Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство автомобилей

Устройство автомобилей

Системы питания с впрыском бензина

Понятие об инжекторных двигателях

Инжекторными называются двигатели с искровым зажиганием топливной смеси, в которых в качестве топлива используют бензин, а процесс смесеобразования происходит с помощью форсунки или форсунок, впрыскивающих топливо под давлением во впускной трубопровод или в цилиндр двигателя.

Впрыск топлива вместо использования процесса карбюрации позволил получить ряд определенных выгод, поэтому в последние годы все системы питания, использующие впрыск все больше вытесняют карбюраторные системы питания двигателей, особенно на легковых автомобилях.

Широкому применению систем впрыска топлива на грузовых автомобилях в настоящее время препятствуют такие их недостатки, как повышенная сложность обслуживания и дороговизна используемых приборов и узлов. Однако, с учетом несомненных преимуществ, позволяющих получить ощутимую долгосрочную выгоду, можно предположить, что и на грузовом автотранспорте, особенно малой и средней грузоподъемности, системы впрыска бензина найдут широкое применение в ближайшие годы. На грузовых автомобилях повышенной грузоподъемности и автобусах достойной конкуренции дизельным двигателям пока нет.

Достоинства и недостатки систем впрыска топлива

Несомненным преимуществом систем впрыскивания топлива по сравнению с карбюраторными системами питания являются следующие:

    отсутствие устройств, создающих сопротивление потоку воздуха на впускном трубопроводе (карбюратора) и вследствие этого более высокий коэффициент наполнения цилиндров, что обеспечивает получение более высокой «литровой» мощности;

возможность использования большего перекрытия клапанов, когда открыты одновременно впускной и выпускной клапаны, что улучшает процесс продувки камеры сгорания чистым воздухом, а не горючей смесью;

более точное дозирование количества топлива, необходимого для работы двигателя на различных режимах его работы;

снижение температуры стенок цилиндров, днища поршней и выпускных клапанов из-за лучшей продувки и более равномерного состава горючей смеси, что позволяет без опасности детонации поднять степень сжатия смеси в цилиндре на 2…3 единицы;

снижение количества оксидов азота при сгорании топлива, т. е. снижение токсичности отработавших газов;

  • улучшение смазывания зеркала цилиндров двигателя и, как следствие, снижение уровня механических потерь на трение.
  • 

    Таким образом, благодаря перечисленным достоинствам системы питания с впрыском топлива позволяют обеспечить по сравнению с карбюраторной системой (при прочих равных условиях) более высокую мощность двигателя, улучшенную экономичность, снижение выбросов вредных веществ в атмосферу и повышение степени сжатия, а также повысить ресурс двигателя.

    Особенно ценным качеством бензиновых систем питания, использующих впрыск, является возможность объединить управление систем питания и зажигания посредством единого управляющего центра (компьютера), что открывает широкие динамические и экономические перспективы для инжекторных двигателей, а также возможность существенной автоматизации многих процессов в их работе.

    Не лишены системы впрыска воздуха и недостатков:

    • относительно высокая стоимость;
    • сложность технического обслуживания, требующая специального оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала;
    • повышенные требования к качеству и очистке бензина.

    Что такое система GDI авто

    Вспомним теорию

    Чтобы топливо сгорело, нужен воздух для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим . Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси 14,7:1 — на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно — называется бедной , а в которой воздуха меньше, чем нужно (больше топлива) — называется богатой .

    Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой — несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».

    Вспомним, как работает мотор машины. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и нагревается. К концу сжатия впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Для дизеля нормальная степень сжатия — 18, а у бензиновых — максимум 12.

    Чем выше давление в цилиндре — лучше эффективность. А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Больше 12 не получается. Потому что есть детонация и калильное зажигание.

    Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей мотора. Внешний признак детонации — стук. Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.

    Читать еще:  Двигатель 406 карбюратор на инжектор газель схема

    Длительная работа с данными факторами недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Поэтому заливают высокооктановый бензин (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».

    Как работает двигатель GDI

    Напоминает по конструкции обычный бензиновый и дизель. В каждом цилиндре присутствует свеча зажигания, форсунка, а топливо подается насосом высокого давления под давлением 5 МПа. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива.

    В работе GDI различаются три возможных режима в зависимости от режима движения автомобиля.

    Работа на сверхбедных смесях

    Реализуется при малых нагрузках авто: при спокойной езде и движении по трассе на скоростях до 120 км/ч. Топливо подается в цилиндр практически как в дизеле — в конце такта сжатия.

    Работа на стехиометрической смеси

    Используется при интенсивной городской езде, движении по высокой скорости и обгонах автомобилей. При стехиометрическом составе смеси с воспламенением никаких проблем не возникает. Впрыск топлива осуществляется в процессе такта впуска. Топливо впрыскивается коническим факелом, распыляется по всему цилиндру и, испаряясь, охлаждает при этом воздух в цилиндре. Благодаря охлаждению снижается вероятность детонации и калильного зажигания.

    Третий режим двигателя GDI

    Позволяет повысить момент двигателя авто, когда двигаясь на малых оборотах, резко нажимается педаль акселератора. Если двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа.

    Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.

    Непосредственный впрыск

    Схема двигателя Volkswagen FSI с непосредственным впрыском бензина

    Первые системы впрыска бензина непосредственно в цилиндры двигателя появились еще в первой половине ХХ в. и использовались на авиационных двигателях. Попытки применения непосредственного впрыска в бензиновых двигателях автомобилей были прекращены в 40-е годы ХХ в., потому что такие двигатели получались дорогостоящими, неэкономичными и сильно дымили на режимах большой мощности. Впрыскивание бензина непосредственно в цилиндры связано с определенными трудностями. Форсунки для непосредственного впрыска бензина работают в более сложных условиях, чем те, что установлены во впускном трубопроводе. Головка блока, в которую должны устанавливаться такие форсунки, получается более сложной и дорогой. Время, отводимое на процесс смесеобразования при непосредственном впрыске, существенно уменьшается, а значит, для хорошего смесеобразования необходимо подавать бензин под большим давлением.
    Со всеми этими трудностями удалось справиться специалистам компании Mitsubishi, которая впервые применила систему непосредственного впрыска бензина на автомобильных двигателях. Первый серийный автомобиль Mitsubishi Galant с двигателем 1,8 GDI (Gasoline Direct Injection — непосредственный впрыск бензина) появился в 1996 г.
    Преимущества системы непосредственного впрыска заключаются в основном в улучшении топливной экономичности, а также и некоторого повышения мощности. Первое объясняется способностью двигателя с системой непосредственного впрыска работать на очень бедных смесях. Повышение мощности обусловлено в основном тем, что организация процесса подачи топлива в цилиндры двигателя позволяет повысить степень сжатия до 12,5 (в обычных двигателях, работающих на бензине, редко удается установить степень сжатия свыше 10 из-за наступления детонации).

    Форсунка двигателя GDI может работать в двух режимах, обеспечивая мощный (а) или компактный (б) факел распыленного бензина

    В двигателе GDI топливный насос обеспечивает давление 5 МПа. Электромагнитная форсунка, установленная в головке блока цилиндров, впрыскивает бензин непосредственно в цилиндр двигателя и может работать в двух режимах. В зависимости от подаваемого электрического сигнала она может впрыскивать топливо или мощным коническим факелом, или компактной струей.

    Поршень двигателя с непосредственным впрыском бензина имеет специальную форму (процесс сгорания над поршнем)

    Днище поршня имеет специальную форму в виде сферической выемки. Такая форма позволяет закрутить поступающий воздух, направить впрыскиваемое топливо к свече зажигания, установленной по центру камеры сгорания. Впускной трубопровод расположен не сбоку, а вертикально сверху. Он не имеет резких изгибов, и поэтому воздух поступает с высокой скоростью.

    В работе двигателя с системой непосредственного впрыска можно выделить три различных режима:
    1) режим работы на сверхбедных смесях;
    2) режим работы на стехиометрической смеси;
    3) режим резких ускорений с малых оборотов;
    Первый режим используется в том случае, когда автомобиль движется без резких ускорений со скоростью порядка 100–120 км/ч. На этом режиме используется очень бедная горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха более 2,7. В обычных условиях такая смесь не может воспламениться от искры, поэтому форсунка впрыскивает топливо компактным факелом в конце такта сжатия (как в дизеле). Сферическая выемка в поршне направляет струю топлива к электродам свечи зажигания, где высокая концентрация паров бензина обеспечивает возможность воспламенения смеси.
    Второй режим используется при движении автомобиля с высокой скоростью и при резких ускорениях, когда необходимо получить высокую мощность. Такой режим движения требует стехиометрического состава смеси. Смесь такого состава легко воспламеняется, но у двигателя GDI повышена степень сжатия, и для того чтобы не наступала детонация, форсунка впрыскивает топливо мощным факелом. Мелко распыленное топливо заполняет цилиндр и, испаряясь, охлаждает поверхности цилиндра, снижая вероятность появления детонации.
    Третий режим необходим для получения большого крутящего момента при резком нажатии педали «газа», когда двигатель работает на малых оборотах. Этот режим работы двигателя отличается тем, что в течение одного цикла форсунка срабатывает два раза. Во время такта впуска в цилиндр для его охлаждения мощным факелом впрыскивается сверхбедная смесь (α=4,1). В конце такта сжатия форсунка еще раз впрыскивает топливо, но компактным факелом. При этом смесь в цилиндре обогащается и детонация не наступает.
    По сравнению с обычным двигателем с системой питания с распределенным впрыском бензина, двигатель с системой GDI примерно на 10 % экономичнее и выбрасывает в атмосферу на 20 % меньше углекислого газа. Повышение мощности двигателя доходит до 10 %. Однако, как показала эксплуатация автомобилей с двигателями такого типа, они очень чувствительны к содержанию серы в бензине. Оригинальный процесс непосредственного впрыска бензина разработала компания Orbital. В этом процессе в цилиндры двигателя впрыскивается бензин, заранее смешанный с воздухом с помощью специальной форсунки. Форсунка компании Orbital состоит из двух жиклеров, топливного и воздушного.

    Читать еще:  Что такое угловая характеристика синхронного двигателя

    Работа форсунки Orbital

    Воздух к воздушным жиклерам поступает в сжатом виде от специального компрессора при давлении 0,65 МПа. Давление топлива составляет 0,8 МПа. Сначала срабатывает топливный жиклер, а затем в нужный момент и воздушный, поэтому в цилиндр, мощным факелом впрыскивается топливно-воздушная смесь в виде аэрозоля.
    Форсунка, установленная в головке цилиндра рядом со свечой зажигания, впрыскивает топливно-воздушную струю непосредственно на электроды свечи зажигания, что обеспечивает ее хорошее воспламенение.

    Конструктивные особенности двигателя с непосредственным впрыском бензина Audi 2.0 FSI

    Непосредственный впрыск: проблемы новых авто в Беларуси

    TSI, FSI, DISI, EcoBoost, TFSI – все это обозначения новых моторов с непосредственным впрыском топлива. Их преимущества давно известны: экологичность и экономичность. Но в Беларуси высокие технологии становятся головной болью для владельцев. Вот типичные отзывы: “…плохо заводится зимой… периодически загорается Check Engine”. Своим видением “проблемы непосредственного впрыска” делятся специалисты.

    Дмитрий Перлин, консультант МАХ “Атлант-М”:

    — Плохой запуск новых двигателей с непосредственным впрыском в условиях Беларуси? На самом деле та же самая проблема существует в Финляндии и Швеции. И рецепт во всех случаях один и тот же: стараться полностью прогревать мотор. И примерно раз в неделю “нагружать” его высокими оборотами. Проехав, например, километров 15 по кольцевой в быстром ритме. Этот рецепт мы рекомендуем, например, владельцам новых Mazda CX-7 с двигателем 2.3 Turbo DiSi. Форсированный мотор, около 100 л.с. с литра рабочего объема. Поэтому минимальные отклонения – и двигатель “капризничает”. В особо запущенных случаях дело может закончиться заменой катализатора. Двигатель зимой работает на переобогащенной смеси, смесь догорает в катализаторе. Он в буквальном смысле раскаляется: вплоть до малинового цвета.

    Поэтому наш рецепт один: раз в неделю “выгуливать” машину по кольцевой

    Артем Гонцов, редактор сайта domkrat.by:

    — «Проблема TSi”? Когда в Беларуси появились рестайлинговые Volkswagen Touran с мотором 1.4 TSI мощностью 140 л.с. (турбонаддув и механический компрессор), с зимним запуском были проблемы. Сервисмены чистили свечи, пытаясь оживить моторы. “Лечили” двигатели перепрошивкой, советовали заливать “98-й” бензин. По двигателю 1.8 TSI (160 л.с.) нареканий не слышал. По моей информации, проблему “вылечили” перепрошивкой блока управления двигателя. Но все зависит от качества бензина: зимой проблема холодного запуска периодически “всплывает”.

    Читать еще:  Двигатель 514 дизель уаз не заводится

    Константин Фомичев, начальник СТО дилера Opel СОО «Автоцентр РМ-Маркет» :

    — На самом деле все упирается в качество нашего бензина. Даже обычные моторы на нашем бензине “не едут”. Падает мощность, растет расход топлива. Покрываются нагаром свечи, клапаны. Особенно это касается “95-го”: очень часто его “получают” путем добавления присадок в “92-й”. Поэтому наши клиенты с “прямовпрысковыми” моторами зачастую используют “92-й”. Как ни странно, на нем автомобиль работает лучше. Хотя мы всем рекомендуем использовать “98-й”: на нем авто будет работать гарантированно хорошо.

    Чтобы двигатель гарантированно запускался зимой, его нужно полностью прогревать. И раз в неделю “прохватывать” по кольцевой

    Еще очень важна своевременная замена свечей: мы рекомендуем в обязательном порядке менять их каждые 40 000 км. И обязательный совет для всех желающих уверенно запускать мотор в любую погоду: больше ездить, сокращать пробеги между холодными стартами. Мотор нужно полностью прогреть и желательно “прохватить” с высокими оборотами. Тогда нагар выгорит, успешный запуск гарантирован. Я бы не стал говорить, что с “прямовпрысковыми” двигателями проблем больше. Точно так же на плохом бензине с трудом заводятся обычные моторы, соответствующие нормам “Евро-4” и “Евро-5”.

    В большинстве случаев проблемы “прямопрысковых” моторов решаются перепрошивкой блока управления. Новые программы появляются на фирменных СТО едва ли не каждый месяц

    Если заглядывать дальше, в будущее больших пробегов – конечно, “прямовпрыск” доставит больше неприятностей. Ремонт двигателей с непосредственным впрыском будет стоить дороже.

    На плохом бензине одинаково “капризничают” все моторы, и непосредственным, и с распределенным впрыском. Итог один: ехать на СТО

    Сергей Борисик, тренер учебного центра импортера Volkswagen ИП «Атлант-М Фарцойгхандель»:

    — Плохое топливо одинаково влияет на запуск всех моторов, что MPI, что FSI. “Баловаться” с октановым числом бензина особого смысла нет, гораздо важнее его качество. Проблемы с “холодным” запуском “непосредственных” двигателей были. 2,0-литровые плохо запускались в сырую погоду с температурой около 0 градусов. Эти вопросы решились перепрошивкой блока управления. А вся эта история о плохом запуске “прямых” моторов не имеет смысла: проблема не в них, а в качестве бензина. От плохого топлива у всех моторов заливает свечи, двигатели «троят» и загораются лампочки Check Engine. Не вижу в этом ничего особенного.

    Проблема качества белорусского бензина, в основном, — проблема его транспортировки и хранения. Топливные компании иногда перевозят все виды топлива одной цистерной. “95-й” после дизтоплива – такое бывало

    Борис Саенко, технический эксперт официального импортера Citroen ООО «Вуатюр де Франс»:

    — На самом деле на моторах с непосредственным впрыском “обожглись” все производители. Первые двигатели получились капризными у всех. Особенно это касается подержанных машин с большими пробегами. Двигатели буквально обвешаны дополнительными датчиками, катализатор сложной конструкции: в нем стоит так называемая ловушка окислов азота. Плюс возможные проблемы с ТНВД – поэтому опасаться непосредственного впрыска нужно владельцам “укатанных” “бэушек”. В ремонте эти моторы, конечно, дороже обычных.

    Бояться непосредственного впрыска нужно покупателям подержанных машин: в ремонте эти двигатели дороже

    С жалобами на плохое топливо к нам приезжают все: не могу сказать, что “прямые” моторы намного капризнее. Все вопросы с запуском обычно решаются путем перепрошивки блока управления двигателем. Эти обновления постоянно появляются на сервере во Франции, мы можем скачивать и устанавливать новый “софт” буквально на каждом ТО.

    Владимир Гурьянов, автомобильный журналист:

    — Проблема “непосредственного впрыска”? Эти моторы очень боятся воды в топливе. Как говорится в поговорке, одна капля убивает топливный насос. Проблемы с плохим запуском “лечатся” перепрошивкой, а последствия воды в топливе обойдутся дороже. Средний порядок цен такой: 800 долларов топливный насос, 150 долларов форсунка. Но в гарантийный период это не забота владельца, поэтому “прямого впрыска” я бы не боялся.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector