Bună ziua ,
Stimați colegi, vă propun spre lectură un articol tehnic din 2017. E lung și uneori cam tehnic dar spune lucruri interesante și utile. Chiar dacă azi avem probleme mai grave decât cel descrise în articol... Pentru comoditate inserez traducerea aproximativă făcută cu google.
https://www.enginebuildermag.com/2017/10/solving-gasoline-direct-injection-issues-facts-fictions-gdi/Injecția directă pe benzină sau GDI a cunoscut adoptarea rapidă de către industria auto în ultimii câțiva ani în locul sistemelor de injecție cu combustibil multipunct datorită avantajelor în eficiența consumului de combustibil și a nivelurilor reduse de emisii.Injecția directă pe benzină sau GDI a cunoscut adoptarea rapidă de către industria auto în ultimii câțiva ani în locul sistemelor de injecție cu combustibil multipunct datorită avantajelor în eficiența consumului de combustibil și nivelurilor reduse de emisii. Cu toate acestea, acum, când GDI a fost în motoare de câțiva ani, constructorii de motoare văd probleme cauzate de aceste sisteme, precum și multe fapte și ficțiuni legate de motivul pentru care aceste probleme există și cum să le rezolve. Engine Builder l-a prins recent pe Matt Dickmeyer de la Dickmeyer Automotive Engineering din South Whitley, IN, pentru a înțelege ce a experimentat personal în ceea ce privește GDI și cum a rezolvat unele dintre problemele pe care le cauzează motoarelor. „Principalul motiv pentru care OE merg cu injecție directă este din cauza a ceea ce aș considera cerințe nerealiste de MPG de către guvern”, spune Dickmeyer. Pentru a îndeplini aceste cerințe, OE construiesc motoare mai mici cu turbocompresoare. Un motor mai mic, evident, va avea un alezaj mai mic, care este mai ușor de întreținut sau de a obține o eficiență volumetrică ridicată (VE). „Întrucât pur și simplu nu puteți introduce fiecare bit de aer în cilindru de la sine fără RPM extrem de mare, acestea merg cu turbocompresor, ceea ce poate face ca un motor cu cilindree mică să aibă puterea unui motor cu cilindree mare”, spune Dickmeyer. „Cu toate acestea, cu orice inducție forțată sau sumator de putere,
trebuie să aveți de fapt un procent de sacrificiu de combustibil injectat în cilindru, care de fapt nu face nimic pentru a crea energie. Este ceea ce numesc sacrificiu pur și simplu pentru că funcția sa este de a controla pre-aprinderea și detonarea, temperaturile reci de ardere și așa mai departe.
Probleme GDI Din ceea ce a învățat prin experiențe dyno, Dickmeyer spune că combustibilul lichid din cilindru dăunează. Mulți oameni vor spune din greșeală că căutați unde vaporizează combustibilul, dar nici acest lucru nu este adevărat, deoarece vaporii sunt un lichid care se transformă în gaz. Ceea ce vrei, spune el, este atomizarea.
„Vrei ca picături mici de combustibil să se împletească cu aerul”, spune el. „Ceea ce se întâmplă cu motorul cu injecție directă este că stropiți combustibilul lichid în cilindru, acesta ajunge pe pereții cilindrului și se absoarbe în ulei. Ceea ce se întâmplă în timpul arderii este că uleiul care se află pe pereții cilindrului conține benzină, astfel încât se aprinde și se arde. De aceea, o mulțime de motoare cu injecție directă se confruntă cu un consum semnificativ de ulei și arsuri rapide în cilindru.
" O problemă cunoscută sub numele de pre-aprindere la viteză redusă (LSPI) apare de obicei la vehiculele cu motoare GDI. Detonarea are loc în mod obișnuit în două zone - în și în jurul vecinătății bujiei, sau la perimetrul cilindrului în spațiul liber de deasupra inelului superior dintre cilindru și coroana pistonului.
„Ceea ce am găsit a fi problema este că injecția de combustibil, în special injecția directă, are o funcție foarte slabă a pompei de accelerare în care carburatorul are o pompă de accelerare sau două”, spune Dickmeyer. „Așadar, când vă aflați la o sarcină mare, la o funcționare cu turație redusă a motorului și apăsați accelerația încet, stropeste combustibil suplimentar prin pompele acceleratoare. Injecția de combustibil nu are chiar această funcție. Ceea ce se întâmplă în această situație cu sarcină mare, cu viteză mică, este că obțineți bucăți de carbon și funingine care se desprind de la supape și din camera de ardere, care se îndreaptă spre pereții cilindrului, unde se lipeste de ulei și combustibilul din cilindru ziduri. Când pistonul se deplasează în sus, încarcă jocul de crăpătură cu carbon, iar acele mici grupări de carbon și funingine se diluează cu combustibil și ulei, care apoi mocnesc și acționează ca o bujie incandescentă sau un fitil pentru a provoca aprinderea. ” Cu injecția directă, nu trebuie neapărat să injectați combustibilul din cilindru pe cursa de admisie, așa cum ați face cu un sistem multipunct sau cu un carburator.
Cu injecția directă, puteți introduce combustibil în cilindru atunci când este pe cursa de compresie. „Motoarele mai mici au un consum de combustibil specific pentru frână mai mic, pur și simplu pentru că pot obține o eficiență volumetrică completă mai bună decât un motor cu alezaj mare”, spune el. „Cu designul vârfurilor pistoanelor și al designului camerelor de ardere, acestea sunt cu adevărat eficiente, astfel încât să puteți efectua o compresie mai mare cu un motor cu mai multe supape pur și simplu pentru că dispunerea camerei de ardere este super eficientă bujie localizată. Puteți folosi un motor turbo la un consum de combustibil specific frânei, care ar fi normal pentru un motor aspirat natural.”
Puteți rula motoare turbo cu mai puțin de 0,5 lbs. pe oră pe cai putere, potrivit lui Dickmeyer. De obicei, cu un turbo sau orice alt tip de inducție forțată, sunteți cu mult peste 0,5 lbs și mai aproape de 5/8 lbs. pe oră pe interval de cai putere.
„Există o vorbă în lumea carburatorului că „amestecul slab este rău ”, spune Dickmeyer. „În motorul cu injecție directă, în care aveți o stare bogată și o stare slabă în același timp, unesc furtuna perfectă pentru ca dezastrul să se întâmple în cilindru. Dacă ați putea pune o sondă în camera unui motor cu injecție directă, aveți diferite rapoarte de combustibil pentru aer în cilindru. Aveți o stare bogată spre centrul cilindrului și veți avea o stare slabă către perimetrul exterior al pistonului. ”Defecte de proiectare GDIPotrivit lui Dickmeyer, când te uiți la modul în care sunt concepute unele dintre aceste motoare GDI, este ca și cum sistemul de ventilație a carterului ar fi fost un gând ulterior.
„La motorul EcoTec GM 2.4L, orificiul de admisie în care colectorul de admisie din plastic se întâlnește cu capetele sistemului de ventilație a carterului este coborât într-un loc scăzut prin care în mod normal s-ar vedea o trecere din spate a scurgerii de ulei”, spune Dickmeyer. „Așadar, veți obține ulei care, pe măsură ce funcționează prin motor, se ridică până la capătul superior și apoi merge înapoi în jos și cade în aceste puncte joase. Acolo multe dintre aceste motoare au sursa de vid pentru sistemul de ventilație al carterului, așa că aspiră ulei.
Această problemă face ca picăturile de ulei să treacă prin galeria de admisie, orificiul de admisie și în spațiul de ardere, ceea ce poate duce și la pre-aprindere.
Cea mai cunoscută problemă pe care o are injecția directă este că injectorul se află în spatele supapei în loc de în fața supapei, astfel încât să nu aveți acea curățare mecanică a părții din spate a supapei de admisie pe care ați face-o cu o injecție multipunct.
„Supapele tale sunt foarte fierbinți”, spune Dickmeyer. „Mulți oameni cred că atunci când supapa este deschisă și aerul curat trece peste ea, asta este ceea ce răcește supapa. Supapa dvs. se răcește cu adevărat atunci când este în contact cu scaunul prin transfer de căldură. Jachetele de apă din jurul scaunului scot BTU-urile din supapă. Aceste supape sunt fierbinți, așa că atunci când picăturile de ulei vin prin orificiul de admisie și trec prin chiulasă, acestea se vor lipi de partea din spate a supapei de admisie. Asta începe să acumuleze straturi și nu este doar un strat de cenușă sau goo, aproape că se transformă în ceva de genul unei stânci de lavă și va fi înconjurat de o nămol grasă, care o înrăutățește și captează murdăria.
Aceste picături de ulei și cantități mici de praf și murdărie își fac loc prin orificiile de admisie, care sunt acoperite cu ulei lipicios și creează un strat de placă care se acumulează din ce în ce mai gros și din ce în ce mai gros.
De fapt, Matt a avut de fapt un client care a adus un Chevy Equinox cu kilometri mici, cu defecțiune a motorului din cauza acestei acumulări. Clientul i-a dat lui Dickmeyer posibilitatea de a reproiecta și aborda problemele. Deși Matt nu a putut face nimic pentru a schimba problema din cauza GDI, au existat lucruri pe care ar putea să le facă pentru a permite motorului să funcționeze mai bine în mediul GDI.
„Am câștigat multă experiență și am petrecut șapte luni pentru a o face corect”, spune el. „Echinocțiul a fost diagnosticat incorect de către un dealer GM că are nevoie de o pompă de combustibil. Avea o stare foarte proastă de bogat, o stare slabă și așa mai departe. I-am smuls capul și l-am așezat pe banca de curgere și la doar o ridicare de jumătate de centimetru a curs aproape jumătate din ceea ce a făcut un port curat. PCM nu poate compensa această pierdere a fluxului de aer, așa că veți avea o stare bogată foarte proastă. "
Când carbonul se acumulează pe partea din spate a supapelor, acesta funcționează ca un izolator, nepermițând supapa să se răcească corect atunci când este în contact cu scaunul. Acest lucru face ca supapele să devină fierbinți și capetele supapelor să se desprindă, rezultând o supapă scăzută în cilindru.
„Veți face o gaură în piston și veți introduce o bujie spartă în camera de ardere”, spune Dickmeyer. „Multe companii de refabricare au probleme majore în acest sens. Ele oferă produsului lor o garanție de 100.000 de mile și revine cu 28.000 de mile pe acesta și motorul este gunoi. Multe dintre aceste magazine reman nu se vor încurca cu motoarele DI, pentru că le vor deține pentru totdeauna. Nu vor câștiga niciodată bani pe ei, pentru că vor reveni continuu ”.
GM și-a văzut partea sa echitabilă de probleme legate de GDI și, potrivit lui Dickmeyer, și OEM-uri precum Kia, Hyundai și Ford.
"Cu Ford, problema există, dar nu distruge motorul așa cum este cu GM", spune el. „Asta s-ar putea datora faptului că Ford a rulat motoarele V6 EcoBoost prin Baja 1000 și, în esență, le-au scăpat la capcană și cred că au pus ceva mai multă inginerie în motor, deci este capabil să elimine aceste probleme puțin mai ușor. decât motoarele GM. ”
Unele dintre aceste vehicule sunt dezvoltate pe pista de curse, cum ar fi GM care rulează GDI Corvettes în cursele IMSA, ceea ce nu se traduce la fel cu vehiculele de producție.
„Nu vezi această acumulare de carbon la motoarele de curse la fel de mult, deoarece sunt în esență deschise tot timpul”, spune Dickmeyer. „Viteza orificiului prin motor prin orificiul de admisie și prin orificiul de evacuare este atât de rapidă, încât multe dintre aceste lucruri pur și simplu nu au timp să apară. Este cu adevărat cel mai rău pe un vehicul de producție, unde vede mult timp de accelerație și de mers în gol. "
Soluții GDI
Există mai multe produse pe piață care pretind că curăță acumulările care se acumulează pe portul de admisie cauzate de problemele GDI. Cu toate acestea, potrivit lui Dickmeyer, o majoritate, dacă nu toate aceste produse, sunt false. Deși aceste produse pot ajuta într-un mod mic, ele nu soluționează în niciun caz problema sau elimină complet portul de admisie al acumulării. Dickmeyer a trebuit să treacă prin mult, mult mai mult decât un tampon sau un aditiv pentru a rezolva problema acumulării cu Chevy Equinox.
„Când am despărțit acest motor, am încercat să curăț capul cu o mașină de spălat obișnuită și nici măcar nu l-ar atinge”, spune el. „L-am dus unui prieten de-al meu care are un dulap mare, de înaltă presiune, iar solventul pe care îl folosește în dulapul său de explozie ar mânca un piston până la nimic, dacă îl lăsați să ruleze în weekend. Am introdus chiulasa în dulapul său timp de opt ore și nu l-a atins.
„Un alt prieten de-al meu are o companie de spălat sub presiune, așa că are una dintre acele mari șaibe sub presiune de 5.000 PSI cu încălzitorul pe el, astfel încât să puteți avea de fapt apă fierbinte. Asta nu ar atinge-o. Ar curăța doar zonele mici. A trebuit literalmente să port chiulasa și pe banca mea de portare și să port și să măcinați acest material cu mâna. Așa cum am spus, este ca o piatră de lavă. ”
Odată curat, Dickmeyer a contactat o companie numită Line2Line pe care a întâlnit-o prin show-ul PRI pentru a-l ajuta să dezvolte un strat de tip teflon. Au proiectat niște acoperiri care ar funcționa la temperaturi ridicate, dar totuși rămân aderente la suprafață.
„Am acoperit partea din spate a supapelor”, spune Dickmeyer. „
Am adăugat apoi un separator de ulei la sistemul de admisie și am acoperit întreaga fustă a pistoanelor cu acoperire moly PTFE. Am acoperit partea superioară și partea inferioară cu o barieră termică și, la 40.000 de mile, am scos colectorul de admisie de pe acest vehicul și nu a existat puține sau deloc acumulări. Am văzut aceste vehicule cu mai puțin de 40.000 de mile și nu începe să se acumuleze, motorul este deja junk până atunci. "
EducaţieO altă parte a problemei legate de problemele legate de motorul GDI este că nimeni nu educă consumatorul despre aceste probleme sau modalități de a le media cu lucruri simple, cum ar fi întreținerea adecvată a uleiului și intervale de schimbare.
„Am pus uleiul în vehiculul pe care producătorul îl necesită, nu uleiul pe care îl doriți”, spune Dickmeyer. „Aceasta a fost politica noastră. Ceea ce mi se pare deranjant este că încerc să le explic oamenilor de ce au nevoie de un anumit ulei și nu îl primesc sau cred că sunt supraîncărcat deoarece nu au plătit niciodată mai mult de 22 USD pentru o schimbare de ulei la Jiffy Lube. Încerc să explic că nu supraîncărc, că toți ceilalți au încărcat prea puțin. Oamenii nu sunt educați cu privire la ulei. Este un lubrifiant, un lichid de răcire, un fluid hidraulic și un dispersant. Are atât de multe funcții, altele decât simpla lubrifiere. ”
Nimeni nu a generat cu adevărat niciun fel de informații pe care să le oferi consumatorului motivul pentru care trebuie să-ți schimbi uleiul mai regulat. În schimb, s-a transformat într-o situație „dă oamenilor ceea ce vor”.
„Cu jocurile ultra-strânse de astăzi, lucrurile se blochează atunci când vă schimbați uleiul prea târziu”, spune el. „Există producători care recomandă intervale de ulei de 10.000 până la 12.000 de mile pe un motor cu injecție directă. Și primiți reclame TV care spun că schimbați uleiul o dată pe an ”.
Din punct de vedere chimic, uleiul după un an într-un vehicul poate avea o valoare lubrifiantă, dar marea problemă este murdăria în suspensie care se lipeste de ulei. Când vă schimbați uleiul, eliminați murdăria din carter.
„După un an, este nevoie de mult timp pentru a fi acolo și, cu sistemele PCV inadecvate, văd multă condensare sau o spumă spumoasă care se acumulează la capătul superior al motorului”, spune el. „Asta se ridică în capacele supapelor, în jurul jantelor și rulmenților camelor, în rețeaua principală și combate fluxul de ulei.”
Mulțumesc celor care au citit un articol așa lung.
Poate acum am fost mai clar de ce am tot vorbit despre:
1) OCT (oil catch tank)
2) Schimb ulei pentru condiții grele (la maxim 7500 km).
