Конструкция двигателя GDI
Основные отличия конструкции двигателя GDI от двигателя с распределенным впрыском топлива (MPI).
1. Более высокая степень сжатия (порядка 11 -12).
2. Впускной коллектор специальной формы (с резонатором). Впускные каналы прямые вертикальные, чтобы обеспечить формирование в цилиндре т.н. "обратного вихря" воздушного заряда, который направляет топливовоздушную смесь к свече и улучшая наполнение цилиндров воздухом.
3. Поршни с вогнутым днищем, с помощью которого топливовоздушная смесь направляется в район свечи зажигания.
4. В дополнение к обычному насосу топливного бака (насос низкого давления) установлен топливный насос высокого давления (ТНВД) с механическим приводом от распределительного вала, развивающий давление в 5,0 - 5,5 МПа. Для точности дозирования устанавливается датчик давления топлива.
Примечание: так как для нормальной работы ТНВД необходима тщательная очистка топлива, применяется многоступенчатая система фильтрации топлива: кроме фильтра на входе насоса в баке и стандартного топливного фильтра установлены микрофильтры внутри ТНВД.
5. Форсунки с вихревыми распылителями, создающие факел распыливания топлива различной формы, в зависимости от режима работы двигателя (на мощностном режиме - конический, в режиме сгорания сверхбедной смеси -компактный факел). Для усиления сигнала (напряжение 100 В) управления форсунками установлен формирователь управляющих сигналов форсунок.
6. Дроссельная заслонка с электронным управлением (сервоприводом), контроллером и с использованием сигнала датчика положения педали акселератора. Водитель не осуществляет непосредственно управление заслонкой, а лишь "задействует" датчик положения педали акселератора. Положение дроссельной заслонки изменяется электронным блоком управления, в зависимости от условий работы двигателя и сигналов датчика.
7. Узел системы рециркуляции ОГ с сервоприводом клапана рециркуляции ОГ (шаговый электродвигатель). Рециркуляция ОГ производится в основном, когда двигатель работает на режиме сгорания сверхбедной смеси.
8. Отдельная катушка зажигания на каждую свечу. Не используются свечные провода высокого напряжения.
9. На комбинации приборов установлена дополнительная контрольная лампа для индикации включения режима "GDI ECO" (режим сгорания сверхбедной смеси).
10. Для электронного блока управления двигателем и вариатором, кроме сигналов компонентов, отмеченных на рисунке "Общая схема системы впрыска топлива GDI", также используются сигналы от замка зажигания (вывод "ST" и "IG"), линии питания, выключателя кондиционера, нагрузки на кондиционер, датчика давления хладагента, выключателя запрещения запуска, датчика-выключателя давления жидкости в гидросистеме усилителя рулевого управления, вывода "FR" генератора, выключателя стоп-сигналов, блока управления электрооборудованием, контроллера сервопривода дроссельной заслонки, датчика положения педали акселератора (канал №1), датчика-выключателя полностью отпущенной педали акселератора и сигнал размыкания цепи форсунок (контрольный).
Общая схема системы впрыска топлива GDI. 1 - кислородный датчик, 2 - датчик массового расхода воздуха, 3 - датчик температуры воздуха на впуске, 4 - датчик положения дроссельной заслонки (канал №2), 5 - датчик положения распределительного вала, 6 - датчик положения коленчатого вала, 7 - датчик атмосферного давления, 8 - датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя, 9 - датчик детонации, 10 - датчик давления топлива, 11 - датчик температуры каталитического нейтрализатора, 12-датчик положения дроссельной заслонки (канал №1), 13 - формирователь управляющих сигналов форсунок, 14 - сервопривод клапана рециркуляции отработавших газов, 15 - электромагнитный клапан продувки адсорбера, 16 - сервопривод дроссельной заслонки; a - в топливный бак, b - от топливного насоса низкого давления, c - топливный насос высокого давления (ТНВД) и регулятор давления топлива (высокого давления), d - форсунка, e - адсорбер, f - воздушный фильтр, g - воздух, h - предварительный каталитический нейтрализатор (на выпускном коллекторе), i - основной каталитический нейтрализатор (под полом кузова автомобиля).
Примечание: сигналы, отмеченных компонентов, используется электронным блоком управления двигателем; отмеченные "☆ " компоненты являются исполнительными устройствами.
11. Исполнительными устройствами являются, наряду с отмеченными компонентами, реле (№1 и №2) топливного насоса в баке, главное реле системы впрыска, реле электромагнитной муфты компрессора кондиционера, индикатор "CHECK ENGINE" (проверь двигатель), цепь самодиагностики, катушки зажигания, вывод "G" генератора, нагревательный элемент кислородного датчика, реле управления форсунками, реле сервопривода дроссельной заслонки, контроллер сервопривода дроссельной заслонки, индикатора включения режима "GDI ECO", контроллер электровентиляторов.
12. Сигнал датчика положения дроссельной заслонки (канал №1) используется контроллером сервопривода дроссельной заслонки. Также используются сигналы от линии питания, датчика положения педали акселератора (канал №2) и электронного блока управления двигателем и вариатором.
Режимы работы двигателя GDI
Для точного управления процессом сгорания в двигателе GDI используются три режима подачи топлива.
Примечание: а - соотношение воздух/топливо.
1. Режим сгорания сверхбедной смеси (режим "GDI ECO").
Данный режим действует, когда автомобиль движется с постоянной скоростью (до 120 км/ч) или двигатель работает на холостом ходу. Топливо впрыскивается в конце такта сжатия компактным факелом, отражается от днища поршня и направляется в зону свечи зажигания. Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь чрезвычайно обеднена (а ~ 30-40), но заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь.
Примечание: при работе двигателя на данном режиме загорается индикатор включения режима "GDI ECO" на комбинации приборов.
2. Мощностной режим.
Данный режим действует, когда автомобиль движется на высокой скорости или ускоряется. Топливо впрыскивается на такте впуска, перемешиваясь с воздухом и образуя однородную (гомогенную) смесь, как в обычном двигателе с распределенным впрыском. Состав смеси - близок к стехиометрическому (а ~ 15).
3. Двухстадийный режим (применяется только на моделях с левым рулем).
а) Данный режим действует, когда автомобиль интенсивно ускоряется для обеспечения максимального момента на низких оборотах. Сначала впрыскивается меньшая часть топлива на такте впуска, охлаждает воздух и образует сверхбедную смесь (а ~ 60). Затем на такте сжатия впрыскивается большая часть топлива и смесь значительно обогащается (а ~ 12). При сгорании смеси достигается высокая мощность и крутящий момент двигателя,
б) Данный режим (в сочетании с выпускным коллектором особой конструкции) может использоваться для быстрого прогрева трехкомпонентного каталитического нейтрализатора после запуска двигателя.