Прямой впрыск Mitsubishi GDi

Mitsubishi является мировым лидером в технологии прямого впрыска бензина. Концерн производит двигатели типа GDi объемом от 1,5л до 4,5л V8 для большинства своих моделей.

По утверждению Mitsubishi двигатели с прямым впрыском потребляют от 20% до 30% меньше топлива и на 20% меньше вредных выхлопов СО2, при этом на 10% мощнее традиционных двигателей. Компания разработала первый двигатель с пониженным уровнем выхлопа вредных веществ MCA-Jet в 1977году. В 1982 появилась его усовершенствованная модификация MD. Это был первый двигатель с модулированным расположением. Серия двигателей типа Cyclone, которая появилась в 1986году, отличалась повышенной экономией топлива. Основной проблемой инженеров японской компании в 90-е годы стал вопрос глобального потепления и экономия природных ресурсов, а также проблема качества воздуха. Поэтому начались работы над двигателем, который смог бы работать на обедненном топливе. Задачей ставилось увеличение экологичности и экономия топлива без влияния на мощность двигателя.

Так в 1992году появился двигатель MVV(Mitsubishi Vertical Vortex). Он был сделан по технологии Lean Burn , и мог достигать обеднения смеси до 25 частей воздуха к 1части топлива, в то время как традиционные двигатели работали на отношении 14.7 к 1. В результате гарантировалось 13% экономия топлива при движении на скорости 40км/час. Это означало меньший выброс СО2, который в наибольшей степени влияет на глобальное потепление.

Двигатель MVV имел двойной впускной порт для вертикальной подачи воздуха в двигатель. В результате воздуха несколькими слоями распространялся в камере сгорания вплоть до самой низкой точки из двух клапанов не смешиваясь, и обратно вверх к клапанам. Дизайн камеры сгорания был сделан таким образом, чтобы воздух смешивался с мелкими частичками топлива в процесс турбуленции воздуха слоями. Это дало эффект большей мощности и более стабильному сгоранию. Эти двигатели устанавливались на некоторые Minica(Towny) и Libero(Дancer Station Wagon) в Японии.

В 1993 году появился новый двигатель с сиcтемой MIVEC(Mitsubishi Innovative Valve timing and lift Electronic Control). Технология MIVEC позволила экономить топливо уже на скорости 16км/час в городском цикле. В зависимости от типа движения, система MIVEC переключала режим работы двигателей от низкой нагрузки до высокой нагрузки и режима модуляции(MD). Измененная форма распредвала и рокеров позволяла выбрать наиболее эффективный режим работы двигателя на первых двух режимах. В режиме MD в двигателе работало только два цилиндра из четырех, чтобы экономить энергию, необходимую на подачу топлива. Также снизился расход энергии, связанный с силой трения внутри двигателя. В двигателях MIVEC использовалась та жа технология подачи воздуха, что и в MVV. Двигатели поставлялись для Lancer, Mirage, Colt, FTO.

Появление первого двигателя с технологией GDI в 1995году стало революцией в мире двигателей, поскольку впервые экономия топлива реально совмещалась с сокращением вредных выбросов в атмосферу. Сначала он был установлен на Galant/Legnum 8-го поколения для японского внутреннего рынка. В последствии это двигатель устанавливался на два типа моделей в Европе и почти на все модели на внутреннем японском рынке.

В новом двигателе было две основных инновации:

1. Поскольку топливо впрыскивается под большим давлением непосредственно в камеру сгорания за доли секунды до того, как поршень поднимется в свое верхнее положение и произойдет воспламенение, появилась возможность точного контролирования состава смеси и ее максимальное обеднение.
2. Прямой впрыск также осуществляется с помощью дросселя, поэтому стали ясны потери мощности, связанные с прохождением воздуха через заслонку у традиционного двигателя.

В традиционных двигателях, даже с многоточечным впрыском, топливо распыляется во впускном коллекторе, который находится около впускных клапанов перед тем как попасть в камеру сгорания. Причина такого подхода в том, что невозможно распылять топливо одинаково однородно. Если же впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания, то смесь воздуха будет одинакова все время. Подача воздуха происходит сверху на верхнюю площадку поршня, который имеет особую форму. После подачи воздуха он начинает завихряться назад и в этот момент в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое растворяется в воздухе.

Еще одна инновация – топливный инжектор. Он подает топливо под большим давлением. Во впускном цикле часть топлива предварительно впрыскивается в цилиндр для его охлаждения, что улучшает эффективность сгорания и гарантирует равномерность смеси.

Как только поршень достигает почти верхней части цилиндра, следует второй впрыск сразу после пилотного. Поскольку верхняя часть цилиндра имеет канавку, вокруг свечи концентрируется больше топлива, зажигание происходит без детонации даже если смесь очень бедная. Поэтому на небольших нагрузках отношение воздуха к топливу может быть 40 к 1, что превосходит показатели двигателей типа LEAN BURN. Достигается более полное сгорание.

В бензиновых двигателях Mitsubishi достигается особенно высокое давление 12,5:1. Результат в большой мощности двигателя. Детонация предотвращается по причине того, что нагретый воздух охлаждается новой струей топлива.

Таким образом, появившись на рынке в 1996году, новый Legnum с 4G93 и с хорошим неэтилированным бензином достигал мощности 110кВт на 6500оборотах и 178Nm на 5000оборотах в минуту. За Legnum в 1997году последовала Carisma, в которой также был использован 4G93. Мощность двигателя Legnum/Galant упала до 103кВт, как и в RVR для полного и переднего привода.

В 1998году GDi появился на Pajero iO и двигатель 4G93 выдавал уже только 93кВт на 5500оборотах и 181Nm на 3500оборотах. В том же году GDI Aspire, который вышел вместо Carisma, также имел мощность только 103кВт. А мощность двигателя Legnum/Galant упала до 99кВт.

Наконец, в 2000году появился Pajero iO с турбонаддувом. Он имел также высокую статическую компрессию 10:1, был оборудован турбиной, интеркулер и мог развивать максимальную мощность 118кВт. В отличие от нетурбированного двигателя, рециркулируемые газы направляются на турбину. Это заставляет турбину крутиться быстрее, когда дроссель закрыт и снижает время реакции при нажатии педали газа и открытии дросселя, как бы смягчая момент акселерации. Многие турбированные двигатели в то время страдали от замедления реакции турбонаддува по причине запаздывания турбины на низких оборотах, когда в ней небольшое количество потока воздуха. В двигателе GDi поток рециркулируемого газа в турбине в два раза больше, чем в традиционном двигателе. Поэтому к моменту открытия дросселя, турбина находится в раскрученном состоянии и ее реакция быстрее.

Поскольку компрессия в Gdi выше, турбированный двигатель может работать на меньших оборотах холостого хода и на средних нагрузках. На максимальных оборотах турбированный GDI дает такую же мощность, как и обычный GDI, но при этом экономится топливо. В том же 2000 году 4G93 GDI оснастили Lancer/Cedia с мощностью только 96кВт. Для внутреннего рынка для модели Dingo появился двигатель 4G63. Он имел более низкую компрессию 11,6:1 и мощность 99кВт. В 2001 году мощность GDI возросла до 121кВт на Lancer/Cedia. Та же модификация использовалась на Dion уже в 2002году. Mitsubishi провела модернизацию двигателя, сделав ход поршня больше и углубив канавки на поршнях. Появилась новая модификация двигателя 4G94 с двумя распредвалами, мощностью 107кВт на 5700оборотах и компрессией 11:1. Двигатель ставился на модели Aspire, Legnum, Galant, Dion(99-100кВт).

Одновременно с 4-х цилиндровыми двигателями, Mitsibishi приступило к производству 6-ти цилиндровых двигателей семейства 6G. Первый 3-х литровый 6G72 был поставлен на Diamante в 1997году и имел компрессию 10 к 1, мощность 176кВт на 5750оборотах на 98м бензине. В 1999 он был предложен с Chariot Grandis, но компрессия была уже 10,5 к 1, а мощность снижена до 158КВт.

С 1999 на Diamante появилась 2,5литровая версия с модельным номером 6G73. Несмотря на меньший объем, мощность оставалась довольно высокой – 147квт на 6000оборотах. Самый большой на тот момент GDI был выпущен специально для моделей Challenger и Pajero в 1997году и имел объем 3,5литра с четырьмя распредвалами – 4G74 и впечатляющей мощностью в 180кВт на 5500оборотах. Интересно, что версии этого двигателя после 1999года имели мощность только 162кВт!

8А80 - единственный V8 двигатель с объемом 4,5литра и двумя распредвалами на каждой голове блока цилиндров. Поставляется с 1999года на модели Produia и Dignity. Двигатель имеет компрессию 10,7:1, мощность 206кВт на 2000оборотах и разработан в сотрудничестве с корейской Hyundai Motor.

Один из недостатков двигателей типа GDI – высокий уровень NOx. Для того, чтобы не превышать допустимый уровень выхлопа, пришлось производить специальный катализатор. Однако, двигатели Mitsubishi GDI не смогли преодолеть сверхвысокие планки американских норм, поскольку американский бензин богат серой, и продукты ее сгорания повреждают катализатор.

В начале 2000-х годов один из английских журналов провел испытания двигателя GDI от Mitsubishi Carisma и пришел к выводу, что эффективность традиционных двигателей сравнялась с GDI, несмотря на громкие заявления японского производителя. Причина также в том, что бензин в Европе обогащен серой(150ррм в Европе по сравнению с 10-15ззм в Японии, а в США еще больше). Поэтому в европейских версиях GDI японцы вынуждены были настраивать двигатель на работу с более обогащенной смесью, чем в Японии. Если в Японии отношении смеси могло быть 40 к 1, то в Европе зафиксировано только 20 к 1, что недалеко от традиционного отношения 14 к 1. Таким образом, использование двигателя GDI на европейском бензине является неэффективым.

Еще одной проблемой GDI является разные методы тестирования, которые используются в Европе и в Японии. Испытания в Японии проходят по стандарту вождения с небольшими нагрузками. Испытания в Европе проходят на больших нагрузках двигателя и на больших скоростях. Поэтому результаты тестов разные.

Список моделей:
1.5 л. 4 цилиндра 4G15: Mirage Dingo, Lancer Cedia
1.8 л. 4 цилиндра 4G93: Gallant, Legnum, Aspire, RVR, Pajero IO, Lancer Cedia
2.0 л. 4 цилиндра 4G94: Dion
2.4 л. 4 цилиндра 4G64: Chariot, Grandis, RVR, gallant, Legnum
2.5 л. 4 цилиндра 6G73: Diamante
3.0 л. V6 6G72: Diamante
3.5 л. V6 6G74: Pajero, Challenger
3.8 л. V6 6G75: Pajero
4.5 л. V6 8А80: Pajero, Challenger, Proudia