Посредственный впрыск?: bmwservice — LiveJournal

      Любой работник автосалона с гордостью заявит вам, что двигатель предлагаемого вам автомобиля «оборудован новейшим непосредственным впрыском». Чаще всего, при этом, смысл и принцип работы нововведения объяснить затруднится, но зато посулит немыслимую экономию («до 30%») и «увеличение мощности».

Между тем, «новейший» непосредственный впрыск, это технология разработанная еще в середине 30-х и серийно применявшаяся в годы Второй мировой, например, на истребителях «Мессершмитт 109».

Вскоре после войны немецкая инженерия несколько раз пыталась применить этот принцип на мелкосерийных автомобилях, в числе которых был и культовый Mercedes 300SL c механическим непосредственным впрыском — по сути, настоящий «бензиновый дизель».

Хорошо различим топливный насос высокого давления:

Рассмотрим его поближе:

Количество поломок систем первого поколения оказалось решающим — про принцип в промышленном масштабе забыли на пяток десятилетий, несмотря на заметную экономию на фоне примитивного карбюраторного смесеобразования.

Идея распылять топливо непосредственно в цилиндр стала практически полезной только в начале 90-х. Причина проста — экология и ее нормативы. Значительное количество времени при городском режиме движения автомобиль работает в режиме малых и частичных нагрузок, иногда топливо тратится практически «в пустую» — фактически только на поддержание холостых оборотов. 

Хорошо было бы, подумали инженеры, для режимов малых нагрузок наполнять цилиндры бедной смесью, сильно отступив от пропорций стехиометрии. И если для полноценного горения за идеал принято соотношение 14.7 кг воздуха на 1 кг бензина плюс-минус 10%, то выгодным, с точки зрения экологии, было бы найти возможность поджигать смесь в несколько раз более бедную, экономя бензин. Раза так в 2-3 более бедную, иначе заметного результата не будет. Из практики однако известно, что уже соотношение более 15,7 вызывает проблемы с горением. При соотношениях более 22:1 эффективного воспламенения уже не происходит, что грозило затее провалом.

Вот тут-то про непосредственный впрыск и вспомнили. В отличие от обычного распределенного впрыска, где форсунка льет прямо во впускной канал, поместив форсунку прямо в цилиндр, мы получаем возможность управлять фазой и длительностью впрыска — впускной клапан уже не мешает. Это как видео против киноаппарата с обтюратором — когда источник топлива уже в цилиндре, управляй им как хочешь — ничто не мельтешит перед форсункой и не отвлекает от процесса. 🙂

Для режима частичных нагрузок впрыскивание организовали в момент начала такта сжатия. Топливо долетает до днища поршня специальной формы, попутно забирая часть тепла в цилиндре и препятствуя тем самым детонации, хорошо перемешивается с воздухом и вспыхивает к моменту конца сжатия совместно с дополнительно поданной порцией в итоговом соотношении всего около 40:1(!). В обычном же режиме, двигатель работает на уже привычном соотношении воздуха и бензина, близком к стехиометрии. Вот вам и зримая экономия.

Это как бы осязаемые плюсы. А теперь сюрприз, поговорим о недостатках.

Система питания обычного двигателя работает при давлении около 3,5 атм. Для этого нам требуется электронасос, не шибко отличающийся по конструкции, надежности и цене от насоса «Малыш» у вас на даче. Также потребуется несколько форсунок, по числу цилиндров — а это тоже не ахти какие большие затраты как при производстве так и при последующей возможной замене. Добавляем сюда только обычные шланги и фильтр. Неисправный насос сразу даст о себе знать и может быть довольно просто продиагностирован и заменен на аналогичный. С форсунками возни и проблем еще меньше — живут десятками лет.

А теперь вот вам, форсунка непосредственного впрыска от BMW, которая по размеру аналогична дизельной — высотой в треть двигателя, массой в полкило:

По сравнению с распределенным впрыском, это недешевые, сложные в производстве и довольно капризные форсунки с давлением от 50 (Mitsubish) до 200 атм (BMW/Mercedes). Сравните с 3,5 атм. Да, это не дизель с 1800-2500 атм, но уже совсем точно не «обычный» распределенный впрыск.

Систему дополнительно усложняет наличие ТНВД — самого насоса, который обеспечивает столь высокое давление. В принципе, любой насос — штука механическая. А если давления высокие, то потенциально проблемная. BMW меняла конструктив уже раз семь за последние пару лет! Стоимость, конечно, не астрономическая, как у дизелей, но по 400+ долларов, да еще и сама работа по замене… 

Так или иначе, но сервисная программа по замене форсунок также известна всем обладателям моторов с непосредственным впрыском от BMW.

Идем далее: осмоление и закоксовка рабочей части форсунки нарушают точность ее работы — чувствительность к качеству  топлива заметно повышается. Надежность — нет. Mitsubishi со своим GDI была первой в мире в 1996(!) году, кто адаптировал немецкие идеи к современным реалиям. Где теперь GDI моторы на экспортных рынках?

Требования экологии подразумевают рециркуляцию картерных газов — избытка давления в масляной системе. Это минимум. А иногда еще и части выхлопных газов. .. То есть, пока двигатель не прогрет, часть выхлопных газов снова отправляется на впуск, «на переработку». Экология… 

Вспоминаем теперь, что форсунка во впускные каналы уже не прыскает — грязь и отложения не смывает. А вентиляция именно через них и организована, что в итоге?! А вот что:

Закоксовывание приводит к затруднению закрытия клапана, что в скором времени гарантирует снижение компрессии в цилиндрах. Мотор начинает ощутимо потряхивать, а после цилиндры и вовсе отключаются. Применение масел обычного качества, что норма для всех производителей (LowSAPS, с низкой щелочностью и высоким NOACK индексом) отпускает мотору пару-тройку лет сравнительно беспроблемного существования.

Теперь поговорим про прирост мощности и экономичности. Как современный (года так с 1990) автомобиль с условным 3-х литровым двигателем ел по городу 15-16 литров, так и ест. Без улучшений. Что с непосредственным впрыском, что с распределенным. Какие тесты журналисты не проводят — там везде примерно одни и те же цифры фактического расхода.  

Мощность, точнее — момент? Для примера рассмотрим в сравнении два практически идентичных мотора — BMW N52 и BMW N53. Ну едва ли этот эксцесс в 20 Н/м можно назвать достижением, чиптюнингом можно достичь сравнимых результатов. 

Что в итоге?

Непосредственный впрыск для реальных условий эксплуатации это:

1.Использование конструктивно сложных и потенциально ненадежных узлов и агрегатов.
2.Исключительно высокие требования к качеству топлива, а особенно — масла.
3.Снижение потребления топлива и увеличение мощности на практике малозначительны, или вообще отсутствуют.
4.Диагностирование неисправностей и ремонт значительно усложнены.

Покупая автомобили BMW, Audi, Mercedes и прочих марок с непосредственным впрыском топлива, найдите время разобраться с особенностями эксплуатации этих двигателей на основе практического опыта владельцев, а не рекомендаций производителя.

Система непосредственного впрыска топлива: преимущества и недостатки

Система впрыска

На чтение 4 мин. Просмотров 711

Непосредственный впрыск — это новейший способ подачи топлива в цилиндры. Для его внедрения был усовершенствован двигатель, что позволило ему значительно экономить горючее.

Тенденция развития рынка требует создания новейших механизмов впрыска топлива, которой является система непосредственного впрыска. В бензиновых двигателях внутреннего сгорания, для которых она предназначена, данная система осуществляет непосредственный впрыск топлива в цилиндры. Камера их сгорания под высоким давлением получает горючее. Данная система этим отличается от стандартной системы распределенного впрыска (топливо впрыскивается во впускной коллектор).

Система непосредственного впрыска топлива

Содержание

1. Составляющие системы непосредственного впрыска топлива.
2. Непосредственный впрыск имеет ряд преимуществ.
3. Недостатками непосредственного впрыска являются:

Прямой впрыск происходит благодаря слаженной работе всех составляющих структуры. Система непосредственного впрыска топлива состоит из:

1. Топливного насоса высокого давления. Данный насос состоит из плунжеров. Их может быть несколько. Движение начинает осуществляется насосом от распределительного вала. Его основной функцией является непосредственный впрыск к топливной рампе бензина. Затем, по мере возникновения потребностей двигателя, приборы для пульверизации получают его под высоким давлением.
2. Топливной рампы. Ее назначение — накопление горючего, его перераспределение по приборам для пульверизации. Она предотвращает контурные колебания бензина.
3. Форсунок впрыска. Они обеспечивают распределение в камере сгорания бензина, благодаря чему происходит образование топливно-воздушной смеси.
4. Камеры высокого давления, оснащенной регулятором количественного давления топлива. Благодаря ей осуществляется дозированная подача насосом топлива, зависящая от впрыскивания форсунки.
5. Привода топливного насоса. Его функция — запуск движения вала.
6. Предохранительного клапана. Обеспечивает защиту элементов системы впрыска от давления превышающего норму. Это происходит путем расширения топлива, если есть нарушения режима температур.
7. Датчика высокого давления. Повышение нормы давления способствует работе датчика путем реакции на изменения. Затем, на основании результатов передачи от него данных, действует блок управления, который уменьшает давление в топливной рампе.
8. Топливного фильтра. Очищает топливо путем отсеивания ржавчины, частичек пыли. Таким образом, топливная система защищена от их попадания.
9. Блока управления двигателем. Обеспечивает единую слаженную работу самой системы.
10. Блока управления форсунками. Осуществляет согласованную работу форсунок.
11. Топливного насоса низкого давления. Основой его функционирования является подача из бака горючего к топливному оборудованию.
12. Перепускного клапана. Он является исполнительным механизмом, который начинает действие с помощью блока управления двигателем.
13. Входных датчиков. Они обеспечивают блок управления двигателем новой информацией.
14. Фильтров супертонкой очистки топлива. Его функция — очищать от грязного горючего.

Схема непосредственного впрыска топлива

В двигателях, подающих прямой впрыск, требования к качеству топлива намного выше. Они позволяют больше экономить — до 20%, соответствуют высокому уровню экологических стандартов — сокращают вместе с отработавшими газами выброс вредных элементов.

Высокую эффективность использования топливной смеси определяет разнообразие смесеобразования на всех режимах работы двигателя.

Непосредственный впрыск топлива дает возможность получить такие виды смесеобразования:

1. Послойное. Оно применяется при работе бензиновых двигателей на небольших нагрузках, а также малых и средних оборотах. При этом входные клапаны остаются закрытыми, а дроссельная заслонка — открыта. С огромной скоростью воздух поступает в камеры. Впрыск подается к свече зажигания. Воздух, оставшийся после воспламенения смеси, является теплоизолятором.
2. Стехеометрическое гомогенное. Его применяют при больших нагрузках и высоких оборотах. Впускные заслонки, при данном образовании смеси, открыты, а дроссельная, при изменении положения педали газа, открывается. На такте впуска происходит впрыск горючего. Образование смеси по своей структуре является однородным. Горение смеси проиходит в полном объеме камеры сгорания.
3. Гомогенное. Оно используется в промежуточных режимах работы двигателя. Смесеобразование получается благодаря максимальному открытию дроссельной заслонки. Впускные заслонки остаются закрытыми. Цилиндры, содержащие воздух, способствуют его эффективному движению. На такте впуска происходит впрыск бензина. Гомогенная смесь может содержать отработанные газы.

Непосредственный впрыск имеет ряд преимуществ.

Технология впрыска топлива

Непосредственный впрыск дает возможность точной подачи горючего, благодаря инновационным компьютерам. Не образовывая капель, он распределяет топливо наиболее оптимально с помощью правильного расположения инжекторов. Таким образом, происходит эффективное сгорание бензина. Это приводит к увеличению мощности автомобиля, при этом каждая капля бензина несет меньше грязи и ненужных частиц.

Недостатками непосредственного впрыска являются:

• система достаточно сложна,
• система имеет высокую стоимость.

Данная система затратная в производстве. Ее элементы работают с топливом под большим давлением. Иная ситуация у обычного способа образования смеси. Крепость форсунок должна выдерживать давление, температуру в цилиндрах.

Таким образом, эта система является новой технологией, позволяющей двигателям сжигать, эффективно прорабатывать горючее. Она позволяет увеличить мощность, экономичность двигателей автомобилей, а также сократить атмосферные выбросы.

Как работает система впрыска топлива Duel? Объяснение современных топливных систем

Как работает двойной впрыск топлива? Объяснение современных топливных систем

Многие новые автомобили выбирают двойной впрыск топлива, используя преимущества прямого и распределенного впрыска.

Транспорт

Транспорт

Инновация

Science

IE Originals

IE Originals

IE Originals

IE Originals

Наука

.0002 Сделай сам

Электронный впрыск топлива входит в стандартную комплектацию автомобилей, но какой вариант лучше, непосредственный впрыск или впрыск через порт?

Для многих производителей автомобилей нет явного победителя, поэтому они начали использовать оба типа в некоторых моделях. Оба метода имеют явные преимущества и недостатки, но в чем между ними разница? И как их сочетание влияет на характеристики автомобиля?

Ответы на все эти и другие вопросы вы найдете в этом видеоролике из журнала «Объяснение инженерного дела». Прежде всего, нужно понять разницу между портом и непосредственным впрыском.

При распределенном впрыске топливо впрыскивается перед впускным клапаном, тогда как при прямом впрыске топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр. Чтобы топливо сгорело, оно должно сначала испариться, каждый метод впрыска имеет несколько иной подход к этому. При распределенном впрыске топливо поступает под низким давлением, но у него есть много времени для смешивания с воздухом.

С момента добавления во впускной патрубок и во время такта впуска и такта сжатия. При непосредственном впрыске время добавления топлива в камеру меняется от двигателя к двигателю, но в любом случае у топлива меньше времени для смешивания с воздухом.

Самый популярный

Чтобы преодолеть это, топливо добавляется под более высоким давлением, чтобы создать мелкодисперсный туман, который легче испаряется. Теперь вы знаете основы, посмотрите оставшуюся часть этого образовательного видео, чтобы по-настоящему понять преимущества, недостатки и недостатки электронного впрыска топлива.

For You

культура

Morningstar построила метавселенную, когда Марку Цукербергу было два года. Он не видит никакой разницы в своей версии и той, которую сейчас строит Мета.

Амея Палеха | 03.08.2022

наукаСбор кислорода с помощью плазмы может помочь людям выжить на Марсе

Дина Тереза| 16.08.2022

инновации Да будет свет: отмеченный наградами инженер создает светильники из уникальных материалов

Дина Тереза| 03.09.2022

Еще новости

транспорт
В этом видео рассказывается о наилучшем способе сокращения выбросов при авиаперелетах

Лукия Пападопулос| 02.10.2022

транспорт
Так строится самый длинный в мире подводный туннель

Лукия Пападопулос| 24.09.2022

Инновация
Военный ветеран с помощью бионической руки прорубает горящие деревянные доски

Лукия Пападопулос| 31.12.2022

Влияние турбонаддува и прямого впрыска бензина

Эти все более распространенные особенности современных двигателей повышают мощность и эффективность, но также создают серьезные проблемы для моторного масла.

Стремление к созданию более компактных, экономичных, но мощных двигателей привело к разработке нескольких ключевых технологий. Непосредственный впрыск бензина (GDI) и турбокомпрессоры теперь являются обычным явлением для легковых автомобилей и легких грузовиков. К 2020 году отраслевые эксперты предсказывают, что почти каждый новый автомобиль будет оснащен технологией GDI, и подавляющее большинство из них будет оснащено турбонаддувом (TDGI).

Хотя эти передовые технологии повышают производительность, они также создают серьезные проблемы для моторного масла.

Турбокомпрессоры: тепло

Двигатель, по сути, представляет собой воздушный насос, и чем больше воздуха он всасывает, тем больше топлива он может сжечь и тем больше мощности он может произвести. Турбонаддув стал излюбленным выбором автопроизводителей для увеличения количества воздуха, потребляемого их двигателями. К сожалению, экстремальные температуры сопровождаются увеличением мощности.

Как показано на диаграмме, выхлопные газы, температура которых обычно превышает 1000ºF, вращают турбину, которая приводит в действие компрессор, который всасывает окружающий воздух, используемый для повышения давления в камере сгорания. Добавленный кислород в сочетании с непосредственным впрыском и улучшенной настройкой двигателя помогает двигателю более эффективно сжигать топливо, повышая экономию топлива. Это также позволяет двигателю сжигать больше топлива для увеличения мощности. Автомобилистам нравится производительность и экономия топлива, в то время как автопроизводители соблюдают все более строгие требования CAFE (Corporate Average Fuel Economy).

Хотя это кажется беспроигрышной ситуацией, именно моторное масло оказывается в невыгодном положении. Центральная часть турбокомпрессора содержит подшипник с масляной смазкой. Огромный нагрев и напряжение, создаваемые турбинами, могут привести к разрушению некоторых масел и образованию вредных отложений в подшипниках, известных как турбококсование. Со временем турбины могут снизить производительность или вообще выйти из строя.

GDI и разжижение топлива

Прямой впрыск бензина обеспечивает точное и быстрое распределение распыленного бензина. В то время как традиционные системы впрыска топлива впрыскивают топливо в коллектор, системы GDI размещают форсунки в камере сгорания, что позволяет гораздо лучше контролировать количество впрыскиваемого топлива и время впрыска топлива, повышая эффективность сгорания. Распыление топлива непосредственно в камеру также обеспечивает охлаждение цилиндра, что позволяет повысить степень сжатия и повысить эффективность. В двигателях GDI используется смесь из 40 частей (или более) воздуха на одну часть топлива при небольшой нагрузке, в то время как в традиционных бензиновых двигателях используется смесь, близкая к 14,7 частям воздуха на одну часть топлива. Соотношение 40:1 означает, что при сгорании сжигается меньше топлива, что приводит к большей экономии топлива.

Основным побочным эффектом этой технологии является повышенный риск разбавления топлива. По мере того, как топливо распыляется в камеру сгорания, оно может проходить мимо колец и вниз по стенкам цилиндра в масляный картер. Разбавление топливом может вызвать ряд проблем:

Пониженная вязкость масла препятствует образованию прочной смазывающей пленки, что способствует износу. Детали зоны сгорания особенно подвержены износу, включая поршни, кольца и вкладыши. Пониженная вязкость также негативно влияет на способность масла выполнять функции гидравлической жидкости, что имеет решающее значение в двигателях с изменяемыми фазами газораспределения 9.