Konstrukcja silnika GDI
Główne różnice w konstrukcji silnika GDI od silnika z rozproszonym wtryskiem paliwa (MPI).
1. Wyższy współczynnik kompresji (około 11-12).
2. Specjalnie ukształtowany kolektor dolotowy (z rezonatorem). Otwory wlotowe są proste w pionie, aby zapewnić utworzenie tzw. "odwrócony wir" ładunek powietrza, który kieruje mieszankę paliwowo-powietrzną do świecy i poprawia napełnianie cylindrów powietrzem.
3. Tłoki z wklęsłym dnem, za pomocą których mieszanka paliwowo-powietrzna jest kierowana do obszaru świecy zapłonowej.
4. Oprócz konwencjonalnej pompy zbiornika paliwa (pompa niskiego ciśnienia) zamontowana wysokociśnieniowa pompa paliwowa (pompa wtryskowa) z napędem mechanicznym z wałka rozrządu, wytwarzającym ciśnienie 5,0 - 5,5 MPa. Aby zapewnić dokładność dozowania, zainstalowany jest czujnik ciśnienia paliwa.
Uwaga: ponieważ normalna praca pompy wtryskowej wymaga dokładnego oczyszczenia paliwa zastosowano wielostopniowy system filtracji paliwa: oprócz filtra na wlocie pompy do zbiornika oraz standardowego filtra paliwa, wewnątrz pompy wtryskowej montowane są mikrofiltry.
5. Dysze z rozpylaczami typu vortex, które tworzą strumień paliwa o różnych kształtach w zależności od trybu pracy silnika (w trybie mocy - stożkowy, w trybie spalania wyjątkowo ubogiej mieszanki - kompaktowa latarka). Do wzmocnienia sygnału (napięcie 100 V) sterowanie wtryskiwaczy, zainstalowany jest sterownik sygnałów sterujących wtryskiwaczami.
6. Elektroniczna przepustnica (serwo), kontroler i za pomocą sygnału czujnika położenia pedału przyspieszenia. Sterownik nie steruje bezpośrednio przepustnicą, a jedynie "obejmuje" czujnik położenia pedału przyspieszenia. Położenie przepustnicy jest zmieniane przez elektroniczną jednostkę sterującą w zależności od warunków pracy silnika i sygnałów z czujników.
7. Jednostka EGR z siłownikiem zaworu EGR (silnik krokowy). Recyrkulacja spalin odbywa się głównie wtedy, gdy silnik pracuje na super-ubogim spalaniu.
8. Oddzielna cewka zapłonowa dla każdej świecy. Przewody świec zapłonowych wysokiego napięcia nie są używane.
9. Dodatkowa lampka kontrolna jest zainstalowana na zestawie wskaźników, aby wskazać włączenie trybu "GDI ECO" (super ubogi tryb spalania).
10. Dla elektronicznej jednostki sterującej silnika i wariatora, z wyjątkiem sygnałów elementów zaznaczonych na rysunku "Ogólny schemat układu wtrysku paliwa GDI", wykorzystywane są również sygnały z wyłącznika zapłonu (wniosek "ST" i "IG"), linie energetyczne, przełącznik klimatyzatora, obciążenie klimatyzatora, czujnik ciśnienia czynnika chłodniczego, przełącznik blokady startu, przełącznik ciśnienia płynu hydraulicznego wspomagania układu kierowniczego, wyjście "FR" alternator, włącznik świateł stop, elektryczna jednostka sterująca, serwosterownik przepustnicy, czujnik położenia pedału przyspieszenia (kanał 1), czujnik-przełącznik całkowicie zwolnionego pedału przyspieszenia i sygnał otwarcia obwodu wtryskiwacza (kontrola).
Ogólny schemat układu wtrysku paliwa GDI. 1 - czujnik tlenu, 2 - czujnik masowego przepływu powietrza, 3 - czujnik temperatury powietrza dolotowego, 4 - czujnik położenia przepustnicy (kanał nr 2), 5 - czujnik położenia wałka rozrządu, 6 - czujnik położenia wału korbowego, 7 - czujnik ciśnienia atmosferycznego, 8 - czujnik temperatury płynu chłodzącego silnik, 9 - czujnik spalania stukowego, 10 - czujnik ciśnienia paliwa, 11 - czujnik temperatury katalizatora, 12 - czujnik położenia przepustnicy (kanał 1), 13 - generator sygnału sterującego wtryskiwaczami, 14 - serwonapęd zaworu EGR, 15 - elektrozawór odpowietrzania kanistra, 16 - serwonapęd zaworu przepustnicy; a - do zbiornika paliwa, b - od pompy paliwa niskiego ciśnienia, c - pompy paliwa wysokiego ciśnienia (pompa wtryskowa) i regulator ciśnienia paliwa (wysokie ciśnienie), d - wtryskiwacz, e - kanister, f - filtr powietrza, g - powietrze, h - katalizator wstępny (na kolektorze wydechowym), i - główny katalizator (pod podłogą samochodu).
Uwaga: sygnały oznaczonych podzespołów są wykorzystywane przez elektroniczną jednostkę sterującą silnika; odnotowany "☆ " komponenty są urządzeniami wykonawczymi.
11. Urządzeniami wykonawczymi są, obok oznaczonych elementów, przekaźniki (#1 i #2) pompa paliwowa w zbiorniku, przekaźnik głównego układu wtrysku, przekaźnik sprzęgła magnetycznego sprężarki klimatyzacji, lampka kontrolna "CHECK ENGINE" (sprawdź silnik), obwód autodiagnostyki, cewki zapłonowe, wyjście "G" alternator, element grzejny sondy lambda, przekaźnik sterujący wtryskiwaczy, przekaźnik serwomechanizmu przepustnicy, sterownik serwomechanizmu przepustnicy, wskaźnik włączenia trybu "GDI ECO", sterownik wentylatora elektrycznego.
12. Sygnał czujnika położenia przepustnicy (kanał 1) używany przez serwokontroler przepustnicy. Wykorzystuje również sygnały z linii zasilającej, czujnika położenia pedału przyspieszenia (kanał nr 2) oraz elektroniczną jednostkę sterującą silnika i wariatora.
Tryby pracy silnika GDI
Silnik GDI wykorzystuje trzy tryby podawania paliwa, aby precyzyjnie kontrolować proces spalania.
Uwaga: a - stosunek powietrza do paliwa.
1. Tryb spalania bardzo ubogiej mieszanki (tryb "GDI ECO").
Ten tryb jest aktywny, gdy pojazd porusza się ze stałą prędkością (do 120 km/godz) lub silnik pracuje na biegu jałowym. Paliwo wtryskiwane jest pod koniec suwu sprężania zwartym strumieniem, odbija się od denka tłoka i jest kierowane w okolice świecy zapłonowej. Chociaż mieszanka w głównej objętości komory spalania jest wyjątkowo uboga (~ 30-40), ale ładunek w obszarze świecy zapłonowej jest wystarczająco wzbogacony, aby zapalić się od iskry i zapalić resztę mieszanki.
Uwaga: gdy silnik pracuje w tym trybie, świeci się wskaźnik włączenia trybu "GDI ECO" na zestawie wskaźników.
2. Tryb zasilania.
Ten tryb jest aktywny, gdy pojazd porusza się z dużą prędkością lub przyspiesza. Paliwo jest wtryskiwane podczas suwu ssania, mieszając się z powietrzem i tworząc jednorodną całość (jednorodny) mieszanki, jak w konwencjonalnym silniku z wtryskiem dolotowym. Skład mieszaniny jest zbliżony do stechiometrycznego (~ 15).
3. Tryb dwustopniowy (Dotyczy tylko modeli z kierownicą po lewej stronie).
A) Ten tryb jest aktywny, gdy pojazd mocno przyspiesza, aby zapewnić maksymalny moment obrotowy przy niskich obrotach. Mniejsza część paliwa jest wtryskiwana jako pierwsza podczas suwu ssania, chłodzi powietrze i tworzy wyjątkowo ubogą mieszankę (~ 60). Większość paliwa jest wtedy wtryskiwana podczas suwu sprężania, a mieszanka jest znacznie bogatsza (a ~ 12). Podczas spalania mieszanki uzyskuje się dużą moc i moment obrotowy silnika,
B) Ten tryb (w połączeniu ze specjalnie zaprojektowanym kolektorem wydechowym) może być wykorzystany do szybkiego rozgrzania katalizatora trójdrożnego po uruchomieniu silnika.