За что любят и ненавидят непосредственный впрыск —

За что любят и ненавидят непосредственный впрыск

Чувствительность к качеству топлива — ещё один жирный минус, с которым готов мириться далеко не каждый автовладелец. Купив машину с системой непосредственного впрыска, вы гарантированно начнёте чрезвычайно тщательно подходить к выбору заправок: заливаться дешёвой горючкой, увы, уже не получится. И дело даже не в том, что таким моторам нужно особое октановое число — некоторые из них давно научились работать даже на 92-м бензине или спирте, — а в содержании в некачественном бензине соединений серы, фосфора, железа и прочих примесей, мешающих нормальной работе ДВС.

Наконец, отпугнуть от покупки машины с таким движком может и высокая стоимость запасных частей и обслуживания. Дешёвыми высокотехнологичные запчасти к ним не бывают, при этом требования к маслам, фильтрам и прочим «расходникам» также повышаются.

Но всё это меркнет на фоне плюсов:

Именно моторы с непосредственным впрыском являются наиболее технологичными, экономичными, лёгкими и тяговитыми. Они идеально подходят для эксплуатации в загруженных мегаполисах (именно в пробочных режимах ДВС с непосредственным впрыском наиболее экономичны), вдобавок они позволяют увеличивать интервал замены масла и обладают увеличенным сроком службы из-за уменьшения нагара (это достигается программно максимально эффективным сжиганием топливовоздушной смеси). Однако всего этого удаётся добиться только при чрезвычайно внимательном отношении к автомобилю и грамотном его обслуживании.

Загрязнение форсунок и клапанов – головная боль владельцев автомобилей vag с непосредственным впрыском. она сопровождается вибрацией, повышенным расходом топлива и дерганьем автомобиля при разгоне. разберёмся, что является причиной этой проблемы и почему качество топлива или масла здесь ни при чём

Что такое послойное смесеобразование, и почему моторы с непосредственным впрыском завоевывают  мир

Термин «непосредственный впрыск» хорошо известен, поскольку данная конструкция широко применяется автопроизводителями еще с 1990-х годов – вспомним, например, моторы GDI (Gasoline Direct Injection – прямой впрыск бензина) от Mitsubishi. Похожая система сейчас используется концерном Volkswagen, но именуется иначе – FSI, сокращение от Fuel Stratified Injection — «послойный» впрыск топлива».

Так в чем же отличие «джидаев» от тех систем, которые применяются теперь? Там и там – непосредственный впрыск, но вот состав самой смеси различается. Если на первых моделях топливная форсунка представляла собой обычный распылитель, при котором получалась однородная (гомогенная) смесь, и различие между непосредственным и распределенным (MPI) впрыском было только в количестве отверстий распылителя, их расположении и разных показателей давления, то на современных моделях производители уже научились разделять топливовоздушную смесь на зоны с переобогащенной и переобедненной смесью.

  1. Высокая температура сгорания, высокий КПД и, как следствие, высокий крутящий момент на выходе.
  2. Сокращение расхода топлива (до 15 %, но это только в теории).
  3. Малая эмиссия углеводородов в выхлопных газах.

Вполне достаточно, чтобы заработать на звание «Мотор года», не находите? Внедрение таких моторов пошло полным ходом с 2005 года. В качестве примера можно вспомнить массовый переход на FSI-моторы концерна VW. И, разумеется, первые «блины» вышли комом – достаточно спросить обладателей первых Passat B6 с атмосферными FSI-моторами, выпущенных в 2006 году, с их многочисленными прошивками ЭБУ и проблемами с запуском зимой.

«Четырехколечное» подразделение концерна поступило мудрее, не став рисковать своим имиджем ради новых технологий. Вот выдержка из материала самообучения по двигателю 2.0 TFSI, то, что написано в самом начале документа (здесь и далее цитаты из официальных и обучающих документов VW AG).

Впрочем, полностью отказаться от послойного смесеобразования производитель все же не смог. Давайте рассмотрим подробнее, что же такое послойное смесеобразование.

Хорошо видно, что область использования переобедненных смесей находится в промежутке от 1000 до 3500 об/мин, т.е. в наиболее часто используемом водителями диапазоне оборотов ДВС . Если брать диаграмму относительно нагрузки ДВС:

Опять мы видим в области средних/малых нагрузок работу именно на переобедненной смеси. Каким же образом реализуется такая работа? С помощью ввода специальных управляемых воздушных заслонок во впускном коллекторе…

…и ориентации (и формы) распылителей форсунок, имеющих возможность впрыска топлива прямо в цилиндры (непосредственный впрыск), собственно и становится возможным осуществить процесс работы ДВС на обедненной смеси.

Предлагаем взглянуть на моделирование начального процесса без привязки к конкретному исполнению мотора, как это воспринималось разработчиками системы непосредственного впрыска Bosch MED 7.

Обратите внимание: поток восходящий, симметричный, образующий две равнозначные, однонаправленные циркуляции (топливное «облако» и воздушный поток) в объеме ½ поперечной плоскости цилиндра. Степень насыщения воздушного «факела» топливом сильно зависит от формы днища поршня, но довольно слабо – от смещения и отклонения самой топливной струи, в данном случае сглаживаемых самой формой днища поршня.

1967 d-jetronic

Первая система впрыска топлива с электронным управлением. Электронасос подает топливо под постоянным давлением 2 бар (0,2 МПа) к электромагнитным форсункам, которые периодически (циклически) впрыскивают топливо во впускные трубопроводы, где оно и смешивается с воздухом.

Поскольку давление топлива постоянно, его количество определяется длительностью открытого состояния форсунки. Электронный блок управления (БУ), выполненный на 25 транзисторах, определяет длительность управляющего импульса в зависимости от температурного режима, частоты вращения и нагрузки двигателя.

1973 k-jetronic

Топливо, подаваемое электронасосом, проходит через регулятор-распределитель к форсункам, непрерывно впрыскивающим в трубопроводы. Плунжер регулятора, изменяющий сечение потока топлива, связан через рычаг с пластиной, расположенной перпендикулярно потоку воздуха во впускном тракте перед дроссельной заслонкой.

Изменение расхода воздуха вызывает перемещение плунжера регулятора и, соответственно, изменение подачи топлива. Позднее, в соответствии с изменившимися экологическими требованиями, эта система была дополнена вспомогательным БУ, лямбда-зондом, электроклапаном и некоторыми другими узлами.

1973 l-jetronic

Электронная система впрыска с непосредственным измерением расхода воздуха и электромагнитными форсунками.Топливо от электронасоса подается к форсункам по магистрали, в которой установлен регулятор давления, поддерживающий постоянную разницу между давлением топлива и воздуха во впускном коллекторе, что позволяет более точно дозировать топливо.

Датчик расхода воздуха содержит поворотную заслонку, соединенную с возвратной пружиной и потенциометром. В датчик расхода воздуха встроен датчик температуры для учета зависимости плотности воздуха от его температуры. Для упрощения все форсунки электрически соединены параллельно и осуществляют впрыск один раз при каждом обороте коленчатого вала.

1979 motronic

Название Motronic фирма «Бош» применяет к системам, одновременно управляющим топливоподачей и зажиганием от одного БУ в соответствии с общими критериями оптимизации. Система выполнена на основе L-Jetronic.

1981 lh-jetronic

Создана на основе L-Jetronic и отличается применением датчика массового расхода воздуха. Поступающий в двигатель воздух обдувает подогреваемую проволочку, которая является частью электрического измерительного моста. Сигнал с датчика вместе с частотой вращения двигателя являются основными задающими величинами для работы системы.

1982 ke-jetronic

Дальнейшее развитие K-Jetronic. Отличается конструкцией регулятора-распределителя, в который дополнительно встроен электрогидравлический регулятор, управляемый микропроцессорным БУ. Кроме того, датчик расхода воздуха соединен не только с плунжером, как и в K-Jetronic, но и с потенциометром, сигнал с которого поступает в БУ.

1986 mono-jetronic

Система центрального (или одноточечного) впрыска с электронным управлением содержит только одну электромагнитную форсунку, которая установлена перед дроссельной заслонкой. Топливовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя так же, как и при применении карбюратора. По точности топливоподачи занимает промежуточное положение между карбюратором и распределенным впрыском.

1989 motronic мз

Отличается от Motronic МРЗ определением нагрузки двигателя по датчику массового расхода воздуха и применением в блоке управления 16-разрядного микропроцессора вместо 8-разрядного.

1991 В Блок управления добавлен интерфейс для информационного обмена с другими микропроцессорными системами управления (противобуксовочная система, автоматическая коробка передач и т.д.) через высокоскоростной канал CAN.

Описание системы впрыска на БМВ, история инжектора

1989 motronic мрз

В качестве датчика нагрузки двигателя используется датчик разрежения во впускном коллекторе.

Непосредственный впрыск

Как и многое в мире техники, непосредственный впрыск — это хорошо забытое старое, реализованное благодаря современным технологиям в материалах и системах управления двигателем. Осторожно дебютировав в конце прошлого столетия, к нынешнему дню он всецело завладел умами инженеров ряда автомобильных компаний. Но некоторые из них относятся к этому осторожно. А кто-то, серийно поэкспериментировав с ним, вернулся к распределенному впрыску. Почему? И с чем придется иметь дело потребителю, купившему автомобиль с direct injection?

Трудности реализации и необходимые профилактические меры

При всех положительных моментах эксплуатации двигателя на переобедненных смесях у современных автомобилей имеются проблемы, у которых нет «общих точек соприкосновения» со старым семейством MPI-впрыска, что в свою очередь вызывает трудности в диагностике.

Чтобы понять, какие изменения последовали в конструкции, и сравнить, надо обратиться к самому началу появления данного типа системы впрыска в производстве. Конкретную реализацию разберем на примере моделей VW AG. Итак, сравнение поршневой группы атмосферного и турбированного ДВС…

В первом случае видна схема «встречных потоков» описанных ранее, во втором очевидно играет гораздо большую роль предварительное завихрение потока воздуха во впускном коллекторе (в этом одно из различий исполнения данных моторов) и полная направленная циркуляция в полном объеме цилиндра.

Предварительное завихрение воздушного потока во впускном коллекторе и обедняет классическую однородную (гомогенную) смесь при смешивании воздушного потока с топливом. На практике первая схема обеспечивает лучшее охлаждение поршня (а с ним – эффективную борьбу с детонационными явлениями при рабочем цикле, о чем подробнее поговорим далее).

В то же время для таких моторов характерна проблема зимнего пуска, при котором свечи просто «заливало» топливом, и мотор не запускался, а самое смешное в этом вопросе (думаю, владельцы Passat B6 первых годов выпуска об этом хорошо помнят), что самая простая «жигулевская» и даже не первой свежести свеча помогала запустить замерзший ДВС, после чего следовала еще одна замена – возвращение оригинальных свечей назад.

Последовало порядка десятка изменений версий программного обеспечения блока управления ДВС, прежде чем удалось решить эту проблему. Разумеется, владельцев ДВС с турбокомпрессором такие проблемы не коснулись. Пуск на гомогенной смеси при минусовой температуре воздуха отработан автопроизводителями до мелочей.

Или имеют ярко выраженную сферическую вогнутую поверхность по всей ширине гильзы цилиндров, назначение которой будет понятно немного позже.

А теперь посмотрим на организацию подачи топлива и воздуха на этих ДВС:

Используются форсунки с 6-ю отверстиями, что положительно влияет на качество распыления топлива. Обратите внимание на расположение топливной форсунки и впускного канала: они находятся в одной плоскости, а это значит, суммарного восходящего потока уже не получится.

Учитывая, что топливо должно успеть равномерно распределиться по топливовоздушному заряду, получаем единственный вариант —организацию встречного потока с довольно большим дефицитом по времени эффективного распыления. Разумеется, об эффективном охлаждении поршней в этом случае речь тоже не идет. Давайте посмотрим, что думают об этом сами создатели.

Довольно простое решение подачи топлива непосредственно в зону свечи, т.е. топливный заряд оборачивается, условно говоря, в «кокон» воздушного заряда (эффект дополнительного охлаждения смеси достигается ее изолированием воздушным потоком, если говорить точнее).

В итоге в зоне электрода свечи мы имеем обогащенную, легко воспламеняемую смесь, а в остальных местах камеры сгорания – переобедненную. Но путь смешивания топливного и воздушного зарядов очень короткий, в отличие от схемы, обсуждаемой ранее, а нормальное перемешивание, с отражением от поверхности поршня и равномерным распределением по фронту потока (как это было с атмосферным мотором), к сожалению, невозможно.

Оставьте комментарий

Войти
Adblock
detector