Jak funguje Jedi nebo GDI – Mitsubishi Legnum, 1,8L, 1997 | jen tak | JÍZDA2

Nějak jsem na internetu narazil na zajímavý článek o Jediích, možná to někoho bude zajímat a tak: Co je to GDI vstřikovací systém?

Výhody a nevýhody motorů dobře známe. Benzín – snadno se startuje, rychle zrychluje, ale rád „jí“. Diesel je dražší na údržbu, není tak rychlý a má zvýšenou hlučnost. Ale spotřebuje mnohem méně paliva. Přál bych si, abych je dokázal zkombinovat a udělat to rychlé a tiché, s větším výkonem a nižší spotřebou paliva. Tyto vlastnosti mají motory GDI s přímým vstřikováním paliva.

Žádné zázraky se nekonají ani ve výrobě motorů. Abychom vysvětlili princip činnosti motoru s přímým vstřikováním GDI, podívejme se na teorii motoru.

Aby palivo hořelo, je potřeba vzduch. Ale musíte s palivem smíchat tolik vzduchu, kolik je potřeba pro úplné spálení. Toto množství vzduchu se nazývá stechiometrické a je samozřejmě již dlouho známo. Například u benzínu je optimální složení palivové směsi vyjádřeno poměrem 14,7:1, to znamená, že na 1 gram benzínu potřebujete 14,7 gramů vzduchu. Směs, ve které je více vzduchu, než je potřeba, se nazývá chudá a směs, ve které je vzduchu méně, než je potřeba (tj. více paliva), se nazývá bohatá.

Ne vždy se podaří zapálit příliš chudou směs při práci s bohatou směsí, nespálené palivo zbytečně „letí do kanálu“ a zvyšují se emise oxidu uhelnatého.

Vzduch je ale potřeba nejen ke spalování. Čím vyšší je tlak ve válci před zapálením směsi, tím větší je výkon motoru. A pro nás je velmi výhodné, že při sacím zdvihu se do válce dostane více vzduchu: tím vyšší bude tlak. Ale nyní je čas zjistit, proč je nafta úspornější.

Připomeňme si, jak funguje spalovací motor. U benzínového motoru se během sacího zdvihu dostane do válce směs vzduchu a paliva, poté je stlačena a zapálena jiskrou. U vznětového motoru se při sacím zdvihu do válce dostává pouze vzduch, který je pod vysokým tlakem stlačován pístem a ten se také zahřívá. Ke konci komprese je do válce vstřikováno palivo, které se samovznítí při vysokém tlaku a teplotě. Tlak ve válci vznětového motoru je mnohem vyšší než ve válci benzinového motoru: pro moderní atmosférický dieselový motor je kompresní poměr 20 zcela normální, ale u sériových benzinových motorů dokonce i ty nejvíce „vymačkané“ jedniček sotva dosáhne 11. A vyšší tlak ve válci znamená vyšší účinnost.

Okamžitě mě napadlo: co takhle zvýšit kompresní poměr u benzínového motoru?! Zkusili jsme to. Ale nemůže to jít výš než 11. Protože existují takové jevy, jako je detonace a zážeh.

Detonace – velmi rychlé spalování paliva v místech vzdálených od zapalovací svíčky, doprovázené náhlým místním přehřátím a přetížením částí motoru. Vnější známkou detonace je zvuk klepání.

Doutnavka je předčasné (než se objeví jiskra) zapálení směsi z přehřátých částí spalovacího prostoru.

Dlouhodobý provoz s detonací a žhavicím zapalováním je nepřijatelný: motor rychle selže. Detonace a zážeh jsou vyvolány vysokou teplotou a vysokým tlakem. Aby nedocházelo k detonaci, jsou motory s vysokým kompresním poměrem „krmeny“ vysokooktanovým benzínem (98), ale nad kompresním poměrem 11 je ho málo.

Chceme-li udělat benzínový motor ekonomický, „elastický“ a zároveň výkonnější, pak jej musíme zbavit detonace a naučit „jíst“ chudou směs. Kdyby se palivo vstřikovalo přímo do válce.

Mitsubishi bylo první, kdo rozpoznal výhody, které může přímé vstřikování přinést tváří v tvář stále přísnějším ekologickým předpisům. 15 let úsilí bylo korunováno úspěchem: první motory s přímým vstřikováním benzinu připravené k výrobě byly představeny na podzim roku 1995. Dostaly označení GDI – Gasoline Direct Injection – přímé vstřikování benzinu.

Jak funguje GDI engine

Motor GDI je totiž svou konstrukcí podobný běžnému benzínovému i naftovému motoru. Každý válec obsahuje zapalovací svíčku i vstřikovač a palivo dodává vysokotlaké čerpadlo o tlaku 5 MPa. Vstřikovač poskytuje dva různé režimy vstřikování paliva.

Věnujme pozornost následujícím funkcím. Vstupní potrubí se přibližuje k válci shora. To vám umožní získat klesající proud vzduchu, který se po kontaktu s pístem otáčí a spěchá nahoru a otáčí se ve směru hodinových ručiček (tato organizace proudění vzduchu umožňuje dosáhnout optimální koncentrace paliva přímo v blízkosti zapalovací svíčky). Téměř přímým potrubím se proudění pohybuje velmi vysokou rychlostí, a i když píst dosáhl dolní úvrati, setrvačností vstupuje do válce více vzduchu.

Píst je neobvyklý – nahoře je kulové vybrání. Tvar pístu zajišťuje tři důležité funkce. Za prvé umožňuje nastavit proudění vzduchu v požadovaném směru pohybu. Za druhé směřuje vstřikované palivo přímo na zapalovací svíčku, což je důležité při práci s extrémně chudými směsmi. Za třetí určuje šíření čela plamene.

Jak funguje motor GDI?

GDI pracuje ve třech možných režimech v závislosti na jízdním režimu. Práce na extra chudých směsích. Tento režim se používá při lehkém zatížení: při klidné jízdě městem a příměstské jízdě rychlostí do 120 km/h. Palivo je v tomto případě do válce dodáváno téměř jako u dieselového motoru – na konci kompresního zdvihu. Palivo je vstřikováno do kompaktního spreje a ve směsi se vzduchem je směrováno kulovým vybráním pístu.

Výsledkem je, že mrak nejbohatší na palivo skončí přímo u zapalovací svíčky a bezpečně se zapálí a následně zapálí chudou směs. Výsledkem je, že motor pracuje stabilně i při celkovém poměru vzduchu a paliva ve válci 40:1.

Pracujte na stechiometrické směsi. Tento režim se používá pro intenzivní jízdu ve městě, vysokorychlostní příměstský provoz a předjíždění. Při stechiometrickém složení směsi nevznikají problémy se zapálením. Ale protože by bylo žádoucí zvýšit kompresní poměr, je důležité zabránit detonaci a zážehu. Vstřikování paliva probíhá během sacího zdvihu. Palivo je vstřikováno kónickým hořákem, rozstřikováno po celém válci a odpařováním ochlazuje vzduch ve válci. Díky chlazení se snižuje pravděpodobnost detonace a zážehu.

A ještě jeden režim implementuje řídicí systém GDI. Umožňuje vám zvýšit točivý moment motoru, když řidič pohybující se nízkou rychlostí prudce sešlápne pedál plynu. Když motor běží v nízkých otáčkách a náhle je do něj dodávána bohatá směs, pravděpodobnost detonace se ještě zvyšuje. Injekce se proto provádí ve dvou fázích.

Malé množství paliva je vstřikováno do válce během sacího zdvihu a ochlazuje vzduch ve válci. V tomto případě je válec naplněn extrémně chudou směsí (cca 60:1), ve které nedochází k detonačním procesům. Poté je na konci kompresního zdvihu vydán kompaktní proud paliva, který uvede poměr vzduchu a paliva ve válci na bohatých 12:1. A na „přípravu“ detonace nezbývá čas.

jaký je výsledek? Kompresní poměr se zvýšil na 12-12,5 a zlepšilo se plnění vzduchem. Motor běží stabilně i na velmi chudou směs. Ve srovnání s „konvenčním“ benzinovým motorem GDI spotřebuje o 10 % méně paliva, produkuje o 10 % vyšší výkon a vypouští o 20 % méně oxidu uhličitého. Ale kvůli obsahu síry v benzínu se muselo opustit jednu z výhod – zvýšený výkon.

Gasoline Direct Injection neboli běžnější zkratka GDI skrývá systém vstřikování paliva pro benzínové motory s přímým vstřikováním paliva. Design zařízení od různých výrobců se používá pod různými zkratkami. Mitsubishi (stejně jako KIA a Hyndai) daly jméno GDI, Volkswagen – FSI, Ford – Ecoboost, Toyota – 4D, Mercedes, BMW a některé další skrývají v indexu motoru koncept „přímého vstřikování“. U takových dopravních systémů jsou vstřikovače paliva vloženy do hlavy válců a rozstřik probíhá přímo do každé spalovací komory, přičemž obchází sací potrubí a sací ventily. Palivo je do válce dodáváno pod vysokým tlakem, což usnadňuje vysokotlaké palivové čerpadlo (HPFP).

Rozdíly a provozní vlastnosti motorů s přímým vstřikováním paliva GDI

Vlastně tu máme jakousi symbiózu naftových a benzinových motorů v jednom. GDI zdědilo vstřikovací systém a palivové vstřikovací čerpadlo po naftě a typ paliva a zapalovacích svíček od benzínu. Předchůdcem motorů GDI bylo Mitsubishi, když byl v roce 1995 představen Mitsubishi Galant 1.8 GDI. Dnešní motor je s přímým vstřikováním. Jedná se o komplexní systém mechanismů a elektronických jednotek, které svým charakterem a zvuky při provozu připomínají vznětový motor.

Motor s přímým vstřikováním paliva se světu objevil mnohem dříve. V 1950. letech používal Daimler-Benz takové motory ve svých závodních vozech, později v civilních a v letectví byly na počátku 1940. let.

Rozdíly (varianty) GDI motorů. Značky automobilů, kde se používá GDI

Předpoklady pro vznik a masový přechod většiny předních automobilek na vstřikovací systémy podobné GDI byly celkem předvídatelné. Ekologické předpisy vyžadující vylepšené výfukové systémy, stejně jako globální výzva vytvořit motory s nízkou spotřebou paliva.

Motory GDI využívají několik typů tvorby směsi vzduch-palivo. To umožnilo dosáhnout cílů úspory paliva, dokonalejšího spalování směsi a dalšího zvýšení výkonu. Dohromady bylo takového motoru dosaženo díky upravenému systému přímého vstřikování, kde významnou roli hrají elektronické součástky. Řídící jednotka prostřednictvím senzorů rozmístěných po celém systému pohotově reaguje na sebemenší změny v chování vozidla a přizpůsobuje činnost palivového systému nezbytným požadavkům řidiče.

Výhody (klady) motorů GDI

• Charakteristickým rysem motorů s přímým vstřikováním je schopnost pracovat v několika typech tvorby směsi. To je nepopiratelná výhoda, protože rozmanitost tohoto typu postupu poskytuje maximální účinnost paliva. Se správně fungujícím systémem přímého vstřikování dosáhneme úspory paliva díky provoznímu režimu ultra chudé směsi, bez ztráty výkonu.
• Motory GDI mají zvýšený kompresní poměr směsi vzduch-palivo. To pomáhá zabránit horkému vznícení a detonaci, a tím zvyšuje životnost.
• Mezi pozitivní aspekty motoru s přímým vstřikováním GDI patří také výrazné snížení emisí oxidu uhličitého a dalších škodlivých látek do ovzduší. Toho je dosaženo tvorbou vícevrstvé směsi, která zajišťuje dokonalejší spalování směsi, což navíc ovlivňuje výkon motoru.

V důsledku své činnosti poskytuje systém GDI několik typů tvorby směsi:

• vrstvený;
• stechiometrické homogenní;
• homogenní.

Díky této rozmanitosti je provoz motoru ekonomický, zajišťuje lepší kvalitu tvorby směsi, úplné spalování, zvýšený výkon a snížení škodlivých emisí.

Nevýhody (proti) motorů GDI

Popis motorů GDI by nebyl úplný bez zmínky o negativních aspektech provozu.

• Hlavní nevýhoda je spojena se složitostí systému sání a přívodu paliva. Díky této možnosti vstřikování se motor GDI stává extrémně citlivým na kvalitu použitého paliva. V důsledku toho se problém koksování vstřikovače stává pro řidiče naléhavým. Způsobí to ztrátu výkonu a zvýšenou spotřebu paliva.
• Mezi nevýhody patří také složitost údržby a náklady na opravy, výměnu dílů a sestav palivového systému, takže sledování stavu palivového systému vozidla je důležitým bodem.
• Motory GDI a další motory s přímým vstřikováním paliva navíc vypouštějí více částic než zařízení se vstřikováním MPI (distribuovaným, do sběrného potrubí), což si vynucuje instalaci filtrů pevných částic v nejnovějších generacích motorů.
• Motory GDI jsou také náchylné k tvorbě karbonu v sacím potrubí a na ventilech s najetými kilometry více než 100 tisíc kilometrů, což nutí majitele kontaktovat servisní středisko za účelem čištění.

Motor GDI je sice dražší na údržbu, ale výkonnostní charakteristiky tuto nevýhodu vynahrazují. Navíc existují prostředky, které pomáhají zvýšit životnost vrtošivých dílů a sestav.

Předcházení poruchám GDI motorů

Prevence je jednoduchým řešením pro majitele vozu s motorem s přímým vstřikováním GDI nebo podobnými systémy. Jak jsme psali výše, hlavní roli bude hrát kvalita paliva. Je zřejmé, že bez laboratorních testů nelze kvalitu této součásti posoudit, proto mohou aditiva do paliva pomoci jako preventivní opatření a ochránit palivový systém před vznikajícími problémy.

Společnost Liqui Moly, jeden ze světových lídrů ve výrobě autochemikálií, doporučuje používat Langzeit Injection Reiniger, článek 7568, k udržení požadované hladiny mazacích a čisticích přísad v používaném palivu Neustálé používání přísady výrazně sníží riziko poruch souvisejících s palivem. Aditivační balíčky zvyšující mazací vlastnosti paliva spolehlivě ochrání palivové zařízení před rychlým opotřebením.

Pro ošetření a prevenci kontaminace vstřikovačů existuje také spolehlivý produkt, číslo výrobku 7554, čistič systému přímého vstřikování paliva Direkt Injection Reiniger. Nahrazuje stolní čištění vstřikovačů, pracuje na karbonových usazeninách a pryskyřicích. Důležitým bodem je, že aditiva do paliva Liqui Moly začnou v systému působit, když teplota stoupá, tedy přesně tam, kde je nejčastěji potřeba čištění, a v nádrži dochází pouze k smíchání s palivem.

Měli byste kupovat auta s motory GDI?

Při správném přístupu a včasné údržbě získá majitel vozu se systémem GDI komfortní vůz s vysokou trakcí, výkonem a dobrou spotřebou paliva. A jak ukazují prodeje takových aut, budou na silnicích k vidění častěji.

Celkový

Motory GDI patřily mezi průkopníky systémů přímého vstřikování paliva. Tyto motory mají zjevné výhody a vyžadují zvláštní preventivní péči. V první řadě je to péče o vstřikovače. Nejjednodušší způsob je použití aditiv v palivovém systému. Prováděním preventivní údržby palivového systému vozů s motory GDI může majitel vozu prodloužit jeho životnost a užít si vyšší výkon a dynamiku.

Výrobci automobilů nestojí na místě; vývoj a zlepšování motorů se systémy přímého vstřikování pokračuje. Vozy s motory T-GDI již byly představeny, ale to je jiný příběh.