Прямой впрыск: плюсы и минусы двигателей FSI, что это такое

Содержание

Прямой впрыск. Зло или благо?

Насколько проблемны в Украине двигатели с непосредственным впрыском? Леонид ВОРОБЬЕВ, пообщавшись с экспертами, считает, что все не так уж плохо.

Сегодня уже мало кто вспоминает о карбюраторных двигателях, а ведь они изжили себя не так уж давно. Сколько копий было сломано на тему, стоит ли переходить на впрыск! И вот производитель уже не оставляет выбора, и автолюбитель вынужден смириться. Лишь спустя некоторое время приходит понимание всех преимуществ инжекторных моторов. Похожий сценарий можно наблюдать и сейчас: непосредственный впрыск медленно, но верно заменяет собой распределенный, как бы ни возражали против этого украинские владельцы автомобилей. А есть ли смысл возражать?

Для начала заметим, что непосредственный впрыск имеет очевидные преимущества. Он позволяет двигателю работать на сверхобедненных смесях, что в условиях ужесточающихся норм токсичности и дорожающего топлива весьма актуально.

Эффект налицо

В различных режимах движения мотор с непосредственным впрыском позволяет экономить топливо. Особенно явно экономия сказывается в городском цикле — в условиях мегаполиса значительную часть времени мотор работает на холостом ходу или при частичных нагрузках. Однако, чтобы добиться этого, пришлось усложнить конструкцию двигателя. Давление в топливной магистрали возросло в разы — иначе не обеспечить требуемый распыл топлива. Для работы с таким давлением усовершенствовали практически все компоненты системы. Они стали очень требовательны к качеству топлива, которое у нас до сих пор существенно отличается от европейского. Именно это и пугает потенциальных покупателей. Не возникнет ли проблем, не придется ли регулярно наведываться в сервис?

Конечно, определенные сложности в диагностике и обслуживании двигателей с непосредственным впрыском есть. Не все диагносты знакомы с этой системой и способны с ней работать. Кроме того, необходимо наличие специального оборудования — к примеру, форсунки без съемника уже не демонтируешь. Датчиков стало больше, появился неведомый для владельцев бензиновых автомобилей ТНВД. Логично предположить, что, чем сложнее конструкция, тем больше шансов, что она выйдет из строя. А компоненты системы непосредственного впрыска недешевы, к тому же они по большей части одноразовые. Взять тот же ТНВД — он ремонту не подлежит.

Дороже, но долговечнее

Однако, несмотря на все эти особенности, говорить о низкой надежности подобных систем было бы неправильно. За более высокой (по сравнению с традиционными системами) ценой стоит более высокое качество изготовления деталей, следовательно, и ресурс у них больше. К тому же не следует забывать об экономии денег на заправку. Здесь можно провести аналогию с дизелями: хотя они дороже в обслуживании, за счет умеренных аппетитов в итоге позволяют владельцу тратить на эксплуатацию меньше, особенно при больших пробегах.

Собственно, можно бесконечно долго спорить о преимуществах и недостатках систем непосредственного впрыска, но рано или поздно производители не оставят нам выбора. Экологические нормы не позволят.

Прямой впрыск топлива — Журнал «4х4 Club»

Для дизельных двигателей уже давно любой впрыск – непосредственный, в то время как для бензиновых моторов на сегодняшний день это последнее слово техники…

Еще на заре двигателестроения, сто лет назад, пути бензиновых и дизельных моторов разошлись. И тому были весомые причины в виде различия теории двух типов, а также совершенно разной организации горения смесей в цилиндре. Точнее, способа поджигания того, что должно было сгореть и выдать тепло для работы. Пройдя долгие пути совершенствования, моторы с зажиганием от свечи и двигатели, в которых смесь вспыхивает от сжатия, перепробовали в качестве топлив буквально все, что только может гореть, от керосина и тяжелых фракций нефти до природного газа, спирта и растительного масла. Системы питания этих моторов тоже были весьма разнообразны – от распылителей наподобие садовой лейки до впрыскивания топлива и в коллектор, и прямо в камеру сгорания. В итоге последние и победили всех остальных.

КОМПОНЕНТЫ.
Три главные части систем непосредственного впрыска – насос высокого давления, общая рампа с форсунками и электронный блок управления впрыском. За кажущейся простотой многочисленные технические ноу-хау, но рядовому сервисмену и common rail, и бензиновые аналоги обслуживать легко

СЖЕЧЬ БЕЗ ОСТАТКА
Но просто доставить заряд топлива в цилиндр оказалось недостаточно. Для того чтобы сделать моторы более экономичными и снизить выбросы вредных веществ в выхлопных газах, инженерам пришлось научиться управлять еще и скоростью горения смеси, а также точно позиционировать зону начала горения, направление продвижения пламени при рабочем ходе и его температуру. Помимо оптимизации формы самой камеры сгорания, единственным способом столь точной «стрельбы» топливом по рабочему объему стало повышение давления впрыска, вследствие чего появились системы типа сommon rail. Это название мы привыкли употреблять для дизельных систем. Бензиновые аналоги именуются «прямой впрыск», и у каждого производителя называются по-своему (GD-I – у Mitsubishi, FSI – у группы Volkswagen-Audi и т. д.).

ОБЩАЯ РАМПА
Отличие аппаратуры common rail от обычных систем впрыска прежде всего в очень большом (от 200 до 2000 бар) рабочем давлении. Топливо под большим давлением аккумулируется в довольно толстой общей емкости вблизи форсунок – топливной рампе. Потому такой впрыск еще называют аккумуляторным. Большой объем рампы снижает пульсацию давления от работы форсунок, что особенно актуально для дизелей. Форсунки открываются электроимпульсом и могут быть как обычными электромагнитными, так и пьезоэлектрическими. Высокое давление нагнетает механический топливный насос.

Для чего оно нужно? Исключительно для того, чтобы за очень короткий промежуток (миллисекунды) можно было впрыснуть заряд смеси, а за весь рабочий ход одного цилиндра успеть сделать несколько таких «инъекций».

ХОЛОДНЫЙ ПУСК.
Чтобы дизель пускался в любой мороз, прямо в камере сгорания торчит раскаленный носик электрической свечи накаливания. После запуска свеча отключается

В дизельных моторах подобный цикл работы, помимо более полного сгорания, позволяет избавиться от характерного «металлического» стука. Именно поэтому современные директ-дизели так тихи и почти не дают вибраций. Кроме того, точное позиционирование огненного факела позволяет даже устроить вспышку в центре камеры, оставив воздушную прослойку у стенок. Это снижает теплонагруженность дизеля и повышает его КПД (больше тепла используется на работу, меньше без дела отдается в атмосферу). И, наконец, управляемое сгорание смеси снижает вредные выбросы.

В бензиновых моторах прямой впрыск тоже позволяет точно регулировать процессы работы и, кроме того, дает возможность получить послойное горение (именно так переводится «фольксвагеновское» Fuel Stratified Injection). Зачем это нужно? Для той же экономии топлива. Дело в том, что, как известно, для бензинового двигателя есть оптимальное соотношение бензина к воздуху, называемое стехиометрическим (примерно 1:17). Но на некоторых режимах мотор может отлично работать и при соотношении 1:40. Только такую бедную смесь уже не поджечь свечой. Послойный впрыск позволяет получить в камере сгорания слои смеси с разным соотношением в разных местах – богатым в небольшом объеме возле свечи и сверхбедным во всем остальном объеме. За счет этого помимо экономии топлива и выдающейся экологичности наблюдается снижение шумности и тепловых потерь.

СОВЕРШЕНСТВО.
Вот она, мечта двигателиста, – огненный вихрь в камере сгорания, равномерно охватывающий весь объем, не касающийся стенок и не оставляющий недогоревшей смеси. На сегодняшний день это лучший способ превратить химическую энергию топлива в механическую работу внутри теплового мотора

КОШМАРЫ ПРЯМОГО ВПРЫСКА

Как ни странно, компоненты common rail оказались даже дешевле, чем аналогичная дизельная аппаратура. Ничего удивительного в этом нет – вместо громоздкого и технически крайне сложного ТНВД обычного дизеля здесь лишь один насос. А все функции управления мотором, ранее возложенные на ТНВД, теперь отданы электронике, которая заведомо дешевеет с каждой минутой. К тому же, перепрограммировав, эти системы гораздо легче приспособить к изменению характеристик,. Бензиновые аналоги тоже не далеко ушли по хлопотности изготовления от обычного впрыска, хотя и имеют более точные детали.

Но нам с вами, разумеется, всегда хочется узнать и об обратной стороне любого новаторства. Неужели все так безоблачно у систем аккумуляторного впрыска? Чем common rail и его бензиновые аналоги могут расстроить владельца?

Если мы будем говорить о дизельных моторах, то одно обстоятельство, безусловно, есть. И связано оно напрямую с организацией процесса горения, вернее, со снижением теплопотерь. Помните про более высокий КПД? Та энергия, что раньше шла на разогрев мотора (и через систему охлаждения-отопления к нам с вами), теперь совершает полезную работу. В северных странах этот факт означает, что водителю и пассажирам достанется меньше тепла, особенно на холостых, когда любой дизель и так почти не «греет». Правда, тут хороший рецепт – автономный подогреватель, коими и оснащают многие автомобили с common rail прямо на заводе. Для дизелей с большим объемом и автомобилей класса выше среднего этот «довесок» почти незаметен ни в цене, ни по расходу топлива. Обладателям же авто поменьше здесь придется смириться с тем, что технологичность их двигателя явно превышает таковую у остальных систем автомобиля.

Для бензиновых моторов подобной проблемы нет, и все остальные тревоги владельцев прямого впрыска нужно рассматривать через призму аккуратного отношения к таким моментам, как качественное топливо, регулярное ТО и разумная эксплуатация.

В НОГУ СО ВРЕМЕНЕМ

Да, бензин плохого качества современные системы высокого давления переваривают с трудом. Правда, скорее всего больше пострадают не они сами, а топливные фильтры и катализаторы. Хватанув один раз паленого топлива на плохой заправке и увидев желтую лампочку «Джеки Чан», просто игнорируйте эту колонку в дальнейшем и при случае нанесите визит сервисменам. Фатальный исход при таком одноразовом событии очень маловероятен.

Хуже обстоит дело с директ-дизелями, чья топливная аппаратура совершенно не переваривает ни серу в дизтопливе, ни парафины в холодное время. Но от этого же топливного «мусора» аналогично страдают и обычные дизели, вернее, их чувствительные ТНВД. Да и топлива некачественного с каждым днем у нас все меньше. Во всяком случае, на шоссе, по которому передвигаются фуры, риск заправиться плохим дизтопливом минимален. Ведь на большинстве современных тягачей тоже дизели с common rail. Речь скорее о том, на какой из сетей солярка чуть чище и где зимой сильнее разбавляют зимний дизель летним.

Да, гонять современный мотор «в хвост и в гриву», кормя его чем попало, увы, не получится. И это мне представляется вполне адекватной платой за его показатели и за хотя бы умозрительную заботу о чистоте окружающего воздуха.

ТЕСНО. Четыре клапана, форсунка впрыска и свеча зажигания помещаются над поршнем с трудом. Миниатюрные свечи – следствие технической эволюции

Из моего почти десятилетнего опыта дальних путешествий на различных автомобилях, большая часть которых была оборудована системами впрыска высокого давления, ни разу не возникло фатальных проблем с мотором из-за топлива. Да, Check Engine вспыхивал пару-тройку раз. Однажды даже дизельный BMW 530 дал черного «медведя» после заправки под Смоленском, но не более того. Особо беспокоящимся дизелистам просто посоветую приобрести антигелевые и цетаноповышающие присадки и не пользоваться подозрительными бензоколонками, которые объезжают стороной дальнобойщики.

ТАМОЖНЯ ДАЕТ ДОБРО
Иностранные производители, хотя и отчаянно сопротивлялись первое время поставкам в Россию машин с прямым впрыском и сommon rail, тем не менее мало-помалу дали зеленый свет самым современным моторам. Как же иначе, если других двигателей с каждым днем все меньше?

Моторы с прямым впрыском высокого давления сегодня уже не редкость. Для инженеров-мотористов это даже не сегодняшний, а почти вчерашний этап двигателестроения. И хотим мы этого или нет, директ-моторы постепенно вытеснят все остальные типы. Примерно так, как когда-то на смену керосиновым, паровым, газогенераторным автомобилям и конным повозкам пришел бензиново-дизельный транспорт. Но и эти продвинутые моторы не панацея. На смену им уже спешат еще более требовательные к вниманию гибриды, электромобили, даже водородные машины дня завтрашнего. Но это уже тема другой статьи.

Прямой впрыск метана — Abiznews

Компания Bosch возглавила консорциум по разработке и совершенствованию систем впрыска сжатого природного газа.

Непосредственный впрыск можно использовать не только в дизельных и бензиновых двигателях. Эта система подачи топлива способна сделать еще более экономичными и экологичными двигатели, работающие на сжатом природном газе (метане). По сравнению с нынешними системами, использующими многоточечный впрыск газа в коллектор, перспективная система непосредственного впрыска топлива способна на 60% увеличить крутящий момент на низких оборотах, и в будущем способна повысить динамические характеристики автомобилей с газобаллонным оборудованием. Тем не менее, до сих пор нет ни одной технологии для непосредственно впрыска природного газа в камеру сгорания двигателя. В проекте Direct4Gas исследователи пытаются разработать систему прямого впрыска для двигателей, которые работают исключительно на сжатом метане.

Современные автомобили, работающие на сжатом природном газе, как правило, могут работать и на бензине, и на газе. Двигатели этих автомобилей укомплектованы системой впрыска бензина, а во время работы на метане эти автомобили используют дополнительную топливную систему. «Проблема такой ситуации в том, что ни процесс сгорания, ни показатели КПД, ни образование выбросов не могут быть оптимизированы. Метан, как и бензин, нужно впрыскивать непосредственно в камеру сгорания, – говорит д-р Андреас Биркефельд, руководитель проекта Direct4Gas в Robert Bosch GmbH. – Поскольку метан и бензин работают по-разному при прямом впрыске, важно оптимизировать процесс сгорания для метана».

В проекте Direct4Gas исследователи и инженеры разрабатывают систему непосредственного впрыска, способную быть особенно надежной, герметичной и прочной, и дозировать точное количество газового топлива для впрыска. Модификации самого двигателя сведены к минимуму, так что промышленность может продолжать использовать те же компоненты, что и для бензиновых двигателей. Команда проекта комплектует экспериментальные газовые двигатели недавно разработанным клапаном впрыска высокого давления. Систему предполагается тестировать в лаборатории и непосредственно на транспортных средствах. Исследователи также изучают образование топливно-воздушной смеси, процесс управления зажиганием и образование токсичных газов. По мнению инженеров, непосредственный впрыск способен на 60% увеличить крутящий момент при низких оборотах двигателя. Это сделало бы двигатели на метане в будущем значительно динамичнее.

Долгосрочная цель консорциума поставщиков автомобильных компонентов и автопроизводителей – это создание условий, при которых технология сможет выйти на рынок. Проект Direct4Gas является важным шагом на пути к этой цели. Компания Robert Bosch GmbH возглавляет этот консорциум. Партнерами проекта выступают Daimler AG и Штутгартский научно-исследовательский институт автомобильной техники и двигателей (FKFS). Компания AG & Co. KG является ассоциированным партнером. После резолюции Бундестага, в рамках инициативы «Повышение эффективности трансмиссии транспортного средства», Федеральное министерство экономики и энергетики на проект Direct4Gas выделило 3,8 млн евро. Проект будет работать с 2015 до января 2017 года.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

ГБО 5-го поколения. Прямой впрыск на TSI, FSI, GDI, TFSI, Skyactiv, Ecoboost

Автомобили с двигателем непосредственного (прямого) впрыска топлива давно перестали быть диковинкой для наших автовладельцев. Многие современные авто оборудованы таким типом двигателя, ведь автопроизводители всего мира заинтересованы в создании для современных автомобилей более экономичного, более мощного и более экологичного двигателя внутреннего сгорания.

Автомобили с двигателем непосредственного впрыска также можно переоборудовать на газ, стоимость которого в среднем на 50% дешевле цены бензина с высокооктановым числом. На такие авто устанавливается или ГБО 4 со специальной электроникой для прямого впрыска, или одно из последних разработок газобаллонного оборудования – ГБО 5. Часто владельцы авто ошибочно называют любой комплект оборудования на двигатель прямого впрыска просто “ГБО 5”. Давайте разбираться в отличиях и нюансах.

Что представляет собой ГБО 5-го поколения?

Газовое оборудование 5-го поколения принципиально отличается от первых четырех поколений ГБО. Это – совершенно другая система, работающая без редуктора, то есть без преобразования сжиженного газа в парообразное состояние, и предполагающая довпрыск бензина к газовой смеси. В системах с прямым впрыском топлива форсунки установлены в головке блока цилиндров, подавая топливо непосредственно в камеру сгорания, и соответственно требующие регулярного охлаждения. Именно бензин используется для этой цели и занимает примерно 15-20% от общего количества расходуемого топлива.
Комплект ГБО 5 включает ЭБУ, газовые форсунки, насос высокого давления, регулятор давления, баллон для хранения сжиженного газа, мультиклапан и другие составляющие.

5-е поколение ГБО оснащается специальной электроникой, которая управляет впрыском газового топлива, подающегося насосом по магистрали непосредственно на врезанные в коллектор форсунки. Остаток газа, не попавшего в цилиндры двигателя, возвращается обратно в баллон. Газ 5 поколения почти полностью повторяет бензиновую систему подачи топлива в двигатель.

Газовая установка 5-го поколения гарантирует полное сжигание газа в цилиндрах двигателя, что еще больше способствует экономии топлива и соответственно расходов на заправку авто. И это ее не единственное преимущество. К прочим сильным сторонам ГБО 5-го поколения, цена которого при этом достаточно высока, относится:

возможность полного отказа от заправки бензина – двигатель авто может запускаться на газовой смеси;
использование скоростных форсунок, что увеличивает ресурс мотора;
отсутствие редуктора, требующего регулярного ТО и периодического ремонта;
повышенный уровень безопасности при езде на газе.

Что касается недостатков ГБО 5-го поколения, то к ним относится высокая стоимость установки (около 2 тыс. евро), и дальнейшего достаточно дорогого обслуживания, в результате чего срок окупаемости значительно увеличивается.

ГБО 4 на двигатели прямого впрыска

Установка ГБО на прямой впрыск имеет массу нюансов, которые нужно учитывать для обеспечения нормальной работы двигателя при переоборудовании авто на газ. В Украине на автомобили с двигателем непосредственного впрыска устанавливают именно ГБО 4, укомплектованное специальной электроникой для прямого впрыска. Таким образом, отличие ГБО 4 на прямой впрыск и ГБО 4 на обычный двигатель распределенного впрыска топлива – лишь более дорогая и продвинутая электроника и более сложная настройка оборудования. Баллон, редуктор, форсунки и другие составляющие комплекта для переоборудования на газ автомобиля с двигателем прямого впрыска те же, что и в обычном комплекте ГБО 4.

Установка ГБО 4 на авто с силовым агрегатом непосредственного впрыска требует высокой квалификации и опыта специалистов, так как в настройке есть много нюансов по каждому конкретному двигателю авто отдельного автопроизводителя. Эту услугу оказывают около 25% сертифицированных СТО, которые есть во всех крупных городах Украины. Технология непосредственного впрыска горючего считается одной из продвинутых в мире.
Рассмотрев разницу ГБО 5 и ГБО 4 для прямого впрыска, стоит подытожить, что в нашей стране все же остается более востребованным ГБО 4-го поколения, в силу опыта работы мастеров с данным оборудованием и более приемлемой цены для владельцев авто. В свою очередь, ГБО 5 остается неприжившимся и “сырым” вариантом для большинства наших автомобилистов, окупаемость которого на сегодняшний день остается под большим вопросом из-за достаточно высокой стоимости как самого оборудования, так и его монтажа.

На сегодняшний день ведущие мировые автопроизводители разрабатывают экономичные бензиновые двигатели с инновационной системой непосредственного впрыска топлива для выпускаемых марок авто под своим торговым названием. Рассмотрим основные из них:

Установка ГБО на GDI

Двигатели прямого впрыска GDI (Gasoline Direct Injection), которыми оборудуют в большинстве автомобили марок Mitsubishi, а также Toyota, Nissan, KIA и Hyundai, массово начали выпускаться с 1995 года. Подходящее для установки на двигатели GDI ГБО оснащается сложной электроникой, управляющей всеми процессами подачи газового топлива к двигателю.

Установка ГБО на TSI

Двигатели непосредственного впрыска TSI (Turbo Stratified Injection) – это серия турбированных двигателей разного объема и мощности, с 2005 года массово устанавливаемые на автомобили марок Volkswagen, Skoda, Audi и Seat. ГБО на TSI подбирается в индивидуальном порядке. По желанию клиента мы можем установить на TSI ГБО 4, где предусмотрена подача в камеру сгорания бензина в небольшом количестве для охлаждения бензиновых форсунок либо газ на TSI систем 5-го поколения, позволяющие выполнять «холодный запуск» двигателя в любое время года.

Установка ГБО на FSI

Двигатель FSI (Fuel Stratified Injection) – система непосредственного впрыска, разработанная инженерами компании Volkswagen, которой также оборудуются автомобили Volkswagen, Skoda, Audi и Seat. Но данный тип двигателя не особенно популярен, и значительно уступает более распространенному TSI. ГБО на FSI также подбирается индивидуально. Мы предлагаем своим клиентам те же варианты газа на FSI, что и на TSI – это комплекты 5-го поколения или 4-е поколение с особой электроникой.

Установка ГБО на Skyactiv

Двигатели прямого впрыска под торговой маркой Skyactiv – результат усердной работы японских инженеров компании Mazda, которые появились в современных моделях данного автопроизводителя с 2011 года. На автомобили с двигателем Skyactiv ГБО устанавливается премиум-класса, со специальной прошивкой, которое совместимо с ним на 100%.

Установка ГБО на EcoBoost

EcoBoost – серия бензиновых силовых агрегатов непосредственного впрыска с турбонаддувом, производимых концерном Ford. Представлены производителем с 2009 года. Сегодня некоторые модели Ford параллельно выпускаются в комплектациях как с атмосферным двигателем, так и с двигателем Ecoboost. Для установки газа на Экобуст устанавливается как 4-е, так и 5-е поколение ГБО. Подходящий комплект газобаллонного оборудования подбирается индивидуально для каждой марки авто. Установленное на Ford Fusion 2.0 Ecoboost ГБО обеспечивает до 40% экономии на топливе ежедневно, поэтому особенно пользуется спросом у владельцев данной марки авто.

Комплект ГБО на прямой впрыск, цена которого зависит от типа двигателя автомобиля, можно купить в нашем интернет-магазине FARRE, а также заказать его профессиональную установку в Днепре. Наши мастера имеют достаточный опыт работы с любым типом двигателя непосредственного впрыска топлива.

Прямой впрыск TSI

Двигатель с системой непосредственного впрыска, прямого впрыска, топлива имеет важнейшее отличие от «классического» аналога — место расположения бензиновых форсунок. Форсунки в таком силовом агрегате расположены непосредственно внутри камеры сгорания, а не во впускном коллекторе, как в большинстве двигателей, из-за чего непрерывно в процессе работы подвергаются воздействию высоких температур. В норме вреда двигателю это не приносит: поступающий в камеру сгорания бензин забирает часть тепловой энергии и способствует охлаждению форсунок.

Совсем иначе обстоят дела при дооснащении двигателя с непосредственным впрыском ГБО. Без учета выше озвученных конструктивных особенностей быстрая гибель форсункам обеспечена.

Как решить проблему?

У владельцев автомобилей установка ГБО на двигатель TSI, TFSI, Skyactiv, Ecoboost, GDI, D-4 или NeoDi немного вариантов. Самый оптимальный — купить комплект ГБО поколения 4+.

Почему ГБО 4+

Газобаллонное оборудование поколения 4 Плюс — это подвид ГБО четвертого поколения, разработанный специально для двигателей с непосредственным впрыском топлива. Как альтернативу ГБО 4+ нужно рассматривать 5 и 6 ступени развития. Однако последние все же проигрывают четвертому поколению. Они сложнее в монтаже и настройке, но главное — значительно дороже. Неудивительно, что до сих пор газобаллонное оборудование 5 и 6 поколений является редкостью для российского рынка. В отличие от ГБО четвертого поколения.

Как устроено ГБО 4+

Установка ГБО на прямой впрыск TSI, TFSI и т.д., поколения 4+ продолжает идеи предшественника. Данное оборудование настолько же практично и экономично, является оптимальным соотношением надежности, эффективности и цены. Отличие между двумя подвидами заключается в том, что комплекты поколения 4+ дополнены системой, препятствующей прогоранию форсунок. Благодаря ей газ подается в камеру сгорания вместе с бензином, и соотношение 75% на 25% делает работу двигателя с ГБО абсолютно безопасной.

Дополнительные преимущества ГБО.

Вместе с уверенностью в безопасности газовой установки для двигателя, автовладелец выбравший ГБО 4+, получает и другие преимущества:

точное дозирование топлива во всем диапазоне работы силового агрегата;
сохранение ключевых эксплуатационных параметров двигателя, оптимизированных для использования бензина;
повышение стабильности работы двигателя в режиме использования газа;
автоматическое, плавное переключение между режимами газ/бензин;
предотвращение закоксованности бензиновых форсунок;
свыше 40% экономии на топливе.

Доступные варианты для непосредственного прямого впрыска топлива.

В производстве комплектов газобаллонного оборудования поколения 4+ преуспела компания STAG. Польский производитель предлагает различные варианты комплектов ГБО для четырех-, шести- и восьми цилиндровых двигателей с непосредственным впрыском топлива. Для каждого типа двигателя также создана специальная программная прошивка, позволяющая настроить параметры работы силового агрегата на ГБО поколения 4+ корректно и точно.

Установка гбо на авто в спб цена 4 Плюс — это готовое решение существующих проблем по приемлемой цене. Воспользуйтесь им, чтобы добиться от своего автомобиля максимальной надежности и эффективности.

4 главные проблемы (они не излечимы)

Двигатели с прямым (непосредственным) впрыском топлива в цилиндр давно перестали быть экзотикой на нашем рынке

Редакция

Почти все автопроизводители применяют такой впрыск хоть на некоторых моделях. Смысл простой: бензин подается не во впускной трубопровод, а прямо в цилиндры, под давлением до 250 бар. Основной посыл, как обычно, известен – экология и экономия. Но есть и врожденные проблемы.

1 Отложения на клапанах

Если у двигателей с распределенным впрыском поступающее в них топливо постоянно моет отложения и нагар на впускных клапанах, то при непосредственном впрыске бензин к ним не поступает. А потому любая частица грязи, каким-то образом осевшая на тарелке клапана, может прописаться там надолго, не давая тому герметично закрываться. В таких ситуациях иногда приходится демонтировать головку блока цилиндров: иначе до грязного клапана не добраться.

2 Топливная магистраль

Клапаны – это всего лишь одна составляющая особой изнеженности моторов с прямым впрыском: они физически не переносят грязи. В частности, они очень боятся плохого бензина с кучей различных примесей – от серы до фосфора. Топливный насос высокого давления для таких моторов изготовлен с микронными зазорами: твердые частицы для него смерти подобны. Поэтому топливный фильтр и сеточка на входе в насос низкого давления должны заменяться регулярно. Совсем уж тяжело приходится распылителям форсунок: они выступают в камеру сгорания и могут закоксовываться. Их необходимо периодически снимать для промывки – примерно раз в 50 – 60 тыс. км. Причем во дворе этого не сделать – надо посетить сервис.

3 Моторное масло

С моторным маслом – совсем беда: никаких «шаг вправо – шаг влево». С одной стороны, нужно подбирать масло так, чтобы оно не сильно загаживало камеру сгорания и впускные клапаны – для этого зольность масла не должна быть выше 1,0-1,1 %. С другой стороны – надо думать о трущихся парах: кулачки распредвалов и толкатели клапанов, пластинчатая цепь Морзе и т.п. Хорошую износостойкость обеспечит только высокозольное масло. В итоге надо выбирать между повышенным износом чистого двигателя и малым износом грязного, готового заклинить… А еще есть такая нехорошая вещь как LSPI (Low-speed pre-ignition) – нежелательное раннее зажигание. Топливо, подаваемое форсункой под высоким давлением, долетает до стенки цилиндра, не успевая испариться. На этой стенке всегда присутствует масляная пленка, фактически состоящая из свежего масла и частиц нагара. Часть несгоревшего топлива оказывается между кромкой поршня и стенкой цилиндра, активно смешиваясь как с моторным маслом, так и с частицами нагара, представляющими смесь сажи и химически активных веществ. Инициаторами последующего возгорания могут быть как раскаленные частицы нагара, так и отдельные присадки в моторных маслах. Результатом взрывообразного воспламенения являются ударная волна, механические разрушения деталей двигателя и т.п.

Специально для борьбы с таким явлением была введена новая спецификация масел – API SN Plus. На фоне подобных страшилок становится очевидным, что турбомоторы с прямым впрыском требуют более частой замены масла, чем прочие двигатели. Например, Hyundai/Kia на своих моторах T-GDI предлагает менять масло через 6 месяцев или через 7000-8000 километров.

4 Расход топлива

Обидный недостаток моторов с непосредственным впрыском – расход топлива. Дело в том, что классную экономичность они выдают только в городах и на дорогах местного значения, где скорости сравнительно невысоки. А вот при въезде на автомагистраль мотор переходит на стехиометрическую смесь, после чего перестает что-либо экономить по сравнению с «обычными» движками. Другое обидное обстоятельство – нелюбовь подобных двигателей к холодам. После холодного пуска они, при небольших нагрузках, очень медленно прогреваются. Непрогретый двигатель, конечно же, не особенно экономичен, а в салоне при этом довольно прохладно.

Само собой, что прямой впрыск – это однозначный шаг вперед в двигателестроении. Но и о возможных проблемах все-таки желательно помнить.

Редакция рекомендует:

Хочу получать самые интересные статьи

Особенности двигателя FSI в автомобилях Volkswagen

Двигатели FSI (Fuel Stratified Injection) от Volkswagen — это силовые агрегаты автомобилей, созданные по инновационным технологиям, в которых впрыск топлива производится прямо в камеру сгорания. Данная технология подачи топлива имеет значительное превосходство перед другими системами подачи топлива. На сегодняшний день наиболее удачными двигателями FSI являются моторы концерна Volkswagen.

Единственная модель Volkswagen, которая комплектуется FSI — внедорожник 4WD Touareg. Этот тип двигателя не самый популярный на автомобилях Volkswagen, в отличии от TSI или MPI. На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели типа TSI. На Golf и Jetta кроме TSI устанавливают также MPI-двигатели.

Работа двигателя FSI заключается в том, что при помощи насоса высокого давления бензин поступает сразу в камеру сгорания. Впрыск бензина осуществляется специальными форсунками, которые имеют шесть отверстий. Калиброванные отверстия обеспечивают равномерное распределение бензина по всей камере сгорания. Смешивание бензина с воздухом производится с помощью управляемых воздушных заслонок. Благодаря такой технологии получается однородная топливовоздушная смесь, которая дает максимальный эффект при сгорании. Применение такой технологии в двигателях FSI, делает их наиболее безопасными и экологичными.

Наличие электронных систем позволяет подавать в цилиндры точное количество топлива, объем которого зависит от режима работы двигателя. Имеется еще одна особенность двигателя FSI, которой нет в других типах двигателей — наличие функции двойного впрыска, при которой производится распределение топливной смеси между тактами впрыска и сжатия. Такая функция становится очень полезной во время пуска двигателя в зимнее время. Производится обогащение топливной смеси, оно производится до полного нагрева двигателя и каталитического нейтрализатора.

Важным элементом двигателя является насос высокого давления, приводом для которого служит четырехсторонний кулачек, расположенный на распределительном вале выпускных клапанов. Основным отличием двигателя FSI является то, что у него нет турбины, как, к примеру, в двигателе TSI. Также эти двигатели являются более экономичными, динамичными и экологически безопасными.

Топливная система

В двигателе имеется две схемы движения бензина — контур с низким и контур с высоким давлением.

Детали контура низкого давления:

Бак для бензина.
Бензиновый насос.
Фильтрующий элемент для очищения топлива.
Клапан сброса излишнего топлива.
Регулятор давления бензина.

Контур низкого давления осуществляет подачу бензина от топливного бака с к топливному насосу высокого давления (ТНВД) в требуемых объемах.

Детали контура высокого давления:

ТНВД.
Топливопровод.
Распределяющий топливопровод.
Датчик контроля давления.
Предохранительный клапан.
Форсунки.

Данный контур обеспечивает подачу бензина в камеры сгорания мотора. Давление в этой цепи составляет 10…11 Мпа.

Поддержание требуемого давления впрыска обеспечивается топливным насосом высокого давления. Привод насоса осуществляется от четырехстороннего кулачка расположенного на распределительном вале выпускных клапанов. Благодаря такой компоновке уменьшается требуемая рабочая нагрузка, увеличивается точность подачи. Смешивание бензина с воздухом производится непосредственно в камере сгорания (в инжекторных и карбюраторных двигателях этот процесс производится во впускном коллекторе). Прямая подача бензина в камеру позволяет добиться его полного сгорания, что в свою очередь значительно сокращает выброс токсических веществ в атмосферу.

Преимущества двигателя FSI

Двигатель FSI имеет ряд положительных характеристик, которые выгодно отличают его от двигателей других систем.

Благодаря наличию электромагнитного клапана очень точно определяется момент подачи топлива в цилиндр.
Данная система обеспечивает хорошие тяговые показатели на средних и малых оборотах.
Сравнивая экономические показатели двигателя FSI с другими типами моторов, экономия бензина доходит до 25%.
Выхлопные газы неоднократно проходят процесс рециркуляции, это понижает их токсичность.

Недостатки двигателя FSI

Такой двигатель имеет прямой впрыск топлива, а значит, является очень требовательным к качеству топлива. Высокие требования предъявляются также и к используемым топливным фильтрам, которые должны быть надлежащего качества и меняться в соответствии с инструкциями к автомобилю.

Вот подробный обзор прямого впрыска на Gen V V-8

К настоящему времени, без сомнения, вы пришли к пониманию, что прямой впрыск (DI) не является убийцей производительности, как когда-то считалось. Идет настоящая гонка за тем, кто сможет добиться максимальной мощности с новым двигателем Gen V DI, и пока мы все побеждаем. В гонке к вершине, безусловно, есть предел мощности, который может быть достигнут даже с более прочной топливной системой LT4. В результате некоторые использовали форсунки для впрыска метанола, впрыск бензина в корпус дроссельной заслонки и даже систему впрыска топлива с отдельным портом.Но прежде чем мы добавим источники топлива или полностью откажемся от прямого впрыска, важно понять, что же происходит под капотом нашего C7 Corvette или Camaro SS шестого поколения.

Предполагая, что вы отошли от концепции, согласно которой топливо теперь впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, давайте поговорим о том, что будет дальше. Камера двигателя Gen V была спроектирована с затратами более миллиона человеко-часов. Да, миллион. Большая часть этого выполняется с помощью CFD (вычислительная гидродинамика) и большого количества динамического времени двигателя.Как и в любом двигателе, впускной клапан открывается, позволяя воздуху проникать в эту камеру. Воздух не всегда поступает плавно. Фактически, это происходит в виде кувырка, завихрения и осевого движения. При впрыске топлива в порт это очень помогло в создании однородной смеси, к чему мы вскоре вернемся. В DI в камеру поступает неочищенный свежий воздух. Это также называется «движением заряда». Топливный инжектор имеет шесть небольших выпускных отверстий, которые стратегически нацелены на различные части камеры. Вот тут-то и пригодится инженерия.Очень важно, чтобы каждая капля топлива могла связываться с поступающим кислородом и смешивалась равномерно или гомогенно. Легче сказать, чем сделать, когда и куда будет впрыскиваться топливо, особенно когда мы начинаем его изменять!

Посмотреть все 22 фотографииСмотреть все 22 фотографии

Итак, мы просыпаемся однажды и решаем, что хотим установить нагнетатель на C7, и пока мы там, давайте добавим в него и камеру! Нагнетатель представляет собой воздушный насос перед воздушным насосом, и его функция заключается в нагнетании воздуха в двигатель с давлением выше атмосферного.Распределительный вал является привратником, и он контролирует, когда этому воздуху разрешено входить и выходить. Обе эти быстрые части наверняка будут работать против конструкции (как уже отмечалось) в камере. Если вы когда-либо видели олимпийскую гонку по бобслею, вы увидите, как бобслей следует по траектории в поворотах, которая обычно определяется входом и скоростью. Это довольно предсказуемо. Но если мы увеличим скорость, он будет по-другому попадать в угол. То же самое происходит, когда в камеру загружается давление наддува 10 фунтов на квадратный дюйм.Поскольку схема распыления форсунок была разработана с учетом движения заряда стандартного двигателя, вы можете увидеть, где мы можем столкнуться с проблемой теперь, когда цель переместилась. Это может вызвать огромные проблемы, такие как сырое топливо (несгоревшее), оставшееся в камере. В конце концов это сырое топливо оставляет выхлопное отверстие бесполезным, оставляя мощность на столе. Теперь мы добавляем распределительный вал, который определяет, когда этому воздуху разрешено входить и выходить, и мы просто снова крутили игру. Поскольку точка впрыска находится в камере, количество времени, доступное для подачи топлива, значительно сократилось.С точки зрения мощности, это отталкивает нас назад, поскольку нам нужна определенная «масса» топлива, чтобы получить «X» количества энергии. В идеале мы хотели бы начинать распыление топлива, когда открывается впускной клапан, и прекращать распыление, когда выпускной клапан начинает открываться. Это окно инъекции. В целом есть небольшое окошко, в которое впускается воздух, распыляется достаточное количество топлива, перемешивается, полностью освещается, заставляется работать, а затем избавляться от него. К счастью, после всей этой гибели и мрака есть некоторые решения и все еще проблемы.

Благодаря отличным отраслевым инструментам, таким как HP Tuners и программное обеспечение EFILive, мы можем управлять некоторыми таблицами, которые контролируют время впрыска. Если мы сможем вычислить время впрыска стандартного распредвала со стандартным распредвалом, мы сможем вычислить смещение на основе новых событий синхронизации распредвала, связанных с окном впрыска. Хотя это не совсем правильный способ сделать это, по крайней мере, он приближает вас к тому, чтобы быть в очереди. Если вы действительно хотели сделать это правильно, начните инвестировать в анализатор газов на 5 газов и датчик давления в баллоне.«5 газов» означает пять основных газов сгорания: кислород, углеводороды, двуокись углерода, окись углерода и оксиды азота. Правильный способ узнать, завершено ли сгорание, — это посмотреть эти показания. Но вы говорите: у меня широкополосный! Что ж, настало время изменить правила игры для всех вас, тюнеров. Вернемся к простым дням приготовления лимонада. Если мы будем следовать инструкциям, мы заметим, что 2 литра воды и одна мерная ложка сахара, тщательно перемешанные, получат идеальный лимонад (или пропорцию). Для этого объяснения предположим, что вода — это воздух, а сахар — это топливо.Теперь мы берем те же пропорции, но вливаем сахар, не перемешивая его, и подаем на стол — он не будет иметь хорошего вкуса, пока у вас не будут правильные пропорции. Это приводит к ложным показаниям в широком диапазоне НЕ потому, что у вас неправильная масса воздуха и топлива, а потому, что вы не смешали их. Это заблуждение может привести к плохой работе двигателя, а также к отказу двигателя. Излишне говорить, что вы работаете с магазином, который понимает этот процесс, поскольку игра определенно изменилась.

Просмотреть все 22 фотографии Просмотреть все 22 фотографии

Для тех из вас, кто ищет большую мощность, потолок по-прежнему составляет около 775 лошадиных сил без дополнительной заправки (650 л.с. с LT1).Заводские форсунки могут распылять столько топлива при уменьшении окна впрыска на 75 процентов по сравнению с форсунками Gen IV. Лепестки топливного насоса Comp Cams имеют решающее значение для увеличения потока механического топливного насоса с принудительной индукцией, а изменение впускных лепестков также может играть ключевую роль в заправке топливом. Открытие впускных лепестков раньше означает, что мы сможем распылить топливо раньше, прежде чем откроется выпускной клапан. В то время как форма поршня изначально была более серьезной проблемой для прямого впрыска, мы добились отличных результатов с поршнем традиционного типа в нашем твин-турбо Camaro SS 2016 года.На стандартном поршне LT1 «чаша» предназначена для того, чтобы топливо оставалось более концентрированным при холодном пуске. Большая часть тепла при холодном пуске находится ближе к свече, чем к стенкам цилиндра. Когда мы создавали наш DI 416ci в конце 2013 — начале 2014 года, в этой конструкции было много загадок, поэтому производители поршней просто имитировали ее. Мы тесно работали с Wiseco над этим и пришли к общему консенсусу. С тех пор мы взялись это проверить. Наш двигатель 427ci в Camaro 2016 имеет полностью выпуклую верхнюю часть поршня в традиционном стиле.У нас нет проблем с питанием и, в первую очередь, с холодным запуском. Собственно говоря, теперь машина заводится лучше, чем стояла на складе!

После того, как вы максимально увеличите время распредвала и впрыска, остается только подправить топливо. Многие тюнеры изначально прибегали к большим дозам впрыска метанола, который имеет дополнительные преимущества охлаждения (высокое испарение тепла) и октанового числа, но в конечном итоге многие движутся в направлении создания более точных автономных систем впрыска портов, как на нашем Camaro 2016 года.Та же стратегия используется в IndyCar, который использует E85 и не может подавать достаточно топлива только за счет прямого впрыска. E85 требует примерно на 30 процентов больше топлива, поэтому его использование ограничено в приложениях с прямым впрыском без дополнительной заправки. У производителей послепродажного обслуживания есть возможность выяснить, как максимально эффективно интегрировать впрыск через порт с GDI, но в настоящее время нет управления для GDI, и многие ЭБУ не поддерживают более 12 форсунок.

Стив Миллер, президент Ilmor Engineering, который разработал двигатель IndyCar для Chevrolet, сказал: «Лучшим решением было бы сделать работу с более низким дросселем только с DI, а затем задействовать впрыск через порт при более высоких нагрузках.Если форсунки расположены слишком далеко вверх по желобу, это может вызвать временные проблемы из-за необходимости смачивания стенок, когда они высыхают во время работы только с DI, но, конечно, это меньшая проблема при больших потоках. ” Далее он сказал, что расположение портовых форсунок имеет решающее значение и должно быть «низко и обращено к впускным клапанам».

Просмотреть все 22 фотографии

Есть две основные проблемы при использовании дополнительной заправки топливом с прямым впрыском. Из-за сложности интеграции двух отдельных систем EFI вы рискуете вылить слишком много топлива в камеру (или в неподходящее время).В конечном итоге это может смыть масло со стенок цилиндра и даже вызвать преждевременное воспламенение (также известное как детонация). Однако это не проблема, если система правильно спроектирована и откалибрована. С другой стороны, некоторая потеря эффективности неизбежна. Стив Миллер предупредил, что «хорошо настроенный двигатель прямого впрыска обычно может выдерживать большую степень сжатия, не пересекая границу детонации, поэтому необходимо проявлять некоторую осторожность, чтобы убедиться, что повышение скорости в сочетании с некоторым впрыском топлива через порт не доставит вам проблем. .«Добавляя менее эффективный метод подачи топлива, вы должны учитывать это при опережения зажигания и степени сжатия. Конечно, может помочь использование гоночного газа, E85 или метанола. Независимо от того, какое топливо вы используете, при распылении на заднюю часть впускного клапана наблюдается некоторый охлаждающий эффект, который может увеличить крутящий момент. Часто поэтому считается, что углеводы производят больше энергии, чем EFI, хотя и гораздо менее эффективно. Помимо отвода тепла от воздуха в процессе испарения, топливо также действует как моющее средство.Таким образом, добавление впрыска через порт также может помочь очистить впускные клапаны. Несмотря на опасения, в конечном итоге хорошее перевешивает плохое.

Заглядывая в будущее, мы можем только надеяться, что появятся новые решения для вторичного рынка. Когда мы спросили Стива Миллера о потенциале более крупных вторичных инжекторов DI, он сказал: «Предел потока для инжекторов DI довольно хорошо устанавливается диаметром седла и максимальным размером отверстий, которые могут быть в нем встроены. Создание новых конфигураций форсунок — это большие инвестиции, поэтому каждый производитель стремится придерживаться популярных размеров, имея в виду, что большинство автопроизводителей имеют модульные двигатели на основе.Размер кастрюли 5 л. » Альтернативой может быть использование нескольких форсунок. «Конфигурация распылителя также имеет решающее значение для правильной настройки, чтобы топливо равномерно распределялось по цилиндру за короткое время между окончанием впрыска и зажиганием искры. Чтобы установить в цилиндр более одного инжектора, потребовалось бы много доработок, а места не так много, хотя двухклапанная компоновка двигателей GM могла бы помочь ».

По мере того, как мы смотрим в будущее на выставки SEMA и PRI в 2016 году, мы можем ожидать, что на нашем пути появится еще больше решений для вторичного рынка.С новыми задачами приходят инновации… и появляется возможность появиться новым героям. Кто будет следующим Ворчун Дженкинс, Смоки Юник или Дон Гарлитс?

Посмотреть все 22 фотографии

01. LT4 с наддувом получил самую прочную топливную систему среди двигателей V-8 поколения V; с топливным насосом на 2900 фунтов на квадратный дюйм и форсунками 25 куб.см / сек с уникальным распылительным конусом для наддува. Даже по рельсам течет больше топлива. LT1 рассчитан на 2175 фунтов на квадратный дюйм и 20 куб.см / с соответственно.

Смотреть все 22 фото

02. Гоночный автомобиль Corvette C7.R, который участвует в классе GTLM чемпионата IMSA WeatherTech SportsCar Championship, использует обновленную версию 5,5-литрового двигателя C6.R с непосредственным впрыском в соответствии с правилами класса. Экономия топлива была улучшена на 3 процента за счет уменьшения количества пит-стопов.

См. Все 22 фотографии

03. В двигателе V-6 с двойным турбонаддувом, разработанном Ilmor для IndyCar, также используется прямой впрыск, но требуется дополнительный впрыск топлива в порт, чтобы соответствовать массе топлива, требуемой для E85.

Смотреть все 22 фото

04 .Справа вы можете увидеть различные лопасти топливного насоса, предлагаемые Comp Cams, которые имеют разный подъем (5,7-7,5 мм) и количество ходов (3-5) для увеличения потока.

Смотреть все 22 фото

05 . Хотя вторичные кулачки могут быть установлены как с ограничителем фазера, так и без него, в зависимости от спецификаций, на мощных сборках целесообразно полностью заблокировать фазер. Redline имеет проприетарную настройку, однако вы также можете приобрести ее в Livernois Motorsports.

Смотреть все 22 фото

06. На выставке SEMA Show 2015 были представлены воздухозаборники MSD Atomic и Holley, которые сделали впрыск через порт на LT1. Однако для его запуска и настройки необходим отдельный контроллер.

Посмотреть все 22 фото

Прямой впрыск — обзор | Темы ScienceDirect

Впрыск и сгорание

Суть дизельного двигателя заключается во введении мелкодисперсного топлива в воздух, сжатый в цилиндре, во время внутреннего хода поршня. Конечно, именно тепло, генерируемое этим сжатием, которое обычно является почти адиабатическим, имеет решающее значение для достижения воспламенения.Хотя давление в цилиндре в этот момент может достигать 230 бар, давление топлива в форсунке будет порядка 1300–1800 бар.

Высокое давление впрыска при полной нагрузке благоприятно сказывается на экономии топлива, выбросах и способности принимать некачественное топливо. Большинство современных среднеоборотных двигателей достигают давления 1200–1800 бар в впрыскивающем трубопроводе высокого давления (HP), хотя некоторые современные двигатели достигают 2300 бар при перекачивании тяжелого топлива. По причинам доступной технологии самые ранние дизельные двигатели должны были использовать сжатый воздух для достижения распыления топлива при его входе в цилиндр (впрыск воздушным потоком), и хотя безвоздушный (или твердый) впрыск приводил к значительному снижению паразитных нагрузок, он также представляли значительные проблемы, связанные с необходимостью высокоточного производства и сдерживания очень высоких и сложных напряжений.

Очень высокий стандарт надежности и срока службы, достигаемый в настоящее время современными системами впрыска топлива, является результатом значительных инвестиций в НИОКР и производственные технологии со стороны разработчиков и производителей оборудования. Для систем впрыска, работающих при давлении до 2000 бар и выше, требуется сверхточное оборудование для обработки плоских и криволинейных поверхностей, что требует минимальных производственных допусков до 0,001 мм и высочайшей чистоты во всех процессах. Особенно сложным компонентом является игла форсунки, для которой в некоторых системах требуются микроскопические винтовые канавки, врезанные в вал штифта для гидравлического поглощения поперечных сил с помощью топлива.

На заре безвоздушного впрыска использовалось множество оригинальных разновидностей камеры сгорания, иногда в основном для уменьшения шума или дыма или для облегчения запуска, но часто частично для уменьшения или использования умеренного давления впрыска и сгорания. Растущий упор на экономичность и удельную мощность в сочетании с разработкой материалов и прогрессом в методах расчета, позволяющих безопасно перевозить большие грузы, сделали принцип прямого впрыска доминирующим в практике современных средне- и высокоскоростных двигателей.

В системах прямого впрыска топливо подается непосредственно в единственную камеру сгорания, образованную в пространстве цилиндра (рис. 11.1), причем распыление достигается за счет выхода топлива из небольших отверстий в наконечнике форсунки.

Рис. 11.1. Поперечное сечение камеры сгорания с непосредственным впрыском.

Для полного сгорания топлива каждая капля топлива должна подвергаться воздействию воздуха в правильной пропорции для достижения полного окисления или избытка воздуха.В двигателе с прямым впрыском смешивание топлива и воздуха достигается за счет энергии распыляемой топливной струи, выталкивающей капли в горячий плотный воздух. Дополнительное перемешивание может быть достигнуто за счет упорядоченного движения воздуха в камере сгорания, которое называется «воздушным завихрением». Безнаддувные двигатели обычно имеют завихрение и давление впрыска около 800 бар. Двигатели с турбонаддувом и четырехклапанными головками практически не имеют завихрения, но обычно имеют давление впрыска 1200–1800 бар для обеспечения энергии смешивания.

Если используется непрямой впрыск, некоторые высокоскоростные двигатели сохраняют в головке блока цилиндров форкамеру, в которую впрыскивается топливо в виде относительно крупной струи под низким давлением, иногда через одно отверстие. Горение инициируется в форкамере, горючие газы выходят через горловину камеры и воздействуют на поршень (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Непрямая инъекция: форкамера Рикардо.

Смешивание топлива и воздуха достигается за счет очень высокой скорости воздуха в камере, движение воздуха размывает стенки камеры и способствует хорошей теплопередаче.Таким образом, стенка может быть очень горячей — для этого требуются термостойкие материалы, — но она также может поглощать слишком много тепла из воздуха в начальных тактах сжатия во время запуска и предотвращать возгорание. Именно эти тепловые потери приводят к плохому запуску и снижению экономичности. Поэтому иногда необходимы дополнительные вспомогательные средства, такие как свечи накаливания, для запуска при низком давлении окружающей среды. Потери при дросселировании, вызванные ограничением горловины, также налагают дополнительный штраф за расход топлива.

Один из разработчиков двигателей, компания SEMT-Pielstick, добился гениальной комбинации двух систем, разделив форкамеру между головкой блока цилиндров и днищем поршня. В верхней мертвой точке штифт на поршне входит в форкамеру, чтобы обеспечить ограниченный выход. На такте расширения ограничение автоматически снимается, и достигается экономия топлива, сопоставимая с обычными двигателями с прямым впрыском (рис. 11.3).

Рис. 11.3. Камера сгорания с изменяемой геометрией SEMT-Pielstick.

Прямой впрыск также имеет варианты, которые отражают тот факт, что, несмотря на значительные затраты на исследование его механизма, детали того, как развивается горение после воспламенения, все еще в значительной степени эмпирически. Основными являются следующие:

1.: По крайней мере, часть впрыскиваемого топлива распыляется достаточно мелко, чтобы начать сгорание. Воспламенение не может произойти, пока капля топлива не достигнет температуры самовоспламенения.Поскольку количество тепла зависит от площади поверхности (пропорционально квадрату диаметра), а количество тепла, необходимого для повышения температуры, зависит от объема (изменяется как куб диаметра), только небольшое число мелких капель необходимы, чтобы инициировать горение. Высокоскоростная фотография горения действительно показывает, что воспламенение происходит случайным образом около наконечника инжектора и обычно вне основного ядра распылителя.
2.: Топливо должно смешаться с воздухом, чтобы оно могло гореть.Поскольку большая часть воздуха в примерно цилиндрическом пространстве по геометрическим причинам находится вблизи периферии, большая часть топлива должна проникать туда, и это легче сделать с крупными каплями; отсюда также использование широких углов сердечника и нескольких распылительных отверстий.
3.: Ни при каких обстоятельствах топливо не должно достигать стенок гильзы, иначе оно загрязнит смазочное масло. Преимущество пространств сгорания, образованных в головках поршней, состоит в том, что стенки камеры образуют безопасную мишень, на которую может быть направлена струя.Этот тип камеры сгорания в поршне имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что во время опускания поршня воздух над периферией поршня постепенно втягивается в процесс сгорания.
4.: Период впрыска должен быть достаточно коротким и заканчиваться резко. Капли и вторичный впрыск — частые причины дыма, а также разбавления смазочного масла топливом или содержания нерастворимых остатков. Капание — это состояние, при котором топливо продолжает выходить из сопла при слишком низком давлении для правильного распыления; это вызвано плохой посадкой поверхностей или медленным закрытием.

Вторичный впрыск — это то, что происходит, когда волна давления, вызванная окончанием основного впрыска, отражается в насос, а затем снова в форсунку, достигая ее с давлением, достаточным для повторного открытия форсунки на относительно поздней стадии сгорания. . Любое несгоревшее или частично сгоревшее топливо может попасть на стенки цилиндра и стянуться поршневыми кольцами в поддон.

Что такое технология прямого впрыска и как она работает?

Что такое прямой впрыск?

Во-первых, дизельный двигатель с прямым впрыском (DI) — это основной тип системы впрыска топлива, который использовался во многих дизельных двигателях предыдущего поколения.В простых дизельных двигателях с прямым впрыском топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания над поршнем. Сжатие воздуха внутри камеры сгорания повышает его температуру выше 400 90 10 9 o 90 110 C. Затем происходит воспламенение дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Таким образом, дизельные двигатели также известны как двигатели ‘ воспламенением от сжатия ’ .

Рис. 1 — Принцип работы прямого впрыска

Эта технология, то есть простой двигатель с прямым впрыском, отличается способом подачи дизельного топлива на форсунки и управляет ими от своего преемника с прямым впрыском Common-Rail (CRDi).Причем до появления последнего он был в моде. В настоящее время в некоторых тяжелых дизельных транспортных средствах, таких как грузовые автомобили, грузовики, автобусы и генераторы, по-прежнему используется технология DI.

Топливная система прямого впрыска состоит из следующих частей:

Топливный насос высокого давления (FIP)
Форсунки
Трубопроводы высокого давления
Насос подачи топлива
Топливный фильтр
Губернатор

Рисунок 2 — Принципиальная схема системы прямого впрыска топлива (DI)

Топливный насос в двигателях с прямым впрыском:

Inline FIP

Единственная функция топливного насоса высокого давления — подавать точно отмеренное количество топлива в каждый цилиндр через определенные интервалы времени в соответствии с положением поршня.

Топливный насос высокого давления сжимает топливо до высокого давления и дозирует количество впрыскиваемого топлива в соответствии с нагрузкой и скоростью двигателя. Затем он подает дизельное топливо под давлением к форсункам по отдельным топливопроводам.

С технической точки зрения существует два различных типа FIP, которые широко используются в двигателях DI. Один из них представляет собой встроенный насос (плунжерного типа), а другой — роторный насос (распределительного типа) с механическим / пневматическим регулятором. Кроме того, регулятор регулирует работу двигателя на холостом ходу, а также максимальную скорость, контролируя количество подаваемого топлива.

Тип распределителя FIP, также известный как роторный топливный насос

, детали топливного насоса высокого давления обрабатываются с более узкими допусками для достижения высокой степени точности. Моторное масло, залитое в него из масляного канала, обеспечивает смазку частей рядного топливного насоса, в то время как роторный топливный насос является самосмазывающимся за счет дизельного топлива.

Преимущества обычного прямого впрыска:

Более высокий крутящий момент на нижнем конце
Прочность
Низкие затраты на обслуживание
Увеличенный срок службы двигателя

Недостатки обычного прямого впрыска:

Более высокие уровни шума, вибрации и резкости
Медленная работа
Более низкие обороты двигателя и
Более тяжелые компоненты двигателя

Универсальные автомобили предыдущего поколения в Индии, такие как Mahindra Armada, Toyota Qualis, Tata Spacio и т. Д.использовал этот тип двигателя. Позже автомобили нового поколения перешли на Common Rail-Direct-Injection (CRDi) из-за более строгого контроля за выбросами.

Посмотреть, как работает дизельный двигатель с прямым впрыском, можно здесь:

Подробнее: Что такое прямой впрыск? >>

О CarBike Tech

CarBikeTech — технический блог в автомобильной сфере. Он регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBike Tech

Прямой впрыск топлива — обзор

Прямой впрыск топлива

Другая технология, которая была внедрена относительно недавно в дополнение к VVT и турбонаддуву, — это прямой впрыск топлива в цилиндры бензиновых двигателей.Прямой впрыск топлива в цилиндры использовался с дизельными двигателями и использовался в ряде очень ранних двигателей, работающих на бензине. Однако более поздняя эра двигателей с электронным управлением включала впрыск топлива вне цилиндра во время такта впуска при относительно низком давлении, как объясняется в главе 4. В двигателях с непосредственным впрыском бензина топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр и требует относительно высокое давление топлива. Для прямого впрыска топлива (DFI) топливные форсунки установлены в головке блока цилиндров и распыляют бензин в камеру сгорания из топливной рампы.

Двигатель, включающий в себя VVT, турбонаддув и DFI, имеет потенциал для улучшения экономии топлива, выбросов и производительности по сравнению с двигателем сопоставимого размера с фиксированным фазированием клапана, который обычно является безнаддувным и использует многоточечный впрыск топлива во впускной коллектор. Однако, чтобы воспользоваться преимуществами DFI, необходимо работать в нескольких режимах управления.

Одна из стратегий управления DFI настроена на очень низкую требуемую мощность двигателя, включая холостой ход и некоторые условия постоянной нагрузки двигателя при низких и средних скоростях движения автомобиля.Другая стратегия контроля может потребоваться, когда выбросам выхлопных газов требуется стехиометрический воздух / топливо для оптимальной работы каталитического нейтрализатора (см. Главу 4). Тем не менее, другой режим управления используется в условиях работы с полностью или почти полностью открытой дроссельной заслонкой, когда требуемая мощность двигателя равна или близка к максимальной выходной мощности. Эта третья стратегия контроля доступна для относительно коротких интервалов времени (например, подъем по относительно крутому склону), поскольку выбросы выхлопных газов ненадолго превышают установленные стандарты.

Стратегия управления с низким выходом включает относительно высокое содержание воздуха / топлива (например, A / F> 25: 1). Как объяснялось в главе 4, соотношение воздух / топливо, превышающее стехиометрическое, приводит к температурам сгорания, превышающим таковые для стехиометрии, и приводит к увеличению выбросов NO x . Хотя эффективность преобразования каталитического нейтрализатора ниже оптимальной для выбросов NO x , для достаточно низкой мощности двигателя все же возможно соблюдение государственных постановлений.

Для этой относительно низкой требуемой стратегии управления мощностью двигателя только воздух попадает в двигатель во время такта впуска.Топливо впрыскивается во время последних нескольких градусов вращения коленчатого вала (около ВМТ) на такте сжатия. Топливно-воздушная смесь для этого режима управления и стратегии неоднородна (как желательно) для обычного многоточечного впрыска топлива во время такта впуска. Когда происходит сгорание, давление в камере сгорания повышается, так что создается крутящий момент / мощность, но на относительно низком уровне. Для каждой конфигурации двигателя уровни мощности, при которых используется более бедная, чем стехиометрическая стратегия управления воздухом / топливом, определяются во время калибровки двигателя.Каждый производитель должен быть в состоянии гарантировать, что выбросы выхлопных газов соответствуют государственным стандартам.

Для любого двигателя DFI существует предел мощности двигателя, для которого может использоваться эта стратегия управления, более бедная, чем стехиометрия. Когда требуемая мощность достигает или превышает этот уровень, стратегия управления возвращается к поддержанию стехиометрии воздуха / топлива. Для стехиометрической стратегии управления топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр во время такта впуска. В этом случае топливно-воздушная смесь образуется внутри цилиндра.Конфигурация клапана двигателя такова, что «завихрение» поступающего воздуха смешивается с топливом, образуя по существу гомогенную смесь. Фактически, полученная смесь ближе к однородной однородности, чем при традиционном впрыске топлива во впускной канал. Это условие приводит к сгоранию с выхлопными газами, которые поддерживают концентрацию, близкую к оптимальной для эффективности преобразования каталитического нейтрализатора (см. Главу 4).

Исключением из стратегий управления стехиометрической и бедной смесью является работа двигателя вблизи полностью открытой дроссельной заслонки, как упоминалось выше.За исключением гоночных автомобилей, которые не должны соответствовать нормам выбросов, максимальная выходная мощность для уличных транспортных средств является довольно редким режимом работы. Стратегия управления для этого рабочего режима включает прямой впрыск топлива в цилиндр во время такта впуска с воздухом / топливом ниже стехиометрического и, фактически, соответствующей максимальной мощности для данного числа оборотов в минуту. Хотя соотношение воздух / топливо несколько различается в зависимости от модели двигателя, оно находится в общей области воздушной массы-топлива 12: 1.

В общем, двигатель DFI, который также включает турбонаддув и VVT, имеет характеристики и выбросы, превосходящие традиционный двигатель без наддува, с фиксированным фазированием клапана и впрыском топлива того же рабочего объема.Тенденция в современных автомобилях — использовать эти технологии.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Бензиновые двигатели с прямым впрыском (GDI)

Стремление к созданию более эффективных, интеллектуальных и экологически чистых поршневых двигателей с искровым зажиганием (SI) на жидком топливе сейчас активнее и интенсивнее, чем когда-либо прежде. Механизмы GDI SI преодолели многие из первоначальных ограничений и теперь становятся обычным явлением. Этот семинар предоставит всесторонний обзор двигателей GDI. Приготовление смеси и процесс сгорания, с акцентом на стратегии работы и управления как однородным, так и стратифицированным зарядом, включая вопросы, связанные с прямым впрыском бензина в камеру сгорания, и требования к системе впрыска топлива для оптимальных характеристик распыления.Также будут рассмотрены выбросы загрязняющих веществ, экономия топлива и влияние некоторых ключевых проектных и эксплуатационных параметров. Семинар завершается обзором избранного списка серийных и прототипов двигателей GDI.

Цели обучения

По завершении этого семинара вы сможете:

Описывать причины работы двигателя GDI
Анализировать важные процессы в двигателях GDI
Объясните требования к распылению жидкости, разбрызгивателям и форсункам для успешной работы GDI
Использование технологии и логики прямого впрыска бензина
Оценка и прогноз влияния основной конструкции двигателя и условий эксплуатации на производительность, сгорание и выбросы в двигателях GDI
Эффективное общение с инженерами, занимающимися вопросами впрыска топлива, сгорания и выбросов в двигателе GDI на вашей фирме или с клиентами.
Эффективно участвует в разработке критических компонентов, таких как камеры сгорания, форсунки и стратегии сокращения выбросов
Объясните и используйте компромиссы между повышением производительности двигателя и поддержанием низких характеристик выбросов

Кто должен посещать

Этот семинар будет особенно полезен для инженеров, технических менеджеров и менеджеров проектов, исследователей и академиков.Этот курс принесет большую пользу инженерам, занимающимся проектированием компонентов для обеспечения высокой эффективности и производительности двигателей GDI, а также тем, кто прямо или косвенно участвует в приготовлении смеси и сокращении выбросов вредных загрязняющих веществ из этих двигателей. Инженеры-экологи, желающие расширить свое понимание образования брызг топлива, сгорания и выбросов двигателей GDI, получат выгоду, а также инженеры, активно участвующие в разработке и применении программного обеспечения для моделирования и проектирования камер сгорания, динамики распыления топлива, сгорания и выбросов. вопросы.

Предварительные требования

Участники должны иметь общие знания о работе двигателя, особенно о процессах сгорания в цилиндрах. Тем не менее, представлен очень краткий обзор предмета.

Отзывы

«Он охватывает всех возможных участников, от тех, кому нужен только обзор, до тех, кому нужны самые глубокие детали двигателя GDI. Стоит поездка, которую я совершил из Греции.»
Саввас Саввакис
Доктор наук, научный сотрудник
Университет Аристотеля в Салониках

Вы должны пройти все контактные часы курса и успешно сдать учебный экзамен, чтобы получить CEU.

Что такое прямой впрыск? Autoweek объясняет

Если вы пролистаете список функций практически любого нового автомобиля или грузовика, вы, скорее всего, увидите слова «прямой впрыск топлива» или DI.Концепция достаточно проста — инженеры переместили топливную форсунку из впускного отверстия автомобиля («впрыск топлива в порт») и поместили его прямо в камеру сгорания; топливо впрыскивается в тот момент, когда требуется сгорание, а не смешивается с поступающим воздухом и обтекает впускной клапан.

DI работает при гораздо более высоком давлении, чем впрыск топлива в порт; это, в сочетании с точным управлением, предлагаемым современными микропроцессорами, оказывает огромное влияние на настройку двигателя, особенно когда этот двигатель имеет турбонаддув.Конечный результат — лучшая экономия топлива и большая мощность для данного объема двигателя, а также более низкие выбросы. Достижения в области непосредственного впрыска стали причиной того, что эффективные небольшие бензиновые двигатели с турбонаддувом стали настолько распространенными, от экономичных автомобилей до роскошных седанов.

Принятие DI не было полностью гладким: удаление топливных брызг из впускного отверстия также устраняет эффект очистки, который бензин оказывает на впускные клапаны; В сочетании с повышенным выбросом газов из двигателей с турбонаддувом масло и углерод могут собираться на впускных клапанах, снижая производительность двигателя.Некоторые производители решили эту проблему, комбинируя прямой и порт впрыска топлива. Это означает, что есть два набора топливных форсунок, но система может переключаться между прямой и косвенной подачей топлива по запросу, что позволяет избежать проблем с накоплением углерода.

Поскольку непосредственный впрыск — это будущее доставки топлива, можно с уверенностью сказать, что это всего лишь технологические проблемы роста; в будущем они будут становиться все меньше и меньше проблемой. А пока не бойтесь DI — наслаждайтесь сочетанием производительности и экономии топлива, которое обеспечивают эти бензиновые чудеса.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Разное