Zpravy

Co je motor GDI – výhody a nevýhody technologie směrového vstřikování paliva

Začněme tím, že motory 4G93 se vyrábějí ve dvou typech: pro „čistě“ Japonsko a pro Evropu.
A mají rozdíly, a dalo by se říci, docela zásadní.
A to nejen v konstrukci motorů, vysokotlakého palivového čerpadla, ale i v samotném systému vstřikování paliva.
Ale abychom si nyní i v budoucnu lépe a správněji rozuměli, musíme se shodnout na správnosti formulací, aby nevznikaly nesrovnalosti a neshody.
Tak začněme.
Pro „čisté“ Japonsko existují u motorů GDI pouze dva typy vstřikování paliva:
— provozní režim na super chudou směs paliva a vzduchu
(režim REŽIM ULTRA LEAN SPALOVÁNÍ )
— provozní režim ve stechiometrickém složení směsi paliva a vzduchu
(režim REŽIM SUPERIORNÍHO VÝSTUPU )
Pro vozy, které jsou „evropské“, byl přidán další režim – DVOUfázové vstřikování paliva nazvané:
způsob DVOUSTUPŇOVÉ MÍCHÁNÍ.

Přepínání provozních režimů

REŽIM LEAN SPALOVÁNÍ ULTPA — v tomto režimu motor pracuje do rychlostí 115 – 125 km/h za předpokladu, že akcelerace probíhá klidně, měkce a plynule, bez prudkého sešlápnutí plynového pedálu.
REŽIM SUPERIORNÍHO VÝSTUPU — tento provozní režim se aktivuje při rychlostech nad 125 km/h nebo pokud na motor „spadne“ těžký náklad (přívěs, dlouhé stoupání atd.).
DVOUSTUPŇOVÉ MÍCHÁNÍ — prudký rozjezd z klidu nebo náhlé zrychlení při předjíždění.
Přepínání režimů z jednoho do druhého probíhá automaticky a pro řidiče téměř neznatelně vše řídí palubní počítač.

REŽIM ULTRA-LEAN SPALOVÁNÍ

Při implementaci tohoto režimu běží motor GDI na super chudou směs paliva a vzduchu, přibližně v poměrech od 37:1 do 43:1. „Ideální“ poměr je 40:1.
Právě s tímto poměrem směs paliva se vzduchem zcela shoří při klidných rychlostech vozidla (bez zrychlení) do 115-125 km/h a „vyrobí“ motoru maximální točivý moment. Ke vstřikování paliva dochází při kompresním zdvihu, kdy píst ještě nedosáhl horní úvrati. Palivo se vstřikuje kompaktním proudem a otáčením ve směru hodinových ručiček se co nejúplněji mísí se vzduchem. Doba vstřiku paliva se pohybuje od 0.3 do 0.8 ms (za ideální dobu se považuje 0.5 ms).

Režim DVOUSTUPŇOVÉHO MÍCHÁNÍ

Jedná se o dvoustupňový režim vstřikování paliva, to znamená, že palivo je vstřikováno do válce dvakrát během čtyř zdvihů pohybu pístu.
Podívejme se na obrázek:

Během prvního vstřiku paliva na sací zdvih je směs vzduchu a paliva pouze 60:1.
Jedná se o „dvakrát super chudou směs“ a v tomto poměru se nikdy nezapálí (nevznítí) a slouží především k chlazení spalovací komory, protože čím nižší je její teplota, tím více se tam dostane na sání vzduchu do zdvihu a tedy , tím více paliva – podle toho se tam může dodat na druhý zdvih – kompresní zdvih (viz obrázek). To znamená, že to vše bylo vynalezeno pouze za účelem zvýšení koeficientu plnění spalovacího prostoru (tady je o čem přemýšlet. Například o „černých“ zapalovacích svíčkách GDI – ať se na ně díváte jakkoli, jsou „černo-černé“ a prakticky – vždy a na všech motorech, které přicházejí na diagnostiku nebo opravu).
Přesněji řečeno, při kompresním zdvihu ve spalovací komoře je složení směsi paliva a vzduchu rovno 12:1 (super bohatá směs paliva a vzduchu).
Doba vstřiku paliva: na sací zdvih – 0.5 – 0.8 ms
při kompresním zdvihu – 1.5 – 2.0 ms
To vše vám umožňuje získat maximální výkon, pro srovnání:
při stejné rychlosti, například RPM 3000, motor GDI „vyrobí“ o 10 % vyšší výkon než stejný MPI (víceportové vstřikování paliva).
(pokračování příště)

Palivové vybavení hraje obrovskou roli v provozu automobilu, ovlivňuje mnoho jeho parametrů, včetně šetrnosti k životnímu prostředí, palivové účinnosti atd. Jedním z nejběžnějších systémů přívodu paliva u automobilů s benzínovými motory je přímé vstřikování nebo GDI.

Přečtěte si více

Jak zachránit rajčata po přesazení?

Proč bylo GDI vytvořeno?

Tento systém, označený zkratkou GDI, což znamená „Gasoline Direct Injection“ nebo „Direct Fuel Injection“, je jedním z typů palivového zařízení, které bylo vynalezeno v roce 1925 inženýrem jménem Jonas Hesselmann.

Jeho vynález se nazývá „Hesselmannův motor“, který funguje jako kombinace naftového a benzínového spalovacího motoru. V té době se podobné modely motorů používaly pro integraci do nákladních automobilů.

Hlavním rysem takového motoru byla schopnost pracovat s různými druhy paliva: nafta, benzín, petrolej, olej.

Vstřikování paliva bylo prováděno pomocí speciálního čerpadla. Kompresní poměr byl nízký, a proto byly za zapálení paliva zodpovědné svíčky.

Takový motor byl hospodárnější ve spotřebě paliva než standardní dieselové modely a měl také menší rozměry.

Dnes se takové modely motorů již nepoužívají, ale technologie přímého vstřikování zůstává v současné době relevantní a používá se v benzínových jednotkách.

Rozdíl mezi schématem přímého vstřikování a distribuovaným schématem

Hlavní konkurencí pro systém GDI je víceportové vstřikování (MPI), takže je rozumné zvážit rozdíly v principu jejich fungování.

Konstrukce systému distribuovaného přívodu paliva zajišťuje přítomnost samostatné trysky pro každý ze stávajících válců. Všechny jsou propojeny speciální palivovou kolejnicí, přes kterou je palivo dodáváno.

Dodávka paliva v takovém systému může být provedena třemi způsoby:

Simultánní.
Párově paralelní.
Fázované.

V prvním případě, stejně jako u jediného vstřiku, se vstřikovače otevírají současně, ale na rozdíl od centrálního vstřikování je zde umožněno individuální nastavení požadovaného objemu paliva pro konkrétní válec.

Druhá technologie zahrnuje otevírání vstřikovačů ve dvojicích a u třetí možnosti dochází k otevírání a zavírání vstřikovačů v závislosti na zdvihu.

Systém přímého vstřikování je považován za složitější, a proto má vyšší cenu. Je to dáno tím, že GDI umožňuje nejoptimálnější poměr účinnosti a výkonu.

S jeho pomocí můžete provést nejpřesnější nastavení množství paliva dodávaného přes každý z válců a také rychle převést spalovací motor do jiného provozního režimu.

Klíčovou vlastností přímého vstřikování je přímý přívod paliva bez průchodu sacím ventilem a sběrným potrubím.

Návrh a princip činnosti GDI

Konstrukce tohoto systému zahrnuje instalaci vstřikovačů přímo do hlavy válců. Právě toto řešení umožňuje dodávku paliva přímo do válců.

Z technického hlediska jsou GDI poměrně složité, protože umístění vstřikovače do válcové hlavy, kde je již umístěna zapalovací svíčka a ventily, není tak snadné.

Tato vlastnost určuje použití takových systémů výhradně ve velkých motorech.

Na sériový spalovací motor není možné nainstalovat takový systém bez jeho předchozí modernizace. Samotný proces zlepšování s sebou nese značné náklady, a proto se GDI instaluje výhradně na drahé stroje.