Toyota-navi.ru

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

Что такое прямой впрыск топлива на бензиновом двигателе

Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях

Система непосредственного впрыска топлива (СНВТ) (Gasoline Direct Injection (GDI)) — Инжекторная система подачи топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с распределённым впрыском топлива, у которой форсунки расположены в головке цилиндров и впрыск топлива происходит непосредственно в цилиндры. Топливо подается под большим давлением в камеру сгорания каждого цилиндра в противоположность стандартной системе распределённого впрыска топлива, где впрыск производится во впускной коллектор.

Такие двигатели более экономичны (до 15% экономии [1] ), отвечают более высоким экологическим стандартам, однако и более требовательны к качеству топлива.

Прямой впрыск топлива: устройство системы непосредственного впрыска

Как уже было сказано выше, горючее в подобных системах питания подается непосредственно в камеру сгорания двигателя. Это значит, что форсунки распыляют бензин не во впускном коллекторе, после чего топливно-воздушная смесь поступает через впускной клапан в цилиндр, а впрыскивают топливо в камеру сгорания напрямую.

Первыми бензиновыми двигателями с непосредственным впрыском стали моторы GDI на моделях японской компании Mitsubishi. В дальнейшем схема получила широкое распространение, в результате чего сегодня ДВС с такой системой подачи топлива можно встретить в линейке многих известных автопроизводителей.

Например, концерн VAG представил ряд моделей Audi и Volkswagen с атмосферными и турбированными бензиновыми двигателям TFSI, FSI и TSI, которые получили непосредственный впрыск топлива. Также двигатели с прямым впрыском производит компания BMW, Ford, GM, Mercedes и многие другие.

Такое широкое распространение непосредственный впрыск топлива получил благодаря высокой экономичности системы (около 10-15% по сравнению с распределенным впрыском), а также более полноценному сгоранию рабочей смеси в цилиндрах и снижению уровня токсичности отработавших газов.

Система непосредственного впрыска: конструктивные особенности

Итак, давайте в качестве примера возьмем двигатель FSI с его так называемым «послойным» впрыском. Система включает в себя следующие элементы:

  • контур высокого давления;
  • бензиновый ТНВД;
  • регулятор давления;
  • топливную рампу;
  • датчик высокого давления;
  • инжекторные форсунки;

Начнем с топливного насоса. Указанный насос создает высокое давление, под которым топливо подается к топливной рампе, а также на форсунки. Насос имеет плунжеры (плунжеров может быть как несколько, так и один в насосах роторного типа) и приводится в действие от распредвала впускных клапанов.

Кстати, в схеме используется специальный клапан-предохранитель, который стоит в рейке. Указанный клапан нужен для того, чтобы избежать слишком высокого давления топлива и тем самым защитить отдельные элементы системы. Рост давления может возникать по причине того, что горючее имеет свойство расширяться при нагреве.

Датчик высокого давления является устройством, которое измеряет давление в топливной рейке. Сигналы от датчика передаются на ЭБУ (электронный блок управления двигателем), который, в свою очередь, способен изменять давление в топливной рейке.

Читать еще:  Что нужно сделать при замене масла в двигателе

Если же говорить о системе прямого впрыска, вместе с датчиком высокого давления топлива для ее работы задействованы: датчик коленчатого вала, ДПРВ, датчик положения дроссельной заслонки, воздухорасходомер, датчик температуры воздуха во впускном коллекторе, датчик температуры ОЖ и т.д.

Благодаря работе этих датчиков на ЭБУ поступает нужная информация, после чего блок посылает сигналы на исполнительные устройства. Это позволяет добиться слаженной и точной работы электромагнитных клапанов, форсунок, предохранительного клапана и ряда других элементов.

Как работает система непосредственного впрыска топлива

Главным плюсом непосредственного впрыска является возможность добиться различных типов смесеобразования. Другим словами, такая система питания способна гибко изменять состав рабочей топливно-воздушной смеси с учетом режима работы двигателя, его температуры, нагрузки на ДВС и т.д.

  • Послойное смесеобразование задействуется тогда, когда нагрузки на двигатель низкие или средние, а обороты коленвала небольшие. Если просто, в таких режимах смесь несколько обедняется в целях экономии. Стехиометрическое смесеобразование предполагает приготовление такой смеси, которая легко воспламеняется, при этом не является слишком обогащенной.
  • Гомогенное смесеобразование позволяет получить так называемую «мощностную» смесь, которая нужна при больших нагрузках на двигатель. На обедненной гомогенной смеси в целях дополнительной экономии силовой агрегат работает на переходных режимах.
  • Когда задействован режим послойного смесеобразования, дроссельная заслонка широко открыта, при этом впускные заслонки находятся в закрытом состоянии. В камеру сгорания воздух подается с высокой скоростью, возникают завихрения воздушных потоков. Горючее впрыскивается ближе к концу такта сжатия, впрыск производится в область расположения свечи зажигания.

За короткое время до того, как на свече появится искра, образуется топливно-воздушная смесь, в которой коэффициент избыточного воздуха составляет 1.5-3. Далее смесь воспламеняется от искры, при этом вокруг зоны воспламенения сохраняется достаточно количество воздуха. Указанный воздух выполняет функцию температурного «изолятора».

В этом случае горючее впрыскивается еще на такте впуска, в результате чего удается получить однородную смесь. Избыток воздуха имеет коэффициент, близкий к единице. Такая смесь легко воспламеняется и полноценно сгорает по всему объему камеры сгорания.

Обедненная гомогенная смесь создается тогда, когда дроссельная заслонка полностью открыта, а впускные заслонки закрыты. В этом случае воздух активно движется в цилиндре, а впрыск горючего приходится на такт впуска. ЭСУД поддерживает избыток воздуха на отметке 1.5.

Дополнительно к чистому воздуху могут быть добавлены отработавшие газы. Это происходит благодаря работе системы рециркуляции отработавших газов EGR. В результате выхлоп повторно «догорает» в цилиндрах без ущерба для мотора. При этом снижается уровень выброса вредных веществ в атмосферу.

Что в итоге

Как видно, прямой впрыск позволяет добиться не только экономии топлива, но и хорошей отдачи от двигателя как в режимах низких и средних, так и высоких нагрузок. Другими словами, наличие непосредственного впрыска означает, что оптимальный состав смеси будет поддерживаться на всех режимах работы ДВС.

Читать еще:  Через сколько тысяч менять масло в двигателе калина

Рекомендуем также прочитать статью о том, чем инжекторный впрыск отличается от карбюратора. Из этой статьи вы узнаете об основных отличиях данных решений, а также какие плюсы и минусы имеет карбюратор и инжектор.

Что касается недостатков, к минусам прямого впрыска можно отнести разве что повышенную сложность во время ремонта и цену запчастей, а также высокую чувствительность системы к качеству горючего и состоянию фильтров топлива и воздуха.

Что такое инжектор: особенности и отличия от карбюратора

Устройство и схема работы инжектора. Плюсы и минусы инжектора по сравнению с карбюратором. Часты неисправности инжекторных систем питания. Полезные советы. Читать далее

Тюнинг топливной системы двигателя

Тюнинг топливной системы атмосферного и турбо двигателя. Производительность и энергопотребление бензонасоса, выбор топливных форсунок, регуляторы давления. Читать далее

Как переделать инжекторный двигатель на карбюраторный

Установка карбюратора вместо инжектора, особенности процесса замены системы впрыска. Замена карбюратора на инжекторный электронный впрыск. Рекомендации. Читать далее

Настройка моновпрыска своими руками

Что такое моноинжектор: главные отличия и особенности одноточечной системы впрыска топлива. Как проверить и самостоятельно настроить моновпрыск . Читать далее

Система питания дизельного двигателя

Устройство и схема работы системы питания дизельного двигателя. Особенности топлива и его подачи , основные компоненты системы питания, турбодизельный ДВС. Читать далее

Насос VP-44 и система непосредственного впрыска…

Конструкция дизельного топливного насоса высокого давления, потенциальные неисправности, схема и принцип работы на примере устройства системы топливоподачи. Читать далее

Что в итоге

Как видно, прямой впрыск позволяет добиться не только экономии топлива, но и хорошей отдачи от двигателя как в режимах низких и средних, так и высоких нагрузок. Другими словами, наличие непосредственного впрыска означает, что оптимальный состав смеси будет поддерживаться на всех режимах работы ДВС.

Что касается недостатков, к минусам прямого впрыска можно отнести разве что повышенную сложность во время ремонта и цену запчастей, а также высокую чувствительность системы к качеству горючего и состоянию фильтров топлива и воздуха.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Недостатки

Несмотря на положительные стороны и достойные отзывы пользователей, такой механизм сопровождается сложностями в области его создания и обслуживания:

  • Непосредственный впрыск имеет весьма сложное устройство системы, следовательно, повышенную стоимость по сравнению с традиционной программой.
  • К элементам и составным частям такой системы предъявляется большое количество требований по качеству, прочности и точности деталей, что делает себестоимость GDI более высокой.
  • Форсунки при GDI (прямой впрыск) должны выдерживать высокие температурные показатели и прочие жесткие условия, а также давление разрушительного характера.

Кроме того, двигатели, работающие в системе GDI, очень привередливы к качеству топлива и его октановому числу.

Таким образом, система имеет «подводные камни», способные изменить отношение к ней крупных мировых производителей. Тем не менее нет удивительного в том, что через несколько лет львиная доля представителей автомобильного рынка перейдет именно на такие двигатели.

Читать еще:  Двигатель ваз 2105 с ремнем грм тюнинг

Виды смесеобразования

В ДВС для полного сгорания топлива на каждый грамм бензина нужно 14,7 грамм воздуха. Это гомогенная стехиометрическая смесь. Если воздуха будет меньше- не всё топливо сможет сгореть. Если воздуха будет больше, чем 17 грамм на каждый грамм бензина, то возникают проблемы воспламенения такой смеси от свечи. Но эти проблемы решаются непосредственным впрыском: топливо концентрируется вокруг свечи, а возле стенок цилиндра остаётся чистый воздух почти без содержания топлива.

Для эффективного сгорания топлива реализовано несколько типов смесеобразования:

  • послойное (гетерогенное);
  • стехиометрическое гомогенное;
  • гомогенное.

Гетерогенная смесь (послойное смесеобразование). Такая смесь применяется при движении автомобиля при низких нагрузках, расход топлива получается небольшой, а соотношение бензин-воздух может достигать 1:40.

Воздух поступает в цилиндр по одному дроссельному каналу, второй в это время закрыт. Это позволяет придавать поступающему воздуху завихрения, а выемки на днище поршня позволяют завихрениям сохраняться до конца такта сжатия.

Впрыск топлива осуществляется в конце такта сжатия, бензин хорошо перемешивается с воздухом благодаря завихрениям, и максимальная концентрация бензина возникает вокруг свечи зажигания, куда бензин перемещается воздушным потоком.

Топливо располагается исключительно вокруг свечи зажигания, в то время как между днищем поршня, стенками цилиндра и топливо-воздушной смесью располагается прослойка из воздуха и отработавших газов. Вот это и называется послойное смесеобразование.

Воздушная подушка выполняет сразу две функции:

  1. Уменьшает теплопотери, так как выполняет роль теплового изолятора, что позволяет использовать больше энергии с пользой
  2. Уменьшает детонацию топлива— детонация возникает из-за слишком быстрого распространения взрывной волны, а воздушная подушка выступает в роли демпфера.

Стехиометрическое гомогенное смесеобразование. Тут воздуха ровно столько, чтобы хватило сжечь весь бензин, 1:15 по массе. Впрыск топлива происходит на такте впуска, бензин поступает в камеру сгорания одновременно с воздухом и хорошо перемешивается. Такая смесь используется на промежуточных режимах двигателя, а также на холостом ходу.

Гомогенная смесь образуется на максимальных режимах работы двигателя, когда дроссельная заслонка максимально открыта. Эта смесь получается не гомогенной, а с коэффициентом избытка воздуха 1,5, то есть воздуха здесь в полтора раза больше, чем нужно для сжигания топлива.

Такая смесь будет обеднённой, и на двигателе без непосредственного впрыска возгорания не произошло бы, так как смесь с соотношением топлива к воздуха более чем 1:17 уже затруднительны, а здесь разрыв в 1,5 раза больше. Но так как впрыск непосредственный, то бензин из форсунки можно направить непосредственно в район свечи зажигания.

Таким образом, и топливо экономится, и отдача от сгорания топлива выше.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector