Система непосредственного впрыска топлива: Система непосредственного впрыска топлива GDI: принцип работы — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Система непосредственного впрыска бензина MED 17.0

Режимы работы:
—
Ламинарный режим
—
Прогрев каталитического нейтрализатора
Впрыскивание топлива посредством электромагнитных топливных форсунок
Клапан дозирования топлива на топливном насосе высокого давления
Датчик давления топлива в топливном коллекторе
Датчик уровня моторного масла для определения температуры моторного масла (только EcoBoost – MI4 2.0L)
Система регулирования фаз газораспределения для впускного и выпускного распределительных валов
система низкого давления топлива, управляемая модулем
Стратегии управления двигателем для соблюдения стандарта выбросов V
Наддув:

Турбокомпрессор, работающий на ОГ, с водяным охлаждением и электропневматическим клапаном с откидным затвором
Нейтрализация (очистка) отработавших газов:

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор с предустановленным и последующим кислородными датчиками HO2S
Предельные показатели токсичности отработавших газов

С введением норм токсичности V предельные показатели выбросов стали еще строже.

Двигатели с впрыском во впускной коллектор

Бензиновые двигатели с впрыском во впускной коллектор, которые уже поставлялись в соответствии со стандартом выбросов IV, будут частично модифицированы до соответствия стандарту выбросов V. Это в основном достигается за счет доработанного программного обеспечения в PCM.

Кроме того , в некоторых вариантах нейтрализация NOX улучшается путем дальнейшей модификации покрытия каталитического нейтрализатора.

У других вариантов мощность каталитического нейтрализатора была уже достаточной. Поскольку стандарт выбросов V все же требует более быстрого достижения рабочей температуры каталитического нейтрализатора, пришлось установить каталитический нейтрализатор ближе к двигателю.

Двигатели с непосредственным впрыском бензина и турбонаддувом

С точки зрения стандарта выбросов V непосредственному впрыску бензина с турбонаддувом придается новое значение.

Первым двигателем этого вида является EcoBoost – MI4 2.0L. Этот двигатель с 02/2010 устанавливается на 2007. 5 Mondeo и 2006.5 S-MAX/Galaxy.

Двигатель EcoBoost – Sigma 1.6L доступен с момента ввода продукта 2011 C-MAX.

В будущем последуют другие двигатели с непосредственным впрыском бензина и турбонаддувом.

EGR

Внешняя EGR через клапан EGR для этих двигателей не требуется. Требуемая рециркуляция отработавших газов осуществляется посредством переменного регулируемого газораспределения.

Рассмотрение системы непосредственного впрыска бензина

Система непосредственного впрыска бензина обладает большими резервами экономии топлива. В комбинации с TC достигается сокращение расхода топлива до 20%.

Двигатели с системой непосредственного впрыска бензина образуют топливовоздушную смесь в камере сгорания. Этот тип смесеобразования называют внутренним смесеобразованием.

Через открытый впускной клапан в такте всасывания в камеру сгорания подается только свежий воздух.

Топливо под большим давлением впрыскивается непосредственно в камеру сгорания через специальные форсунки.

Способ сжигания

Способом сжигания в системе непосредственного впрыска бензина называют то, как осуществляется смесеобразование и преобразование энергии.

Иметь влияние

геометрия камеры сгорания и впускного тракта,
момент впрыска и зажигания, а также
применяемый режим работы.
У EcoBoost – MI4 1.6L используется технология управляемого факела. Топливная форсунка расположена по центру в верхней стенке камеры сгорания, посередине между впускным и выпускным клапанами.

У EcoBoost – MI4 2.0L используется способ сжигания с впрыском топлива вдоль стенок камеры. Топливная форсунка расположена сбоку на головке блока цилиндров между впускными клапанами.

Смесеобразование осуществляется посредством углубления в днище поршня.

Режимы работы

Используются следующие режимы работы:

гомогенный режим работы и
режим прогрева каталитического нейтрализатора.
Гомогенный режим работы:

В прогретом двигателе смесеобразование осуществляется исключительно в гомогенном режиме. В этом режиме впрыскиваемое топливо смешивается со свежим воздухом точно в стехиометрическом соотношении 14,7:1. При этом топливо впрыскивается в такте всасывания, чтобы осталось достаточно времени для гомогенизации всей смеси. В гомогенном режиме работы сгорание, в значительной мере соответствует двигателю с впрыском топлива во впускной коллектор.
Режим прогрева каталитического нейтрализатора:

Режим прогрева каталитического нейтрализатора служит для быстрого прогрева трехкомпонентного каталитического нейтрализатора при холодном двигателе и реализуется посредством двойного впрыскивания. При этом первое впрыскивание как и в гомогенном режиме осуществляется в такте всасывания. Второе впрыскивание осуществляется в такте сжатия, непосредственно после закрывания впускных клапанов. За счет этого обеспечивается богатая топливовоздушная смесь вокруг свечи зажигания. Момент зажигания регулируется в направлении запаздывания так, чтобы в систему выпуска и, тем самым, в трехкомпонентный каталитический нейтрализатор могло попасть как можно больше тепла от сгорания.

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.

Непосредственный впрыск: определение, функции, компоненты, работа

Как и система непрямого впрыска, непосредственный впрыск представляет собой 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.

Read more: Understanding fuel injection system in automobile engines

Contents

What 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 Bosch GDI в 1950-е годы. 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:

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 непосредственно в цилиндр.

Раскрытие потенциала данных Str…

Включите JavaScript

Раскрытие потенциала структуры данных и алгоритмов: изучение преимуществ и реализации

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 непосредственного впрыска:

Дополнительная информация: Система фрикционного и рекуперативного торможения

Преимущества и недостатки системы прямого впрыска

Преимущества:

Ниже приведены преимущества прямого впрыска в бензиновых двигателях:

Низкое обслуживание
Высокий низкий крутящий момент
Прочность
Longe Engine Life

Несмотря на преимущества прямого впрыска, все же существуют некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки прямого впрыска в бензиновом двигателе:

Меньшие обороты двигателя и 9 л.с.0023
Медленная работа
Повышенный уровень шума, вибраций и жесткости
Более тяжелые компоненты двигателя
Отсутствие очистки клапанов
Пиковая мощность при высоких оборотах двигателя ограничена

Подробнее:

В заключение, система прямого впрыска также является отличным способом впрыска топлива в бензиновые двигатели внутреннего сгорания. в этой статье мы рассмотрели определение, функции, компоненты и работу системы прямого впрыска. также были указаны его преимущества и недостатки.

Надеюсь, вам понравилось чтение. Если да, оставьте комментарий, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей. Спасибо!

VW Volkswagen Audi Непосредственный впрыск топлива

За последнее десятилетие почти все автомобили, которые Volkswagen и Audi продали в США, были оснащены непосредственным впрыском топлива. Эти системы FSI, TSI и GDI обеспечивают лучшую экономию топлива и мощность. Переход на непосредственный впрыск также позволил Volkswagen уменьшить объем своих двигателей с 2,0 л до 1,4 л на базовых моделях без потери мощности, при этом повысив топливную экономичность.

За счет непосредственного впрыска топлива в цилиндр система позволяет избежать неравномерного разбрызгивания топлива на заднюю часть впускного клапана. Непосредственный впрыск топлива в сочетании с регулируемыми фазами газораспределения и регулируемыми впускными коллекторами позволяет лучше контролировать объем воздуха и топлива, впрыскиваемого в цилиндры.

Форсунки также лучше контролируют размер капель по сравнению с системой, в которой топливо и воздух проходят через впускной клапан. Это не дает большой капле топлива возможности соскользнуть вниз по клапану и попасть в цилиндр. Этот контроль также означает снижение выбросов при холодном пуске, и двигатель переходит в состояние замкнутого цикла раньше, чем с системами впрыска топлива во впускные отверстия.

Как это работает?
Давление является ключом к работе системы прямого впрыска Volkswagen. С более чем 3000 фунтов на квадратный дюйм на задней стороне форсунки при некоторых условиях и давлением сгорания на другой стороне критически важно управлять тем, что происходит на кончике форсунки.

Большинство систем прямого впрыска Volkswagen используют конденсатор и инвертор напряжения для создания напряжения в диапазоне от 40 до 100 вольт. Один из лучших способов просмотра выходного сигнала драйвера и срабатывания инжектора — это использование индуктивных токоизмерительных клещей и осциллографа. Некоторые более поздние системы используют пиковый/удерживающий сигнал для инжектора.

Если модуль ECM обнаружит проблему, он отключит форсунку и драйвер в целях самосохранения. Вот почему в некоторых системах невозможно обнаружить неисправную форсунку в работе. Прямой инжектор находится под большим давлением, поэтому могут возникнуть утечки. Например, утечка может произойти, когда двигатель находится в состоянии покоя, что приведет к сильному нагарообразованию и обогащению топлива.

Когда форсунка не работает, поврежденный цилиндр становится воздушным насосом, который нагнетает большое количество кислорода мимо датчика соотношения воздух/топливо. Это можно посмотреть с помощью прицела. ECM может сопоставить импульс выхлопа с синхронизацией двигателя, чтобы определить неисправный цилиндр.

VW и Audi разместили форсунки непосредственно в камерах сгорания для большей эффективности. Новая платформа B7, A4 и Passat имели топливный насос в баке. У них также был механический топливный насос высокого давления с приводом от распределительного вала, который создавал давление топлива до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Насос в баке обеспечивает правильный объем топлива в этой безвозвратной системе. Насос на распределительном валу регулирует давление в топливной рампе.

Коды DTC, СВЯЗАННЫЕ С ТОПЛИВОМ
Модели Audi A4 и Passat были выпущены с непосредственным впрыском в 2006 году. Закалка распределительных валов была недостаточной, и мог произойти чрезмерный износ, что приводило к загоранию MIL и коду DTC P229.

Затронутые двигатели: Audi 2,0 л с турбонаддувом (BPG) и VW 2,0 л с турбонаддувом (BPY) ( см. Фото 1 ). Самое раннее обнаруженное мной решение TSB по этой проблеме датировано 18 июня 2007 г. толкателю, распределительному валу или даже самому насосу.

1. Снимайте насос для осмотра толкателя только при холодном двигателе и не забудьте сбросить высокое давление перед отсоединением трубопроводов.

2. Заведите автомобиль и отсоедините штекер от регулятора давления топлива в верхней части насоса. Дайте машине поработать на холостом ходу около 10 секунд, и давление упадет со 120 бар до 6 бар.

3. Заглушите двигатель и немедленно отсоедините топливопроводы. Отсоедините датчик низкого давления и открутите три болта, которые удерживают насос на месте ( см. Фото 2 ).

4. Осторожно снимите насос. Толкатель кулачка может остаться в головке блока цилиндров. Осмотрите насос и грундбуксу и определите, нет ли чрезмерного износа, который необходимо устранить ( см. рис. 1 ). Насос можно использовать повторно, за исключением случаев полного износа грундбуксы, что приводит к прямому контакту с кулачком ( см. рис. 2 и 3 ).

6. При замене распределительного вала также было бы неплохо заменить ремень ГРМ, водяной насос и натяжитель, если только у автомобиля не очень маленький пробег.

7. При повторной установке топливного насоса всегда заменяйте уплотнительное кольцо. Установите новый толкатель в головку блока цилиндров и проверните двигатель, пока толкатель не опустится до упора.

8. Замените уплотнительное кольцо насоса и осторожно вставьте насос в толкатель в головке блока цилиндров. Затяните три болта в диагональной последовательности и затяните их с моментом 10 Нм.

9. Установите линии подачи и возврата и затяните линию подачи с моментом 30 Нм, а линию возврата с моментом 25 Нм. Убедитесь, что на линиях нет напряжения.

10. Подсоедините датчик низкого давления и регулятор давления, а затем заведите автомобиль и дважды проверьте герметичность.

Даже если необходимо заменить впускной распределительный вал, работа несложная и не требует каких-либо специальных инструментов, кроме тех, которые у вас уже есть при замене ремня ГРМ; это просто отнимает время.

Спецификации моторного масла и углерод
Масло в картере двигателя Volkswagen с непосредственным впрыском может иметь огромное значение для состояния двигателя. Правильно подобранное масло может уменьшить нагар на впускных клапанах и сохранить двигатель в рабочем состоянии. В последние годы Volkswagen рекомендует для своих двигателей с турбонаддувом и непосредственным впрыском масла специальные марки масел, отвечающие собственным требованиям. Их нельзя игнорировать, если вы меняете масло в двигателе с непосредственным впрыском.

Большинство обычных масел имеют высокие показатели летучести. Если масло имеет высокое число летучести, оно испаряется быстрее при воздействии тепла. Это означает, что масло со временем может стать гуще и перестанет смазывать.