Mitsubishi можно назвать первопроходцем на пути массового внедрения системы непосредственного впрыска топлива. В отличие от Mersedes, которые задолго до Mitsubishi делали попытки внедрения прямого впрыска на авто, просто применяя наработки из опыта в авиастроении, инженеры Mitsubishi создавали систему, которая была бы удобной и пригодной для повседневной эксплуатации автомобиля. Рассмотрим GDI двигатель, устройство и принцип работы системы питания.
Базовые понятия
В статье о мы уяснили, что существует несколько видов систем впрыска топлива:
- одноточечный впрыск (моноинжектор);
- распределенный впрыск на клапаны (полный инжектор);
- распределенной впрыск в цилиндры (прямой впрыск).
Gasoline Direct Injection, что в переводе означает – прямой впрыск бензина, сразу говорит нам о том, что в двигателях GDI происходит внутреннее смесеобразование. Иными словами, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры. Но какие именно преимущества дает прямой впрыск:
Проблема низкого КПД бензинового двигателя, по сравнению с дизелем, в небольших рамках регулировки состава ТПВС. Теоретическим и экспериментальным путем было установлено, что для полного сгорания 1 кг бензина необходимо 14,7 кг воздуха. Такое соотношение называется стехиометрическим. Двигатель может работать на обедненной смеси – около 16,5 кг воздуха/ 1 кг бензина, но уже при 19/1 ТПВС от свечи зажигания не воспламенится. Но даже смесь 16,5/1 считается слишком бедной для нормальной работы, так как ТПВС горит медленно, что чревато потерей мощности, перегревом поршневых колец и стенок камеры сгорания, а поэтому рабочая бедная гомогенная смесь лежит в пределах 15-16/1. Приготавливая в цилиндрах богатую смесь с соотношением 12,1-12,3/1 и сдвигая УОЗ, мы получаем прибавку в мощности, при этом значительно ухудшаются экологические показатели мотора.
Экономичность GDI
Проблема обычных двигателей с распределенным впрыском на клапаны в том, что топливо подается исключительно на такте впуска. Перемешивание топлива с воздухом начинает происходить еще во впускном коллекторе, в итоге при перемещении поршня к ВМТ смесь становится близкой к однородной, то есть гомогенной. Преимущество GDI в том, что двигатель может работать на сверхбедной смеси, когда соотношение топлива к воздуху может достигать 37-41/1. 
- специальная конструкция впускного коллектора;
- форсунки, которые позволяют не только точно дозировать количество подаваемого топлива, но и регулировать форму факела;
- особая форма поршней.
Но в чем именно особенность принципа работы, позволяющая быть моторам GDI настолько экономичными? Поток воздух, благодаря особой форме впускного коллектора, состоящего из двух каналов, еще на такте впуска имеет определенное направление, а не попадает в цилиндры хаотически, как в случае с обычными двигателями. Попадая в цилиндры и ударяясь об поршень, он продолжает закручиваться, способствуя тем самым турбулизации. Топливо, которое подается в непосредственной близости поршня к ВМТ небольшим факелом, ударяется о поршень и, подхватываемое закручивающимся потоком воздуха, перемещается таким образом, что в момент подачи искры находится в непосредственной близости к электродам свечи зажигания. В итоге происходит нормальное воспламенение ТПВС вблизи свечи, в то время как в окружающей полости находится смесь чистого воздуха и отработавших газов, подающихся во впуск системой EGR. Как вы понимаете, в обычном двигателе реализовать такой способ газообмена не представляется возможным.
Режимы работы двигателя
Моторы GDI могут эффективно работать в нескольких режимах:
- Ultra- Lean Combustion Mode – режим сверхбедной смеси, принцип протекания которого был рассмотрен выше. Используется, когда на двигатель нет большой нагрузки. К примеру, при плавных разгонах либо постоянном поддержании не слишком высокой скорости;
- Superior Output Mode – режим, в котором топливо подается на такте впуска, что позволяет получить гомогенную стехиометрическую смесь с соотношением близким к 14,7/1. Используется, когда двигатель работает под нагрузкой.
- Two- stage Mixing – режим обогащенной смеси, при котором соотношение воздуха к топливу близко к 12/1. Используется при резких ускорениях, большой нагрузке на двигатель. Такой режим еще называют режимом открытой петли (Open loop), когда не опрашивается лямбда-зонд. В таком режиме топливная коррекция для урегулирования выбросов вредных веществ не проводится, так как главная цель – получить максимальную отдачу от двигателя.
За переключение режимов отвечает электронный блок управления двигателем (ЭБУ), который делает выбор, ориентируясь на показания датчиковой аппаратуры (ДПДЗ, ДПКВ, ДТОЖ, лямбда-зонда и т.д.)
Two-stage Mixing
Режим двухэтапного впрыска также является особенностью, позволяющей моторам GDI быть крайне приемистыми. Как уже говорилось выше, состав смеси в таком режиме достигает 12/1. Для обычного двигателя с распределительным впрыском такое соотношение топлива к воздуху является слишком богатым, а поэтому эффективно воспламеняться и гореть такая ТПВС не будет, значительно ухудшаться выбросы вредных веществ в атмосферу.
Режим открытой петли предполагает 2 этапа впрыскивания топлива:
- небольшая порция на такте впуска. Главное предназначение – охлаждение оставшихся в цилиндре газов и самих стенок камеры сгорания (состав смеси при этом близок к 60/1) Впоследствии это позволяет поступить в цилиндры большему количеству воздуха и создать благоприятные условия для поджигания основной порции бензина;
- главная порция в конце такта сжатия. Благодаря благоприятным условиям, созданным предварительным впрыском, и турбулентности в камере сгорания, полученная смесь сгорает крайне эффективно.
Есть большое желание поговорить о том, как именно инженеры Mitsubishi «приручили» турбулентность, о ламинарном и турбулентном движении и числе Re, введенным О.Рейнольдсом. Все это помогло бы лучше понять, как именно в моторах GDI создается послойное смесеобразование, но для этого, к сожалению, нам не хватит и двух статей.
ТНВД
Как и в дизельном двигателе, для создания достаточного давления в топливной рампе используется топливный насос высокого давления. За годы производства моторы комплектовались ТНВД нескольких поколений:
Форсунки
Для обеспечения высокоточной регулировки состава ТПВС форсунки должны обладать крайне высокой точностью. Сам принцип открытия плунжера для подачи топлива схож с обычной электромагнитной форсункой. Особенности форсунок системы GDI:
- возможность формирования разных видов распыла бензина;
- максимальное сохранение точности дозирования вне зависимости от температуры и давления в камере сгорания.
Особенно примечательно устройство завихрения, располагающееся в корпусе форсунки. Именно благодаря ему топливо, вылетая из форсунки, лучше подхватывается закручивающимся потоком воздуха, что способствует лучшему перемешиванию ТПВС и перенаправлению смеси к свече зажигания.
Эксплуатация
Главные неприятности, связанные с эксплуатацией двигателей с прямым впрыском от Mitsubishi на отечественных просторах:
- износ ТНДВ. Насос является узлом с претенциозными требованиями к подгонке деталей, и главная проблема не в уровне изготовления, а в качестве отечественного топлива. Разумеется, и сейчас можно нарваться на плохое топливо. Но времена, когда качество бензина было настоящей головной болью и риском финансовых потерь для владельцев авто с двигателями GDI, к счастью, уже прошли;
засорение воздушных каналов впускного коллектора. Образование наростов вносит корректив в движение воздушных масс и процесс перемешивания топлива с воздухом. Именно это называют одной из причин образования черного нагара на свечах зажигания, так хорошо известного владельцам авто с двигателями GDI.
Ни для кого не секрет, что двигатель прямого впрыска далеко не новинка. Первооткрывателями в данной области стали инженеры Mitsubishi. Первые из авто, оснащёнными двигателями GDI, были Mitubishi Galant и Legnum, продаваемые на внутреннем рынке Японии. Двигатель имел маркировку 4G93 и устанавливался на Mitsubishi Carisma, Colt, Galant, Lancer, Pajero iO и др.
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.).
Режимы работы двигателя GDI
Технология прямого впрыска GDI
GDI двигатель способен работать в различных режимах (их три), каждый из которых зависит от преодолеваемой нагрузки. Рассмотрим эти режимы:
- Режим работы на сверхбедной смеси . Включается данный режим, когда двигатель слабо нагружен. При нём впрыск топлива осуществляется в конце такта сжатия. Соотношение воздух/топливо в этом случае 40/1.
- Режим работы на стехиометрической смеси . Этот режим включается, когда двигатель испытывает среднеинтенсивную нагрузку (например: разгон). Топливо подаётся на впуске, оно впрыскивается коническим факелом, заполняя цилиндр и охлаждая воздух в нём, что предупреждает детонацию.
- Режим работы системы управления . При нажатии “тапки в пол” с малых оборотов, впрыск топлива осуществляется поэтапно, в две стадии. Малая часть топлива впрыскивается на впуске, охлаждая воздух в цилиндре. В цилиндре образуется сверх обеднённая смесь (60/1), которой не свойственны детонационные процессы. А под конец такта сжатия в цилиндр впрыскивается необходимое количество топлива, что “обогащает” топливно-воздушную смесь (12/1). При этом для детонации уже не остаётся времени.
В итоге, увеличилась степень сжатия до 12-13, а двигатель нормально функционирует на бедной смеси. Совместно с этим повысилась мощность двигателя, уменьшился расход топлива и уровень вредных выбросов в атмосферу.
А самые новые двигатели GDI от КИА оснащены турбонаддувом, а именуются они T-GDI. Так последние двигатели семейства Kappa отражают мировую тенденцию к “даунсайзингу”, что выражается в уменьшении объёмов двигателей вместе с увеличением их эффективности. Например, двигатель 1.0 T-GDI от КИА имеет мощность 120 л.с. и крутящий момент 171 Нм.
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.
Достоинства двигателей GDI
Итак, преимущества GDI-двигателя по отзывам:
- Меньший средний расход топлива в сравнении с двигателями, оснащёнными распределённым впрыском;
- Меньший уровень токсичных отходов горения;
- Больший крутящий момент и мощность;
- Увеличение срока службы отдельных деталей двигателя, так как в этих двигателях меньше нагара.
Решение покупать автомобиль с двигателем GDI или нет ‒ личное дело каждого. Но, приняв положительное решение, стоит тщательнейшим образом “обследовать” автомобиль. Если он не убит, то у вас ещё больше пищи для ума, потому как крайне приятно ехать “бодро”, но с меньшим расходом топлива, и наносить меньший вред окружающей среде и своему здоровью.
ТНВД двигателя Mitsubishi GDI Стр. из
СОДЕРЖАНИЕ
ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (ТНВД) ДВИГАТЕЛЕЙ GDI 2
КОНСТРУКЦИЯ НАСОСА 5
ДИЗЕЛЬНОМУ ТНВД «НЕ ПОВЕЗЛО» 8
СИСТЕМА АВАРИЙНОГО СБРОСА ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА 11
БАЛАНСИРОВКА ТНВД 13
ИЗНОС БАРАБАНА ТНВД 15
НЕУСТОЙЧИВЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ХХ 17
ИЗНОШЕННОСТЬ НАСОСА 19
"Песок" в бензине. 21
МАЛОЕ ДАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ 22
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (ошибка №56) 24
Датчик давления 24
Датчик давления топлива 27
КЛАПАН ДАВЛЕНИЯ 27
РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ 32
ПРОВЕРКА ДАВЛЕНИЯ 35
Частный способ восстановления давления 37
ПРОВЕРКА РАЗМЕРОВ 39
РЕДУКЦИОННЫЙ КЛАПАН 42
РЕДУКЦИОННЫЙ КЛАПАН шестигранник) 44
ПРАВИЛЬНАЯ СБОРКА НАСОСА 46
ТОЛКАТЕЛЬ-НАГНЕТАТЕЛЬ 49
ФИЛЬТРИК В НАСОСЕ 52
ОСЦИЛОГРАММА РАБОТЫ 53
Частный случай ремонта насоса 56
ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (ТНВД) ДВИГАТЕЛЕЙ GDI
На настоящий момент известно четыре типа (варианта) топливных насосов высокого давления систем GDI:  |  |
| 1 поколение односекционный семиплунжерный | 2 поколение трехсекционный одноплунжерный |
 |  |
| 3 поколение (таблетка) | 4 поколение |
 |  |
| ТНВД Nissan | D-4 (Toyota) |
Давайте начнем рассматривать устройство этой системы. Только без общих фраз и понятий, а – конкретно.
Наше знакомство начнем с так называемого "односекционного" топливного насоса высокого давления, установленного на двигателе 4G93 GDI, рабочее давление в котором создается при помощи семи плунжеров:
"Трехсекционный" ТНВД и его устройство, работу, диагностику и ремонт мы будем рассматривать в последующих статьях. Именно такой ТНВД и устанавливается в последнее время (после 1998 года) практически на всех автомобилях с системой GDI вследствие того, что он более надежен, более долговечен и, в принципе, лучше поддается диагностике и ремонту.
Если сказать коротко, то принцип работы данной системы GDI достаточно простой: «обыкновенный» топливный насос «забирает» топливо из топливного бака и по топливной магистрали подает его во второй насос – насос высокого давления, где топливо сжимается далее, и уже под давлением около 40-60 кг/см2 поступает к форсункам, которые «впрыскивают» топливо непосредственно в камеру сгорания.
Самое «слабое звено» в данной системе – именно этот топливный насос высокого давления (фото1),располагающийся слева по ходу движения (фото2) :
Фото 1 фото 2
Разбирать такой насос достаточно несложно:
Это "обыкновенный" семиплунжерный насос:
Внутри которого находится так называемый " плавающий барабан":
Ниже можно посмотреть общий вид разобранного для ремонта насоса:
Слева-направо:
шайба перепуска давления
пружинное кольцо
плавающий барабан
опорное кольцо плунжеров
плунжера с обоймой
упорная шайба плунжеров
По каким причинам - догадаться несложно, потому что не только владельцы GDI, но и "обыкновенные" автолюбители начали понимать, что если в автомобиле (в двигателе)начались какие-то непонятные перебои в работе, то первым делом, на что требуется обратить внимание - свечи зажигания.
Если они "красные" - кого винить? Некого...
Только менять, потому никакому "ремонту", как иногда прописывается на просторах Интернета такие свечи зажигания не подлежат.
ТОПЛИВО
Да, именно оно и является основной причиной "болезни" систем непосредственного впрыска топлива. Как и GDI, так и D-4.
В следующих статьях мы расскажем и покажем на конкретных примерах и фотографиях - КАК конкретно и на ЧТО конкретно влияет наш "качественный и отечественный" бензин, например, на:
Фото 7 фото 8
КОНСТРУКЦИЯ НАСОСА
...это только "черт страшен, когда его размалюют", а устройство ТНВД GDI достаточно простое.Если разобраться и иметь некоторое желание, например...
Посмотрим на фото и увидим в разобранном состоянии односекционный семиплунжерный насос высокого давления GDI :
Слева - направо:
1-магнитный привод:приводной вал и шлицевый вал с магнитной проставкой между ними
2-опорная пластина плунжеров
3-обойма с плунжерами
4-седло обоймы плунжеров
5-редукционный клапан камеры высокого давления
6-клапан регулируемого высокого давления на выходе с форсунок-регулятор давления топлива
7-пружинный демпфер
8-барабан с нагнетательными камерами плунжеров
9-шайба-разделитель камер низкого и высокого давления с холодильниками для смазки бензином
10-корпус ТНВД с электромагнитным клапаном сброса и с портом для манометра
Порядок сборки и разборки ТНВД показан на фото цифрами. Исключаем только позиции 5 и 6, потому что данные клапана можно устанавливать при сборке сразу же, до установки барабана с плунжерами (о данных клапанах и их некоторых особенностях будет рассказано в другой статье, посвященной именно им).
После сборки насоса следует закрепить его и начать проворачивать вал,что бы убедиться в том, что все собрано правильно и вращается, не "клинит".
Это так называемая простая "механическая" проверка.
Что бы провести "гидравлическую" проверку, следует проверить работоспособность ТНВД "на давление"...(о чем будет рассказано в дополнительной статье).
Да, устройство ТНВД "достаточно простое", однако...
Много жалоб у владельцев GDI,много!
И причина, как уже много раз говорилось "на просторах Инета" только одна - наше родное российское топливо...
От которого не только свечи зажигания "краснеют" и с понижением температуры автомобиль заводится отвратительно (если вообще заводится),но и "ласточка" с GDI все чахнет и чахнет с каждым литром залитого в нее русского топлива...
Посмотрим на фото и "покажем пальцем" на все то, что изнашивается в первую очередь и на что надо обратить внимание в первую очередь:
Обойма с плунжерами и барабан с нагнетательными камерами
фото 1 (в сборе)
Если вы посмотрите внимательно (приглядитесь),то сразу же заметите некоторые "непонятные потертости" на корпусе барабана. А что же тогда творится внутри?
фото 2 (раздельно)
фото 3 (барабан с нагнетательными камерами)
А вот здесь уже хорошо видно - ЧТО представляет из себя наш российский бензин...такая же красноватость, просто-таки ржавчина на плоскости барабана. Естественно, она (ржа),не только здесь остается, а попадает еще и на сам плунжер и на все то, "обо что он трется", -смотрим фото далее...
Плунжер
фото 4
и на этом снимке хорошо заметно, какие "маленькие неприятности" может принести нам наш - родной - бензин.
Стрелками показаны "некоторые потертости", из-за которых плунжер (плунжера) перестают нагнетать давление и двигатель начинает "работать как-то не так...", как говорят владельцы GDI.
Для восстановления ТНВД GDI хорошо бы иметь и "некоторые" запасные части:
фото 5
О других "слабых" местах топливного насоса высокого давления GDI будет рассказано в других статьях.
А так же и о многом другом.
Статья о двигателях GDI - принцип работы, особенности, отличия от других типов моторов. В конце статьи - интересное видео о силовых агрегатах с прямым впрыском топлива.
Содержание статьи:
Gasoline Direct Injection (GDI) - система прямой подачи топливной смеси в ДВС. В GDI-моторах впрыск осуществляется не во впускной коллектор, как в обычных инжекторных двигателях, а непосредственно в цилиндр. По способу действия двигатели этого типа сочетают в себе принципы бензиновой и дизельной систем.
Общие сведения
Считается, что впервые эту разновидность двигателя использовала компания Mitsubishi, однако это не совсем верно. Первый двигатель такого типа был установлен на гоночный автомобиль Mercedes-Benz W196. Позже Mitsubishi использовали систему электронно-управляемого впрыска, что позволяло двигателю работать (при малых нагрузках) на топливовоздушной смеси с минимальным количеством горючего, то есть обедненной.
Первые автомобили Mitsubishi с моторами GDI начали производиться в 1996 году. С тех пор двигатель претерпел многие изменения и улучшения, так как первоначальный вариант был далек от совершенства.
Что касается аббревиатуры GDI, то она относится к машинам марки Mitsubishi, хотя многие автоконцерны используют ту же систему, но под другим названием. У Toyota это D4, у Mercedes - CGI, у Renault - IDE и т.д.
Особенность двигателя в том, что при малых нагрузках (равномерная езда со скоростью до 120 км/ч) он работает на обедненной топливовоздушной смеси. При повышении нагрузки происходит автоматический переход на классическую систему впрыска. Это делает автомобиль экономичным (до 20% экономии) и экологичным.
Принцип действия
Общий принцип работы ДВС заключается в подаче и смешивании топлива с воздушной массой, так как без последней возгорание невозможно. В бензиновых двигателях для оптимальной работы требуется 14,7 г воздушной смеси на 1 г бензина. Если воздуха оказывается больше нормы, такая топливовоздушная смесь носит название обедненной (бедной), если меньше - богатой.
Обедненная воздушная смесь снижает расход топлива, однако с ее возгоранием часто возникают проблемы. Чрезмерно насыщенная бензином смесь возгорается легко, однако излишки топлива не сгорают и выводятся вместе с переработанными газами, что приводит к бесполезной растрате. Не говоря уже о том, что на свечах и клапанах интенсивно образуется слой нагара.
Система GDI отличается от обычной тем, что впрыск горючего производится не во впускной коллектор, а напрямую в камеру сгорания, как у моторов, работающих на дизтопливе.
Принцип действия двигателя GDI:
- Бензин подается в камеру сгорания под высоким давлением и потоком закрученной формы, благодаря специальному строению форсунок.
- Поток на высокой скорости сталкивается с поршнем, после чего часть его как бы закрепляется на теле поршня, а другая часть продолжает движение, создавая трение и приобретая соответствующую форму.
- После этого поток загибается и уходит от поршня, увеличивая скорость. Некоторые частицы движутся медленно и расходятся в разные стороны, создавая разделение потока.
- В результате этого в камере сгорания образуется два участка с бензовоздушной смесью. В центре находится участок стехиометрической (обыкновенной) легковоспламеняемой топливной смеси. Вокруг него образовывается участок обедненной смеси.
- После этого происходит воспламенение (с помощью искры свеч зажигания) участка с высоким содержанием бензина. Затем процесс горения перекидывается на обедненные участки.
Основные отличия GDI от обычной системы впрыска
- Впрыск производится под давлением от 50 атмосфер (в обычном инжекторном двигателе всего лишь 3 атм). Это дает возможность осуществить мелкодисперсное направленное распыление.
- Дроссельная заслонка расположена несколько дальше, чем у обычных моторов.
- Горючее подается напрямую в цилиндр и там происходит образование топливовоздушной смеси. В обычных двигателях горючее подается во впускной коллектор, там же смешивается с воздушной массой.
- На поршнях имеется сферическое углубление. При помощи этого углубления осуществляется управление образованием вихря и возникшим пламенем. Также выемка дает возможность управлять образованием горючей смеси, регулируя количество воздушной массы и бензина в процессе соединения.
- Существует возможность образования максимально обедненной горючей смеси в цилиндрах. Оптимальное соотношение воздуха и бензина - 40:1 (в отличие от обычного впрыска с соотношением 14,7:1), однако количество воздуха может колебаться от 37 до 43 к 1.
- Форсунки, расположенные в ГБЦ, имеют конфигурацию, которая позволяет придать топливному потоку нужную, как бы закрученную, форму. Благодаря этому поток движется по четко заданной траектории.
- GDI-моторы работают в двух режимах: STICH (обыкновенный, как у других инжекторных системах) и Compression on Lean (работа на максимально обедненной смеси). Переключение между режимами происходит автоматически; при повышении нагрузки автомобиль переходит на работу при обогащенной топливной смеси. При снижении нагрузки переходит обратно в обедненный.
- Конструкция оснащена насосом высокого давления.
Особенности ТНВД
Топливный насос высокого давления (ТНВД) является ключевым элементом системы непосредственного впрыска. Именно от него зависит качество и работоспособность мотора в целом.
Существует четыре типа ТНВД:
1 поколение. Семиплунжерные топливные насосы
Первые и самые недолговечные. Устанавливались в автомобили марки Mitsubishi с 1996 до 1998 года. Не имеют системы отслеживания давления и чрезвычайно чувствительны к качеству бензина. Ремонту не подлежат и при износе (а это происходит очень быстро) необходима полная замена.
2 поколение. Трехсекционные топливные насосы
Являются модификацией семиплунжерных. Устанавливались с 1998 по 2000 год. Здесь производитель учел прошлые недоработки и уделил внимание их устранению. Имеют регулятор и датчик давления, в случае его резкого падения переводят работу автомобиля в аварийный режим. Это позволяет автомобилю продолжать движение достаточно времени, чтобы добраться до СТО.
Модель стала несколько «лояльнее» к качеству бензина и более долговечной.
3 поколение. Двухсекционный ТНВД
Имеется датчик давления, а регулятор не встроен в систему. Привод работает от распределительного вала.
4 поколение. «Таблетка»
Последняя и самая совершенная модель. Относительно долговечна, менее чувствительна к качеству топлива, отличается компактностью и надежностью. Основной недостаток - самооткручивающиеся крепежные гайки. Их состояние необходимо регулярно проверять, так как их ослабление приводит к нарушению работы системы и деформации пластин, выровнять которые довольно сложно.
Конструкция топливных насосов высокого давления зависит от конкретной модели.
Насколько важно качество топлива
Основная проблема двигателей GDI - чувствительность к малейшим отклонениям в качестве горючего. Первые ТНВД страдали этим недугом особо остро, что приводило к очень быстрому износу и необходимости производить замену. Последующие усовершенствования частично или полностью решили эту проблему и модели 2-4 поколения стали более надежными.
Кроме особенностей самой впрысковой системы, на долговечность двигателя влияет и тщательная система фильтрации. Она имеет 4 стадии:
- Очистка происходит с помощью фильтра-сеточки в насосе бензобака.
- Производится очистка обыкновенным фильтром. В зависимости от марки автомобиля, его месторасположения может меняться. Фильтр может устанавливаться в баке либо под днищем.
- Фильтрация происходит с помощью фильтра-стакана, расположенного в топливопроводе ТНВД.
- Последний этап очистки происходит в тот момент, когда горючее подается из «топливной рейки» в бак.
Например, мембранный клапан и плунжеры изготовлены с высокой степенью точности, за счет чего и происходит нагнетание топливной смеси под требуемым давлением. Если же бензин окажется с частицами песка или другими примесями, особенно обладающими абразивными свойствами, система подачи подвергнется их воздействию и ее работа утратит точность. Что и приведет сначала к снижению эффективности работы двигателя, а затем и к поломке ТНВД.
В первую очередь, при возникновении проблемы снижается мощность двигателя. Через некоторое время он начинает и вовсе отказывать. Если обратиться в ремонтную мастерскую при первых признаках неисправности, топливный насос еще можно будет спасти. В противном случае его придется полностью заменить, так как сильно поврежденные детали восстанавливать бессмысленно.
Еще одна распространенная проблема GDI - плавающие обороты. Причиной может послужить как воздействие низкосортного горючего, так и естественный износ элементов ТНВД.
При падении давления система автоматически переводит работу в «классический» режим. После этого давление выравнивается и двигатель обратно переводится в режим работы на обедненной смеси, после чего давление снова падает, система опять переводит работу в «классический». И так до бесконечности.
В процессе этих переходов машина и начинает «плавать». При обнаружении подобного отклонения автомобиль следует отправить на диагностику, чтобы найти точную причину неполадки.
Заключение
Двигатели GDI отличаются мощностью и экономичностью, но достоинства почти всегда являются и причиной недостатков. В данном случае это чрезмерная чувствительность к малейшим отклонениям в системе впрыска и качеству топлива. Чтобы продлить срок службы автомобиля, следует регулярно производить замену свечей зажигания (на них быстро образуется нагар), чистить впускной коллектор и форсунки.
Не лишним будет регулярно осматривать инжектор и проверять качество распыления, устраняя малейшие неполадки на стадии их возникновения. И, конечно же, необходимо постоянно контролировать состояние фильтров и менять по мере необходимости.
Видео о современных двигателях с впрыском:
В данной статье описан Ремонт ТНВД (топливного насоса высокого давления) автомобилей Мицубиси Каризма с системой непосредственного впрыска GDI.
Необходимые для ремонта жидкости и принадлежности
1. Бутылка бензина "Галоша" или его аналог (чистый, неэтилированный, чтобы не отравиться);
2. 6 листов хорошей наждачной бумаги (шкурки) с зернистостью 1000, 1500 и 2000, каждой по 2 листа. Предпочтение наждачной бумаге с абразивом из окиси алюминия, бывает карбид кремния, она мягче, данная информация как правило находится на тыльной стороне листа;
3. Кусок стекла или зеркала (приблизительно 300 х 300 мм) толщиной не менее 8 мм. Можно достать у завхоза любого большого супермаркета, как правило в магазинах всегда есть битые витрины.
Если есть возможность, лучше использовать тарированную шлифовочную плиту;
4. Ватные палочки, чистая ветошь.
5. Набор ключей, в том числе под «звездочки». Спецключ для регулятора давления (смотри фото);
6. Пластиковая емкость для разобранных деталей;
Если нет специального ключа, то нет смысла пытаться разобрать регулятор. Никакие эрзац - заменители не подходят!
Приступаем к ремонту
Откручиваем все трубочки, шланги, тройнички, подходящие к насосу. Для первого раза, лучше маркировать трубку, или штуцер с её ответным местом, например, лаком для ногтей (равным количеством точек или другим удобным способом). При разборке/сборке перепутать ничего не выйдет, все предусмотрено конструкцией так, что при попытке собрать неправильно или длины не хватит, или диаметр не подойдет и т.п. При откручивании штуцера, идущего от насоса низкого давления из бака Каризмы, немного может вытечь бензина, это не страшно, чтобы избежать проливания бензина подложите ветошь под шланг до того, как откручивать. Можно еще открутить крышку бензобака, чтобы стравить избыточное давление.
При откручивании штуцера, идущего на топливную рампу, прикройте штуцер ветошью, так как будет небольшой фонтан бензина во все стороны.
Откручиваем болты, крепящие секцию регулятора давления (та часть, в которой установлен датчик и от которой отходит трубка, идущая на рампу) к центральному блоку насоса (так называемый привод), 3 болта. Без снятия секции регулятора не получится добраться до болтов, крепящих привод к двигателю.
Откручиваем четыре длинных болта, крепящих привод к торцу двигателя и, аккуратно покачивая насос, вынимаем его из посадочного гнезда.
Очень важно
, внимательно смотрим: стыковочный узел (конец распредвала) и кольцо с ушками в блоке привода не симметричны! Хотя на первый взгляд очень похоже, что они симметричны. На самом деле «ушки» немного смещены от оси симметрии. Неверная установка (поворот вала на 180 градусов), в лучшем случае приведет к поломке узла привода, в худшем - к поломке распредвала!
Правильно выставленный узел от руки садится в свое гнездо, практически без зазора. Если вы выставите узел неправильно, он сядет с зазором 6 - 8 мм. При попытке затянуть зазор винтами винты идут тяжело, потом раздается негромкий стук или удар, и далее винты идут свободно. После этого можно разбирать и выбрасывать привод! Правда, есть аварийный выход – сломанное колечко есть в старых мицубишевских трамблерах. Трамблер, по сравнению с насосом, стоит копейки.
На фото справа: 1 – датчик высокого давления; 2 – канал сброса части высокого давления в обратку; 3 – выход высокого давления в топливную рампу; 4 – блок регулятора давления; 5 – блок механического привода; 6 – блок ТНВД.
Снимаем ТНВД в сборе с двигателя.
На правой фотографии мы видим ТНВД в сборе, снятый с двигателя. На фото уже снята секция регулятора давления (номер 4 на предыдущем фото), присутствует блок механического привода 5 и блок ТНВД 6, они соединены между собой.
Откручиваем 4 длинных болта, скрепляющие секции 5 и 6 вместе и, немного помогая себе плоской отверткой как рычагом, разъединяем их. Привод 5 лучше промыть бензином и залить чистым моторным маслом, которое вы обычно заливаете в свой автомобиль. Масла необходимо немного, 3 – 4 столовые ложки, больше смысла нет, так как все лишнее вытечет через отверстие масляного канала. Для лучшей смазки привода покрутите вал эксцентрика.
Приступаем к разбору ТНВД
Торцевой головкой Е8 откручиваем два болта под «звездочку». Откручиваем равномерно, по 3 - 4 оборота, сильно прижимая откручиваемую крышку рукой, так как под ней находится в сжатом состоянии довольно сильная пружина. Осторожно снимаем крышку.
На фото слева внутренности ТНВД после снятия крышки.
Фото от ТНВД 3-го поколения, но они отличаются только скрепляющей корончатой гайкой.
Во 2-ом поколении гайки нет, и внутренний пакет ничем не сжат.
Аккуратно снимаем и складываем отдельно резиновые колечки. При помощи тонкой отвертки и пинцета вынимаем колечко, находящееся в пазу стенки колодца камеры. Не вынув колечко, дальше не разберем.
Двумя плоскими отвертками, используя их как рычаги, достаем гофру 7. С гофрой обращаемся очень аккуратно!
После гофры достаем плунжер 8.
Все извлеченные детали складываем в пластиковую емкость, заполненную бензином. Для промывки рекомендуем использовать смесь бензина «Галоша» или аналога с ацетоном в соотношении 1:1. Железки необходимо промыть, тщательно пройтись жесткой зубной щеткой. Особенно пазы гофры, но не переусердствуйте, чтобы не повредить гофру.
Когда плунжерная пара (гофра и центральный плунжер) отмыта, необходимо провести небольшой, но очень нужный тест. Его результат покажет вообще целесообразность дальнейших действий. Нужно хорошо послюнить большой палец правой руки, положить на него плунжер, площадкой на палец, так, чтобы палец гарантированно закрыл центральное отверстие и сверху надеть на плунжер гофру. В удачном случае, гофра не опустится на плунжер, будет мешать воздушная подушка. Полученный узел нужно несколько раз сжать между большим и указательным пальцем. Раза три он должен спружинить.
Такой эффект говорит об удовлетворительном состоянии плунжерной пары. Если же гофра свободно опускается на плунжер и снимается с него (помним о закрытом пальцем центральном отверстии), то дальнейшие действия по ремонту ТНВД будут совершенно бесполезны. ТНВД на выброс.
Предположим, что у вашего ТНВД с плунжерной парой полный порядок.
Достаем из колодца ограничителем хода плунжера – пружинку со штоком.
И центрирующий штифт.
И, наконец, самое главное - три пластины.
О состоянии этих пластин в нашем случае рассказывать особо ничего не нужно – на фотографии ниже все видно (фото слева).
Шлифовка
Берем приготовленное толстое стекло не менее 8 мм или зеркало аналогичной толщины, кладем его на любую твердую и ровную поверхность, например, на рабочий стол. Далее, кладем на стекло шкурку абразивом вверх и круговыми, спиральными движениями убираем все выработки, седла и каверны на двух толстых пластинах перемещая их по шкурке. Применяем последовательно заранее заготовленные шкурки с зернистостью 1000, 1500 и 2000.
Среднюю, тонкую пластинку, аккуратно шлифуем сразу 2000-й шкуркой. Никаких шлифовочных, полировочных и притирочных паст применять нельзя, так как в результате их применения можно «слизать» острые грани отверстий!
После шлифовки, на пластинах не должно быть следов старой выработки. Ушными палочками тщательно очищаем отверстия в пластинах от остатков наждачной пыли и грязи, можно ацетоном. Состояние пластин после шлифовки представлено на фото справа.
Сам корпус насоса также тщательно отмываем от остатков грязи, песка и осадков российского бензина, но применяем при этом не ацетон, а бензин «Галошу» или его аналог, так как в противном случае можно повредить внутренние уплотнения и резинки.
Собираем ТНВД
Очень важно : при сборке ТНВД, чистота должна быть как в операционной.
Собираем ТНВД в обратном порядке. Не спешите при установке пластин, делайте все аккуратно и продуманно.
Порядок следования пластин соответствует логике работы насоса: пластина с четырьмя одинаковыми отверстиями ложится на самое дно колодца, отверстия расположены в пределах шарообразного углубления дна.
Далее идет тонкая клапанная пластина, а сверху ее прикрывает тонкая пластина с большим секторным вырезом. В пакет из этих трех пластин вставляется центровочный штифт. Если все установлено правильно, то центровочный штифт пройдет через пластины, опустится в отверстие дна колодца и будет выступать на 1.5 - 2 мм. Если стороны пластин перепутаны, то вставить центровочный штифт не получится.
Сверху на пластины одеваем плунжер. Просто опускаем его в колодец и немного крутим вокруг своей оси, пока он не сядет на выступающий конец штифта и перестанет вращаться. Это очень важно. Если не посадить штифт в отверстие плунжера, то такой насос не даст необходимого рабочего давления, а штифт заклинит весь пакет пластин!
После установки плунжера на место в боковую поверхность колодца устанавливаем резиновое колечко, затем на плунжер опускаем гофру с надетой на нее резинкой. Аккуратно, гофра идет тяжело (вспоминаем, как при разборке извлекали гофру, используя две отвертки в качестве рычагов).
Возможно, вас интересует вопрос: на какую величину при шлифовке уменьшается толщина пластин? То есть, какова вероятность при сборке получить «болтающийся» пакет?
Если пластины шлифовали дома сами, то вероятность снять со всех пластин суммарный слой более 0,1 мм минимальна. А вот если отдавали пластины на шлифовку токарю, то возможны варианты.
Проверить просто. В ТНВД 2-го поколения в собранном состоянии между крышкой и корпусом насоса должна быть щель около 0,6 - 0,8 мм. Проверять необходимо не возле стягивающих винтов, а посредине корпуса. В подозрительных случаях на основание гофры можно положить медное колечко из фольги, 0,1-0,2 мм толщиной.
В ТНВД 3-го поколения ("таблетка") есть штатное медное колечко и стягивание пакета осуществляется специальной корончатой гайкой, там вопрос изменения толщины пакета вообще не стоит.
Надеемся, что данное руководство по ремонту ТНВД снова вернет былую резвость вашему автомобилю и устранит проблемы.
Данный материал подготовлен членом Каризма Клуба - odessit `ом, за что ему огромная благодарность.
Внимание! Статья носит консультационный характер, за повреждения вашего автомобиля во время самостоятельного ремонта автор материала ответственности не несет.
