преимуществ над двигателями MPI:
Поскольку топливо впрыскивается в камеру сгорания непосредственно перед тем, как поршень придёт в верхнюю мёртвую точку (ВМТ), появилась возможность:
- Очень точно контролировать момент воспламенения топливно-воздушной смеси.
- Обеднить смесь до соотношения 40:1 (против 14,7:1 на двигателях MPI) и при этом не бояться детонации.
- Повысить степень сжатия до 12,5:1 (против ~9-10:1 на двигателях MPI).
При такой высокой степени сжатия, детонация не происходит по причине того, что в цилиндре изначально сжимается только воздух, и хотя при сжимании он довольно сильно нагревается, впрыскиваемая в последний момент порция топлива, его несколько охлаждает и зажигание происходит без детонации, даже если смесь очень бедная.
Отсюда вытекает следующий момент:
Для того, чтобы подавать топливо непосредственно в камеру сгорания, необходимо увеличить давление этого самого топлива. Так как давление в цилиндре в конце такта сжатия, в исправном двигателе, составляет 0,7-0,9 МПа, то давление впрыска топлива, для преодоления давления в цилиндре и качественного перемешивания с воздухом, должно его многократно превышать. Поэтому двигатели GDI работают на давлении топлива 4,5-6,5 МПа. Для сравнения двигатели MPI, в среднем, работают на давлении 0,3 МПа. И если давление в 0,3 МПа способен создать обычный погружной, либо выносной топливный насос, который стоит сейчас практически в каждом автомобиле, то для создания давления в 5,0 МПа уже необходим топливный насос высокого давления (ТНВД).
Кроме того, необходимы форсунки, которые смогут работать в условиях повышенных температур и высокого давления.
Форсунки двигателей GDI имеют массивный стальной корпус и плотно установлены в посадочные места на головке блока цилиндров, благодаря чему от них эффективно отводятся излишки тепла, однако, в то же время иногда форсунки бывает трудно из этих посадочных мест извлечь, особенно на "походивших" моторах, либо после их неправильного монтажа.
Также, поскольку обмотка форсунок GDI имеет сопротивление ~1 Ом (~15 Ом на MPI), для коммутации высокой нагрузки, а также преодоления подпора высоким давлением топлива, устанавливается высоковольтный усилитель сигнала форсунок.
ТНВД двигателей Mitsubishi GDI является одним из самых надежных и довольно легко поддаётся ремонту, в отличие от, например, D-4 Toyota.
О ремонте ТНВД я расскажу в одной из следующих статей.
Слабым местом двигателей GDI является сильная загрязняемость впускного тракта продуктами неполного сгорания топлива, которые попадают во впуск благодаря системе EGR (Exhaust Gas Recirculation - рециркуляция отработавших газов). И если на неизношенных двигателях данный вопрос стоит не так остро, то у двигателей со значительным пробегом загрязнение впускного тракта зачастую достигает катастрофических масштабов.
Особенно сильно подвержены загрязнению тарелки впускных клапанов, так они не "омываются" бензином, как это происходит на двигателях MPI. А из-за того, что клапана значительно нагреваются, на них, со временем, образуется твëрдый и толстый слой нагара.
При загрязнении впускного тракта его пропускная способность снижается. Из-за этого падает мощность, увеличивается расход топлива, двигатель в различных режимах может работать неровно.
Второе слабое место двигателей GDI отходит форсункам. Справедливости ради стоит отметить, что неисправности форсунок GDI начинают проявляться к 200-250 тыс. км. пробега, при условии своевременной замены фильтров и использовании качественного топлива.
Основными, и самыми популярными, неисправностями форсунок являются:
- Загрязнение микронных фильтров на входе в форсунку.
- Потеря герметичности.
Если в первом случае можно заменить фильтры (подходят даже от ВАЗа, но можно купить и оригинал - всё продаётся), то во втором без замены форсунок не обойтись.
При подтекающей форсунке появляется чёрный дым из выхлопа, который особенно хорошо видно при холодном запуске, увеличивается расход топлива, свеча зажигания покрывается слоем черного бархатного нагара, сопротивление изолятора свечи резко снижается и, в конечном итоге, цилиндр перестаёт работать.
О том, как проверить форсунку на герметичность на канале есть видео.
Подводя итоги, стоит сказать, что несмотря на все преимущества, а именно: экономичность, повышенная мощность и экологичность - всё хорошее рано или поздно заканчивается.
Так, уже в первой половине 2000-х годов технологии моторостроения достигли таких успехов, что эффективность двигателей MPI "догнала" технологию GDI. Замечу, однако, что загвоздка тут ещё и в том, что европейский бензин обогащен серой - её содержание составляет 150 ppm, против 15 ppm в Японии, по состоянию на 2007 год. Поэтому для европейского рынка производитель был вынужден настраивать систему управления двигателем на работу с менее обедненной смесью, нежели для внутреннего рынка, что сделало применение технологии GDI уже не такой эффективной.
Если в Японии производитель заявлял, что двигатели GDI могут работать на соотношении топливно-воздушной смеси 40:1, то в Европе это соотношение снизилось до 20:1, что близко к технологии Toyota LEAN BURN, которая осуществляется без применения непосредственного впрыска, а также не намного больше чем соотношение традиционного MPI двигателя - 14,7:1.
Материал прочитал, запомнил, переварил и собрал в кучу Вилисов Иван. Спасибо за прочтение. С Уважением, до новых встреч.
