Непосредственный впрыск топлива что это: Страница не найдена

Непосредственный впрыск топлива

Непосредственный впрыск — разновидность распределенного впрыска топлива, при котором топливо впрыскивается напрямую в цилиндры

Двигатель

В поисках способа усовершенствовать систему распределенного впрыска инженеры пришли к выводу, что для оптимизации сгорания топлива его лучше впрыскивать прямо в цилиндры, а не во впускной коллектор. Эта идея привела к появлению систем впрыска нового поколения.

История создания непосредственного впрыска топлива

Изобретателем системы непосредственного впрыска принято считать французского инженера и автопромышленника Леона Левассора. Он установил первую систему подобного рода на авиационный двигатель V8 в качестве экспериментальной, с целью решить основную проблему самолетных двигателей внутреннего сгорания — нарушения работы впрыска в момент переворота аэроплана. В 1907 году этим двигателем был оснащен моноплан Antoinette VII.

Первую автомобильную систему непосредственного впрыска разработала компания Bosch, а установлена она была впервые на автомобили ныне несуществующих немецких марок Goliath и Gutbrod в 1952 году.

Непосредственный впрыск топлива.

В семидесятые годы, побуждаемая топливным кризисом, американская компания AMC занялась разработкой собственной системы непосредственного впрыска, которой впоследствии оснащали двигатели одноименных автомобилей. Система называлась SCFI. Примерно в те же годы концерн Ford выпустил на рынок собственную разработку под названием ProCo.

В современном автопроме первой активно начала продвигать непосредственный впрыск компания Mitsubishi в 1996 году

Системы обладали рядом недостатков, и после окончания кризиса интерес к непосредсвенному впрыску снизился. Следующая волна разработок пришлась на середину девяностых.

Первой активно начала продвигать непосредственный впрыск компания Mitsubishi в 1996 году, установив систему GDI на четырехцилиндровый двигатель 4G93 автомобиля Galant.

В 2000 году появилась, вероятно, наиболее известная в наши дни система непосредственного впрыска FSI концерна Volkswagen-Audi group

Toyota выпустила собственную систему D4 на внутренний рынок Японии в 1998 году. В 1999 была представлена система IDE компании Renault.

В 2000 году появилась система FSI (и TFSI в случае установки на двигатель турбины) концерна Volkswagen-Audi group.

В дальнейшем в том или ином виде свои системы представили все крупнейшие мировые производители. Непосредственный впрыск остается крайне актуальной темой в связи с интересом к экономии и жестким экологическим нормам в современном автомобилестроении.

Принцип работы непосредственного впрыска топлива

Непосредственный впрыск топлива — разновидность распределенного впрыска, применяемая в наиболее современных двухтактных и четырехтактных двигателях внутреннего сгорания.

Наиболее широкое распространение система получила в современных дизельных двигателях, так как дизельное топливо тяжелее бензина, и проблема оптимизации сгорания для них более актуальна

В системах непосредственного впрыска топливо сначала аккумулируется в магистрали под высоким давлением (более высоким, чем в обыкновенных инжекторных системах), а затем при помощи форсунок впрыскивается непосредственно в цилиндры, то есть в камеру сгорания, куда заранее уже закачан воздух.

При непосредственном впрыске топливо-воздушная смесь преднамеренно обеднена, что способствует повышению экономичности двигателя. При этом проблема снижения мощности решается за счет более эффективного распрыскивания топлива. Одно и то же количество топлива в зависимости от размера капель при распрыскивании сгорает по разному. Мелкие капли, смешавшись с воздухом, образуют в камере сгорания туман, в котором пламя распространяется равномерно. Топливо при таком распрыскивании сгорает практически без остатка, и продуктов сгорания почти не остается. При таком сгорании меньшая доза топлива отдает столько же тепла, сколько отдает большая доза при распрыскивании относительно крупными каплями. В последнее время исследования по оптимизации сгорания продолжаются. Наиболее перспективным направлением считается развитие послойного впрыска. Топливо при послойном впрыске попадает в камеру сгорания несколькими частями с очень малым интервалом. Этот алгоритм позволил добиться дополнительной оптимизации сгорании топлива.

Единственный недостаток непосредственного впрыска — усложнение конструкции и увеличение себестоимости компонентов. Производителям приходится проводить отладку системы уже после начала продаж

Дополнительная экономия достигается за счет точной дозировки топлива и открытия форсунок в строго определенное время. Благодаря компьютерному управлению момент и период открытия форсунок могут оперативно изменяться в зависимости от текущей нагрузки на двигатель.

В системах непосредственного впрыска основной упор сделан на дозировку топлива, поэтому роль дроссельной заслонки в регулировке состава смеси постепенно сходит на нет. По сути, в системах, подобных Valvetronic компании BMW, VVEL фирмы Nissan, Valvematic фирмы Toyota или MultiAir производства Fiat, дроссельная заслонка перестала быть главным инструментом, регулирующим поток воздуха, попадающего в камеру сгорания. Помимо системы дозировки топлива, функцию дроссельной заслонки отчасти взяла на себя система интеллектуального контроля фаз газораспределения.

Непосредственный впрыск конструктивно сближает систему впуска бензинового и дизельного двигателей

Благодаря применению непосредственного впрыска топлива появилась возможность заложить в блок управления разные программы управления впрыском и зажиганием, регулирующие работу режима в основных режимах, как правило, в трех — холостые обороты (и близкие к ним), движение под большой нагрузкой, движение при малой нагрузке. В каждом из этих режимов количество топлива в смеси разное. В режиме преднамеренно обедненной смеси достигается наибольшая экономичность, в стехиометрическом (то есть близком к оптимальному) сохраняется уверенная тяга при средней нагрузке, в форсированном — двигатель развивает максимальную мощность. Во время движения автомобиля блок управления двигателем постоянно меняет эти режимы, в зависимости от ситуации.

Режимы работы непосредственного впрыска

Режим обедненной смеси используется, когда нагрузка на двигатель минимальна: при движении на постоянной или снижающейся скорости.

Обычное, так называемое стехиометрическое (оптимальное) соотношение масс воздуха и бензина в камере сгорания, необходимое для успешного зажигания и сгорания топливо-воздушной смеси — 14.7:1. Однако в вышеописанных ситуациях, то есть когда обороты двигателя быстро или постепенно замедляются, его можно без вреда для двигателя менять в пользу меньшего количества топлива. Таким образом, в режиме обедненной смеси количество долей воздуха может достигать 65 (а иногда и более) к одной доле топлива.

В сложной системе непосредственного впрыска повышается вероятность сбоя. Известны случаи отзыва автомобилей, оснащенных системами впрыска этого типа

Стехиометрический режим используется при равномерном движении с постоянной нагрузкой на двигатель. В этом режиме воздух и топливо смешиваются в идеальной пропорции, что способствует полному сгоранию.

В форсированном режиме содержание топлива в смеси слегка превышено. Это способствует развитию максимальной мощности, что целесообразно, к примеру, для нагруженного автомобиля, движущегося в гору.

Система непосредственного впрыска топлива – устройство, принцип действия

Система непосредственного впрыска топлива является самой современной системой впрыска топлива бензиновых двигателей. Работа системы основана на впрыске топлива непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Впервые система непосредственного впрыска была применена на двигателе GDI (Gasoline Direct Injection – непосредственный впрыск бензина), устанавливаемом на автомобили компании Mitsubishi. В настоящее время система непосредственного впрыска используется в двигателях многих автопроизводителей. Передовики Audi (двигатели TFSI) и Volkswagen (двигатели FSI, TSI), которые практически полностью перешли на бензиновые двигатели с непосредственным впрыском.

Двигатели с непосредственным впрыском имеют в своем активе BMW (двигатели N54, N63), Infiniti (двигатели M56), Ford (двигатели EcoBoost), General Motors (двигатели Ecotec), Hyundai (двигатели Theta), Mazda (двигатели Skyactiv), Mercedes-Benz (двигатели CGI).

Применение системы непосредственного впрыска позволяет достичь до 15% экономии топлива, а также сокращения выброса вредных веществ с отработавшими газами.

Устройство системы непосредственного впрыска топлива

Конструкция системы непосредственного впрыска топлива рассмотрена на примере системы, устанавливаемой на двигатели FSI (Fuel Stratified Injection – послойный впрыск топлива). Система непосредственного впрыска составляет контур высокого давления топливной системы двигателя и включает топливный насос высокого давления, регулятор давления топлива, топливную рампу, предохранительный клапан, датчик высокого давления и форсунки впрыска.

Топливный насос высокого давления служит для подачи топлива к топливной рампе и далее к форсункам впрыска под высоким давлениям (3-11 МПА) в соответствии с потребностями двигателя. Основу конструкции насоса составляет один или несколько плунжеров. Насос приводится в действие от распределительного вала впускных клапанов.

Регулятор давления топлива обеспечивает дозированную подачу топлива насосом в соответствии с впрыском форсунки. Регулятор расположен в топливном насосе высокого давления. Топливная рампа служит для распределения топлива по форсункам впрыска и предотвращения пульсации топлива в контуре. Предохранительный клапан защищает элементы системы впрыска от предельных давлений, возникающих при температурном расширении топлива. Клапан устанавливается на топливной рампе.

Датчик высокого давления предназначен для измерения давления в топливной рампе. В соответствии с сигналами датчика блок управления двигателем может изменять давление в топливной рампе. Форсунка впрыска обеспечивает распыление топлива в камере сгорания для образования топливно-воздушной смеси.

Согласованную работу системы обеспечивает электронная система управления двигателем, которая является дальнейшим развитием объединенной системы впрыска и зажигания. Традиционно система управления двигателем объединяет входные датчики, блок управления и исполнительные механизмы.

Помимо датчика высокого давления топлива в интересах системы непосредственного впрыска работают датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик положения распределительного вала, датчик положения педали акселератора, расходомер воздуха, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик температуры воздуха на впуске.

В совокупности датчики обеспечивают необходимой информацией блок управления двигателем, на основании которой блок воздействует на исполнительные механизмы — электромагнитные клапаны форсунок, предохранительный и перепускной клапаны.

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное ;
• стехиометрическое гомогенное ;
• гомогенное.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа. Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1. Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Двигатель с непосредственным впрыском (GDI)

Бензиновый непосредственный впрыск (GDI) представляет собой более совершенную версию многоточечной системы, в которой топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а не во впускное отверстие. Непосредственный впрыск улучшает эффективность сгорания, увеличивает экономию топлива и снижает выбросы.

Обе системы используют электронные топливные форсунки для впрыска топлива в двигатель, но разница заключается в том, где они впрыскивают топливо. В системах с распределенным впрыском топливо распыляется во впускные отверстия.

В настоящее время используются четыре основных типа систем впрыска топлива: впрыск через дроссельную заслонку, впрыск через порт, последовательный впрыск и непосредственный впрыск. Основным преимуществом технологии прямого впрыска является лучшая экономия топлива для большинства применений и немного большая мощность.

Одна из проблем двигателей GDI связана с наличием мелких частиц масла/грязи, которые могут выдуваться из системы вентиляции картера и оседать на стенках впускного канала и задней части клапана. Углерод прилипает к клапану, потому что топливо не распыляется на заднюю часть клапана, как в системе с распределенным впрыском. Накопление может стать настолько значительным, что кусок может отколоться и повредить каталитический нейтрализатор. Это также может вызвать проблемы с зажиганием.

Некоторые OEM-производители используют впрыск как через порт, так и через цилиндр, чтобы уменьшить накопление углерода, в то время как другие поставщики работают над впрыскивающими насосами высокого давления, которые лучше распыляют топливо, чтобы свести его накопление к минимуму. Но не существует волшебной формулы для предотвращения накопления углерода.

Двигатели с непосредственным впрыском также страдают от состояния, называемого преждевременным зажиганием на низких оборотах (LSPI). LSPI — это аномальное сгорание, вызванное повышенным давлением в цилиндре, характерное для двигателей GDI с турбонаддувом, работающих на низких оборотах с высоким крутящим моментом.

При многоточечном впрыске топливо распыляется по мере того, как оно впрыскивается во впускное отверстие, а затем втягивается в камеру сгорания. Это не самый эффективный метод смешивания и воспламенения топлива, но он все же намного эффективнее карбюратора.

Новые компьютерные технологии позволили производителям перейти на GDI, чтобы обеспечить более точный контроль процесса сгорания и снизить выбросы. Однако мелкие частицы, которые не распыляются, вызывают горячие точки в камере сгорания. OEM-производители и вторичный рынок знают об этом, и даже производители масел работают над решением проблемы.

Компьютер, который сообщает форсункам, когда впрыскивать топливо, управляет обеими системами электронным способом, но основное различие заключается в том, где каждая из них распыляет топливо. Впрыск через порт распыляет топливо во впускные отверстия, где оно смешивается с поступающим воздухом.

Форсунки обычно располагаются в направляющих впускного коллектора. Когда впускной клапан открывается, топливная смесь втягивается в цилиндр двигателя.

При непосредственном впрыске форсунки находятся в головке блока цилиндров и впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания, смешиваясь с нагнетаемым воздухом. Воздухозаборник только подает воздух в камеру сгорания с непосредственным впрыском. Сегодня GDI является ведущей технологией, и в ближайшие годы она будет только улучшаться. Впрыск топлива через порт все еще может иметь место, но в качестве второстепенного фактора для условий низкой скорости.

В этой статье: Низкоскоростное предварительное зажигание, техническое

Непосредственный впрыск: определение, функции, компоненты, работа

Как и система непрямого впрыска, непосредственный впрыск — это способ подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания. это распространено в бензиновых (бензиновых) двигателях, но теперь используется в дизельных двигателях, чтобы придать одинаковое качество типам двигателей.

Системы прямого впрыска используются в бензиновых двигателях для повышения эффективности и удельной выходной мощности, а также для снижения выбросов выхлопных газов.

Сегодня вы узнаете об определении прямого впрыска, функциях, схеме, работе, компонентах. вы также узнаете о его преимуществах и недостатках.

Подробнее: Система впрыска топлива в автомобильных двигателях

Содержание

• 1 Что такое система непосредственного впрыска?
• 2 Функции системы прямого впрыска
• 3 Компоненты системы прямого впрыска
  • • 3.0.1 Схема прямого впрыска:
• 4 Принцип работы
  • • 4.0.1 Смотрите видео, чтобы понять, как работает система прямой впрыски
    • 5.2 Подпишитесь на нашу рассылку новостей
    • 5.3 Недостатки:
    • 5.4 Пожалуйста, поделитесь!

  Что такое система прямого впрыска?

  Система прямого впрыска — это процесс впрыска топлива, который позволяет впрыскивать топливо непосредственно в верхнюю часть поршня в камере сгорания. Непосредственный впрыск бензина (GDI), также известный как прямой впрыск бензина (PDI), представляет собой систему смесеобразования для двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине (бензине). Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

  Этот прямой бензиновый двигатель был представлен в 1925 году для двигателя грузовика с низкой степенью сжатия. он был довольно популярен на немецких автомобилях с использованием механической системы GDI Bosch в 1950-х годах. он стал более популярным, когда в 1996 году Mitsubishi представила электронную систему GDI. Однако в последние годы эта система получила широкое распространение в автомобильной промышленности.

  Принцип непосредственного впрыска впервые реализован на дизельных двигателях. это основной тип системы впрыска топлива, которую использует дизельный двигатель. В простом дизельном двигателе с прямым впрыском топливо впрыскивается в камеру сгорания над поршнем непосредственно. Сжатие воздуха внутри камеры поднимает температуру выше 400 градусов по Цельсию, что затем воспламеняет дизельное топливо сразу же, когда оно распыляется непосредственно в камеру сгорания.

  Подробнее: Основные части поршней и их функции

  Функции системы прямого впрыска

  Ниже приведены функции системы прямого впрыска в автомобильных двигателях

  • Для эффективного сжигания топлива
  • Для увеличения мощности
  • Очиститель выбросы и
  • Увеличенная экономия топлива.

  Подробнее: Об аккумуляторах, используемых в автомобилях

  Компоненты системы прямого впрыска

  Ниже представлены компоненты топливной системы с прямым впрыском:

  • Форсунки
  • Топливный насос высокого давления
  • Магистрали высокого давления
  • Топливный насос
  • Топливный фильтр
  • Регулятор

  Схема масляного фильтра прямого впрыска, который нужно знать каждому: 90 029 90:

  Принцип работы

  Работа системы прямого впрыска менее сложна и понятна. Обычно бензиновые двигатели работают за счет всасывания в цилиндр смеси бензина и воздуха. Эта смесь сжимается поршнем, а затем воспламеняется искрой от свечи зажигания, вызывая взрыв. Этот результирующий взрыв перемещает поршень вниз, создавая мощность.

  Традиционно в системе непрямого впрыска топлива бензин и воздух предварительно смешиваются в камере вне цилиндра, известной как впускной коллектор. Теперь в системе прямого впрыска воздух и бензин предварительно не смешиваются. Вместо этого воздух поступает через впускной коллектор, а бензин впрыскивается прямо в цилиндр.

  В камере сгорания существует способ распределения топлива, известный как «режим заряда». Эта зарядка включает режим гомогенной зарядки и режим расслоенной зарядки. В режиме гомогенного заряда топливо равномерно смешивается с воздухом по всей камере сгорания за счет коллекторного впрыска. Тогда как в режиме послойного заряда вокруг свечи зажигания находится зона с большей плотностью топлива, а вдали от свечи находится более бедная смесь (меньшая плотность топлива).

  В системе прямого впрыска используются общие методы создания желаемого распределения топлива по всей камере сгорания. Эти методы впрыска включают распыление, воздушное наведение или впрыскивание через стену.

  Посмотрите видео, чтобы понять, как работает система прямого впрыска:

  Подробнее: Знакомство с системой трения и рекуперативного торможения

  Преимущества и недостатки системы прямого впрыска

  Преимущества:

  Ниже приведены преимущества прямого впрыска в бензиновые двигатели:

  • Низкое техническое обслуживание
  • Высокий низкий крутящий момент
  • Прочность
  • Более длительный срок службы двигателя

  Подробнее: Понимание гидравлической тормозной системы

  Присоединяйтесь к нашей рассылке

  .