Что такое непосредственный впрыск? | KolesaNews.RU

 

Непосредственный впрыск топлива в цилиндры — это новая технология, позволяющая бензиновым двигателям сжигать топливо более эффективно, увеличивая мощность, уменьшая вредность выбросов в атмосферу и увеличивая экономичность двигателя.

Как непосредственный впрыск работает:
Бензиновые двигатели работают на смеси топлива с воздухом, которая засасывается в цилиндр, сжимается поршнем и воспламеняется электрической свечой; в результате продукты горения давят на поршень, заставляя его двигаться вниз, производя работу. Традиционная (не прямая) система образования топливно-воздушной смеси в камере вне цилиндра, называется- коллекторная. В непосредственной системе, воздух и бензин смешиваются непосредственно в цилиндре, путем подачи бензина через специальную форсунку.

Преимущества непосредственного впрыска:
Объединяясь с ультрасовременными компьютерами, непосредственный впрыск позволяет более точно подавать топливо. Расположение инжекторов также позволяет наиболее оптимально распылять топливо, как туман, без образования капель. Результат- более полное сгорание, другими словами, больше бензина сгорит, что переводится, как , больше мощности и меньше загрязнения с каждой капли бензина.

Недостатки непосредственного впрыска:
Основные недостатки- сложность и стоимость. Эти системы дороги в производстве потому, что их компоненты должны быть более крепкими- они имеют дело с топливом при давлении значительно большем, чем при обычном способе смесеобразования. К тому же форсунки сами должны быть способными выдержать температуру и давление в цилиндрах двигателя.

Насколько мощнее и эффективнее непосредственный впрыск:
Компания Кадиллак продает модель CTS с двумя версиями смесеобразования на их V6- 3,6 литра. Предкамерное смесеобразование дает 263 л.с., в то время как непосредственный впрыск уже 306 л.с. Несмотря на дополнительную мощность, экономия топлива составляет 1 миля/галлон в городе, хотя равно на трассе. Другое преимущество: Кадиллак с непосредственным впрыском работает на 92 бензине, в то время как Infiniti и Lexus, которые используют 300 л.с. V6 с предкамерным смесеобразованием, требуют 95 бензин.

Возвращение интереса к непосредственному впрыску:
Эта технология существует с середины 20 века; однако только некоторые автопроизводители адоптировали ее для массового производства автомобилей. Электронно-контролируемый предкамерный впрыск делал замечательно свою работу и предлагал огромные преимущества перед карбюраторными автомобилями, которые доминировали на рынке до 80-х годов прошлого столетия. Однако, недавние установление космических цен на топливо и строжайшая топливная экономия и контроль вредных выбросов в атмосферу, толкнуло многих автопроизводителей развивать систему непосредственного впрыска. Это легко увидеть вокруг нас, на многих машинах пишут NeoDi, GDI, D4, Common Rail и т.д.

Дизели и непосредственный впрыск:
Виртуально можно сказать, что все дизели используют эту систему. Однако, потому что дизели используют другие процессы для воспламенения топлива (в отличии от бензинового двигателя, топливо в дизельном двигателе воспламеняется от давления и температуры), их система впрыска отличается по конструкции и способу управления от бензинового непосредственного впрыска. Благодаря новым технологиям, компания Mazda сняла стереотип, как самых грязных двигателей, с дизелей. Вполне возможно, что они вскоре вновь займут полноправное место на улицах Токио.

Related posts:

Вы можете оставить комментарий, или отправить trackback с Вашего собственного сайта.

Система непосредственного впрыска топлива

Система непосредственного впрыска топлива

Рейтинг: 5 / 5

Пожалуйста, оцените Оценка 1Оценка 2Оценка 3Оценка 4Оценка 5  

Информация о материале

Автор: Владимир Бекренёв

Просмотров: 34771

История создания

«Инжекторная система подачи топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с распределённым впрыском топлива, у которой форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива происходит непосредственно в цилиндры. Топливо подается под большим давлением в камеру сгорания каждого цилиндра в противоположность стандартной системе распределённого впрыска топлива, где впрыск производится во впускной коллектор. Такие двигатели более экономичны (до 15% экономии), отвечают более высоким экологическим стандартам, однако они более требовательны к обслуживанию и качеству топлива.»(цитата из Википедии — свободной энциклопедии.)

Впрыск топлива в цилиндр был известен еще на самой заре автомобилестроения. В начале 1890-х годов немец Рудольф Дизель и англичанин Герберт Акройд-Стюарт защитили права на собственные схемы двигателя внутреннего сгорания, работающего на мазуте. Теория Рудольфа Дизеля — экономичного теплового двигателя, который работает благодаря высокой степени сжатия в цилиндрах, впоследствии оказалась очень эффективной. Английский же инженер Акройд Стюарт также предложил двигатель, в котором всасываемый в цилиндр воздух сжимался, затем в конце такта сжатия поступал в колбу, в которую впрыскивалось топливо. Для запуска двигателя колба нагревалась при помощи паяльной лампы. После того, как двигатель запустился, он работал уже без внешнего подогрева. В двигателе Акройд-Стюарта впервые возникает прообраз насос-форсунки — (jerk pump). Акройд Стюарт не заинтересовался преимуществами, которые дает высокая степень сжатия и не заметил огромного преимущества экономии топлива предложенной в теории Дизеля. Инженер Йонас Хессельман (Jonas Hesselman) сумел объединить идеи обоих изобретателей в одной конструкции. В 1925 году он выпустил первый в истории транспорта двигатель с непосредственным бензиновым впрыском. Это был своеобразный гибридный двигатель, работавший на всем, что горит: топливом для него могли служить бензин, керосин, солярка, масло… Горючее любого вида впрыскивалось насосом в камеру сгорания через форсунку, подобную той, что применялась на дизелях. Заводился двигатель Хассельмана только на бензине (он зажигался в камере сгорания обычной свечой), а прогревшись до рабочей температуры, переключался на другое топливо.

Никого не смущала заправка двух топливных баков разными видами топлива. На грузовики VOLVO такие ДВС устанавливали до 1947 года! Но полноценный бензиновый впрыск появился немного позже. До поры до времени пара насос-форсунка применялась лишь на дизельных двигателях. Перенести ее на бензиновые агрегаты мешало отсутствие эффективной внутренней смазки: в отличие от солярки бензин не имеет смазывающих свойств, поэтому экспериментальные насосы нередко заклинивало. Специалисты из “Bosch” долго боролись с этой проблемой в 30-е годы, но всё же решили её. Впервые применение непосредственного впрыска топлива с механическим управлением было реализовано на авиационном двигателе Daimler-Benz DB 601. По конструкции DB 601 традиционный V-образный — 12ти цилиндровый двигатель c жидкостным охлаждением, построен на базе карбюраторного DB 600. Оригинальный немецкий мотор ставили на: Dornier Do 215, Heinkel He 100, Henschel Hs 130A-0, Messerschmitt Bf 109, Messerschmitt Bf 110, Messerschmitt Me 210.
DB 601 был одним из лучших двигателей с непосредственным впрыском топлива времен 2-й Мировой войны. Положительной особенностью этого двигателя было то, что он создавался на базе надежною карбюраторного двигателя DB 600. При создании, двигатель получил достаточный запас прочности, допускавший дополнительное форсирование. Двигатель с непосредственным впрыском оказался на 6-7% мощнее традиционного карбюраторного двигателя. Кроме того, двигатель отличался необычайно равномерным дозированием топливно-воздушной смеси. Но что было важнее всего для авиации, двигатель с непосредственным впрыском топлива стабильно работал независимо от ориентации в пространстве. Впрыск также позволял снизить вероятность пожара и взрыва при повреждении топливной системы, а при форсировании не требовалось значительно увеличивать степень сжатия.
Были у двигателя и недостатки. Прежде всего, система непосредственного впрыска весила почти в два раза больше, чем карбюратор. Для системы требовался насос, развивающий давление 200-300 атмосфер. Система отличалась требовательностью к качеству топлива. Двигатель с непосредственным впрыском не мог развить более 2400 оборотов в минуту. Наконец, большую важность представляло соблюдение технологии производства. В 1936 году новый DB 60IA-1 мощностью 1100 л.с. (топливо В4, октановое число 87) пошел в серию. Этот двигатель устанавливали на истребителях Bf-109C и ВГ-109Е. Следующей модификацией мотора стал DB 601N. Его мощность составляла 1175 л.с. Он был приспособлен для работы на бензине СЗ (октановое число 95). Так начиналась эра двигателей с непосредственным впрыском топлива.Немного позже во время второй мировой войны Советские конструкторы в кратчайшие сроки пустили в серию авиационный мотор АШ-82ФН. Этот малогабаритный мотор представлял собой 14-цилиндровую двухрядную «звезду». С воздушным охлаждением.

Цилиндры мотора расположены в два ряда (двумя звездами), в шахматном порядке по семь цилиндров в каждом ряду. Мотор относится к числу короткоходовых моторов, так как отношение длинны хода поршня к диаметру цилиндра меньше единицы. Этим обеспечивается относительно малый диаметр мотора, а следовательно, сравнительно малый удельный лоб (отношение площади лба мотора к его мощности). Габарит мотора составлял всего 1260 мм. По характеристикам АШ-82ФН превосходил лучшие образцы зарубежных моторов того времени. АШ-82ФН снабжен агрегатом непосредственного впрыска топлива в цилиндры (НВ-3У ) вместо карбюратора. Двигатель М-82ФН с насосом НВ-3У обладал рядом преимуществ по сравнению с карбюраторным двигателем: увеличенной на 6…7 % мощностью; уменьшенным на 10 % расходом топлива; способностью работы на низкосортных топливах; высокой устойчивостью работы на всех режимах, в т.ч. на больших высотах и т.д. Кроме отличия в системе питания топливом, мотор отличался от карбюраторных моторов конструкцией отдельных деталей и узлов, допускающей форсирование. Двигатель М-82ФН был установлен на самолеты Ла-5. При этом специалистам моторостроительного конструкторского бюро А. Швецова удалось без увеличения массы двигателя довести его максимальную мощность до1850 л.с Итоги испытаний нового самолета превзошли все ожидания. Достаточно сказать, что максимальная скорость полета выросла до 635 км/ч.

Теперь Ла-5 по праву вышел в число лучших истребителей мира. По скорости полета на малых и средних высотах, а также по характеристикам вертикального и горизонтального маневра он значительно превосходил немецкий истребитель FW 190A. Впервые самолеты Ла-5ФН в большом количестве были применены в воздушных боях на Курской дуге. Именно здесь они доказали свое превосходство над «фокке-вульфами», также брошенными в бой в массовом количестве.Особенно четко преимущество Ла-5ФН перед FW 190 проявлялось в ближнем маневренном бою. Всего за годы войны построено 10 000 Ла-5 и 5750 Ла-7.
После войны внедрение непосредственного впрыска в массы продолжила маленькая немецкая фирма Goliath. Впервые «гражданский» непосредственный впрыск бензина появился на двухтактном двухцилиндровом моторе маленького купе Goliath 700 Sport в 1951 году. Голиафовский мотор оснащался адаптированным вариантом дизельной топливной аппаратуры Bosch. Бензин впрыскивался двухплунжерным насосом в надпоршневое пространство под давлением по окончании выпуска. Кроме бензобака емкостью 44 л, под капотом находился трехлитровый маслобак системы смазки двигателя. Масло подавалось дозирующим насосом во впускной коллектор — в пропорции 1:40 с бензином. Впрыск бензина вместе с повышенной степенью сжатия увеличил отдачу мотора: если карбюраторный двигатель развивал 25 л.с., то со впрыском — все 29 л.с. «Впрысковые» Голиафы успели зарекомендовать себя как весьма экономичные машины. Так, в ходе тест-пробега седана GP 900 E на четыре с лишним тысячи километров пути ушло 280 л бензина и 7 л моторного масла. А в 1956 году Goliath 900 E выиграл экоралли Economy Run в Австралии со средним расходом топлива 5,3 л/100 км на дистанции в 1001 милю.Но даже непосредственный впрыск не излечил моторы Goliath от врожденной болезни двухтактных двигателей Отто — пропуска вспышек при низкой нагрузке. Под нагрузкой «Голиафы» вели себя превосходно — моторы работали ровно и исключительно тихо. Но на малом газу и на холостых оборотах они работали не стабильно, как и другие двухтактники! Ведь система впрыска Bosch была «усеченной» — на холостом ходу за подачу бензина отвечал своего рода «мини-карбюратор». А сизый дымок с характерным запахом из выхлопной трубы не давал забыть о смазке мотора. Кроме того, система впрыска оказалась намного сложнее привычного карбюратора в обслуживании и ремонте, что для небогатых тогда немцев представляло немаловажное обстоятельство. Поэтому в 1956 году в Бремене параллельно стали выпускать карбюраторный Goliath GP 900 V.

Следующим шедевром непосредственного впрыска стал снова Daimler-Benz с его «крылатым» купе Mercedes 300SL 1954 года.

После войны Германия получила запрет на разработку инжекторов для авиационных двигателей. И инженеры занялись адаптацией систем непосредственного впрыска для легковых автомобилей, обнаружив еще одно их немаловажное достоинство по сравнению с карбюраторами – экономичность. Система прямого впрыска – главный инженерный козырь «трехсотого». Это передовое решение применено на серийном автомобиле с четырехтактным двигателем впервые в мире. Традиционный 3-х литровый V6 не стали заменять на другой, а просто хорошенько “подкрутили” и обновили.

Прежняя мощность увеличилась более, чем в два раза за счет установки новой механической системы топливной инъекции Bosch. Мощь двигателя возросла. С 86 kW (115 л.с.), до 180 kW (240 л.с.) при 6100 об/мин. Инжектор позволил развивать скорость до 250 км/ч. Такие показатели делали Mercedes-Benz 300SL одним из самых мощных и быстрых автомобилей своего времени. В 1956 году «трехсотый» Mercedes был приобретен для нужд Центрального НИИ топливной аппаратуры (ЦНИИТА) и доставлен в Ленинград. Отечественные специалисты были наслышаны о системе впрыска топлива и задумали создать советский аналог, для чего немецкую конструкцию разобрали буквально до винтика,… а вот скопировать не смогли – механизм оказался слишком сложным. «Наша» система впрыска так и осталась экспериментальной, а многострадальную и уникальную немецкую машину продали одному ленинградскому автоспортсмену. Тот «подарил» «Мерседесу» карбюратор и успешно выступал на удивительном автомобиле в кольцевых гонках.В Европе и Соединенных Штатах до сих пор «бегает» множество представителей семейства 300 SL – как купе с «крыльями чайки», так и родстеров. Для поклонников ретротехники, красивых автомобилей, для любителей машин дорогих и спортивных Mercedes-Benz 300 SL стал пределом мечтаний, для многих эта машина является символом экономического возрождения 50-х годов, а главное, «трехсотый» стал одним из немногих автомобилей, о котором можно сказать «первый в мире» или «один из первых».

Следующий опыт применения непосредственного впрыска был предпринят в период нефтяного кризиса 70-ых годов Ford’ом, но успехом не увенчался. Механический впрыск был ограничен максимальными оборотами и был очень капризным. Дальнейшее развитие электроники в 90 годах прошлого века вновь натолкнула разработчиков двигателей на создание идеального мотора. И в 1995 году японская Mitsubishi Motors Corp представила миру первый автомобиль с двигателем GDI (Gasoline Direct Injection).Это уже была революция в моторостроении.Новейший двигатель оснастили семиплунжерным ТНВД  с рабочим давлением в 48кг,была увеличена степень сатия,установлены топливные инжекторы с высоковольтным управлением. Изменены поршни ,камера сгорания,впускной коллектор. А новейшая система электронного управления мотором была в не конкуренци.Так закончилась эра разработок механического непоредственного впрыска топлива в бензиновых моторах и началась эра разработок электронного впрыска. Но это уже совсем другая история.

 

• Назад

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.У вас нет прав оставлять комментарии.

Что такое двигатель с непосредственным впрыском?

Редакция CarTrade

Пятница, 27 февраля 2015 г., 15:30 IST

Непосредственный впрыск топлива — это система подачи топлива для двигателей внутреннего сгорания, то есть бензиновых и дизельных. Эта технология позволяет двигателям более эффективно использовать топливо, что приводит к большей мощности, лучшей экономии топлива и снижению выбросов. Это дополнительно повышает производительность автомобиля и снижает затраты на техническое обслуживание. Все дизельные силовые агрегаты, как правило, используют систему непосредственного впрыска топлива, которая имеет другую конструкцию и процессы сгорания топлива, чем бензиновые системы прямого впрыска топлива.

Двигатель с прямым впрыском

Как это работает?

В современных бензиновых двигателях используется смесь бензина и воздуха в цилиндре, сжатая поршнем и сгорающая от искры, что приводит к взрыву, толкающему поршень вниз и генерирующему мощность. В то время как обычная (непрямая) система впрыска топлива имеет камеру за пределами впускного коллектора, которая содержит предварительную смесь бензина и воздуха. Система прямого впрыска не имеет предварительно смешанных бензина и воздуха. Бензин впрыскивается непосредственно в цилиндр, а воздух забирается через впускной коллектор.

Преимущества системы непосредственного впрыска топлива

Мощность и топливная экономичность: Автомобильный двигатель с непосредственным впрыском топлива обеспечивает большую выходную мощность и лучшую экономию топлива, чем обычные автомобили на основе карбюратора. Например, 3,6-литровый двигатель V6 с системой непосредственного впрыска топлива развивает мощность 304 л.с. при крутящем моменте 371,4 Нм, а тот же силовой агрегат с системой непрямого впрыска обеспечивает мощность 263 л.с. при крутящем моменте 343 Нм. Точно так же расход топлива автомобилей с непосредственным впрыском на 0,43 км/ч выше как на городских дорогах, так и на автомагистралях, чем у двигателей с непрямым впрыском топлива.

Управляемость и плавность хода: Автомобили с впрыском топлива имеют прямой и постоянный поток топлива. Это улучшает управляемость автомобиля и приводит к более плавной работе двигателя.

Показатели выбросов: Выбросы углерода у автомобилей с непосредственным впрыском топлива относительно ниже, чем у автомобилей с карбюраторами.

Возможность использования альтернативных видов топлива: Эти автомобили совместимы с альтернативными видами топлива и топливами с добавками.

Возможности диагностики: Технические проблемы прямого ФИ можно диагностировать с помощью компьютерного диагностического теста, так как он контролируется компьютером автомобиля.

Недостатки системы прямого впрыска топлива

Шумный: Дизельный двигатель с непосредственным впрыском может быть более шумным, чем двигатель с непрямым впрыском.

Засорение: Эти двигатели более склонны к засорению из-за маленьких отверстий форсунки.

Более медленное завихрение при низких оборотах двигателя: Из-за высокой турбулентности двигатель прямого FI закручивается медленно, особенно при низких оборотах двигателя.

Дорого: Качественные материалы и компоненты форсунок двигателя с непосредственным впрыском дороже, чем у двигателя с непрямым впрыском.

Комплекс: Технология и топливные насосы высокого давления, задействованные в этой системе, очень сложны в эксплуатации и требуют специальных знаний для ремонта или обслуживания.

Поделиться через

Технология прямого впрыска повышает производительность и эффективность

Современные автомобильные двигатели

Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (DI) ушли в тень разработки двигателей внутреннего сгорания! За последние несколько лет более половины американского флота имели двигатели с непосредственным впрыском. А согласно отчету EPA об автомобильных тенденциях за 2019 год, к 2025 году 98% бензиновых двигателей в новых автомобилях будут иметь непосредственный впрыск!

Исследование рынка также показывает, что рынок бензина с непосредственным впрыском, как ожидается, будет расти в 2022 году и в последующий период с ростом торговли товарами и услугами ИКТ (информационно-коммуникационных технологий) во всем мире.

Но как они работают по-другому, и хорошо ли это «по-другому»?

Впрыск топлива через порт Vs. DI

Как вы знаете, все двигатели внутреннего сгорания генерируют энергию из топлива и сгорания, чтобы двигать поршни вашего автомобиля. А всем бензиновым двигателям для создания мощности нужны четыре вещи: воздух, топливо, сжатие и искра.

Хорошо, теперь двигаемся дальше…

Большинство газовых двигателей используют порт впрыска топлива , когда топливо впрыскивается до клапана и цилиндра, где происходит сгорание.

1. Сначала система распыляет топливо в воздух, поступающий в двигатель.
2. Оттуда свечи зажигания воспламеняют смесь воздуха и топлива под давлением.
3. Наконец, это толкает головку блока цилиндров вниз и вращает коленчатый вал.

Топливная форсунка (Макросъемка)

Когда дело доходит до с непосредственным впрыском , однако топливная суспензия помещается непосредственно в камеру сгорания (вместо того, чтобы топливо смешивалось с воздухом перед клапаном).

Для некоторых автомобилей, выпущенных в 1900-х годах, более старые системы впрыска топлива включаются механически. Но большинство систем впрыска управляются электронным способом через ЭБУ двигателя (электронный блок управления). Системы с замкнутым контуром, например, используют кислородный датчик для передачи информации в блок управления двигателем, который контролирует фактическую смесь воздуха и топлива для лучшего состава воздуха/топлива.

В то время как и впрыск топлива через порт, и прямой впрыск реализованы с электронными топливными форсунками и компьютером двигателя, сообщающим форсункам, когда открывать и закрывать, чтобы позволить топливу под давлением пройти в двигатель, впрыск топлива через порт считается менее точным, поскольку он просто распыляет топливо. во впускной порт.

→ Обратите внимание, что неисправный датчик массового расхода воздуха не всегда позволяет правильно рассчитать впрыск топлива, поэтому очистка датчика массового расхода воздуха является ключевой задачей технического обслуживания!

Для сравнения, точные топливные системы DI точно предсказывают момент, когда топливо попадает в камеру сгорания. А за счет впрыска бензина под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания двигателя он измеряет расход топлива лучше, чем обычные системы или старые карбюраторы, улучшая общий расход топлива!

Использование DI с другими технологиями

Точность и синхронизация действительно позволяют калибратору проявлять творческий подход… Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском открыли перед тюнерами множество возможностей для увеличения мощности, снижения выбросов и увеличения срока службы двигателя. двигатели.

Сочетание системы с другими технологиями, такими как турбокомпрессоры или нагнетатели, может обеспечить еще больший прирост экономичности и производительности. Таким образом, впитывая приятные дорожные манеры вашего автомобиля и хороший пробег, вы все еще можете использовать возможности DI для неуправляемых уровней мощности!

→ Узнайте больше о разнице между турбокомпрессорами и нагнетателями здесь.

Как оказалось, автопроизводители также могут использовать двигатели меньшего объема, что приводит к эффекту снежного кома эффективности.

Хотя некоторые говорят, что система неисправна

Здесь мы также должны упомянуть, что огромные возможности DI сопряжены с ошеломляющей сложностью.

В отчете Green Cars говорится, что, хотя современные технологии прямого впрыска бензина постепенно внедряются, чтобы помочь повысить эффективность использования топлива и сократить выбросы углекислого газа, они по-прежнему «производят больше аэрозолей черного углерода».

И, увы, несмотря на то, что прямой впрыск бензина становится все дешевле для инженеров, он все же немного дороже, чем предыдущие методы. Это еще одна причина, по которой мы еще не находим его на всех автомобилях с бензиновым двигателем.

Наконец, в Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) поступили жалобы на то, что со временем DI может привести к засорению топливных систем и накоплению углерода в двигателе. Результатом могут быть колебания двигателя и потеря мощности, а также необходимость дорогостоящего ремонта.

Вот несколько рекомендаций, если вы столкнулись с такими же проблемами:

• 1. Добавьте очиститель топливной системы с H.E.S.T . (периодически) при заправке.
• 2. Регулярно меняйте масло. Точный график технического обслуживания и замены масла для вашего конкретного автомобиля с непосредственным впрыском смотрите в руководстве.