Camgora.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает непосредственный (прямой) впрыск топлива и чем он лучше

Как работает непосредственный (прямой) впрыск топлива и чем он лучше?

Если Вы читали статью о том, как работает двигатель, то знаете, что бензиновые двигатели работают, высасывая смесь бензина и воздуха в цилиндр, сжимая его поршнем, когда тот движется вверх, и поджигая его искрой от свечи зажигания; в результате взрыва происходит сильное увеличение давления в камере сгорания, что приводит к движению поршня вниз, производя энергию — в конечном счёте вращательную.

Традиционная (непрямая) система впрыска топлива предварительно смешивает бензин и воздух в камере в непосредственной близости от цилиндра — камера эта называется впускным коллектором. В системе непосредственного впрыска, однако, воздух и бензин не смешиваются предварительно. Воздух поступает в камеру сгорания через впускной коллектор, в то время как бензин впрыскивается непосредственно в цилиндр. Именно так работает непосредственный впрыск топлива и поэтому он так называется.

Топливо-воздушная смесь в камере сгорания, клапаны, форсунка прямого впрыска и свеча зажигания
Плюсы прямого впрыска топлива

В сочетании с ультраточным управлением с помощью компьютера прямой впрыск обеспечивает более точное управление дозировкой топлива (количество впрыскиваемого топлива) и воздуха. Расположение инжектора также способствует более оптимальному распылению, которое разрушает струю жидкого бензина на более мелкие капельки и превращая его, можно сказать, в пыль. В результате обеспечивается более полное сгорание бензина, что очень важно, когда для сгорания этого выделяется так мало времени на высоких оборотах. Проще говоря, при непосредственном впрыске топлива больше бензина сжигается, что приводит к большей мощности и уменьшению загрязнения в расчёте на каждую каплю бензина.

Минусы непосредственного впрыска топлива

Основными недостатками двигателей с прямым впрыском бензина являются сложность этой системы и, как следствие, её конечная стоимость. Системы прямого впрыска дороже производить, потому что их компоненты должны быть более прочными и точными — они обращаются с топливом при значительно более высоких давлениях, чем косвенные системы впрыска, и, кроме того, сами форсунки должны быть в состоянии выдержать высокую температуру сгорания и разрушительное давление в цилиндре.

Насколько лучше прямой впрыск, чем непрямой?

Для примера, General Motors для автомобилей Cadillac CTS производит два аналогичных двигателя с прямым и косвенным впрыскиванием — 3,6-литровый двигатель V6. Двигатель с непрямым впрыском производит 263 лошадиных силы, в то время как версия с непосредственным впрыском топлива развивает 304 лошадиные силы. Несмотря на увеличенную мощность, двигатель с непосредственным впрыском в то же время более экономичен — 18 миль на галлон против 17 миль на галлон бензина в условиях города и равный расход в условиях трассы. Ещё одно преимущество двигателей с непосредственным впрыском топлива — это то, что в силу особенности своей технологии они менее требовательны к октановому числу бензина.

Технология прямого впрыска далеко не новая — она известна ещё примерно с середины 20-го века. Однако, тогда всего несколько автопроизводителей приняли её для массового производства автомобилей. Тогда, из-за дороговизны производства и отсутствия должного ассистирования компьютера, механический карбюратор был доминирующим в системах подачи топлива — вплоть до 1980-х годов. Тем не менее, давние и непрекращающиеся циклические события, такие как резкий рост цен на топливо и ужесточения в законодательстве по экономии топлива и экологичности выбросов, привели многих автопроизводителей к началу разработки системы прямого впрыска топлива. Вы, скорее всего, будете видеть больше и больше автомобилей, использующих непосредственный впрыск топлива, в ближайшем будущем.

Более того, практически все дизельные двигатели используют прямой впрыск топлива. Впрочем, дизели используют немного другой процесс сжигания топлива: бензиновые двигатели сжимают смесь бензина и воздуха и поджигают его искрой, в то время как дизели сжимают воздух, и только затем распыляют топливо в камеру сгорания, которое воспламеняется от температуры сжатого воздуха и его давления.

Как работает непосредственный (прямой) впрыск топлива и чем он лучше? Видео


Двигатели с прямым впрыском типа FSI

Почему не стоит покупать машину, если в ней установлен двигатель с впрыском FSI?

Проблем у таких двигателей две. Одна поменьше (но и маленькой ее не назовешь), а вторая очень большая.

Первая состоит в том, что в отличие от моторов с распределенным впрыском, где есть отдельные форсунки и общий насос и форсунки можно снять и помыть, тут стоит насос-форсунка на каждый цилиндр, которую в случае засорения можно только менять. Цена одной (варьируется от марки авто) порядка 9000 рублей. Следовательно, на 4х цилиндровом моторе, только сами форсунки стоять около 36 тысяч + работа. И это цена одной неудачной заправки.

Более серьезная проблема кроется в том, что топливо в цилиндр поступает не через всасывающий клапан, как на других моторах, а непосредственно через форсунку прямо в камеру сгорания. таким образом, клапан пропускает только воздух и работает всухую. Учитывая наш бензин, нагарообразование всегда повышенное. На двигателях с распределенным впрыском проходящий в составе топливной смеси по ножке клапана и его рабочих поверхностях, большую часть нагара смывает и он сгорает в камере. На двигателях с непосредственным впрыском нагар постоянно накапливается на клапанах, особенно более холодных впускных. К пробегу 100-150 при езде на нашем бензине клапана перестают полностью закрываться от накопившегося нагара и мотор начинает неровно работать, теряет мощность и увеличивается расход топлива. Проблема должна лечится снятием головки блока, ее полной разборки и чистки трактов и клапанов. Работа очень трудоемкая и ОЧЕНЬ дорогая. Но самое неприятное, что и это часто не помогает, т.к. не все удается отмыть и тогда нужна замена головки. Проблема чисто российская. В других странах нет такого паршивого бензина и мало кто катается на машине за 100 тысяч. Именно это и является причиной того, что машины с моторами прямого впрыска НЕ РЕКОМЕНДУЮТСЯ к покупке.

Сообщение Добавлено 17-12-2011 в 19:37.

У меня сейчас две машины с впрысковыми моторами. Было еще две. И вот на четырех инжекторых авто за все время ни разу ни одна форсунка не засорилась.Пробеги вполне приличные, заправляюсь всегда там, где удобно заехать и касса недалеко от колонки 🙂

Почему насос-форсунка обязательно должна засориться в тех же условиях?

И что? Наверное, новые авто ценой порядка миллиона люди не на последние копейки покупают

Ты сам-то когда-нибудь пробовал смыть нагар бензином? 🙂

Сообщение Добавлено 17-12-2011 в 19:53.

Видимо для TSI не предусмотрены ни сеточки в топл. насосе, ни фильтры тонкой очистки. И усе летит в форсунки.
Друган мой в 2007г пригнал из германии аудю двигателем tsi, на тот момент пробег машины был чуть более ста тыщ, тут он еще сотню накатал к этому времени. Проблем ноль.
А так подзадрали уже эти байки про херовый tsi, ломучии алюминиевые рычаги и песдатые карбовые жиги.
Кстати вот на карбе в жиге у меня часто засорялись жиклеры, но делов продуть))) и дальше по говеньям на говне.

Сообщение Добавлено 17-12-2011 в 22:43.

1) Качество бензина сказывается на работе двигателя практически, как качество масла. Пусть не покажется это преувеличением.
Бензин должен быть не только без механических примесей и смол. Но и содержать различные присадки. В европейском топливе, по стандартам должна присутствовать присадка, улучшающая его смазывающие свойства.
2) Один пример. Двигатель Toyota D4 с непосредственным впрыском.
Источник: http://www.toyota-club.net/files/02-11-16/02-11-17_gdi-bad.htm
«В двигателе D4 высоконапорный насос представляет единый блок и приводится распредвалом. Установлен непосредственно на головке блока. В этом насосе как раз используется плунжер (в отличие от насоса Mitsubishi, это уже удалось установить достоверно), который на нашем бензине способен очень быстро увеличить зазор между корпусом. Плунжерные пары дизельных ТНВД хоть немного, но смазываются самой соляркой, а здесь этого нет. » «. В общем, плунжерная пара изнашивается и давление в системе падает, что тоже ведет к перебоям работы двигателя. Но самое страшное в другом. Проникающий через плунжер лишний бензин должен уходить по специальному отводному каналу. Но это при допустимых порциях. А при сильном износе бензин начинает стекать ручьем мимо канала. прямо в поддон картера! Хорошо разбавляя масло. При сильном износе всего за день-два езды уровень масла может увеличиться вдвое. Таким образом, сначала бензин «разъедает» топливный насос высокого давления, а потом способствует катастрофическому износу кулачков распредвала, вкладышей, поршневой и т. д. «

Тут некоторые спрашивали, почему у меня, если не засорялись обычные форсунки, должны засориться эти. Вот вам и ответ.

Сообщение Добавлено 18-12-2011 в 11:03.

Продолжу «страшилки» для тех, у кого «друган купил и ездит без проблем». На примере Виталика с его приорой видно — чем отличается «ездить без проблем» или говорить, что «ездил без проблем».
Итак. Чем больше народу покупает новые VW ,тем больше становится тем про проблемы с двигателем.На Тигуан-форуме есть огромная тема,где сидит народ с проблемами с двигателем — http://forum.tiguans.ru/showthread.php?t=3837.
Свежий пример с форума владельцев авто группы VAG —
«За 3 тык км поездок на новом авто VW Golf 6 — двигатель 1.4 TSI (CAXA) 122 л/с:
1. При запуске на холодную периодически не заводился с первого раза, крутит стартером как в молоке и не заводится.
2. При запуске на холодную периодически повышенные обороты, шум из под капота и из выхлопной.
3. Загорелась лампочка «check», начали плавать обороты на холостую. Грязная вторая свеча, пропуски в четвертом цилиндре.
Машина уже 2 недели на сервисе, поменяли регулятор фаз газораспределения и форсунку, проблема не исчезла
Ошибки при диагностике — переобогащенная смесь и пропуски 4-го цилиндра. «

А вот что пишет опытный человек который давно следит за проблемами с TSI-FSI и знает многое об знает,в том числе что подобные проблемы с мотором есть даже на родине VW :
«Проблема не одна, а их совокупность.Проблемы начались с конца 2008 — начала 2009 года на версиях в 160 / 170 л.с. Варианты в 122 л.с. вроде как этих проблем не имеют. Моторы первой серии ходят до сих пор, что говорит об отсутсвии ошибок конструкции. Потом пошла 2-я серия разработки этих двигателей, которую я могу назвать «поднятие эффективности производства». Были несколько смен поставщиков в поиске идеального соотношения цена-качество.
Двигатель очень чувствителен к качеству топлива. Склонен к сильной детонации на оборотах ниже 2250-2500 и повышенной нагрузке (наддув механическим нагнетателем) при несоответствующем топливе.
С начала 2010 года есть статистика увеличения количества подобных отказов в Германии. Сценарий тот же: троит, не тянет, нет компрессии в одном или нескольких цилиндрах, разрушение поршней.
В Германии меняют двигатель без навесного (если без гарантии — 5200 евро), хотя дилеры имеют опцию замены только поршневой на своё усмотрение, но стараются этого не делать, т.к. гарантия после ремонта идёт из их кармана.
Из неофициальных источников рекомендуют замену турбины и катализатора из-за возможно попавших туда обломков поршневой. При повревждениях ко всему ещё и клапанов, производят замену двигателя в сборе, вместе с навесным оборудованием.
Обнаружена связь использования некачественного топлива но с правильным октановым числом на, в конечном итоге разрушение поршневой.Нагар на форсунках изменяет картину и механизм распыления и при неудачном стечении обстоятельств может быть прогарание поршня или его механическое разрушение вследствии детонации смеси в цилиндре.
Те, кого это касается получают в Германии с 5.10.2010 Serviceaktion 24S4: «Softwareupdate für die Motorsteuerung» (Апдэйт софта управления двигателем). Возможно сделаный тюнинг при этом стирается. Если он был замечен — лишают гарантии безоговорочно.Результат перепрошивки мозгов управления двигателем — снижение давления наддува на оборотах ниже 2500 и откорректированная матрица зажигания блока распознания детонации. Может что-то ещё, я не в курсе.
Клиенты могут ничего и не знать, т.к. это не отзыв, сервисная акция о которой уведомлять не обязательно. На вопрос клиента обязаны ответить честно.»»

Сообщение Добавлено 18-12-2011 в 11:08. Последний раз редактировалось PWS 18-12-2011 в 11:11

Двигатели с шильдиком TSI (Twincharger Stratified Injection – Система двойного наддува с послойным впрыском) являются продолжением развития двигателей с системой TFSI / FSI и имеют помимо последней системы еще и двойной турбонаддув. По небольшому опыту владельцев данных авто эти двигатели еще больше требовательны к качеству топлива чем двигатели с системой TFSI / FSI. Немало случаев выхода из строя двигателей при пробегах менее 20 тысяч километров , официалы, само собой, посылают недалече и в итоге ремонтируете своё авто сами за свой счёт.
Кроме того, спрос на б/у авто с данными двигателями практически отсутствует, люди продают свои Пассаты Б6 по полгода и более и спихивают за те деньги, за которые их готовы забрать. Радости так же добавляет своеобразная по надёжности коробка DSG.
Единственный двигатель с которым можно брать современные авто группы VAG — старый проверенный 1.6л c распределенным впрыском с шильдиком MPI , его ставят на Октавии и Гольфы , но его динамика устроит далеко не всех.

Сообщение Добавлено 18-12-2011 в 11:10.

Во у меня как раз такой проверенный мотор) Ток этого мотора для веса октавии маловато. Если брать то 1,8т 20 клапанный.

Сообщение Добавлено 18-12-2011 в 11:25.

Тоже самое и про дизели с Коммон рейл говорили. Что и насос форсунки дорогие (на Л200 1 38 тыщ, например) и ремонт нерально дорог. Но авто прошло на нашей соляре 150 тыщ и ни сном ни духом. Кстати , как и служебный Транзит. А уж служебный вообще и в хвост и в гриву и заправляется по топливной карте где ее принимают, а не где топливо более-менее. Так что и FSI привыкнут. Проблема думаю надуманная. Обычный страх перед техническим новшеством. И невозможностью починить в гараже на коленке.

Сообщение Добавлено 18-12-2011 в 12:11.

Прямой впрыск на бензиновых и дизельных моторах
Постараюсь кратко преподнести что к чему.
1. Чем дизель отличается от бензина:
В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре. Высокая температура создаётся высоким давлением засчет ТНВД. Поэтому все дизели оснащены ТНВД, а на классических бензиновых моторах его нет.
2. Что такое непосредственный впрыск:
Это когда впрыск топлива происходит не во впускной коллектор (на тарелку впускного клапана), а прямо в цилиндр. И для этого потребовалось внедрять много решений: вихревую форсунку высокого давления вверху камеры сгорания, сложную форму поршня, особенной формы впускные каналы, повышенную до 12 степень сжатия, разные моменты впрыска бензина, более сложный катализатор — иридиевый и платиновый. Для создания давления на форсунки стал необходим ТНВД даже на бензиновом моторе.
3.Непосредственный впрыск на дизеле:
Непосредственный впрыск на дизелях называется common rail. Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска.
4. Насос-форсунки:
Имеют крайне сложное устройство и алгоритм действия. Распыляют топливо непосредственно в цилиндр. Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около милиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар.
От насос-форсунок завсист вся работа системы. Их работа ювелирна, отверстия очень маленькие. На некоторых моделях насос-форсунка имеет до 6. отверстий КРАЙНЕ маленького диаметра. Любое засорение тут же приводит к прекращению нормальной работоспособности системы.
Ужасы непосредственного впрыска:
Больше других прославился тойотовский мотор D4.
А вот тойотовский D4 (устанавливается на некоторые модели Corona, Camry и другие) уже успел ужаснуть собственным «смертельным» номером, которого никто на нашем рынке просто не мог предположить. В двигателе D4 высоконапорный насос представляет единый блок и приводится распредвалом. Установлен непосредственно на головке блока. В этом насосе как раз используется плунжер (в отличие от насоса Mitsubishi, это уже удалось установить достоверно), который на нашем бензине способен очень быстро увеличить зазор между корпусом. Плунжерные пары дизельных ТНВД хоть немного, но смазываются самой соляркой, а здесь этого нет. Наверняка современные зарубежные бензины тоже обладают смазывающими присадками, но в нашем нет ни смазки, ни подобающей очистки. В общем, плунжерная пара изнашивается и давление в системе падает, что тоже ведет к перебоям работы двигателя. Но самое страшное в другом. Проникающий через плунжер лишний бензин должен уходить по специальному отводному каналу. Но это при допустимых порциях. А при сильном износе бензин начинает стекать ручьем мимо канала. прямо в поддон картера! Хорошо разбавляя масло. При сильном износе всего за день-два езды уровень масла может увеличиться вдвое. Таким образом, сначала бензин «разъедает» топливный насос высокого давления, а потом способствует катастрофическому износу кулачков распредвала, вкладышей, поршневой и т. д.

Так что такие дела. Суть прямого впрыска что на бензине, что на дизеле одна и заключается она в крайне специфической и КРАЙНЕ точной работе ТНВД, насос-форсунок и управляющей аппаратуры. Любое загрязнение, засорение для таких моторов критично.

Сообщение Добавлено 18-12-2011 в 12:35. Последний раз редактировалось PWS 18-12-2011 в 19:56

Автомобильные моторы с непосредственным впрыском топлива: плюсы и минусы

Чем отличается схема с непосредственном впрыском

В начале нулевых бензиновые моторы с непосредственным впрыском стали чаще появляться на российском рынке автомобилей. В настоящее время практически каждая современная машина, как дорогая, так и бюджетная, оснащается таким движком. По мнению большинства экспертов, такие автомобили были, есть и будут до появления и распространения на рынке кардинально новых средств передвижения (например, электромобилей).

Главный момент, который отличает мотор с непосредственным впрыском от классической схемы – подача топлива не в коллектор, а напрямую в цилиндр. Другими словами, камера сгорания получает не уже готовую топливовоздушную смесь (как в стандартном варианте), а живое топливо. Смесеобразование будет происходить в самом двигателе.

Зачем это придумали?

Ученые задумались о такой чудо-системе еще в далеком 19 веке. Но до недавних пор система не была распространена среди производителей автомобилей. Первыми такими машинами с аналогичными моторами стали представители бренда Mitsubishi, а вслед за этим производителем потянулись и известные во всем мире марки: Toyota, Mercedes, BMW и другие. Вся хитрость заключается в том, что благодаря такой системе можно абсолютно четко руководить ходом смесеобразования. Данная схема буквально заставляет мотор функционировать на очень бедной топливовоздушной смеси. Стандартный двигатель работает при пропорциях бензин-воздух 1 к 14, а движки с непосредственным впрыском способны вытянуть на 1 к 20, а некоторые, более усовершенствованные конструкции на 1:40. Согласитесь, разница колоссальная. Именно эта способность и позволяет автовладельцам существенно экономить на топливе, ведь мотор с непосредственным впрыском будет сжигать намного меньше горючего. Стоит отметить, что мощностные и динамические показатели такого автомобиля будут невероятно высокими.

Производители подобных моторов утверждают, что экономия топлива доходит до 25 процентов, а тяга и мощность увеличивается на 15 процентов. Всего этого можно добиться и при малом литраже, соответствуя также и экологическим стандартам. С этой стороны такие двигатели представляются просто сказочными и привлекают все большее число покупателей.

Дело техники: в чем хитрость?

Использование системы непосредственного впрыска требует очень многого от конструкции двигателя, насоса и качества топлива. Кроме того, особые требования выдвигаются к смазочным материалам и электрике. Чтобы смесь образовывалась правильно при непосредственном впрыске, нужен очень слаженный и сложный процесс. Поэтому электроника автомобиля снабжена многими дополнительными программами, которые управляют несколькими циклами функциональности. Не говоря уже о сотнях специальных датчиков, каждый из которых отвечает за свою функцию. За распыл топлива ответственными являются специальные форсунки, способные работать при очень высоком давлении. Топливные насосы также должны отличаться высокой производительностью. Каждый элемент такой системы должен быть высокотехнологичным и надежным. Только соблюдение всех условий и требований позволит правильно распылять горючее. Тем более на различных режимах функционирования мотора необходимо по-разному распоряжаться готовой смесью.

На холостом ходу мотор работает в режиме послойного смесеобразования – смесь обедняется до максимума, но тем не менее ничуть не теряет своим положительных качеств и остается пригодной для дальнейшей работы. Когда нагрузка на движок максимальна, дроссельная заслонка и каналы впуска остаются открытыми. Кроме того, по максимуму дожигаются выхлопные газы, а это существенно увеличивает экологичность работы двигателя.

Преимущества и недостатки

Самым главным недостатком, о котором говорят специалисты и недовольные владельцы, является низкая надежность. Суть в том, что даже самая мелкая неисправность одного из элементов схемы приводит двигатель в состояние «капризов». Начинаются сбои в работе, электроника сигнализирует хозяину о проблемах. Кроме того, к недостаткам отнесем и немалую стоимость подобного двигателя. Будучи сложной технологической конструкцией, мотор с непосредственным впрыском топлива требует соблюдения четких правил и безотказной работы всех составляющих системы. Также внимательно нужно относиться к системе питания и зажигания. Еще выделим недостаток, который стопроцентно не понравится ни одному водителю – повышенные требования к качеству топлива. Заливать в бак дешевое горючее не выйдет. Проблема заключается в том, что низкокачественное топливо содержит крайне нежелательные для состояния движка соединения серы, фосфора и железа. Различные примеси также негативно скажутся на функциональности такого мотора. Цена запчастей и стоимость обслуживания таких двигателей не понравится автомобилисту, который хочет купить машину с таким мотором. Увы, но дешевых запасных частей к таким движкам не существует. Ужесточаются требования к маслу, фильтрам и остальным расходным материалам. Высокотехнологичный агрегат требует дорогостоящего внимания.

А теперь рассмотрим преимущества, на фоне которых минусы улетучиваются. Двигатели с непосредственным впрыском по праву считаются наиболее технологичными. Плюс, стоит отметить и экономичность агрегата. Благодаря таким моторам существенно увеличивается тяга и мощность автомобиля. Такие машины просты и удобны для жителей крупных городов, для которых характерны частые пробки на дорогах. К тому же, благодаря таким движкам увеличивается интервал между периодическими заменами масла. Перечисленные преимущества будут ощутимы при строгом соблюдении правил обслуживания авто. Потребуется внимательное и бережное отношение к двигателю.

Непосредственный впрыск топлива — хорошо это или плохо?

Сегодня автомобили с инжекторными двигателями практически полностью вытеснили с автомобильного рынка карбюраторные системы. Принципиальное отличие инжекторов в том, что подача топлива осуществляется в них путем впрыска топлива непосредственно в цилиндр. Начав наступление на карбюраторные системы еще с середины двадцатого века, сегодня инжекторные двигатели пришли к окончательной победе на рынке автомобилестроения.

Существует несколько разновидностей инжекторных двигателей. В двигателях с прямым впрыском впрыск топлива в воздушный поток осуществляется при помощи специальных форсунок. При использовании для впрыска на все цилиндры одной форсунки (моновпрыске) её располагают на месте карбюратора, но такие двигатели сейчас совсем непопулярны. На смену центральному впрыску пришел распределенный, у которого для каждого цилиндра есть своя форсунка. Он бывает нескольких типов (фазированный, попарно-параллельный, одновременный и прямой), именно им оснащено подавляющее большинство современных автомобилей. Но самым последним «веянием» автомобилестроения является непосредственный впрыск топлива, запатентованный компанией Mitsubishi, которая снабдила свои двигатели аббревиатурой GDI. Главное отличие данного типа двигателей от своих предшественников в том, что топливо под большим давлением впрыскивается форсункой не во впускной коллектор, а в цилиндр. Данное нововведение обеспечивает стабильную работу двигателя, позволяет экономить до 13% топлива (особенно при простоях в городских пробках) и использовать сверхобедненные смеси, что в настоящее время весьма актуально из-за растущей дороговизны топлива и его токсичности.

Для того чтобы экономия топлива стала ощутимой, разработчикам данного типа двигателей пришлось немало потрудиться, усложнив конструкцию двигателя. Непосредственный впрыск топлива требует очень высокого давления в топливной магистрали и высокого качества всех компонент системы. А это в свою очередь приводит к жестким требованиям по отношению к топливу. В отличие от европейских автолюбителей, которых ничем не испугать, наши понимают последствия таких жестких требований к бензину. Кто же добровольно захочет стать постоянным клиентом автосервиса, тем более, что грамотных специалистов по моторам с непосредственным впрыском у нас не так много, ремонтнопригодность элементов крайне низка (к примеру, ТНВД дизельного двигателя вообще не подлежит ремонту), да и диагностирующее оборудование есть далеко не на всех СТО. Поэтому стоимость ремонта и узлов для автомобилей с данным типом двигателя довольно высока, что отпугивает потенциального российского покупателя.

Наш потребитель по обыкновению полагает, что чем сложнее конструкция, тем ненадежней она в эксплуатации, а следовательно покупать её не стоит. Однако в случае двигателей с непосредственным впрыском сложность системы и ее высокая цена подкреплены высочайшим качеством и повышенным ресурсом деталей. А если внимательно посмотреть на улучшения мощностных и динамических характеристик двигателя при уменьшении расходов топлива и масла (особенно ощутимых при больших пробегах), а также учесть поддержание стехиометрического состава выхлопной топливо-воздушной смеси в соответствии с нормами Евро 4 и Евро 5, то все эти факторы говорят только в пользу данных двигателей.

Ведущие европейские производители вслед за Mitsubishi тоже снабдили свои детища подобными системами с непосредственным впрыском, так у Mercedes-Benz появились двигатели GGI, у Volkswagen — FSI, а у Toyota — D4. Сегодня и на российском рынке модели, оснащенные подобными двигателями, завоевывают все большую популярность за счет своей экономичности и хороших тяговых характеристик. А завышенной ценой у нас уже давно никого не испугаешь.

По мнению специалистов, будущее так или иначе принадлежит системам непосредственного впрыска, и нашим автолюбителям не стоит опасаться покупать оснащенные ими автомобили, поскольку ресурс компонентов впрыска настолько велик, что очень долго не потребует ремонта или замены. Однако, покупая автомобиль, следует помнить об элементарных правилах, которые позволят сохранить его двигатель — не заправляться где попало, вовремя проходить техобслуживание и пользоваться услугами только качественного сервиса. На сегодняшний день далеко не все СТО оснащены необходимым оборудованием для правильной диагностики подобных двигателей, да и специалистов соответствующего уровня не много, но в любом случае автомобили с непосредственным впрыском в самом ближайшем будущем завоюют российский рынок и покорят сердца автолюбителей.

Версия для печати

Как с нами связаться

ООО «Чистодел-Дизель»

г. Арамиль, ул. Гарнизон, д. 17В

Географические координаты:

8 800 200 0921

(звонок по РФ бесплатный)

+7 (343) 302-00-43


infoek-ar.ru

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.

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.

Двигатели с непосредственным впрыском топлива

Бедные, бедные смесители- Как капля русского бензина убивает лошадь японского прогресса

Что делать? С новыми автомобилями все понятно. Если фирма официально решается поставлять новые технологии в Россию (или конкретно в Сибирь), значит, знает, на что идет, и будет отвечать за свое «поведение». А как быть с японским second hand.

Mitsubishi Chariot GDI

Красив умен, но не предсказуем

«Паровоз ни-ка-кой пылинки не любит: машина, брат, это — барышня. Женщина уже не годится — с лишним отверстием машина не пойдет. » Это фраза из романа Андрея Платонова. Такой самобытной мудростью наставлял старый машинист паровоза своего ученика. То было начало 20 века, когда технический прогресс семимильными шагами шел мимо России. Сейчас начало 21 века, последние паровозы догнивают на запасных путях, а люди ездят на автомобилях, которые посложнее паровоза будут. И вот ведь какая закономерность — чем дальше мы от творения Стефенсона, тем актуальней слова того старого машиниста. Во всяком случае, современные Hightec-автомобили из Японии настолько претенциозны в своем строении, что могут напрочь отказаться ехать буквально из-за одной пылинки в бензине. И в первую очередь это касается автомобилей с двигателями с прямым впрыском, работающими на сверхобедненной смеси. А уж бензин у нас бывает такой, что впору не на автомобилях ездить, а возвращаться к паровой тяге.

Что и говорить, сбываются худшие прогнозы иркутских сервисменов — японские ноу-хау, проникающие в последнее время с дальневосточных рынков праворульного second hand, оказываются в крайне враждебной для себя среде и не способны показывать ту замечательную неприхотливость, за которую мы любим «японцев» уже добрых десять лет. Иногда достаточно одной заправки жидкостью, называемой у нас бензином, а на самом деле представляющую собой какую-нибудь смесь из газового конденсата с добавлением чистого тетраэтилсвинца. И конец всем высоким технологиям. Такие жидкости появляются на рынке, когда случаются перебои с поставками кондиционного бензина, что недавно и наблюдалось в регионе. Вот тут-то и началось. Даже традиционные двигатели с карбюратором или впрыском зачастили в сервисы по причине отказов систем зажигания и впрыска, а уж двигатели с прямым впрыском — GDI у Mitsubishi и D4 у Toyota, так и вовсе начали вставать, даже не успев доехать до сервиса. Им не то что суррогат принимать смертельно, даже нормальный заводской бензин противопоказан. Как уже показала практика.

Сейчас нет смысла очень подробно вдаваться в мир теории и всех нюансов моторов GDI (Gasoline Direct Injection — бензиновый прямой впрыск). Он придуман не вчера и не японцами, а в заслугу фирмы Mitsubishi или Toyota можно поставить собственные доработки и внедрение в массовое производство. Чем всегда и отличались японцы. Но то, что прямой впрыск бензина — это не только торчащая непосредственно в цилиндре форсунка, надо представлять очень хорошо. В целом процесс получения и использования энергии выполнен на ином качественном уровне, нежели в обычном двигателе с распределенным впрыском. Конечно, это не ядерный реактор в сравнении с той же паровой машиной, но тем не менее.

Непосредственный впрыск как очередное и эффективное средство в деле оптимизации сгорания смеси и повышения КПД бензинового двигателя реализует простые принципы. А именно, более тщательно распыляет топливо, лучше перемешивает с воздухом и грамотней распоряжается готовой смесью на разных режимах работы двигателя. Цель одна — добиться большей экономичности при сохранении или даже увеличении мощности, а заодно снизить вредные выбросы. Главная сущность прямого впрыска — работа двигателя в ненагрузочных режимах на сверхобедненной смеси, когда соотношение воздух/бензин может доходить до 40:1. И для этого потребовалось внедрять много решений: вихревую форсунку высокого давления вверху камеры сгорания, сложную форму поршня, особенной формы впускные каналы, повышенную до 12 степень сжатия, разные моменты впрыска бензина, более сложный катализатор — иридиевый и платиновый. Первый нужен для работы в экономичных режимах на сверхобедненной смеси, когда резко возрастает выделение окислов азота, а второй для мощностных режимов, когда двигатель работает на смеси в обычной пропорции. Ведь даже двигатель GDI не способен обеспечить силовые нагрузки на обедненной смеси, хотя и здесь расходует топливо более рационально за счет лучшего распыла и прямого впрыска. Стало быть, и электронное управление впрыском здесь куда более сложное и точное, с кучей датчиков. Например, на экономичных режимах маленькую порцию бензина нужно быстро впрыснуть только в конце такта сжатия, а на силовых (разгон, высокие скорости) в начале и «по полной программе», как в обычных двигателях. А ведь могут дополнительно использоваться и «обычные» причиндалы: турбонаддув, система рециркуляции отработавших газов, система изменения фаз газораспределения и т. д. И все же определяющим «наворотом» двигателя GDI является его топливная система, где рабочее давление в случае Mitsubishi почти в двадцать раз выше, чем давление в обычных двигателях с распределенным впрыском, а в случае Toyota и того больше. Иначе не добиться необходимого распыла и т. д. Как следствие, необходимо использовать мощные форсунки, мощные соленоиды, да и другие детали из-за более жесткого режима работы должны быть крепче и, стало быть, более дорогими. А главное, для достижения таких давлений используются прецизионные топливные насосы по типу дизельных.

И что характерно, требования двигателя GDI к октановому числу как раз обычные. Несмотря на высокую степень сжатия, хорошее охлаждение смеси при непосредственном впрыске предполагает использование бензинов с обычными числами (в пределах 92-95). Но система питания и система нейтрализации отработавших газов крайне требовательны к степени очистки и составу бензина, содержанию грязи, свинца и серы. Последней, в принципе, вообще не должно быть, поскольку от серы сразу же «загнется» иридиевый катализатор, но главное — обилие серы вызовет скорый абразивный и коррозийный износ топливной аппаратуры, а также отказ электроники. В Японии двигатели GDI пошли в серийное производство еще в 1996 году, но там к тому времени бензин уже отвечал должным требованиям. В Европе до сих пор выпускается бензин с содержанием серы в 5 раз выше, чем в японском. И только в 2002 году предполагается начать выпуск чистых от серы бензинов. Чтобы успешно продвигать в Европе свои двигатели GDI, фирма Mitsubishi пошла на ряд ухищрений — адаптировала систему нейтрализации и внесла изменения в алгоритм моментов впрыска, чтобы наиболее полно отвечать особенностям езды в Европе. Ведь европейские противники GDI прямо обвиняли японцев в некорректном навязывании своих технологий. Мысль такая: двигатели GDI хороши только для Японии, которой присущи невысокие скорости движения и постоянные пробки — условия, в которых GDI показывает наилучшие результаты по топливной экономии. А для Европы, с ее протяженными автобанами и высокими скоростями (а следовательно, высокими нагрузками на двигатель) преимущества прямого впрыска уже не столь ощутимы. Вот инженеры из Mitsubishi и «подшаманили» двигатели под более жесткие условия работы. Но это касается только тех моторов, что идут на европейский рынок. Таковы общие и схематичные сведения по двигателям GDI, которые у разных фирм по исполнению и принципам работы, конечно, отличаются. А ведь кроме японцев и ряд европейских фирм уже подготовили свои GDI.

А теперь зададимся вопросом, во сколько раз больше серы в нашем бензине? Черт ее знает. Да и всего остального «мусора» не меньше. При этом к нам на рынок second hand поступают Mitsubishi c двигателями GDI с японского рынка, где двигатели не проходили адаптацию даже для Европы и «ждут» чистого, как слеза, бензина. Наплыв таких автомобилей небольшой и начался не так давно, но уже сервисмены отметили ряд характерных проблем, связанных с их эксплуатацией. Как тех, что уже случились, так и тех, которые могут возникнуть впереди.

В первую очередь, надо ясно понимать, что праворульный «японец» даже свежего года уже поездил в Японии и в случае с GDI «съел» определенный ресурс его прецизионной топливной системы. И если даже речь не идет о скорой кончине насоса, то работа электроники из-за плохого бензина начинает давать сбои, и с весьма скоротечными осложнениями.

Обычный двигатель с впрыском топлива

Конкретно по автомобилям Mitsubishi с двигателями GDI уже были и повторялись такие случаи. Машина вдруг начинает глохнуть при добавлении газа, хотя заводится и работает на холостых прекрасно, и даже едет, если нога едва-едва касается педали. Но чуть газанул, и двигатель заглох. В чем дело? А дело как раз в особенностях работы GDI на разных нагрузочных режимах, т. е. в данном случае в особенностях неработы. Как удалось выяснить в ходе «коленочного» обследования и ремонта, дело вот в чем.

Напорная топливная магистраль у Mitsubishi как бы двухступенчатая. Первый насос, что стоит в баке, закачивает бензин и под регулируемым электроникой давлением подает его к основному насосу, который последовательно доводит давление уже до необходимого. Без нагрузки давление маленькое, потому как цилиндры сжигают сверхобедненные смеси и топлива требуется мало. При увеличении давление растет. То есть первый насос работает циклично — «давит» под нагрузкой и «отдыхает» при спокойном режиме. В главном же насосе стоит датчик, который строго следит за давлением. Но к его рабочей части подходит очень узенький каналец, который нетрудно перекрыть бензиновым «мусором». Что и произошло. В таком случае истинное давление в магистрали датчик не «видит». Судя по всему, на легких режимах поступающие от него сигналы не нужны блоку управления, поскольку регулирования впрыска не происходит. Двигатель работает. Но при силовых нагрузках «недостаток» давления становится ложной командой к блокировке впрыска. Двигатель глохнет. Прочисткой забившегося канала, казалось бы, можно решить проблему, но «слепой» датчик успел еще и кончить погружной насос. Судя по всему, он из-за сигналов о ложном топливном голодании перешел на постоянный напорный режим, на что он не рассчитан. Так что пришлось менять и насос.

В другом случае в сервис привезли машину, у которой погружной насос сдох из-за обилия грязи в баке. Грязь забила приемную сетку, давление упало и насос в конце-концов устал бороться с топливным голоданием, постоянно работая на полную катушку. При этом он смог «продавить» часть грязи и погонять ее по топливной системе. Нетрудно предположить, к чему приведет абразивный и коррозийный износ главного насоса, из-за чего давление в магистрали тоже упадет со всеми вытекающими для всего двигателя последствиями. Но пока о случаях капитального ремонта систем впрыска GDI фирмы Mitsubishi сведений не поступало.

А вот тойотовский D4 (устанавливается на некоторые модели Corona, Camry и другие) уже успел ужаснуть собственным «смертельным» номером, которого никто на нашем рынке просто не мог предположить. В двигателе D4 высоконапорный насос представляет единый блок и приводится распредвалом. Установлен непосредственно на головке блока. В этом насосе как раз используется плунжер (в отличие от насоса Mitsubishi, это уже удалось установить достоверно), который на нашем бензине способен очень быстро увеличить зазор между корпусом. Плунжерные пары дизельных ТНВД хоть немного, но смазываются самой соляркой, а здесь этого нет. Наверняка современные зарубежные бензины тоже обладают смазывающими присадками, но в нашем нет ни смазки, ни подобающей очистки. В общем, плунжерная пара изнашивается и давление в системе падает, что тоже ведет к перебоям работы двигателя. Но самое страшное в другом. Проникающий через плунжер лишний бензин должен уходить по специальному отводному каналу. Но это при допустимых порциях. А при сильном износе бензин начинает стекать ручьем мимо канала. прямо в поддон картера! Хорошо разбавляя масло. При сильном износе всего за день-два езды уровень масла может увеличиться вдвое. Таким образом, сначала бензин «разъедает» топливный насос высокого давления, а потом способствует катастрофическому износу кулачков распредвала, вкладышей, поршневой и т. д.

Новый высоконапорный блок для D4 стоит около $900, но не придется ли менять и весь двигатель? Кстати, примеры из жизни показывают, что между привозом машины с двигателем D4 из Японии и началом кончины топливного насоса может пройти всего несколько дней эксплуатации. С одной стороны, это говорит об особенностях заправляемой в бак жидкости, а с другой подтверждает некоторые истины. По идее, при определенном пробеге прецизионные детали должны были поменяться на новые еще в Японии, но японец не стал тянуть до дорогостоящего ТО и сдал машину. Потом она попала в Россию. Кстати, фирма Toyota официально так и не решилась поставлять автомобили с D4 в нашу страну, именно из-за качества топлива. Фирма Mitsubishi отважилась, хотя известно, что уже были проблемы с топливной системой совсем новой Carisma GDI, и все из-за грязного бензина. Похоже, не лучше себя будут чувствовать и европейские автомобили с подобными двигателями, если их начнут завозить в Россию с началом серийного производства.

Очевидно одно — импортные автомобили новаторской волны сегодня мало пригодны для нашего рынка. По двум основным причинам: качество топлива и совсем иные требования к регламенту техобслуживания, к которому наш потребительский рынок еще не готов. Многие прецизионные детали суперсистем уже явно не готовы отхаживать два или даже три срока, как это спокойно могли их более простые «предки». Они требуют своевременной замены и только. Что делать? С новыми автомобилями все понятно. Если фирма официально решается поставлять новые технологии в Россию (или конкретно в Сибирь), значит, знает, на что идет, и будет отвечать за свое «поведение». А как быть с японским second hand? Уже состоявшимся владельцам таких автомобилей можно посоветовать только тщательный выбор топлива с использованием хороших присадок и более внимательное «наблюдение» за работой двигателей. Как ни печально признать, сейчас многие сервисы стараются не связываться с подобными автомобилями, поскольку мало что знают сами и боятся сделать еще хуже. К тому же, и без того в последнее время проблем, вызванных рядом «стихийных бедствий», было достаточно даже с обычными автомобилями. Суррогатный бензин при дефиците заводского испортил не одну систему зажигания в лучшем случае, и топливную — в худшем. К этому еще добавились замаскированные «утопленники» с востока. Как правило, у многих вся электрика уже на стадии разложения и процессор давно включил лампочку Check engine, но ради продажи щиток на каком-то этапе был вскрыт и лампочку просто убрали.

Так что сегодня доверяться супертехнологиям не стоит. Конечно, приятно, когда твоя машина расходует топлива на 10-30% меньше, чем обычный одноклассник, но, похоже, это самообман. Лучше уж довериться традиционным японским конструкциям, старым добрым распределенным системам впрыска, которые пока еще доминируют на рынке second hand и в рекомендациях не нуждаются.

Электронные системы непосредственного впрыска бензиновых двигателей

Система непосредственного впрыска бензина в цилиндры двигателя до настоящего времени не находила широкого распространения. Это обуславливалось тремя основными причинами:

  • во-первых, потому, что общепринятый в настоящее время впрыск топлива во впускной трубопровод упрощает конструкцию самой форсунки
  • во-вторых, потому, что больше времени отводится на приготов­ление топливно-воздушной смеси
  • в-третьих, потому, что при этом упрощается конструкция головки блока

Обычная форсунка располагается вне камеры сгорания, защищенная от всего того, что происходит во время воспла­менения и после закрытия впускного клапана. Форсунка, входящая в камеру сгорания, должна выдержать все те изменения температур и давления, которые там происходят, а это усложняет ее. Она также должна впрыскивать топливо быстрее и лучше распылять его. Когда двига­тель работает на максимальных нагрузках, другими словами, когда он требует больше топлива, время, от­веденное на впрыскивание, уменьшается.

Если необходимо, обычная форсунка может подавать топливо в течение большинства циклов, в то время как форсунка непосредственного впрыска не может подавать топливо, когда открыт выпускной клапан, потому что топливо будет удаляться вместе с отработавшими газами. При непосредственном впрыске время, отводимое на процесс впрыскивания, гораздо меньше, поэтому форсунка должна подавать топливо быстрее, а это требует достаточно высокого давления топлива.

Смешивание – потенциальная проблема непосредствен­ного впрыска. В обычной системе топливо начинает смеши­ваться с воздухом, когда они проходят через впускной клапан, и продолжают перемешиваться, при тактах впуска и сжатия. Форсунка непосредственного впрыска заполняет топ­ливом центральную часть камеры сгорания за короткое время и должна лучше распылить топливо, чтобы гарантировать одно­родный состав смеси.

Сложность представляет и расположение форсунки непосредственного впрыска в го­ловке цилиндров. Форсунки обычного типа являются со­ставной частью впускного трубопровода, а форсунка непос­редственного впрыска должна располагаться вверху камеры сгорания, где уже размещаются клапаны и, особенно, свеча зажигания. Кроме того, остается мало места для прохода охлаждающей жидкости вокруг жизненно важ­ных зон головки цилиндров.

Несмотря на вышеуказанные проблемы, ряд автомобилестроительных фирм Европы и Японии начали разработку и производство бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива, в целях снижения расхода топлива.

Впервые автомобильный двигатель GDI «Gasoline Direkt Injektion» с непосредственным впрыском бензина был продемонстрирован японской фирмой «Mitsubishi» на проходившей в 1997 году Международной автомобильной выставке, затем последова­ли другие производители, включая Toyota, Renault и Pegeot-Citrojen.

Общая схема системы топливоподачи системы непосредственного впрыска показана на рисунке. Топливо от топливоподкачивающего насоса 6 подается к топливному насосу высокого давления 1, оснащенному датчиком давления топлива для его точного дозирования. ТНВД заключен в герметичный кожух и вал насоса приводится во вращения с помощью электромагнитной муфты. Подача топлива к форсункам цилиндров осуществляется насосом высокого давления 1 развивающим давление 40…100 кгс/см2. При этом давление топлива, впрыскиваемое в цилиндры двигателя может быть постоянным (системы впрыска CDI – Мицубиси, FSI – Фольксваген) или изменяться: на холостом ходу 70 кгс/см2, при полной нагрузке 100 кгс/см2, на переходных режимах 30 кгс/см2 (система впрыска HPI французский концерн Пежо-Ситроен). Топливо накапливается в аккумуляторе давления 3 и из него по трубопроводам передается к форсункам. Форсунки 5, в отличие от традиционных систем впрыска, установлены не во впускном трубопроводе, а непосредственно в камере сгорания двигателя. Необходимое давление в системе поддерживается предохранительным клапаном 4. При подаче напряжения из блока управления открываются соленоидные клапана и топливо впрыскивается в камеру сгорания.

Рис. Общая схема системы топливоподачи системы непосредственного впрыска

Расширенная схема системы топливоподачи системы непосредственного впрыска на примере двигателя Фольксваген показана на рисунке.

Блок управления двигателем 23 рассчитывает оптимальное соотношение топлива и воздуха для следующих способов смесеобразования

  • послойное распределение смеси
  • образования бедной гомогенной смеси
  • образование гомогенной смеси стехиометрического состава
  • двойной впрыск топлива для разогрева нейтрализатора
  • двойной впрыск топлива при работе двигателя на полной нагрузке

Расход воздуха в системах непосредственного впрыска может определяться как с помощью расходомеров, так и без них. В приведенной системе он рассчитывается блоком управления двигателем с использованием сигналов датчика температуры воздуха на впуске в двигатель 24, датчика давления во впускном трубопроводе 18, датчика частоты вращения коленчатого вала 14, датчика положения дроссельной заслонки, датчика фаз 5 и датчика атмосферного давления, расположенного в корпусе блока управления.

Рис. Расширенная схема топливоподачи системы непосредственного впрыска:
1 – адсорбер с активированным углем; 2 – клапан продувки адсорбера; 3 – устройство изменения фаз газораспределения; 4 – катушка и свеча зажигания; 5 – датчик фаз; 6,8 – кислородный датчик (лямда-зонд); 7 – предварительный нейтрализатор; 9 – датчик оксидов азота; 10 – нейтрализатор оксидов азота; 11 – датчик температуры отработавших газов; 12 – датчик температуры; 13 – датчик детонации; 14 – датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя; 15 – топливный бак; 16 – форсунка с датчиком давления; 17 – датчик давления топлива; 18 – датчик давления воздуха на впуске; 19 – клапан перепуска отработавших газов; 20 – клапан продувки адсорбера; 21 – электропривод дроссельной заслонки; 22 – модуль педали акселератора; 23 – блок управления двигателем; 24 – датчик температуры поступающего воздуха

Для снижения выбросов оксидов азота, в двигателях с непосредственным впрыском применяется рециркуляция отработавших газов. Чтобы обеспечить перепуск отработавших газов на границе бесперебойной работы двигателя рассчитывается их количество. Для расчета количества перепускаемых газов используются:

  • сигнал датчика давления во впускном трубопроводе 18
  • сигнал датчика температуры воздуха во впускном трубопроводе 24
  • сигнал датчика атмосферного давления в блоке управления двигателем (для определения противодавления в выпускной системе)
  • сигнал датчика температуры выпускных газов
  • рассчитанная нагрузка двигателя

При перепуске отработавших газов происходит повышение давления воздуха во впускном трубопроводе. Датчик давления воздуха во впускной системе измеряет его величину и направляет сигнал соответствующего напряжения в блок управления двигателем. Этот сигнал используется для определения суммарной массы воздуха и отработавших газов, поступающей в двигатель. Из этой массы вычитывается масса свежего воздуха, соответствующую нагрузке двигателя, для получения массы перепускаемых газов.

Чтобы повысить крутящий момент при низких частотах вращения коленчатого вала, систему выпуска раздваивается в ее передней части. При этом на каждой приемной трубе установлен отдельный предварительный нейтрализатор 7.

Предварительные нейтрализаторы образуют с приемными трубами неразъемные конструкции. Перед нейтрализаторами установлены широкополосные датчики кислорода 6, которые служат для определения состава бензовоздушной смеси. После нейтрализаторов расположены датчики кислорода 8 со скачкообразной характеристикой, которые позволяют определить эффективность очистки отработавших газов. Приемные трубы соединяются перед общим нейтрализатором NОx 10 накопительного типа. В накопительном нейтрализаторе собираются оксиды азота, образуемые в избыточном количестве при работе двигателя на бедной смеси.

Установленный за нейтрализатором датчик NОx 9 служит для определения степени его насыщения. По сигналу этого датчика запускается процесс регенерации накопительного нейтрализатора.

Для подачи топлива к насосу высокого давления внутри топливного бака установлен электрический подкачивающий насос. Он подает к насосу высокого давления только то количество топлива, которое необходимо впрыснуть в цилиндры двигателя в зависимости от его мощности, вследствие чего снижается расход электроэнергии на привод насоса. Блок управления электронасосом в зависимости от нагрузки двигателя изменяет подачу топлива в систему низкого давления в пределах от 30 до 180 л/ч при постоянном давлении 4 кгс/см2. При пуске холодного или горячего двигателя производительность насоса кратковременно повышается, а давление в системе увеличивается с 4 до 5 кгс/см2. Подкачивающий электронасос включается блоком управления бортовой сетью при открывании двери водителя, благодаря этому происходит своевременное повышение давление в топливной системе.

Электрические насосы для системы непосредственного впрыска могут быть как одноступенчатыми, аналогичные описанным выше, так и двухступенчатыми.

Рис. Электрический гидродинамический топливный насос:
1 – сторона впуска главной ступени; 2 – сторона нагнетания предварительной ступени; 3 – колодец; 4 – перелив топлива; 5 – возврат топлива; 6 – сторона нагнетания главной ступени; 7 – сторона впуска главной ступени; 8 – насосное колесо главной ступени; 9 – насосное колесо предварительной ступени; 10 – сторона впуска предварительной ступени; 11 – топливный бак

Насосное колесо первой (предварительной) ступени 9 всасывает топливо из придонной зоны бака и нагнетает его в колодец насоса 3, что позволяет использовать практически все топливо из бака. На насосное колесо второй (главной) 8 ступени топливо поступает непосредственно из колодца 3. Колодец с насосными колесами и погружным датчиком уровня топлива опирается на днище бака, с которым он соединен посредством фиксаторов. Доступ ко всем деталям осуществляется после снятия крышки колодца.

В чем преимущества непосредственного впрыска топлива?

  • В чем отличие от распределенного впрыска?
  • Как устроена система GDI
  • Как действует система GDI
  • Достоинства и недостатки системы

При этом разработчикам нужно добиться того, чтобы при этом было как можно меньше влияние на рабочие параметры. Мы говорим мощности и крутящем моменте. То есть перед производителями стоит задача получить мотор экономичный и в то же время мощный.

Чтобы понять, о чем идет речь, нам предстоит разобраться с тем, что значит непосредственный впрыск топлива, а также дать ответы на некоторые связанные с этим вопросы.

В чем суть такой системы? Она сводится к тому, что раздельно в цилиндры подаются компоненты горючей смеси – бензина и воздуха. Принцип функционирования данной системы очень напоминает работу дизельных установок, в которых образование смеси производится в камерах сгорания.

ВАЖНО! Однако у бензинового агрегата, на котором стоит система непосредственного впрыска, есть свои особенности процесса, при котором закачиваются составляющие топливной смеси. Далее мы рассмотрим, чем данная система отличается от других.

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.

Как устроена система GDI

На ТНВД возложена основная работа. Это подача бензина на форсунки при высоком давлении. Оно варьируется от трех до одиннадцати мегапаскалей. И предоставляет возможность двигателю внутреннего сгорания «трудиться», не зная перебоев. В ТНВД может быть один плунжер. Их может быть и несколько. И они приводят в работу распределительный вал.

Рампа нужна для того, чтобы осуществлялась доставка бензина к форсункам для поддержки давление топливного контура. Он предназначен для защиты топливной смеси от избыточного давления, которое появляется, как только ТС воспламеняется и сильно расширяется.

ВАЖНО! Регулятор, изменяющий давление, дозирует бензин с помощью насоса и учитывает при этом технические характеристики, которыми обладают топливные форсунки. Он расположен в ТНВД. Датчиком высокого давления измеряется уровень давления топливной смеси. Сигналы, передающиеся этим датчиком, являются основанием для того, чтобы изменить уровень давления рампы.

Форсунки впрыскивают бензин, принимаемый камерой сгорания. И после этого начинается образование топливно-воздушной смеси. Как правило, механизм который напрямую ведет управление подачей топлива, имеет блок управления, датчики входа, исполняющие механизмы.

Как действует система GDI

Привод работает, используя распределительные валы. Также в системе предусмотрены клапаны, которые предотвращают давление в топливной смеси больше, чем установлено пределами. Преимущественно регулировка давления осуществляется по нескольким точкам. Скажем, при выходе топлива из ТНВД, данную функцию берет на себя регулятор, который входит в его состав.

А еще в нем предусмотрен клапан предохранения (ПК). Его функция в том, чтобы контролировать давление. С помощью ПК можно отследить давление рампы. С помощью насоса, который качает топливо из бака, с применением магистрали НД, осуществляется его подача на ТНВД. Перед этим бензин проходит через фильтр, который выполняет его тонкую очистку и удаляет большие фракции.

С использованием плунжеров создается топливное давление. Его диапазон – 3-11 мегапаскалей. Затем бензин через магистрали ВД попадает в рампу, которая занимается его распределением на форсунки.

ВАЖНО! Форсунки действуют под контролем блока управления. Он принимает информацию, поставляемую ему датчиками, которые расположены на двигателе. Информация служит основанием для того, чтобы блок управлял форсунками.

Определяется, когда произойдет впрыск, как много для этого понадобится бензина и даже метод, с помощью которого произойдет распыление. Если на ТНВД поступает объем бензина, который выше необходимого уровня, то клапан предохранения отправляет его обратно в бак. Также бензин сбрасывается тогда, когда уровень давления в рампе становится больше. Этим занимается ПК.

Достоинства и недостатки системы

Еще один большой недостаток – данная система очень дорогая. Систему непросто эксплуатировать. Ведь приходится следить за всеми компонентами GDI, за питанием, зажиганием, электроникой. Данной системе необходимо лишь самое качественное топливо. И это отпугивает многих из тех, кто рассматривают возможность купить автомобиль с GDI.

Ведь тот, кто покупает машину с такой системой, должен будет выбирать, где заправляться. Дешевое топливо для GDI не подходит.

ВАЖНО! Не имеет значения, с каким октановым числом залит бензин. Ведь большинство двигателей применяет А-92. Для них подойдет даже спирт. Однако когда в плохом топливе есть какие-то сторонние компоненты, то это может привести к тому, что выйдет из строя весь двигатель внутреннего сгорания.

Еще один недостаток GDI в том, что обслуживание его, как и покупка запчастей, обходится дорого. Технология производства таких запасных частей сложная. И это сказывается на себестоимости продукции. Также эти системы требуют высокого качества масел, фильтров и расходных запчастей.

Однако достоинства GDI сполна перекрывают все эти недостатки. Двигатели, использующие ее, самые технологичные. У них маленькая масса. Им нужно немного топлива.

ВАЖНО! Такие двигатели хороши для того, чтобы перемещаться в мегаполисах. Ведь в пробках двигатель, у которого непосредственный впрыск, работает так, что есть большая экономия. В них можно менять масло реже. Ресурс работы у них большой. Ведь практически нет образования нагара, поскольку переработка ТВС осуществляется с большим КПД.

Однако обо всех этих достоинствах можно говорить только тогда, когда владелец четырехколесной собственности будет тщательно обслуживать его и привлекать к этому опытных мастеров. Напоминаем, что двигатели с GDI очень сложны в устройстве.

Двухтактные подвесные лодочные моторы с непосредственным впрыском топлива

Двухтактные подвесные лодочные моторы с низким уровнем выбросов DFI (непосредственный впрыск топлива) выпускаются с 1996 года, так что, похоже, эта технология уже устарела. Если только вы не лодочный Рип ван Винкль, как мой сосед, который решил, что в этом году он все таки заменит свой старый и надежный мотор V-4 мощностью 90 л. с. Совершенно удовлетворенный тем, что у него есть, он разъезжает в облаке двухтактных паров, не обращая внимания на десятилетний прогресс в технологии подвесных лодочных моторов.

Если вы попали во временную петлю и не в курсе трендов лодочного моторостроения, возможно, пришло время войти в курс дела с помощью краткого руководства по современному двухтактному подвесному двигателю для катеров и лодок.

Двухтактные подвесные лодочные моторы с DFI (непосредственным впрыском топлива) были разработаны в ответ на мандат EPA, требующий 75% сокращения выбросов выхлопных газов в период с 1998 по 2006 год. Со времен Оле Эвинруда почти все лодочные моторы использовали традиционную двухтактную силовую установку, которая была легче и дешевле в изготовлении, чем четырехтактный двигатель. В отличие от четырехтактного двигателя, двухтактный не имеет подвижных клапанов для герметизации камеры сгорания и управления потоком впуска и выпуска. В двухтактном двигателе поднимающийся и опускающийся поршень закрывает и открывает отверстия в каждом цилиндре, через которые топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания, а выхлопные газы выходят из нее.

Современные двухтактные моторы с DFI используют инжекторы, подобные этому из линейки Evinrude ETEC, чтобы получить огромный прирост эффективности.

Традиционный двухтактный двигатель производит очень высокие выбросы выхлопных газов, потому что свежий заряд топлива и воздуха, поступающий из картера через передаточные отверстия и в камеру сгорания, поступает, когда выхлопное отверстие еще открыто. Часть несгоревшей топливной смеси улетучивается вместе с выхлопными газами, создавая облако углеводородных выбросов, которые мы все привыкли считать само собой разумеющимися. На самом деле, несгоревшее топливо часто улетучивалось по замыслу, чтобы гарантировать, что камера сгорания полностью очищена от отработанных газов. Это было особенно заметно на низких оборотах, когда до 40% топлива, поступающего в традиционный двухтактный двигатель, выходило несгоревшим. На своей самой эффективной скорости, как правило, от 4000 до 4500 об/мин, традиционный двухтактный двигатель все еще может выбрасывать до 8% своего топлива с выхлопом. Чтобы получить визуальное представление, посмотрите это видео о том, как работают двухтактные двигатели.

Всё это экологическое безобразие должно было прекратиться, согласно новым нормам EPA. Одной из альтернатив был прямой впрыск топлива (DFI – или Direct Fuel Injection), который использовался на четырехтактных двигателях в некоторых самолетах Второй мировой войны и ранних автомобилях с впрыском топлива. Направляя топливную форсунку непосредственно в камеру сгорания, момент подачи топлива должен быть рассчитан так, чтобы он происходил только тогда, когда движущийся двухтактный поршень закрыл впускное и выпускное отверстия. Выхлопные газы все еще можно убрать из цилиндра с помощью свежего воздуха, который подается из кривошипной камеры через перепускное окно, а также очень небольшим количеством масла, необходимым для смазки движущихся частей.

В двухтактном судовом двигателе внедрение непосредственного впрыска топлива представляет собой две существенные проблемы. При 6000 об/мин каждый оборот коленчатого вала занимает сотую долю секунды, а при такой частоте вращения двигателя момент закрытия впускного и выпускного отверстий составляет всего 0,0019 секунды. Таким образом, большая часть топлива, необходимого для полной мощности, должна быть доставлена в камеру сгорания за эту долю секунды. А чтобы обеспечить хорошее сгорание, топливо должно быть распылено на крошечные 100-микронные капельки – на самом деле это просто туман.

Технология непосредственного впрыска топлива E-TEC от Evinrude. Электромагнитный инжектор Evinrude E-TEC.

Для решения этой задачи были разработаны различные технологии: либо с помощью высокоскоростного электромагнитного инжектора, либо с помощью инжектора, сочетающего давление топлива и сжатого воздуха, либо с помощью топливного насоса очень высокого давления, питающего форсунки. В каждом случае топливные форсунки размещаются в головке блока цилиндров, рядом со свечой зажигания. Сопловой наконечник этих новых форсунок сконструирован таким образом, чтобы выдерживать суровые условия камеры сгорания. Современные компьютерные средства управления, используемые для определения времени работы инжектора, также являются ключевой частью любой системы DFI.

Каждая из этих систем DFI значительно снизила выбросы выхлопных газов, а также улучшила экономию топлива, особенно сильно это заметно на низких оборотах двигателя, где традиционный двухтактный агрегат был наименее эффективен. На троллинговой скорости двигатель с непосредственным впрыском топлива потребляет на 70% меньше бензина, чем карбюраторные или EFI-двигатели, предлагаемые ранее. Экономичность на 30-40% выше на крейсерской скорости и примерно на 10% лучше на полном газу. Двухтактные подвесные лодочные моторы с DFI также легче запускаются, менее шумные и обеспечивают более плавную работу, чем традиционные двухтактные моторы, которые они в конечном итоге должны заменить.

Одновременно с разработкой подвесных лодочных моторов с DFI на рынке появились и новые четырехтактные силовые установки. Новый четырехтактный двигатель также значительно сократил выбросы в соответствии с текущим мандатом EPA и обеспечил значительно улучшенную экономию топлива и более плавную работу. Однако более мощные четырехтактные моторы были более тяжелыми, зачастую на 45-50 кг. или более, по сравнению с двухтактными с DFI аналогичной мощности. Такое положение дел предоставило двухтактным лодочным моторам с непосредственным впрыском топлива заметное преимущество в производительности, особенно на рыболовецких судах и скоростных катерах.

На протяжении многих лет дальнейшее развитие сузило разницу в весе между четырехтактным и двухтактным подвесным лодочным мотором с непосредственным впрыском топлива. Но в диапазоне от 25 до 300 лошадиных сил двухтактный двигатель с DFI остается самым легким вариантом. Кроме того он зачастую дешевле, чем его четырехтактный собрат. На низких оборотах двухтактный мотор с DFI обычно выбрасывает меньше выхлопных газов и обеспечивает лучшую экономию топлива, чем аналогичный четырехтактный мотор, что особенно важно для рыболовов, которые проводят много времени на троллинге, или владельцев лодок, которым приходится часто ходить в экологичных районах, где действуют строгие нормы выбросов от работающих двигателей.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector