Mitsubishi GDI: Прямой или непосредственный впрыск топлива

Поговорим о "новом слове в двигателестроении" - двигателе, получившем аббревиатуру GDI (Gasoline Direct Injection), что можно перевести как "двигатель с непосредственным впрыском топлива", то есть, топливо на таком двигателе впрыскивается не во впускной коллектор, как на всех остальных двигателях, а прямо в цилиндры двигателя. На данный момент автомобили с двигателями системы GDI выпускают фирмы: Mitsubishi (6G74, 4G93, 4G-73), Toyota (3S-FSE, 1AZ-FSE), Nissan (3.0-litre Engines VG30dd), BOSCH (система Moronic MED7).

Остановимся на некоторых практических рекомендациях для владельцев GDI.

Первое, основное и главное, что надо бы уяснить для себя владельцам таких автомобилей - это качество топлива, которое вы будете заливать в топливный бак. Оно должно быть "самым-самым": высокооктановым и чистым (по-настоящему высооктановым и по-настоящему чистым). Естественно, совершенно не допускается применения ЭТИЛИРОВАННОГО бензина. Так же не стоит злоупотреблять различного рода "присадками и очистителями", "повышателями октанового числа" и так далее и тому подобное, что находится в изобилии в десятках автомагазинах.

И причиной этого запрета являются сами принципы "построения" топливных насосов высокого давления, то есть принципы "сжимания и нагнетания топлива". Например, на двигателе 6G74 GDI в этом участвует клапан мембранного типа, а на двигателе 4G94GDI - целых СЕМЬ маленьких плунжеров, расположенных в специальной "обойме" похожей на револьверную и работающих по сложному механическому принципу.

И клапан мембранного типа, и плунжера являются деталями высокой точности и их поверхности обработаны с чистотой не менее 14 класса. Естественно, если в топливе будут посторонние примеси или, не дай Бог, "обыкновенная" грязь, то, само собой разумеется, что через некоторое время эксплуатации топливный насос высокого давления просто-напросто "сядет", то есть, уже не будет нагнетать топливо в вихревые форсунки с нужным давлением. Конечно, конструкторами предусмотрена очистка топлива, которая имеет несколько ступеней:
  • Первая очистка топлива производится "сеточкой" топливоприемника топливного насоса, расположенного непосредственно в топливном баке.
  • Вторая очистка топлива осуществляется "обычным" топливным фильтром (на Mitsubishi он располагается под днищем автомобиля, на Toyota в баке).
  • Третья очистка топлива происходит при поступлении топлива в топливный насос высокого давления: на "входе" топливопровода стоит "сеточка - стакан", диаметром 4 мм и высотой 9мм.
  • Четвертая очистка топлива осуществляется при ВЫХОДЕ топлива из "топливной рейки" обратно в бак - конструктивно "выход" топлива осуществляется опять же через корпус топливного насоса высокого давления: там стоит такая же "сеточка-стакан".
Очистка, согласимся, хорошая, но только не для нашего топлива. Например, можно привести случай с директором автозаправочной станции, ездившим на Mitsubishi-Pajero с двигателем 6G74 GDI. Уж как только он не очищал топливо, как только не берег свою "ласточку", заливая в бак топливо действительно "самое-самое". Но все равно, через некоторое время двигатель начал терять приемистость и, в конце концов, автомобиль начал двигаться еле-еле. А когда разобрали топливный насос высокого давления - руками развели! Все высокоточные, прецизионные детали топливного насоса были такого вида, словно их специально "шкрябали" наждачной бумагой... Следует помнить, что в баке установлен "вспомогательный" насос подкачки топлива и топливный фильтр (см. рис.). Их неисправность также может вносить свою лепту состояние инжекторной системы.

Первым "звоночком" для владельца двигателя GDI о том, что с его двигателем "что-то не так" становится снижение мощности и приемистости, а если и на это он не обратит внимание, то далее, через некоторое время двигатель начинает отказываться заводиться.

Необходимое примечание: именно на этом этапе владельцу двигателя GDI надо все бросать и "лететь" на СТО занимающуюся ремонтом таких топливных насосов высокого давления, потому что в этом случае что-то еще можно будет поправить и хоть немного, но восстановить.

Проверить и удостовериться в "виновности" в этом топливного насоса высокого давления можно достаточно просто. Для этого можно применить методику, состоящую из нескольких "шагов":

Шаг 1: "подтверждаем или опровергаем виновность" системы электронного обеспечения управления двигателем (всей электроники), для чего проводим ее диагностику и считывание DTC.

Необходимое примечание: топливный насос высокого давления GDI - высокоточное механическое прецизионное устройство, и из всей "электроники" на нем только электромагнитный клапан, "запирающий" топливо. Система самодиагностики на автомобилях с двигателями GDI - это действительно настолько "продвинутая" система, что иногда нам казалось, что она способна "думать".

Например, компьютер "знает", что двигатель после запуска из "холодного" состояния не способен прогреться за пару минут (проводя эксперименты, мы принудительно изменяли показания датчика температуры охлаждающей жидкости сразу же после запуска двигателя), и реагировал на наши действия лампочкой "CHECK" на приборной панели. Так же компьютер "знает", сколько "воздуха надо для нормальной работы двигателя", и при его уменьшении (мы имитировали "забитость" воздушного фильтра) так же зажигает лампочку "CHECK" на приборной панели.

Мы провели около тридцати подобных тестов и выяснили, что система настолько "продвинута", что может вызывать уважение. Однако, несмотря на свою "продвинутость", электронная система не может, она просто не "научена" реагировать на изменение давления топлива, вследствие ухудшения параметров "внутренностей" топливного насоса высокого давления (износа вследствие применения некачественного топлива). Поэтому мы делаем

Шаг 2: проверяем исправность электромагнитного "запирающего" клапана и если здесь все нормально, то делаем

Шаг 3: измеряем давление топливного насоса высокого давления на "выходе". И зная, что оно должно составлять от 40 до 50 кгсм2, смотрим на прибор и делаем вполне определенные выводы.

Автомобили с двигателями GDI пока еще не "научены" ездить на нашем топливе.

Ну а если у вас все же двигатель GDI и "деваться некуда", то единственное, что можно посоветовать - регулярно, через несколько тысяч километров производить полную очистку топливного насоса высокого давления в специализированной мастерской.

Виды впрыска топлива GDI

Начнем с того, что двигатели 4G93 выпускаются двух типов : для "чисто" Японии и для Европы. И у них есть различия и, можно сказать, довольно основательные. И не только по конструкции двигателей, топливного насоса высокого давления, но и в самой системе впрыска топлива. Но для того, что бы и сейчас и в дальнейшем лучше и правильнее понимать друг друга, надо договориться о точности формулировок, что бы не возникало ни разночтений, ни разногласий...

Итак, начнем. Для "чисто" Японии существуют всего два вида впрыска топлива на двигателях GDI :
- режим работы на супер-обедненной топливо-воздушной смеси ( режим ULTRA LEAN COMBUSTION MODE )
- режим работы в стехиометрическом составе топливо-воздушной смеси ( режим SUPERIOR OUTPUT MODE )

Для автомобилей, которые "европейцы", был добавлен еще один режим - ДВУХступенчатый впрыск топлива под названием: режим TWO-STAGE MIXING.

Переключение режимов работы

ULTPA LEAN COMBUSTION MODE - в данном режиме двигатель работает на скоростях до 115 - 125 км.час при условии, что ускорение совершается спокойно, мягко и плавно, без резкого нажатия на педаль акселератора. SUPERIOR OUTPUT MODE - этот режим работы включается на скорости свыше 125 км.час или в том случае, если на двигатель "падает" большая нагрузка (прицеп, затяжной подъем в гору и так далее).

TWO-STAGE MIXING - резкий старт с места или резкое ускорение при обгоне.

Переключение режимов из одного в другой происходит автоматически и практически незаметно для водителя, всем управляет бортовой компьютер.

Режим ULTRA-LEAN COMBUSTION MODE

При реализации данного режима двигатель GDI работает на супер-обедненной топливо-воздушной смеси, приблизительно в соотношениях от 37:1 до 43:1. За "идеальное" соотношение принимается 40:1. Именно при таком соотношении топливо-воздушная смесь сгорает полностью на скоростях спокойного движения автомобиля (без ускорений) до 115-125 кмчас и "выдает" наиболее максимальный крутящий момент на двигатель. Впрыск топлива происходит на такте сжатия, когда поршень еще не дошел до верхней мертвой точки. Топливо впрыскивается компактной струей и, закручиваясь по часовой стрелке, максимально полно размешивается воздухом. Время впрыска топлива составляет от 0.3 до 0.8 ms ( за идеальное время принимается 0.5 ms ).

Режим TWO-STAGE MIXING

Это режим двухступенчатого впрыска топлива, то есть, топливо впрыскивается в цилиндр два раза за четыре такта движения поршня. Посмотрим на рисунок:

Режим TWO-STAGE MIXING

Во время первого впрыска топлива на такте впуска состав топливо-воздушной смеси составляет всего такое соотношение, как 60:1. Это "два раза супер-обедненная смесь" и в таком соотношении она никогда не загорится (не вопламенится) и служит, в основном, для того, что бы охладить камеру сгорания, потому что чем ниже будет ее температура, тем больше войдет туда на такте впуска воздуха и, значит, тем больше топлива - соответственно , можно подать туда на втором такте - такте сжатия (см.рисунок). То есть, все это придумано только для того, что бы увеличить коэфициент наполнения камеры сгорания (тут есть о чем подумать...например, о "черных" свечах зажигания GDI - как ни посмотришь, а они - "черно-черные". И практически - всегда и на всех двигателях, которые приходят на диагностику или ремонт).

А если конкретно, то на такте сжатия в камере сгорания получается состав топливо-воздушной смеси равный 12:1 (сверх-обогащенная топливо-воздушная смесь).

Время впрыска топлива: на такте впуска - 0.5 - 0.8 ms; на такте сжатия - 1.5 - 2.0 ms

Все это позволяет получить максимальную мощность, для сравнения : при одних и тех же оборотах , например, RPM 3000, двигатель GDI "выдает" на 10% больше мощности, чем тот же MPI (распределенный впрыск топлива).

Общее устройство ТНВД GDI

...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:

Общее устройство ТНВД 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. 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".

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

Обойма с плунжерами и барабан с нагнетательными камерами (в сборе)
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?

Обойма с плунжерами и барабан с нагнетательными камерами (раздельно)
фото 2 (раздельно)

Барабан с нагнетательными камерами
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

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 © autodata.ru