Непосредственный впрыск, что это, 4D что такое

Двигатель D4HA

Двигатель D4HA дизель 2.0 – это уникальная силовая установка, предусматривающая установку 4 цилиндров в один ряд. Для этого мотора характерно наличие непосредственной системы впрыска топлива, благодаря чему удалось достичь очень малого количества выбрасываемых в атмосферу плохих веществ – их выбрасывается всего 150 грамм на каждый километр. Эти моторы устанавливали на автомобили корейского производителя Hyundai. Модели, на которые производилась установка – ix35, Tucson и Cпортейдж 2.0.

Максимальный крутящий момент, Н*м (кг*м) при об./мин.

319 (33) / 2500; 320 (33) / 2500; 373 (38) / 2500; 392 (40) / 2500; 400 (41) / 2750

Расход топлива, л/100 км

4-цилиндровый, рядный, непосредственный впрыск

Количество клапанов на цилиндр

Максимальная мощность, л.с. (кВт) при об./мин.

136 (100) / 4000; 184 (135) / 4000; 185 (136) / 4000; 186 (137) / 4000

Не все так хорошо, как хотелось бы, присутствуют у такого силового агрегата и определенные недостатки.

Мотор отличается очень высокой чувствительностью к качеству используемого топлива. Учитывая то, что отечественное дизельное топливо использует большое количество примесей и сторонних фракций, то засорение насоса и форсунок просто неизбежно, также как и другие поломки. Свечи накала также страдают от этого.
Система подачи топлива предусматривает наличие большого количества электрических регуляторов, которые установлены для обеспечения нормальной работы всей системы. При выходе из строя одного датчика, может нарушиться работа всей системы.

Такие моторы очень дорогие, что сказывается и на стоимости машин с такими силовыми агрегатами под капотом. Самостоятельный ремонт таких моторов также исключен, так как потребуется большое количество оборудования.

Масло в двигатель D4HA нужно лить только качественное, и замена масла должна производиться своевременно. Использование плохих смазочных материалов может привести к тому, что потребуется замена турбины. Об этой неисправности может свидетельствовать то, что автомобиль глохнет при резком торможении. В остальном у владельцев машин с таким силовым агрегатом проблем не возникает, так как они имеют очень большой ресурс при своевременном техническом обслуживании и использовании только качественного дизельного топлива.

Описание

Благодаря объединению корейских компаний Хёндай и Киа появилось огромное количество хороших и качественных силовых агрегатов, устанавливаемых на автомобили от обоих производителей. Дизельный двигатель хендай D4HA является одним из таких моторов, производство которого осуществляется с 2010 года. Два литра рабочего объема и от 136 до 189 лошадиных сил мощности, обеспечиваемые турбиной – вот что выделяет этот мотор среди других дизельных двигателей. Это вам не 113 л.с. на других моторах с таким объемом.

Двигатель киа D4HA работает за счет сгорания дизельного топлива, а также оснащен современной и уникальной системой CRDI. Инженеры и конструкторы, разрабатывающие этот силовой агрегат, сделали двигатель, обеспечивающий довольно плавный ход в городских условиях при этом отличается довольно низким уровнем шума. Ресурс D4HA составляет порядка 250 тысяч километров, что довольно много для подобных двигателей, естественно этот показатель соблюдается только в условиях нормальной эксплуатации и хорошего технического обслуживания. При этом мотор отвечает всем европейским экологическим стандартам.

D4HA, отзывы о котором вы сможете прочесть на этой странице, очень редко подводит своих владельцев, но не исключено что ремонт мотора может обойтись вам дороже, чем покупка аналогичного контрактного силового агрегата. Одной из особенностей этого двигателя является то, что он совместим с несколькими моделями автомобилей, что существенно упрощает его ремонт.

Особенности

D4HA двигатель, характеристики которого предоставлены выше, обозначается как D4HA 2.0 CRDI. Последняя приставка расшифровывается как Коммон Райл Директ, что в переводе на родной язык означает о наличии системы универсального впрыска топлива. Этот силовой агрегат устанавливался только на дизельные автомобили от корейских производителей, поскольку был разработан инженерами этих компаний. Но на автомобильном рынке в достаточном количестве также находятся и другие версии подобных силовых агрегатов. Например, TDI от Фольксваген, или CDI CRD от Мерседес.

Все силовые агрегаты, оснащенные системой прямого непосредственного впрыска топлива, имеют типичные неисправности и положительные качества. Проблемы D4HA не являются исключением из общих правил. Основным положительным качеством является то, что такие моторы отличаются сниженным потреблением топлива (всего порядка 7 литров в смешанном цикле) и очень чистыми выхлопными газами.

Одна из самых главных особенностей, которыми выделяются моторы Киа Cпортейдж D4HA, является то, что дизельное топливо подается к форсункам от общей рейки, которая удерживает солярку под большим давлением. Это довольно выгодное и существенное отличие от привычных конструкций силовых агрегатов, в которых топливный насос высокого давления ограничен в объеме нагнетания.

Это приводит к тому, что turbo дизельный двигатель D4HA имеете очень большое количество бесспорных преимуществ перед другими силовыми агрегатами:

• Благодаря тому, что топливо эффективно распыляется напрямую в камеру сгорания, значительно увеличивается экономичность мотора.
• Отзывы владельцев и другие фактические данные свидетельствуют также и о том, что большое давление способствует повышенной эффективности горения топлива. Это позволяет обеспечить резкое снижение выброса токсических веществ в окружающую среду.
• Обеспечивается повышенная надежность мотора, так как топливо подается стабильно и никак не зависит от того, с какой частотой будет вращаться коленчатый вал и сколько дизеля будет в баке автомобиля.
• Подача горючего осуществляется под лучшим управлением. Это обеспечивается благодаря тому, что в конструкцию силового агрегата был внедрен индивидуальный блок управления EDC, а также установке соленоидов, которые являются универсальными.
• Фазированный впрыск обеспечивает очень низкий уровень шума во время работы силового агрегата, благодаря чему он может работать долго на холостых оборотах и при этом никому не мешать.

Впрыск топлива: прямой vs распределенный.

впрыск На вопрос о том, что делается при воздействии на педаль акселератора, можно услышать от большинства автовладельцев банальный ответ, который правильным можно назвать лишь наполовину: происходит увеличение либо уменьшение подачи топливной смеси в силовой агрегат.

На самом деле, при помощи газовой педали осуществляется управление воздухоподачей внутрь цилиндров. А в зависимости от температуры мотора и его реальной производительности, будет подано и необходимое количество топлива для приготовления оптимального состава горючей смеси.

Например, у давно устаревших двигателей с карбюратором дозировка бензина осуществлялась по принципу разрежения воздуха, находящегося за заслонкой дросселя, управление которой осуществлялось педалью «газ». Сразу стоит сказать, что дозировка бензина в таком типе силового агрегата не отличалась точностью, вследствие чего карбюраторный мотор нельзя было назвать экономичным и экологически безопасным. В итоге это и послужило толчком к полному списанию карбюраторных моторов с производства.

Карбюраторные системы впрыска топлива с успехом заменили системы форсунок, подача и впрыск топливной смеси в которых осуществляется под давлением, его обеспечивает бензонасос.

Выделяют три основных типа систем впрыска:

Однако сегодня на автомобилях применяются только последние две. Если говорить о центральной системе распределения впрыска (моновпрыске), то ее работа оказалась неэффективной, поскольку топливная смесь неравномерно распределялась по цилиндрам, а на впуске возникало значительное сопротивление, в результате чего не удалось достичь требуемого уровня экономичности. По этой причине и в связи с ужесточением норм экологической безопасности, моноврпрыск, как и карбюратор, также канул в Лету.

Относительно распределительной (многоточечной) системы впрыска MPI -Multi Point Injection можно сказать, что в ее работе также далеко не все в порядке. Однако, ее «конкуренту» – системе прямой подачи топлива, которую с конца ХХ века стал использовать на всем своем модельном ряде концерн Mitsubishi, более чем за 15 лет так и не получилось отправить MPI в отставку. Теме не менее, по прогнозам специалистов, это когда-нибудь да случится, и систему распределительного впрыска, как карбюратор и центральный впрыск отправят на «свалку автомобильной истории».

Действительно ли использование системы прямой топливоподачи настолько эффективно и оправдано, что скорое вытеснение с рынка MPI неизбежно? Дабы правильно ответить на этот вопрос, стоит провести сравнение этих систем топливоподачи.

В отличие от центрального типа топливовпрыска в этих обеих системах бензин впрыскивается через форсунку в цилиндр силового агрегата, но в распределенной системе предусмотрен впускной коллектор, через который вначале проходит топливо.

Во время прямой подачи топлива его впрыск осуществляется непосредственно в цилиндр, а точнее, в его камеру сгорания. Пожалуй, это и является главным отличием двигателей, которые у разных производителей имеют свои буквенные обозначения: CGI (Mercedes), FSI (Volkswagen), GDI (Mitsubishi), HPi (Peugeot) от модельного ряда моторов MPI.

Интересно, а чем же так хорош прямой впрыск топлива в цилиндр? Реально – ничем, если учитывать конструкционные особенности моторов. А все потому что в этом случае на создание горючей смеси и испарение паров бензина выделено слишком мало времени, чем при его прохождении через впускной коллектор, когда на выходе в цилиндр поступает уже полностью готовая смесь.

Рассмотрим и другие отличия агрегатов HPi, GDI, CGI и FSI от модельного ряда MPI-моторов:

1. В системе прямого впрыска, давление проходящего через форсунку топлива, в несколько десятков раз выше, нежели в системе распределенного впрыска. Это достигается благодаря применению ТНВД в конструкции силовых агрегатов с прямым топливовпрыском.
2. Специальная конструкция форсунок системы прямой топливоподачи позволяет раскручивать капельки бензина на выходе, благодаря чему быстрее осуществляется их испарение. В то время как вся функция форсунки распределительной системы состоит из средств формирования топливного факела.

Как видно, система топливоподачи MPI гораздо проще во всех отношениях. Но, это далеко не все. В двигателях с прямой подачей топлива на их производительность влияет распределение воздуха внутри них и количество впрыснутого топлива в цилиндры. По этой причине поршневая часть в агрегатах с системой прямого впрыска имеет сложную профилированную конструкцию.

Подобную функцию выполняют и клапаны впуска в конструкции коллектора системы прямой подачи топлива. В конструкции HPi, GDI, CGI и FSI агрегатов предусмотрено послойное образование горючей смеси. Это говорит о том, что полностью сгорает лишь небольшое количество топлива, находящееся вблизи свечи зажигания либо происходит процесс разрушения этого облака из горючего для того, чтобы сделать всю рабочую смесь более обогащенной. В силовых бензиновых агрегатах конструкции MPI каналы для впуска топлива необходимы исключительно для впрыска смеси бензина с воздухом в цилиндры, поэтому они не имеют заслонок и винтовой формы, как моторы с прямой топливоподачей.

Такими «наворотами» перечисление отличий системы прямой подачи топлива от распределенной не заканчивается. Однако, большинство заметных моментов уже описаны выше. Если копнуть поглубже, то стоит отметить, что топливный насос высокого давления, наличие специального впускного коллектора, поршневой части особой конструкции и сложной системы форсунок отчасти можно отнести к недостаткам, наличие которых вовсе не говорит, что лишенным этого двигателям MPI придется сойти с дистанции. Во всяком случае, в ближайшее время.

Но, рано или поздно, это все же произойдет. И опять-таки по той же причине, которая относительно недавно сделала карбюратор и систему центральной подачи топлива достоянием политехнических музеев – отсутствие у системы распределенной подачи бензина высоких показателей экономии топлива без потери мощности силового агрегата, и большое количество вредных соединений в выхлопных газах автомобиля. Проведенные тестирования систем топливоподачи выявили, что силовые агрегаты с системой прямого впрыска топлива в отличие от других моторов, имеющих одинаковый объем, позволяют экономить порядка 20-25% топлива, при этом их мощность возрастает на 10%. Естественно, что ни один из существующих автопроизводителей не станет пренебрегать заявленными удовольствиями!

Но, наличие большого количества преимуществ вовсе не говорит об отсутствии недостатков. У системы прямой подачи топлива есть свой «скелет в шкафу». Если рассматривать экологическую составляющую использования прямого впрыска, то она практически идеальна, за исключением одного «но» – повышенного содержания сажи в выхлопных газах. Это и делает систему прямой топливоподачи единственным конкурентом дизельным силовым агрегатам. А это уже реальная возможность FSI поладить с MPI. Это было бы классно, но, во всяком случае, этим системам придется ладить друг с другом в одном двигателе.

Именно эту идею и воплотили в жизнь конструкторы компании Volkswagen, объединив в одном моторе обе системы MPI и FSI. Двигатели 1,8 и 2,0 TFSI относятся к третьему поколению агрегатов EA888.

Все о двигателе Toyota 2.0/2.2 D-4D и 2.2 D-CAT

Первым делом необходимо пояснить, что в случае с двигателем Тойота, обозначаемым D-4D, речь идет о двух, кардинально отличающихся силовых агрегатах. Самый старший из них производился до 2008 года, имел объем 2 литра и развивал мощность 116 л.с. Он состоял из чугунного блока, простой 8-клапанной алюминиевой головки и имел привод ГРМ ременного типа. Данные моторы обозначались кодом 1CD-FTV. Владельцы автомобилей с такими двигателями редко жаловались на серьезные неисправности. Все претензии касались только форсунок (простых в восстановлении), а также типичных для современных дизелей компонентов – клапана системы рециркуляции отработавших газов и турбокомпрессора. В 2008 году турбодизель серии CD исчез из ассортимента Тойоты.

В 2006 году японцы представили новое семейство дизельных двигателей рабочим объемом 2,0 и 2,2 литра, которые тоже обозначались D-4D. Среди отличий: алюминиевые блок и 16-клапанная головка, а в замен ремня – долговечный цепной привод ГРМ. Новое изделие получило индекс AD.

Версия емкостью 2,2 л была получена путем увеличения хода поршня с 86 до 96 мм, при неизменном диаметре цилиндров – 86 мм. Таким образом, объем вырос с 1998 см3 до 2231 см3. 2.0 маркировался, как 1AD, а 2.2 – как 2AD.

Из-за увеличившегося хода поршня 2.2 дополнительно оснастили модулем балансировочного вала, приводимого в движение коленчатым валом через шестерни. Модуль расположен в нижней части картера.

Цепь привода ГРМ обоих турбодизелей соединяет коленвал и выпускной распредвал. Впускной вал связан с выпускным с помощью шестерен. Впускной распредвал приводит в действие вакуумный насос, а выпускной – ТНВД. Зазоры клапанов регулируются с помощью гидравлических толкателей.

Дизели серии АД используют систему впрыска Common Rail японской фирмы Денсо. Самый простой 1AD-FTV / 126 л.с. Он на протяжении всего производства комплектовался надежными электромагнитными форсунками, работающими с давлением от 25 до 167 МПа. Они же достались и 2AD-FTV (2.2 D-4D) / 177 л.с.

Версия 2.2 D-CAT (2AD-FHV) / 150 л.с. использует более сложные пьезоэлектрические форсунки Denso, создающие давление от 35 до 200 МПА. Кроме того, в выхлопной системе 2.2 D-CAT установлена пятая форсунка. Это решение можно увидеть в некоторых двигателях Renault. Такая схема очень удобна для эффективной и безопасной регенерации сажевого фильтра. Риск разбавления масла дизельным топливом полностью исключен.

Двигатели серии AD в общей сложности имели три варианта очистки выхлопных газов, в зависимости от стандарта выбросов. Версии Евро-4 довольствовались обычным окислительно-восстановительным катализатором. Некоторые версии Евро-4 и все Евро-5 использовали фильтр твердых частиц. Вариант D-CAT помимо катализатора и DPF-фильтра оснащался дополнительным катализатором оксидов азота.

Проблемы и неисправности

Первые впечатления были только положительными – более высокая отдача и небольшой расход топлива. Но вскоре выяснилось, что новый двигатель имеет несколько слабых мест.

Самый главный и страшный – окисление алюминия при контакте с прокладкой головки блока, что происходит примерно после 150-200 тыс. км. Дефект настолько серьезный, что избавиться от него простой заменой прокладки не удастся. Необходима шлифовка поверхности головки и блока. Чтобы отшлифовать блок цилиндров, мотор необходимо извлечь из автомобиля. Такого рода ремонт можно провести только один раз. Повторное устранение неисправности приведет к тому, что головка опустится настолько, что при попытке запуска двигателя поршни встретятся с клапанами. Таким образом, второй ремонт невозможен и экономически не обоснован. Спасет только замена блока или «де-факто» – установка нового двигателя.

Toyota, по крайней мере, теоретически, справилась с проблемой в конце 2009 года. На обслуживаемых автомобилях, в случае выявления данной неисправности после модернизации, производитель менял двигатель за свой счет. Однако проблема с прокладкой под головкой блока существует до сих пор. Чаще всего дефект всплывает в интенсивно эксплуатируемых Тойотах с самой сильной 2,2-литровой версией мотора, т.е. 2.2 D-4D (2AD-FTV).

Перед покупкой автомобиля, оснащенного дизельным D-4D серии AD, обязательно спросите владельца о ранее выполненных ремонтах, и попросите, если это возможно, показать счета за оплату ремонта или акты выполненных работ. На рынке достаточно много машин с дизелем, уже пережившим первый ремонт. Помните, второй ремонт невозможен, только замена двигателя!

Другой недуг касается системы впрыска Common Rail. Форсунки, независимо от того, электромагнитные или пьезоэлектрические, очень чувствительны к качеству топлива. Обездвижить автомобиль может и клапан SCV. Его задача – регулировать количество дизельного топлива в топливной рампе. Клапан расположен на топливном насосе высокого давления и, к счастью, доступен в качестве отдельной детали.

Применение: Avensis II, Auris, RAV4 III, Corolla E15, Lexus IS 220d.

Заключение

После печального эпизода с головкой блока и ее прокладкой Тойота вместо разработки собственного дизеля, соответствующего стандарту выбросов Евро-6, предпочла двигатели BMW. Индекс 1WWW скрывает баварский мотор объемом 1,6 литра, а 2WWW – 2,0 литра. В свое время, немецкие моторы страдали от проблем с цепным приводом ГРМ. В настоящее время недуг почти побежден.

Непосредственный впрыск, что это, 4D что такое

В первой половине двадцатого века на авиационных двигателях появились первые системы непосредственного впрыска топлива в цилиндры. В сороковые годы прошлого столетия были прекращены попытки установки двигателей с такой системой на легковые автомобили, из-за их повышенного расхода бензина, дороговизны и большого количества дыма на высоких скоростях. Подача топлива непосредственно в цилиндр имеет некоторые затруднения. Форсунки работают в более жёстких условиях, нежели установленные во впускном коллекторе. Более дорогой и усложнённой конструкцией является головка блока цилиндров. Время образования рабочей смеси очень маленькое и соответственно для качественного перемешивания необходимо подать топливо под высоким давлением.

Компания Mitsubishi сумела учесть все эти нюансы и первой внедрила на автомобильных двигателях систему непосредственного впрыска топлива. Автомобиль Mitsubishi Galant с двигателем 1,8 GDI (Gasoline Direct Injection – непосредственный впрыск топлива) начал серийно выпускаться с 1996 года. Увеличение мощности и снижение расхода бензина – это два достоинства системы непосредственного впрыска. Экономичность можно объяснить возможностью работы при очень бедной смеси. Повышенная мощность является производной от степени сжатия (здесь она доведена до 12,5), так как на карбюраторных двигателях она в районе 10.

Топливный насос двигателя GDI способен выдавать давление в 5 МПА.

Форсунка такого двигателя способна создавать малый или большой факел распыления бензина. Факел будет тем или иным, зависимости от полученного электрического сигнала. Впрыскивание бензина происходит непосредственно в цилиндр.

В таком двигателе поршень имеет специальную форму. Дно поршня выполнено в виде сферической выемки. Эта форма закручивает нагнетаемый воздух, направляет полученный бензин к свече, которая установлена по центру верха цилиндра. Впускной коллектор расположен сверху вертикально. Он не имеет изгибов и из-за этого скорость поступающего воздуха высока.

Двигатель с системой непосредственного впрыска имеет три режима работы:
1. На сверхбедных смесях;
2. На стехиометрической смеси;
3. На резких ускорениях с малых оборотов.

При движении автомобиля со скоростью от ста до ста двадцати километров в час без резких ускорений применяется первый режим. Используется очень бедная смесь (коэффициент излишка воздуха более 2,7). При обычных условиях такая смесь от искры не воспламеняется, из-за этого, как на дизельном двигателе, форсунка компактным факелом подаёт бензин в конце такта сжатия. Сферическая выемка направляет бензин к электроду свечи, а там повышенная концентрация паров топлива легко воспламеняется.

Когда при резких ускорениях необходима высокая мощность, а также при движении на высоких скоростях – применяется второй режим. При нём нужен стехиометрический состав рабочей смеси. Этот состав рабочей смеси воспламеняется свободно, но при повышенной степени сжатия двигателя GDI, чтобы не было детонации, топливо поступает в виде мощного факела. Мелкодисперсная смесь наполняет камеру сгорания, испаряется и, охлаждая поверхность цилиндра, снижает возможное появление детонации.

При работе двигателя на малых оборотах коленчатого вала и мгновенном нажатии на педаль акселератора появляется большой крутящий момент, так ведёт себя двигатель на третьем режиме. На этом режиме за один цикл форсунка подаёт топливо два раза. Сверхбедная смесь (альфа=4,1) поступает мощным факелом в цилиндр в такт впуска и охлаждает его. Ещё раз компактным факелом форсунка подаёт бензин в конце такта сжатия. Рабочая смесь обогатится, и детонации не произойдёт.

Двигатель, оснащённый системой GDI на десять процентов экономичнее и на двадцать процентов экологичнее, чем двигатель с распределённым впрыском. При равных условиях мощность этого двигателя выше на десять процентов. Но у двигателей такого типа есть один существенный недостаток, на них сильно влияет повышенное содержание серы в топливе. Компания Orbital разработала неповторимый ни на что процесс непосредственного впрыска топлива. Специальная форсунка нагнетает бензин с заранее смешанным воздухом в цилиндр. Она состоит из воздушного и топливного жиклёра.
Принцип действия форсунки Orbital.

Из специального компрессора под давлением 0,65 МПа воздух в сжатом состоянии подаётся к воздушному жиклёру, при этом давление топлива выше – 0,8 МПа. Первым начинает подачу топливный жиклёр, потом – воздушный, из-за этого как аэрозоль рабочая смесь поступает мощным факелом. Форсунка установлена в головке блока цилиндров у свечи, её жиклёры направлены на электроды, поэтому воспламенение имеет отличный результат.

Система питания с распределительным впрыском состоит из: подающих и очищающих топливо и воздух систем; системы, улавливающей и сжигающей пары бензина, электронных датчиков блока управления и системы выпуска с дожиганием выхлопных газов.