Toyota-navi.ru

АвтоКлуб Toyota
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое непосредственный впрыск топлива для бензинового двигателя

Система непосредственного впрыска

Сегодня основной задачей всех автомобильных конструкторов и специальных технических организаций, считается разработка систем и силовых узлов, которые позволяют максимально снизить потребление топлива на автомобиль и кроме этого минимизировать выброс в атмосферу выхлопных газов.

Но при этом показатели двигателя автомобиля и его мощность не должны пострадать и стать меньше. Современный автомобиль, который будет популярным среди населения, должен быть экономичными, но при этом обладать достаточной мощностью. Именно поэтому сегодня совершенствуются практически все системы автомобиля, изобретают новые пути решения постеленной задачи и разрабатывают новые системы. Одной из таких сегодня по праву считается система непосредственного впрыска. Ведь именно она отвечает за правильное обеспечение бензином цилиндров.

В чем отличие от распределенного впрыска?

И они, конечно, без доли сомнения скажут, что впрыск топлива напрямую — это лучшее, что удалось придумать за последние годы. Специалисты также скажут, что про распределенный впрыск (MPI) нужно забыть. Он ведь устарел. Как говорится, это уже прошлый век.

ВАЖНО! Теперь расскажем о том, чем они отличаются друг от друга.

— РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ

Систему разработали в те времена, когда появились первые инжекторы. Принцип работы заключается в том, что ТВС готовится прямо во впускном коллекторе. Иначе говоря, где будут расположены форсунки, будет определено в коллекторе. При открытии дроссельной заслонки во впускной коллектор также поступает воздух.

Именно так и образуется смесь. Потом она отправляется к цилиндрам сквозь клапана. Это возможно за счет разреженности, которая получается при движении поршня.

ВАЖНО! Не думайте, что от MPI полностью отказались, и теперь об ее использовании не может быть и речи. И поныне выпускают моторы с MPI. Конечно, они намного проще. Но при этом за них и платить приходится недорого.

— НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ

Когда это решение используется, то образование смеси происходит в самом цилиндре. Форсунки расположены в блоке двигателя. Одна форсунка приходится на один цилиндр. Именно в него и поступает топливо.

Принципы функционирования – факторы определяющие, когда мы говорим про достоинства и недостатки каждой из систем. MPI более простые и надежные.

ВАЖНО! Вообще, MPI — это развитие карбюраторной системы. Мощность больше. Однако по эффективности она уступает системе непосредственного впрыска топлива, которая более современная.

Составляющие системы непосредственного впрыска топлива.

Прямой впрыск происходит благодаря слаженной работе всех составляющих структуры. Система непосредственного впрыска топлива состоит из:

  1. Топливного насоса высокого давления. Данный насос состоит из плунжеров. Их может быть несколько. Движение начинает осуществляется насосом от распределительного вала. Его основной функцией является непосредственный впрыск к топливной рампе бензина. Затем, по мере возникновения потребностей двигателя, приборы для пульверизации получают его под высоким давлением.
  2. Топливной рампы. Ее назначение — накопление горючего, его перераспределение по приборам для пульверизации. Она предотвращает контурные колебания бензина.
  3. Форсунок впрыска. Они обеспечивают распределение в камере сгорания бензина, благодаря чему происходит образование топливно-воздушной смеси.
  4. Камеры высокого давления, оснащенной регулятором количественного давления топлива. Благодаря ей осуществляется дозированная подача насосом топлива, зависящая от впрыскивания форсунки.
  5. Привода топливного насоса. Его функция — запуск движения вала.
  6. Предохранительного клапана. Обеспечивает защиту элементов системы впрыска от давления превышающего норму. Это происходит путем расширения топлива, если есть нарушения режима температур.
  7. Датчика высокого давления. Повышение нормы давления способствует работе датчика путем реакции на изменения. Затем, на основании результатов передачи от него данных, действует блок управления, который уменьшает давление в топливной рампе.
  8. Топливного фильтра. Очищает топливо путем отсеивания ржавчины, частичек пыли. Таким образом, топливная система защищена от их попадания.
  9. Блока управления двигателем. Обеспечивает единую слаженную работу самой системы.
  10. Блока управления форсунками. Осуществляет согласованную работу форсунок.
  11. Топливного насоса низкого давления. Основой его функционирования является подача из бака горючего к топливному оборудованию.
  12. Перепускного клапана. Он является исполнительным механизмом, который начинает действие с помощью блока управления двигателем.
  13. Входных датчиков. Они обеспечивают блок управления двигателем новой информацией.
  14. Фильтров супертонкой очистки топлива. Его функция — очищать от грязного горючего.

Схема непосредственного впрыска топлива

В двигателях, подающих прямой впрыск, требования к качеству топлива намного выше. Они позволяют больше экономить — до 20%, соответствуют высокому уровню экологических стандартов — сокращают вместе с отработавшими газами выброс вредных элементов.

Высокую эффективность использования топливной смеси определяет разнообразие смесеобразования на всех режимах работы двигателя.

Непосредственный впрыск топлива дает возможность получить такие виды смесеобразования:

  1. Послойное. Оно применяется при работе бензиновых двигателей на небольших нагрузках, а также малых и средних оборотах. При этом входные клапаны остаются закрытыми, а дроссельная заслонка — открыта. С огромной скоростью воздух поступает в камеры. Впрыск подается к свече зажигания. Воздух, оставшийся после воспламенения смеси, является теплоизолятором.
  2. Стехеометрическое гомогенное. Его применяют при больших нагрузках и высоких оборотах. Впускные заслонки, при данном образовании смеси, открыты, а дроссельная, при изменении положения педали газа, открывается. На такте впуска происходит впрыск горючего. Образование смеси по своей структуре является однородным. Горение смеси проиходит в полном объеме камеры сгорания.
  3. Гомогенное. Оно используется в промежуточных режимах работы двигателя. Смесеобразование получается благодаря максимальному открытию дроссельной заслонки. Впускные заслонки остаются закрытыми. Цилиндры, содержащие воздух, способствуют его эффективному движению. На такте впуска происходит впрыск бензина. Гомогенная смесь может содержать отработанные газы.
Читать еще:  Фольксваген джетта 2010 сколько масла в двигателе

Непосредственный впрыск имеет ряд преимуществ.

Непосредственный впрыск дает возможность точной подачи горючего, благодаря инновационным компьютерам. Не образовывая капель, он распределяет топливо наиболее оптимально с помощью правильного расположения инжекторов. Таким образом, происходит эффективное сгорание бензина. Это приводит к увеличению мощности автомобиля, при этом каждая капля бензина несет меньше грязи и ненужных частиц.

Недостатками непосредственного впрыска являются:

  • система достаточно сложна,
  • система имеет высокую стоимость.

Данная система затратная в производстве. Ее элементы работают с топливом под большим давлением. Иная ситуация у обычного способа образования смеси. Крепость форсунок должна выдерживать давление, температуру в цилиндрах.

Таким образом, эта система является новой технологией, позволяющей двигателям сжигать, эффективно прорабатывать горючее. Она позволяет увеличить мощность, экономичность двигателей автомобилей, а также сократить атмосферные выбросы.

Недостатки

Главным недостатком непосредственного впрыска является частота ремонта двигателя. Конструктивно форсунка установлена в головке блока цилиндров, а не в коллекторе, как в распределенном впрыске.

Распределенный впрыск дает явное преимущество – омывает впускные клапана, не давая им обрастать нагаром, либо прогореть.

Здесь такой возможности нет, из-за чего к 100 000 км двигатель начинает троить без явных на то причин. После вскрытия ГБЦ фиксируется факт обрастания клапанов толстым слоем нагара, не позволяющим своевременно открывать из закрывать клапану.

Приводит вышеуказанный недостаток к тому, что каждые 100 000 километров требуется снятие ГБЦ с дальнейшей мойкой, шлифовкой и заменой прокладки ГБЦ.

Второй момент: форсунки и ТНВД. Перелив форсунки — серьезная неисправность. Приводит перелив к тому, что свеча зажигания не способна воспламенить такое количество топлива, из-за чего возникает гидроудар.

Обратный момент – недостаточное количество топлива приводит к тому, что поршни работают «на сухую», что приводит к немедленному перегреву и разрушению поршня.

Стоимость обслуживания подобного двигателя невысока, однако ремонт с заменой деталей топливной системы крайне дорог. Минимальная стоимость каждой форсунки — 100$, а восстановленный ТНВД – от 300$.

Виды распределенного впрыска топлива

В системе распределенного впрыска топливо в каждый цилиндр впрыскивается отдельной форсункой. Существует несколько разновидностей распределённого впрыска. Различаются они по времени открытия форсунок. К примеру, в случае одновременного впрыска все форсунки открываются разом. Если форсунки открываются попарно, впрыск называется попарно-параллельным.

Связующим звеном между современной системой распределенного впрыска и карбюратором был моновпрыск — система, с управляемой компьютером единственной форсункой

Большинство современных автомобилей оснащено системами фазированного впрыска. В этой системе каждая форсунка управляется индивидуально и открывается в наиболее удачный с точки зрения заложенной в блоке управления программы момент, то есть непосредственно перед началом такта впрыска.

Как правило, в топливной системе фазированного впрыска в управляющей программе предусмотрены два дополнительных режима: прогрева и аварийный режим. В случае их задействования фазированный впрыск заменяется попарно-параллельным. Это позволяет двигателю в период прогрева работать в интенсивном режиме и на относительно высоких оборотах. В аварийном режим, в случае неисправности одного из датчиков, показания которого влияют на количество впрыскиваемого топлива, обеспечивается бесперебойная работа двигателя при разной нагрузке. Как правило, поводом для включения аварийного режима становится неисправность основного датчика, показаниями которого руководствуется блок управления при дозировке топлива, — датчика фазы или, иначе, датчика положения распределительного вала.

Читать еще:  Большой расход масла в двигателе на киа сид

Последний тип распределенного впрыска — прямой впрыск, представляющий собой разновидность фазированного. В этой системе топливо впрыскивается не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра.

Преимущества и недостатки прямого впрыска двигателя

Ещё в начале 2000-х годов в Украину начали попадать первые автомобили Mitsubishi с обозначениями GDI около индексов, указывающих на объём двигателя.

Под этой аббревиатурой скрывается непосредственный впрыск топлива в цилиндры двигателя — именно эта японская компания стала первой, начавшей серийное производство силовых агрегатов с такой системой впуска. Такой мотор заслужил очень неоднозначные отзывы, поэтому перед покупкой автомобилей Mitsubishi следует внимательно рассмотреть плюсы и минусы двигателя GDI.

Это будет полезным и покупателям машин других производителей, поскольку такие двигатели устанавливаются на автомобили Volkswagen, GM, Toyota, Mercedes и других марок.

Теоретическая часть

Обычный инжекторный двигатель, который использует коллекторную систему смесеобразования, предполагает подачу в цилиндры уже готового бензовоздушного состава. Такое смешивание воздуха и горючего происходит во впускном коллекторе, где устанавливаются форсунки, управляемые электроникой. Если же говорить про двигатель GDI, то в нём форсунка направлена непосредственно в камеру сгорания. Соответственно, через впускные клапаны подаётся только воздух, а процесс смесеобразования происходит непосредственно в цилиндрах.

Камера сгорания двигателя GDI

Естественно, добиться однородного состава топливовоздушной смеси в таких условиях очень сложно, поэтому двигатель GDI управляется сложным электронным блоком, в котором используется программное обеспечение, рассчитанное на несколько различных циклов работы. Кроме того, для достижения идеальных параметров смесеобразования необходимо использовать специальные вихревые форсунки, которые подают топливо внутрь в виде мелкодисперсионного тумана.

Стоит сказать, что основные плюсы двигатель GDI получает в результате работы на сверхобеднённой смеси, в которой содержание бензина по сравнению с воздухом уменьшено до 1:20, тогда как при распределённом впрыске соотношение поддерживается на постоянном уровне 1:14. Однако даже мотор с непосредственным впрыском не может работать постоянно в таком режиме, поэтому под нагрузками в его системе впуска восстанавливается нормальное смесеобразование.

За счёт этого двигатель GDI должен оснащаться двухступенчатой системой подачи топлива. Именно со всеми этими отличиями и связаны основные минусы конструкции — посмотрим, смогут ли их превзойти плюсы, полученные от перехода на непосредственный впрыск.

Положительные стороны

Как уже говорилось выше, главные плюсы двигатель GDI получает благодаря возможности работы на сильно обеднённой смеси при отсутствии больших нагрузок. Преимуществом уменьшения соотношения с 1:14 до 1:20 является существенное снижение расхода топлива при движении в смешанном или городском цикле. Исследования специалистов показывают, что в городском заторе с длительной работой двигателя на постоянных оборотах холостого хода затраты горючего уменьшаются сразу на 20–25%. Однако говорить о таких же результатах при быстрой езде по трассе не приходится — двигатель GDI будет требовать столько же топлива, сколько и силовой агрегат с распределённым впрыском.

Двигатель KIA с системой GDI

Дополнительные плюсы удаётся получить и от смесеобразования, происходящего непосредственно в камере сгорания. Специалисты по двигателям автомобилей могут сказать, что горение в цилиндре происходит неравномерно — больше всего топлива удаётся поджечь в непосредственной близости к свече, тогда как дальние части камеры охватываются неравномерно, что и приводит к выбросу остатков горючего в выхлопную трубу. Компания Volkswagen впервые предложила технологию послойного прямого впрыска топлива, назвав её FSI — впоследствии другие автомобильные фирмы приняли на вооружение такую методику.

За один обычный такт впуска форсунка может впрыскивать до пяти порций топлива, которые образуют неравномерную смесь, составленную с учётом всех нюансов процесса горения. Благодаря этому двигатели FSI и современные агрегаты GDI имеют меньший расход топлива, меньшую токсичность выхлопа, а также лучшую стабильность работы на невысоких оборотах.

Двигатель V6 FSI Audi

Такое изменение смесеобразования позволяет получить и другой положительный эффект, сущность которого заключается в повышении мощности и тяги приблизительно на 10–15%. Кроме того, двигатель GDI позволяет получить плюсы, связанные с уменьшением объёма нагара. Соответственно, увеличивается срок службы многих компонентов, а масло сохраняет большую часть своих свойств вплоть до момента замены. Плюсы заключаются и в снижении вероятности поломки мотора в результате закупорки масляных каналов продуктами сгорания топлива. Однако ни одна сложная конструкция не может обойтись без своих минусов — включая и мотор с непосредственным впрыском.

Читать еще:  Что делать когда пробивает прокладку на двигателе 402

Главные недостатки

Минусы двигателей с прямым впрыском связаны с использованием более сложной системы впуска, в состав которой входит и топливный насос высокого давления, похожий на аналогичную конструкцию в дизельном силовом агрегате. Применение таких агрегатов приводит к тому, что двигатель GDI становится чувствительным к качеству топлива. Это касается не только содержания твёрдых частиц, но также наличия в горючем соединений серы, железа, фосфора и многих других минералов. Минусы проявляются в частых поломках мотора при заправке некачественным топливом.

Схема системы питания двигателя GDI

Кроме того, проблемы двигателей с непосредственным впрыском связаны и с тем, что в них применяются очень специфические технологические решения, которые пока знакомы лишь немногим специалистам сервисных центров. За счёт этого отремонтировать двигатель GDI не так просто, как обычный агрегат с распределённым впрыском. Минусы этих двигателей могут быть связаны и с упомянутой в теоретической части двухступенчатой системой подачи топлива. Практически у каждого производителя есть свои специфические поломки:

  • Моторы Toyota и Lexus с непосредственным впрыском страдают от поломки клапанов двухступенчатого насоса, приводимого распредвалом. В результате бензин поступает в картер двигателя, что приводит к его непоправимым поломкам в течение 1–2 дней;
  • Двигатели Mitsubishi оснащаются двумя различными насосами — низкого и высокого давления. Второй узел достаточно часто забивается твёрдыми частицами, содержащимися в некачественном топливе. В результате мотор может отлично работать на холостых и низких оборотах, но глохнуть при нажатии на педаль газа;
  • В двигателях Cadillac применяются пьезофорсунки с особым напылением. При длительной работе на топливе с высоким содержанием серы они разрушаются, что приводит к необходимости ремонта стоимостью в 1500–2000 долларов.

Пьезофорсунка двигателя GDI

Минусы могут заключаться и в малой распространённости запчастей к таким двигателям — очень часто их приходится ожидать в течение 2–3 недель, что приводит к длительным простоям автомобиля. Поэтому, приобретая машину с прямым впрыском топлива, стоит серьёзно задуматься о вопросах её ремонта, а также о необходимости заправки качественным топливом на фирменных АЗС.

Стоит ли покупать?

Конечно, двигатели с непосредственным впрыском имеют более высокую мощность и тягу, а также способны обеспечивать экономию топлива. Однако у них есть существенные минусы, которые связаны с надёжностью и требованиями к качеству топлива. Поэтому их эксплуатация в украинских условиях может приводить к частым дорогостоящим ремонтам. Но в последнее время в продаже появились автомобили, которые прошли специальную адаптацию.

Они могут заправляться обычным бензином, продающимся на наших заправках, не создавая угрозу больших материальных затрат. Их преимущества не столь значительны, но даже адаптированные моторы с непосредственным впрыском позволяют экономить немало топлива, получая при этом лучшие динамические параметры.

Какое ГБО поставить на FSI, TFSI, TSI, GDI

В зависимости от производителя оборудования, системы способны обеспечивать разное соотношение бензина к газу, так:

  1. Оборудование фирмы Prins (Голландия) обеспечивает соотношение в пределах 5-10% бензина к 90-95% газа.
  2. Landi Renzo Direct 20/80%.
  3. Stag 400 DPI (Польша) 25-30%/70-75%.
  4. BRC Sequent Direct Injection (Италия) 10/90%.
  5. LOVATO EASY FAST direct injection (Италия) 10/90%.

Стоимость комплектов 4-го поколения для GDI выше, в пределах 55-110 тысяч рублей (конечная цена зависит от мощности мотора и комплектации оборудования под конкретный автомобиль).
Конечно для авто с непосредственным впрыском срок окупаемости газового оборудования будет больше и экономические показатели также будут ниже чем на машинах с распределённой подачей горючего. Но как показывает практика, а также основываясь на многочисленных отзывах владельцев таких автомобилей, всё равно снижение затрат на топливо существенно.

Существует ещё одно техническое решение – установка последних разработок газобаллонного оборудования (ГБО 5 поколения и 6-го). Но это уже совсем другая история.

Ниже представлены таблицы по подбору ГБО к машинам с непосредственным впрыском.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector