Motor GDI – technologie budoucnosti? |

Motor GDI je možná jedním z nejdiskutovanějších témat na automobilových fórech. Vrchol diskusí se shodoval se začátkem roku 2000, kdy se na ruském sekundárním trhu objevila japonská auta s neznámým indexem v názvu modelu. Spokojení zákazníci narazili na dříve neznámé problémy s napájecím systémem.

Situaci komplikoval fakt, že servisní pracovníci nebyli připraveni takový motor nejen opravit, ale ani zjistit příčinu poruchy. Abychom byli spravedliví, je třeba poznamenat, že v posledních letech se situace poněkud zlepšila.

Téměř diesel

Co znamená zkratka GDI, která je k vidění na motoru a karoserii auta japonské výroby? To znamená: Gasoline Direct Injection, v překladu přímé vstřikování benzínu. Anglická fonetika této zkratky je GDI, v Rusku se vyslovuje jako GDI, někdy ZhDI.

Motoristé těmto motorům přezdívali „Jedi“. Písmena GDI se poprvé objevila na vozech Mitsubishi Galant/Legnum v roce 1996. Ostatní japonské automobilky mají svá vlastní označení přímého vstřikování: Toyota má D4, Nissan má DI a Neo DI. Obrázek je stejný v Evropě:

• Skupina Volkswagen označuje takové motory jako FSI;
• Daimler Chrysler – CGI;
• Renault – IDE;
• Ford – SCi.

GDI je tedy nový typ motoru se vstřikováním benzínu s přímým nebo přímým vstřikováním (NV), což je totéž. Jejich vstřikovače jdou přímo do spalovací komory, a ne do sacího potrubí, jako u distribuovaného vstřikování. Benzinová jednotka tímto způsobem připomíná vznětový motor.

Základní myšlenkou je, aby motor běžel alespoň část času na ultra chudou směs vzduchu a paliva, aby se šetřilo palivo a snížily se škodlivé emise.

Rozdíly v designu

Aby byly vytvořeny podmínky pro takový pracovní proces, musí být benzín přiváděn dovnitř válce, který je pod tlakem kompresního zdvihu. Protože tradiční čerpadlo umístěné v plynové nádrži není schopno překonat takový odpor, je zapotřebí přídavné zařízení – vysokotlaké palivové čerpadlo (HPFP).

Motory s NV mají neobvyklý tvar hlavy pístu kvůli potřebě udělit přiváděné porci paliva přesně vypočítaný vírovitý pohyb.

Vzhledem k tomu, že LV motor, jako každý jiný spalovací motor, nemůže neustále pracovat s nedostatečnou koncentrací směsi, vyznačují se tyto motory složitějším provozním programem, který poskytuje kombinaci ekonomického a výkonového režimu tvorby směsi. Konečně motory GDI mají 2 katalyzátory – iridium a platinu.

První je určen pro akumulaci a spalování oxidů dusíku vznikajících při provozu na super chudou směs vzduchu a paliva, druhý je určen pro normální tvorbu směsi.

Zvýšením kompresního poměru na 12 – 13 se zvýšil litrový výkon pohonné jednotky při současném snížení spotřeby paliva a snížení emisí výfukových plynů.

Na mizerných přídělech

Než se podíváme na provozní režimy motoru GDI, musíme si připomenout malou teorii. Směs benzínu a vzduchu ve válci se může vznítit pouze v případě, že má určitou koncentraci. Optimální hodnota je 1 díl paliva na 14,7 dílů vzduchu (stechiometrické složení).

Maximální množství vzduchu na 1 objemový díl benzínu ve vstřikovacím motoru by nemělo přesáhnout 20 – 24 dílů. Popsané motory mohou pracovat na ultra chudou směs (až 1:40). Jak to lze vysvětlit?

Palivo ve válci je po vstřiku rozloženo nerovnoměrně po celém objemu v důsledku jeho odrazu od vybrání ve dně pístu, který je v době vstřiku v nejvyšší poloze (konec kompresního zdvihu). Oblak paliva má kompaktní tvar a při odrazu vytváří zpětný vír. S celkově chudou směsí v oblasti zapalovací svíčky se blíží stechiometrickému složení a úspěšně se zapaluje.

Poté plamen zapálí sousední vrstvu, zvýší se intenzita hoření a proces pokryje celý objem válce. Popsaný režim – ULTPA LEAN COMBUSTION MODE se také nazývá tvorba směsi po vrstvách nebo spalování a je podporován programem ECU při klidné jízdě rychlostí 100 – 120 km/h.

Dvě jídla denně

Bohužel pro další zrychlení výkon nestačí a směs se musí obohatit na obvyklou úroveň (1:12 – 1:15). Směs je homogenní (homogenní) a vzniká vstřikováním paliva na sací zdvih, kdy píst klesá a palivový hořák ve tvaru širokého kužele vyplní celý objem otvoru.

Nedochází k odrazu hořáku od pístu a po zpětném kompresním zdvihu dojde k zapálení směsi. Tento režim – REŽIM SUPERIOR OUTPUT – se aktivuje i při jízdě pod zátěží, tedy v případech, kdy je požadováno zvýšení výkonu.

U motorů pro evropský trh existuje ještě třetí režim – DVOUSTUPŇOVÉ MÍCHÁNÍ (dvoustupňová tvorba směsi). V tomto případě se vstřikování provádí dvakrát: na sacím zdvihu a na konci kompresního zdvihu.

Myšlenka je taková, že malá část benzínu vstřikovaná v prvním stupni ochlazuje stěny válců a pomáhá zvýšit hmotnostní množství nasávaného vzduchu, což umožňuje úměrně zvýšit dodávku paliva ve druhém stupni vstřikování (při konec kompresního zdvihu).

Rada: Vzhledem k náročnosti systému na kvalitu vzduchu je třeba věnovat zvláštní pozornost údržbě vzduchového filtru a sací potrubí se doporučuje čistit každých 25 – 30 XNUMX km.

Kdo kazí vzduch?

Při volnoběhu (volnoběhu) také motor GDI pracuje ve dvou režimech. Hlavní je Compression on Lean (chudá směs) – 625 – 650 ot./min. Jeho neustálý provoz však vede k hromadění vysoce toxického oxidu dusíku (NO) v katalyzátoru, což se projevuje nepříjemným zápachem z výfukového potrubí.

Pro spálení tohoto spojení se pravidelně zapíná režim STICH F/B (purge). Otáčky se zvýší na přibližně 750, u některých modelů – až 900.

Podle tohoto chování motoru běžícího na volnoběh lze rozpoznat motor GDI. U fungujícího motoru se proplach krátce zapne asi po 4 minutách. Režim STICH F/B funguje dvěma způsoby: regulace tvorby směsi s ohledem na korekci kyslíkového senzoru (CLOSED LOOP) a neregulovaný proces (OPEN LOOP).

Stojí to za to?

Jaké výhody slibuje nový motor s NV, včetně systémů GDI:

• Každodenní používání vozu v městských podmínkách, kdy pohonná jednotka neustále pracuje na stabilních volnoběžných otáčkách, je doprovázeno znatelnou úsporou paliva – o cca 20 – 25 %. Mimo město zůstává spotřeba paliva stejná jako u agregátu s distribuovaným vstřikováním.
• Zvláštnosti principu tvorby směsi poskytují „Jedi“ výbušný charakter, tah a výkon jednotky převyšují konvenční (distribuované) vstřikovače.
• Je čistší z hlediska životního prostředí, nicméně ruský majitel z toho na rozdíl od Japonců nemá nic. Ostatně obyvatelé ostrova si stejné Mitsubishi s motorem GDI kupují hlavně proto, aby získali zvýhodněnou slevu na přepravní dani, a opravu pohonné jednotky přesouvají na budoucího kupce, zpravidla zahraničního.
• Někdo tvrdí, že motory GDI v zimě lépe startují.

Je třeba poznamenat, že mezi motory s přímým vstřikováním japonské a korejské výroby se nejspolehlivější a nejupravenější motory nacházejí v automobilech Mitsubishi (Mitsubishi).

Dobrodružství Japonců v Rusku

A přesto, abych parafrázoval známé přísloví: co je dobré pro Japonce, je pro Rusa smrt. V Rusku všechny výhody NV ruší nízká kvalita domácího benzínu. Co to znamená?

Nedostatečně čisté palivo a jednoduše vysoké procento obsahu síry v benzínu vede k urychlenému opotřebení vstřikovacího čerpadla a zanášení vstřikovačů. Oprava posledně jmenovaného je mimochodem nemožná. Pokud splachování selže, musíte je vyměnit za nové, což je poměrně drahé. Nejčastější stížností na fórech je „plovoucí“ rychlost XX.

Jedním z důvodů, ne-li hlavním, tohoto jevu je výše zmíněné čerpadlo. Jak je uvedeno výše, otáčky naprázdno se mění regulovaně, v souladu s firmwarem ECU.

Když opotřebení čerpacího pístu(ů) dosáhne určité hodnoty, po přepnutí do režimu Compression on Lean klesne vstřikovací tlak pod přípustnou úroveň a počítač vrátí systém do bohatého režimu. Po normalizaci tlaku se procesor znovu pokusí přepnout vstřikování do režimu „lean“.

To znamená, že frekvence spínání se zvyšuje, a pokud se na proces superponují další faktory, pak se frekvence stává chaotickou, což vede k nepříjemnému škubání na volnoběh. S největší pravděpodobností bude vyžadována diagnostika a oprava vstřikovacího čerpadla paliva, čištění vstřikovačů a odstranění sazí ze sacího systému.

Skutečnost, že část výfukových plynů je z ekologických důvodů odváděna do sacího potrubí, vede k ucpání kanálů, regulačních klapek a ventilů. U systémů vícebodového vstřikování se sací ventily proplachují palivem, které je vstřikovači přiváděno do rozdělovače a problém s usazeninami sazí není tak akutní.

Dalším problémem je nedostatek dostatečného kvalifikovaného personálu pro údržbu takových systémů. Zjistit příčinu poruchy a provést potřebné opravy je problematické i ve velkých městech, natož v ruském vnitrozemí.

Největší nebezpečí pro motor s přímým vstřikováním představuje benzín. Palivo by se mělo tankovat na osvědčených čerpacích stanicích. Je přísně zakázáno používat různé přísady, přísady zvyšující oktanové číslo – to je přímý způsob, jak zabít palivové čerpadlo.

Přes vážné nedostatky není systém přímého vstřikování ještě pohřben. Mnoho majitelů japonských vozů tvrdí, že jsou s tímto motorem spokojeni. A okruh automobilek se rozšiřuje. Motory GDI jsou vybaveny například korejské Hyundai Avante a Hyundai Gamma. Snad je v blízké budoucnosti nové motory zbaví svých neduhů a ošklivé káčátko se konečně promění v krásnou labuť.