Двигатель

Непосредственный впрыск топлива — кратчайший путь в камеру сгорания

Друзья, сегодня попробуем разобраться в главном вопросе системы питания двигателя и детально выяснить, что такое непосредственный впрыск топлива.

Если вы хотя бы раз за последние несколько лет посещали автосалон с целью приобрести или присмотреть себе новую машину, то, наверняка, замечали, с каким упоением менеджеры рассказывают о моделях, оснащённых непосредственным впрыском топлива.

Главными аргументами в их историях выступают: беспрецедентная экономичность и конечно же, мощностные характеристики. Но можно ли верить этому?

Новое — это хорошо забытое старое

Скажем сразу, несмотря на то, что в автомобилестроении эта система стала массово применяться примерно 10 лет назад, сама технология имеет гораздо более глубокие корни в истории.

Так, к примеру, непосредственный впрыск активно использовался в авиационных двигателях ещё в период Второй мировой войны. К сожалению, в те времена управлялась эта система при помощи механических ухищрений, что делало её сложной и ненадёжной, поэтому все достоинства такого впрыска потребитель смог ощутить только с приходом дешёвой электроники, в 90-х годах ХХ века.

Непосредственный впрыск топлива, чем удивишь?

Так в чём же «фишка» непосредственного впрыска?

Эта система относится к инжекторным, и её идея состоит в том, чтобы подавать бензин не во впускной коллектор двигателя, как это реализовано в технологиях с центральным или распределённым впрыском, а распылять его прямо в цилиндры.

Что это нам даёт?

Чтобы разобраться в этом, давайте посмотрим на то, как эксплуатируется силовой агрегат среднестатистического автомобиля. Например, мы едем на нём утром на работу – неспешная езда по городу от светофора к светофору, пробки.

И в данном случае, каким бы мощным ни был мотор в машине, нагрузки он испытывает ниже среднего и работает почти на холостых. Хороший повод сэкономить горючее, а для этого нужно всего ничего – меньше его впрыскивать.

И тут начинается самое интересное. В системах, где бензин подаётся во впускной коллектор, а затем уже в виде воздушно-топливной смеси при открытии клапана попадает в цилиндр, бесконечно уменьшать соотношение бензин-воздух нельзя.

При концентрации 22:1 смесь просто не воспламенится (стандартным считается соотношение 14,7 объёмов топлива к 1 объёму воздуха).

Здесь и проявляются все достоинства непосредственного впрыска. Подавая горючее прямо в цилиндр в чётко выверенный момент времени и под большим давлением, двигатель будет нормально работать при соотношениях до 40:1, а это, согласитесь, ощутимая экономия.

Принципы работы системы непосредственного впрыска

Но не всё тут так радужно, и чтобы понять почему, давайте рассмотрим конструкцию системы непосредственного впрыска на примере фирменной технологии FSI от Volkswagen. Её ключевыми элементами являются такие:

  • топливный бак;
  • насос низкого давления (ТННД);
  • фильтр;
  • регулятор давления;
  • насос высокого давления (ТНВД);
  • топливная рампа;
  • форсунки;
  • датчики;
  • электронный блок управления (ЭБУ).

Схема системы непосредственного впрыска

Бак, вместе с ТННД (топливный насос низкого давления), фильтром и регулятором образуют так называемый контур низкого давления. В принципе он ничем не примечателен и аналогичен системам подачи горючего других бензиновых моторов. Особенности начинаются с ТНВД.

Как мы уже говорили, топливо, впрыскивающееся непосредственно в цилиндр, должно быть под высоким давлением (в FSI цифры колеблются от 3 до 11 МПа).

Нагнетённый насосом напор бензина распределяется при помощи топливной рампы по форсункам, которые, управляясь сигналами ЭБУ (электронный блок управления), впрыскивают горючее в цилиндры. Момент инжекции рассчитывается индивидуально для каждого цилиндра так, чтобы он произошёл перед тактом сжатия.

Непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания

Непосредственный впрыск топлива имеет разнообразные варианты образования топливно-воздушной смеси.

Их три:

  • гомогенный;
  • стехиометрический гомогенный;
  • послойный.

Отличаются они соотношением воздуха и бензина, а генерируются системой на основе информации о положении дроссельной заслонки и режима работы двигателя.

Гомогенный вид смесеобразования

Гомогенный (синоним — однородный). Это бедная гомогенная смесь, она образуется при открытой воздушной дроссельной заслонке и закрытой топливной дроссельной заслонке. Создается максимальное движение воздуха в цилиндры. Впрыск происходит на такте впуска. Система управления двигателя поддерживает коэффициент избытка воздуха в районе 1,5. Так же система управления может добавлять сюда отработавшие газы для дожигания и экономии топлива, если в этом есть необходимость, их объем может доходить до 25%.

Гомогенная стехиометрическая

Стехиометрическое  – легковоспламеняемое. Гомогенная стехиометрическая смесь происходит при открытых дроссельных заслонках. Впрыск происходит соответственно на такте впуска. Соотношение воздуха и топлива в камере сгорания составляет 1:1, то есть коэфф.избытка воздуха на уровне 1. Смесь сгорает всем максимальным объемом,отдавая максимальную мощностью.

Послойный вид смесеобразования

При послойном виде воздушная дроссельная заслонка почти совсем открыта, впускная топливная заслонка закрыты. Воздух вихрем влетает в камеру сгорания. Впрыск происходит прямо в зону свечи зажигания в такте сжатия. За короткое время до взрыва смеси, в районе свечи зажигания образуется смесь топлива с воздухом, коэффициент избытка воздуха там будет 1,5 — 3. При таком воспламенении вокруг  свечи остается много чистого воздуха, который выступает в роли теплоизолятора.

Система непосредственного впрыска, в отличии от карбюраторной системы, позволяет экономить до 15% топлива и конечно сокращает количество вредных выбросов.

Минусы

Теперь, собственно, о минусах, и для этого хочется заострить внимание на форсунках и ТНВД.

Требования к этим элементам предъявляются весьма высокие, так как им необходимо безотказно работать в непростых условиях – высокое давление, высокие температуры, а это тянет за собой удорожание и технологические сложности.

К тому же, на соплах форсунок образовываются загрязнения из продуктов горения топлива, поэтому в автомобили с двигателями, оснащёнными непосредственным впрыском, нужно заливать только высококачественный бензин – тоже проблема в наших реалиях. Масло также для них подходит только самое лучшее. В итоге содержание такого авто влетает в копеечку.

Вот так, мои дорогие читатели, надеюсь, я как-то помог вам приоткрыть глаза на непосредственный впрыск топлива. Но тема инжекторных технологий на этом не исчерпывается, поэтому не пропускайте следующие публикации.

Не лишним будет узнать что такое система mono jetronic.

И не стесняйтесь, делитесь в сетях полученными знаниями.

Тэги

Статьи по теме

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 000000000000
Проверить аттестат