ДВС: непосредственный впрыск выходит вперед?

Отношение к непосредственному впрыску у конструкторов-инженеров и автовладельцев двоякое: одни считают систему чуть ли не верхом совершенства бензиновых двигателей, другие уверены, что это «неправильная» ветвь развития моторостроения.


Как известно, все новое – хорошо забытое старое. Вот и агрегаты с непосредственным впрыском (НВ по-русски или gasoline direct injection – GDI) были известны на заре автомобилестроения. Еще в конце XIX века эту идею в своем изобретении использовал Рудольф Дизель, за что и получил патент в 1892 году.


Но вернемся к автомобилям: в 50-е было известно главное преимущество GDI – топливная экономичность. Вот на нее и рассчитывала немецкая компания Goliath, начавшая выпускать в условиях послевоенной разрухи купе 700 Sport. Машина действительно потребляла меньше топлива, но имела непривычный для обслуживания двигатель, поэтому особой популярностью не пользовалась.


Гораздо шире развернулась Mercedes-Benz, создав в 1954-м модель 300SL – «крыло чайки». Были и спортивные версии с шести-, а потом и восьмицилиндровыми моторами. Однако гонки это одно, а серийное производство – другое. Автомобильные концерны как-то не торопились внедрять новшество на массовые машины.


Правда, экспериментов было достаточно: например, в 1970-х японцы стали делать дополнительную т. н. форкамеру. В нее поступала обогащенная смесь, а в стандартную – бедная. В СССР этим занимались еще раньше – в 50-х, когда нечто подобное устанавливали на опытных ГАЗ-51Ф. При таких же габаритах движок грузовика стал мощнее на десяток «лошадей» и немного экономичнее. Но все (в т. ч. и для японцев) упиралось в сложность конструкции, которая не сочеталась с тогдашними технологиями.

Mitsubishi – как пионер серийных GDI

Эта японская компания первой начала производство двигателей с непосредственным впрыском в 1996-м. Через год за ней «увязалась» Toyota, представив миру свой D4. Уже тогда, особенно на Дальнем Востоке, стало формироваться двоякое отношение к подобным моторам. Первыми их «прелести» «прочувствовали» в начале 2000-х россияне, покупавшие дешевые праворульные авто.


Подержанные Mitsubishi, в которые на родине лили качественный бензин, никак не хотели привыкать к российскому горючему. Быстро выходил из строя топливный насос, система EGR и другие элементы ДВС. Однако, давайте теперь разберемся, что это за «зверь» такой – двигатель с НВ.

Как устроен GDI и в чем его отличие от MPI (инжектора)

Главное особенность заключается в том, что непосредственный впуск подразумевает формирование и подачу топливно-воздушной смеси прямо в цилиндры (в каждый по отдельности), куда и вворачивается форсунка. У инжекторных моторов этот процесс происходит во впускном коллекторе. С первого взгляда, такая технология кажется проще.


Но в реальности все получается наоборот. Бензин в GDI поступает под высоким давлением, до 100 атмосфер, которое обеспечивает еще один насос – ТНВД. Для сравнения: у инжекторных моторов эта цифра составляет 2-3 атм.


Объяснить принцип действия можно на примере «фольксвагеновской» системы, название которой расшифровывается, как Fuel Stratified Injection, т. е., «впрыск слоями». При чем тут они? В обычных моторах пропорциональное соотношение воздуха и бензина 14,7:1, а в движках FSI – 20:1. Смесь беднее, поэтому ДВС экономичнее. Дело в том, что она впрыскивается не в однородном виде. Вокруг свечи соотношение воздуха и топлива обычное, а рядом – значительно беднее. Такой режим работы предусматривается для холостого хода. В это время поршень заканчивает свой такт и находится в конце сжатия, наверху.


Если нужна полная мощность, топливо впрыскивается на такте впуска, когда поршень еще внизу, чтобы задействовать весь объем цилиндра. Причем, подач горючего может быть несколько. Чтобы оно лучше сгорало, у поршня делают особую форму днища, вызывающего завихрение топлива: т. е. у камеры сгорания нестандартная конфигурация. Есть и промежуточные фазы смесеобразования.


Еще одна особенность двигателей GDI – излишний кислород, который, нагреваясь, тут же начинает реагировать с азотом. В итоге получается крайне вредный оксид NO. Чтобы от него избавиться (не забываем об экологии!) обычный катализатор не подойдет: его придется дополнять специальными компонентами. Подведем промежуточные итоги.

Достоинства двигателей с непосредственным впрыском

Экономичность, которая, особенно в режиме холостого хода, может составлять 15-25%, по сравнению с инжектором. Второй момент – увеличение мощности на литр объема ДВС, достигающее 10-15% при неизменных габаритах и массе. И еще один плюс – непосредственный впрыск меньше нагревает блок и снижает склонность мотора к детонации.


Кстати: этот плюс очень быстро превращается в минус при сильных морозах – печка плохо греет. Производителям приходится «извращаться»: ставить второй термостат в головку, греть антифриз выхлопными газами и т. д, что усложняет и удорожает конструкцию движка.

Минусы

Сразу хочется сказать, что многие из них характерны для б/у автомобилей с пробегом ближе к 150 тыс. км. Главный недостаток очевиден – сложность в изготовлении и ремонте. И то, и другое обходится дороже, чем, например, инжектор. Второй момент, который важен для россиян – высокая требовательность таких двигателей к качеству топлива и масла. Даже одна заправка плохим горючим постепенно «убьет» ДВС, в «лучшем» случае – недешевый ТНВД. Поэтому топливные фильтры придется менять примерно каждые 30 тыс. км. Через такой же промежуток рекомендуется вообще промывать всю топливную систему, включая форсунки.


В условиях РФ реальный пробег до капитального ремонта у двигателей GDI, как правило, не превышает 150 тыс. км. Отсюда вытекает еще один, «побочный» минус: сложность в реализации автомобилей с подобным мотором на вторичном рынке. Но, если ДВС с непосредственным впрыском такой «плохой», что по этому поводу думают автопроизводители?

Отношение крупных компаний к моторам с НВ

Здесь тоже далеко не все однозначно. Характерные болезни, с которыми столкнулись «первопроходцы» в лице Mitsubishi, Toyota, были изучены другими фирмами и надлежащие вывод сделаны. Например, у владельцев VW, Renault, Peugeot, Citroen, Mercedes, Ford (у них сейчас система называется EcoBoost) какие-либо специфические проблемы, связанные с непосредственным впрыском, возникают сравнительно редко.


Правда, французы устанавливают движки с GDI на свои авто не так часто. А Nissan и вовсе почти перестал, делая редкие исключения: например, для последнего Patrol. «Тойота» пошла по гибридному пути: экспериментирует с совмещением инжектора и прямого впрыска.

Выводы

Большинство экспертов уверено, что будущее – за GDI: его возможности еще не полностью изучены и нельзя сказать, что они исчерпаны. С появлением новых технологий недостатков у таких моторов станет меньше. Однако, для обычных автолюбителей приобретение авто с GDI, имеющих пробег около 150 тыс. км – рискованное предприятие. Если нужна экономичная б/у легковушка, лучше купить дизель.