Непосредственный впрыск или распределенный впрыск: Распределенный или непосредственный впрыск (MPI или GDI). Какая разница и что лучше

Содержание

Ошибка

Автомобиль — модели, марки
Устройство автомобиля
Ремонт и обслуживание
Тюнинг

Аксессуары и оборудование
Компоненты
Безопасность
Физика процесса

Новичкам в помощь
Приглашение
Официоз (компании)
Пригородные маршруты

Персоны
Наши люди
ТЮВ
Эмблемы

Личные инструменты

Представиться системе

Инструменты

Спецстраницы

Пространства имён

Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация,
поиск

Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.

Возврат к странице Заглавная страница.

Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.

Распределенный впрыск топлива

Распределенный впрыск — система подачи топлива во впускной коллектор через отдельную для каждого цилиндра топливную форсунку

Двигатель

История создания распределенного впрыска

Первое приспособление, напоминающее современную систему распределенного впрыска топлива, придумал для своих двигателей английский инженер и изобретатель Герберт Стюарт еще в конце XIX века.

Первую российскую систему впрыска для бензиновых авиационных двигателей разработали в 1916 году конструкторы Микулин и Стечкин

В дальнейшем его идеи развили и усовершенствовали Роберт Бош и Клесси Камминс, и конструкция к уже в двадцатые годы нашла массовое применение в топливной системе дизельных двигателей. Первую российскую систему впрыска для бензиновых авиационных двигателей разработали в 1916 году конструкторы Микулин и Стечкин.

Впервые система распределенного впрыска бензина была применена на двигателе, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. Согласно замыслу Хессельмана, топливо необходимо было впрыскивать в каждый цилиндр ближе к концу такта сжатия, чтобы воспламенение происходило уже непосредственно перед началом хода поршня вниз. Двигатель Хессельмана обычно запускался на бензине, а затем при работе использовался дизель или керосин.

Прямой впрыск топлива в каждый цилиндр использовался в авиационных двигателях времен Второй мировой производства Junkers, Daimler-Benz и BMW с целью обеспечить пилотам возможность выполнять фигуры высшего пилотажа без риска остановки мотора. На германских авиационных двигателях использовалась адаптированная система впрыска дизельного топлива фирмы Bosch. Устройства назывались карбюраторами, но топливо подавалось не самотеком, а при помощи насосов высокого давления.

Первые серийные системы управления распределенным впрыском были механическими, их производство в 1951 начала компания Bosch

Первую систему распределенного впрыска, управляемую электроникой, производства итальянской фирмы Caproni-Fuscaldo установила на гоночный автомобиль Alfa Romeo 6C2500 в 1940 году. Шестицилиндровый двигатель был снабжен индивидуальными форсунками.

Первые серийные системы управления распределенным впрыском были механическими. Их производство в 1951 начала компания Bosch. Одним из первых такой системой в 1954 оснастили легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL «Крыло чайки». В дальнейшем механические системы начали устанавливать и на более массовые модели, к примеру, на автомобили Audi 100.

Топливная рейка с форсунками и регулятором давления.

Эпоха электронного управления системами впрыска бензина началась в восьмидесятые годы с появлением дешевых микропроцессоров. Первым серийным автомобилем с инжектором, управляемым электронным контроллером на основе микропроцессора, был Rambler Rebel 1957 года фирмы Nash — части американского автомобильного концерна AMC. Система впрыска называлась Electrojector, и ее применение позволило поднять мощность восьмицилиндрового двигателя «Бунтаря» на 60 л.с.

Виды распределенного впрыска топлива

В системе распределенного впрыска топливо в каждый цилиндр впрыскивается отдельной форсункой. Существует несколько разновидностей распределённого впрыска. Различаются они по времени открытия форсунок. К примеру, в случае одновременного впрыска все форсунки открываются разом. Если форсунки открываются попарно, впрыск называется попарно-параллельным.

Связующим звеном между современной системой распределенного впрыска и карбюратором был моновпрыск — система, с управляемой компьютером единственной форсункой

Большинство современных автомобилей оснащено системами фазированного впрыска. В этой системе каждая форсунка управляется индивидуально и открывается в наиболее удачный с точки зрения заложенной в блоке управления программы момент, то есть непосредственно перед началом такта впрыска.

Как правило, в топливной системе фазированного впрыска в управляющей программе предусмотрены два дополнительных режима: прогрева и аварийный режим. В случае их задействования фазированный впрыск заменяется попарно-параллельным. Это позволяет двигателю в период прогрева работать в интенсивном режиме и на относительно высоких оборотах. В аварийном режим, в случае неисправности одного из датчиков, показания которого влияют на количество впрыскиваемого топлива, обеспечивается бесперебойная работа двигателя при разной нагрузке. Как правило, поводом для включения аварийного режима становится неисправность основного датчика, показаниями которого руководствуется блок управления при дозировке топлива, — датчика фазы или, иначе, датчика положения распределительного вала.

Последний тип распределенного впрыска — прямой впрыск, представляющий собой разновидность фазированного. В этой системе топливо впрыскивается не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра.

Принцип работы распределенного впрыска топлива

Управление системой впрыска современного автомобиля осуществляет компьютер, в автомобильной терминологии носящий название электронного блока управления двигателем.

Для вычисления оптимального момента для открытия топливных форсунок и времени, в течение которого они должны оставаться открытыми, блок управления использует показания различных датчиков.

Масса воздуха, поступающего в двигатель, измеряется датчиком массового расхода воздуха. Это один из важнейших показателей. Кроме него, при определении количества топлива компьютер опирается на данные по температуре двигателя, температуре всасываемого воздуха, скорости вращения коленчатого вала, угла открытия дроссельной заслонки и динамике ее открытия. Рассчитав количество топлива, которое может полностью сгореть при данной массе воздуха в цилиндрах, компьютер подает сигнал форсункам на открытие. Сигналом служит электрический импульс нужной длительности. Во время подачи сигнала форсунки остаются в открытом положении, и топливо, которое в магистрали находится под давлением, впрыскивается во впускной коллектор.

Плюсы и минусы распределенного впрыска топлива

Первое и основное преимущество распределенного впрыска топлива – экономичность. Кроме того, в связи с более полным сгоранием топлива за один цикл автомобили с распределенным впрыском наносят меньше вреда окружающей среде вредными выбросами. При точной дозировке топлива вероятность возникновения неожиданных сбоев в работе при экстремальных режимах (преодоление крутого подъема, например) сведена практически к нулю.

Применение распределенного впрыска продлило жизнь многим популярным автомобилям, которые были бы сняты с производства в связи с низкой топливной экономичностью

Недостаток систем распределенного впрыска в достаточно сложной и всецело зависящей от электроники конструкции. В связи с большим количеством электронных компонентов диагностика и ремонт систем распределенного впрыска возможны только в условиях профессионального сервисного центра.

Почему некоторые двигатели имеют как порт, так и непосредственный впрыск

Половина парка новых автомобилей и грузовиков в США в настоящее время оснащена бензиновым непосредственным впрыском (также известным как GDI), что означает, что топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания. Возникает вопрос: какая следующая инновация в области двигателей вот-вот покинет лабораторию?

Ответ заключается в том, чтобы подливать масла в огонь двумя разными путями, и несколько производителей уже оснащают свои двигатели как портовым, так и непосредственным впрыском. Toyota представила эту технологию, которую она назвала впрыском D-4S, на V-6 более десяти лет назад, а теперь использует порт и непосредственный впрыск на своих 2,0-литровых оппозитных четырехцилиндровых двигателях (производимых Subaru), 3,5-литровых V-образных двигателях. -6 и 5,0-литровый V-8. Audi имеет его на своих 3,0-литровых двигателях V-6 и 5,2-литровых двигателях V-10.

Система Toyota D-4S была представлена на 3,5-литровом V-6 Lexus IS350 2006 года.

Самый интересный двигатель года. . Применяются бензиновые двигатели V-6 и V-8 с турбонаддувом и без наддува (всего четыре двигателя) объемом от 2,7 до 5,0 литров. Летающий пикап F-150 Raptor 2017 года и суперкар GT оснащены новыми 3,5-литровыми двигателями EcoBoost V-6.

Наземные F-150 также в значительной степени полагаются на эту технологию с двухтопливным базовым 3,3-литровым двигателем V-6 и дополнительными 2,7- и 3,5-литровыми двигателями EcoBoost V-6. На данный момент самым последним анонсированным приложением Ford является новый 5,0-литровый двигатель V-8, который будет установлен на Mustang GT 2018 года.

Основы

Прежде чем углубляться в тонкости объединения PI и DI, необходимо сделать небольшое введение. Вопреки голливудским изображениям автомобилей, падающих со скал, не существует такого понятия, как самовозгорание. Поскольку жидкий бензин не горит, подготовка топлива, извлеченного из бака, для сжигания внутри двигателя представляет собой двухэтапный процесс.

Первый шаг – распыление жидкости до мелких капель, что достигается за счет подачи бензина под давлением с помощью насоса через крошечные отверстия инжектора. Исследование, проведенное инженерами Hitachi, показало, что топливо, находящееся под давлением до 1000 фунтов на квадратный дюйм и впрыскиваемое через отверстия диаметром от 0,006 до 0,011 дюйма, дает аэрозоль капель диаметром всего 0,000003 дюйма со скоростью 135 миль в час. Это нормально.

Испарение следует за распылением. Здесь мелкие капли топлива претерпевают фазовый переход из жидкости в газ, превращаясь в пар, который можно смешать с воздухом и воспламенить от свечи зажигания.

Поскольку при этом фазовом переходе поглощается тепло, возникает охлаждающий эффект, который можно использовать для повышения эффективности работы двигателя. С PI воздух, проходящий через впускной коллектор, охлаждается до того, как он достигнет камеры сгорания. При DI преимущество охлаждения происходит внутри самой камеры.

Ford оснащает несколько двигателей EcoBoost V-6 с двойным впрыском, в том числе свой суперкар GT.

У каждой стратегии есть плюсы и минусы. PI удобен для безнаддувных двигателей, поскольку охлаждение поступающего воздуха увеличивает его плотность и мощность. Значительно проще расположить форсунки во впускных каналах, подальше от клапанов и свечей зажигания. Это расположение выше по течению обеспечивает достаточно времени для полного испарения. Одним из недостатков является то, что капли топлива иногда оседают на стенках впускного отверстия, нарушая предполагаемое соотношение топлива и воздуха.

Физика двигателей

Физика: углы между рядами цилиндров
Физика: Redline
Физика инъекций: подкожная мощность в лошадиных силах

При ДИ вероятность детонации — преждевременное воспламенение топливно-воздушной смеси — уменьшается, потому что эффект охлаждения с изменением фаз имеет место во время такта сжатия непосредственно перед зажиганием. Снижение температуры поверхности камеры сгорания обеспечивает более высокую степень сжатия и повышенную эффективность независимо от того, является ли двигатель безнаддувным или наддувным. Ford увеличил максимальный крутящий момент на 30 фунт-футов в своем новом 3,5-литровом V-6, объединив новую стратегию двойного впрыска с более высоким давлением наддува.

У DI есть недостатки. Система DI дороже, потому что давление, необходимое для впрыска топлива в камеру сгорания, в 50–100 раз выше, чем в системе PI, а насос более высокого давления вызывает паразитные потери. Прямые форсунки имеют тенденцию быть шумными. Угарные отложения — как на задней стороне впускных клапанов, так и на выхлопных трубах — являются проблемой обслуживания для некоторых пользователей DI. Поскольку для испарения требуется меньше времени, часть топлива выходит из камеры сгорания и каталитического нейтрализатора в виде твердых частиц или сажи. Эти частицы углерода похожи на те, что выбрасываются дизельными двигателями, но меньше по размеру.

Комбинация

Конечная стратегия заключается в объединении преимуществ PI и DI, используя каждое из них для уменьшения недостатков другого. Toyota, например, запускает обе форсунки при низких и средних нагрузках и оборотах, другими словами, при нормальном вождении. Это повышает плотность поступающего заряда без наддува и смывает нагар с впускных клапанов. При высоких нагрузках и оборотах, когда требуется максимальное охлаждение камеры сгорания из-за высокой вероятности детонации, система прямого впрыска берет на себя всю подачу топлива.

Каждый производитель использует свою стратегию в отношении того, когда использовать порт, прямой или оба инжектора. Здесь показана одна из карт Toyota по отношению крутящего момента к оборотам в зависимости от использования форсунок.

Питер Даудинг, главный инженер Ford по бензиновым системам трансмиссии, раскрыл другую стратегию. Ford использует только PI на холостом ходу и на низких оборотах для плавной, тихой и эффективной работы двигателя. По мере увеличения оборотов и нагрузки подача топлива становится запрограммированной смесью PI и DI. В отличие от методологии Toyota, PI Ford всегда работает, отвечая за подачу топлива не менее чем на 5–10 %.

Даудинг и его коллега по инженерам Ford Стивен Расс подчеркивают, что нагар на выхлопных трубах и впускных клапанах никогда не был проблемой в их двигателях с прямым впрыском. Даудинг добавляет: «Теперь, когда электродвигателям отводится все больше роли в движении, наша задача состоит в том, чтобы повысить эффективность двигателя, когда это возможно. Двухтопливная технология Ford уже зарекомендовала себя как ценная и рентабельная стратегия в этом направлении».

Проектирование и разработка современных двигателей — это акт жонглирования, который пытается сбалансировать мощность, выбросы, пробег, долговечность, управляемость и другие аспекты. Стратегия двойного топлива дает инженерам дополнительный ключ, который нужно повернуть, поскольку они стремятся получить больше энергии от каждой капли газа. По мере извлечения уроков и снижения стоимости компонентов ожидайте, что все больше производителей примут этот подход к раздуванию своего огня.

Этот контент импортирован из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Непосредственный впрыск топлива по сравнению с впрыском топлива через порт

Перейти к основному содержанию

Скрыть
Показать

Ваш магазин

Ауди Бельвю

1533 120-я авеню, северо-восток

Направления
Белвью, Вашингтон, 98005

Позвоните нам: (425) 249-7388
Сервис: (425) 249-7388
Запчасти: (425) 249-7388

Часы работы выставочного зала

Часы работы сервисного центра

Получить направления

Изменить свой магазин

Введите почтовый индекс

Вторник, 22 октября 2019 г.

В то время как старые технологии совершенствуются, некоторые из них остаются на некоторое время по той или иной причине. Это относится и к аргументу прямого впрыска топлива против впрыска топлива через порт. Последний является более новой технологией, в то время как PFI все еще используется в некоторых из самых популярных автомобилей автомобильной промышленности для продажи потребителям. С середины 1920-х годов в дизельных двигателях была какая-то система впрыска топлива, тогда как любая система впрыска топлива на бензиновом двигателе повышает производительность, начиная примерно с 1980-х годов и заканчивая современными автомобилями.
Порт впрыска топлива
Порт Впрыск топлива — это когда топливо (бензин или дизельное топливо) впрыскивается до клапана и цилиндра, где происходит сгорание. Еще в начале 1900-х годов Bosch и Clessie Cummins (да, запчасти Bosch и Cummins Diesel), решили улучшить оригинальную систему с воздушным дутьем Рудольфа Дизеля, впрыскивая топливо прямо во впускной клапан. Впускной клапан будет иметь систему впрыска топлива, которая распыляет топливо в воздух, поступающий в двигатель. Оттуда свечи зажигания воспламеняют смесь воздуха и топлива под давлением, толкая головку блока цилиндров вниз и вращая коленчатый вал. Теперь это происходит в каждом из цилиндров, так что если у вас двигатель V6 с впрыском во впускной коллектор, и это происходит так быстро, что вы даже не заметите цикл, кроме как по шуму.
Непосредственный впрыск
Вместо того, чтобы смешивать топливо с воздухом перед клапаном, при прямом впрыске топливная суспензия подается непосредственно в камеру сгорания. Это было значительным улучшением по сравнению с карбюраторной системой, и теперь система может похвастаться большей мощностью без использования слишком большого количества топлива. В то время как старые системы впрыска топлива могут запускаться механически в автомобилях, произведенных в 1900-х годах, большинство систем впрыска теперь управляются электронным способом через двигатель. ECU (электронный блок управления) и имеют более экологичные возможности. Большинство систем в настоящее время представляют собой системы с замкнутым контуром (лучшие смеси воздуха и топлива) с датчиком кислорода, передающим информацию в ECU, который контролирует фактическое соотношение воздуха и топлива. Большинство автомобилей, построенных с 1990-е имеют двигатели с непосредственным впрыском.
Плюсы и минусы обоих вариантов
Поскольку в дизельных двигателях нет свечей зажигания и крышек распределителей, для настройки требуется меньше усилий. Тем не менее, они не будут так полезны для окружающей среды, как прямой впрыск бензина. Хотя прямой впрыск бензина становится дешевле для инженеров, он все еще немного дороже, поэтому вы найдете его только на некоторых моделях, а не на всех автомобилях. .Однако прямой впрыск можно использовать вместе с другими технологиями, такими как турбокомпрессоры или нагнетатели, что позволяет вам получить максимальную отдачу от вашего двигателя.