Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Инжекторный двигатель что это такое


принцип работы, плюсы и минусы

Современный автомобильный мир ушел на несколько шагов вперед. И это не удивительно, ведь только так можно оставаться на плаву и получать хорошую прибыль. Особенно это касается силовых установок, которые устанавливаются на автомобили. Вы наверняка слышали такое словосочетание, как инжекторный двигатель. По сути, это всем известный карбюратор, только немного видоизмененный.

В нем также происходит процесс сгорания топлива и выделение мощности. Единственное отличие инжектора заключается в новой инжекторной системе подачи топливовоздушной смеси.

История

Многие знают, что первая система по образованию топливовоздушной смеси называлась карбюратор.

Она позволяет подавать топливо непосредственно в каждый цилиндр автомобиля и приводить его в движение. Что касается расположения, то изначально карбюратор устанавливался перед впускным коллектором и готовил качественную смесь.

С некоторым временем потребности современных водителей и конструкторов возросли в несколько раз. Из-за этого система не могла выдавать того желаемого результата, который хотели видеть все. Особенно это касается кораблестроения и самолетостроения. Дело в том, что в этих отраслях нужна огромная мощность и высокий КПД.

В результате этого конструкторы придумали совершенно новую систему, которая немного походила на дизельный двигатель, но имела стандартные свечи зажигания. Все это произошло в начале 40-х годов, именно в это время были сконструированы первые инжекторные двигатели.

Данный скачок позволил получить желаемый результат по мощности, но немного не подходил под экологическую безопасность. В результате, разработки пришлось на время прекратить до начала 70-х годов. Именно в это время американские конструкторы решили возродить подачу топлива непосредственно в цилиндры двигателя и сделать более усовершенствованную систему.

Устройство

В современных инжекторных двигателях топливо подается не самотеком, а при помощи небольшой системы, под названием форсунка.

Ее работа основана на считывании всевозможных датчиков, которые располагаются в двигателе. Благодаря этому топливовоздушная смесь дозируется небольшими порциями и подается именно в тот момент, когда это необходимо.

Что касается самого управления, то все держится на простом блоке управления, так называемом компьютере. Именно он и раздает небольшие команды каждой форсунке.

Инжекторная система имеет следующие компоненты:

  1. Топливная форсунка;
  2. Топливная рампа;
  3. Насос;
  4. Сам блок управления;
  5. И небольшая система датчиков.

Подробнее о каждом компоненте:

  • Топливная форсунка является основным компонентом, который и называют инжектором. Она позволяет своевременно подавать топливо и распылять его непосредственно в каждый цилиндр. В основе форсунки лежит простой корпус и электромагнитный клапан, который и осуществляет процесс открытия и закрытия форсунки. Что касается самого распыления, то оно происходит через специальное отверстие, управляемое клапаном.
  • Топливную рампу можно найти в любом современном инжекторном двигателе. Ее главное предназначение состоит в подводе топлива ко всем форсункам. Если говорить просто, то она соединяет все форсунки в единое целое.
  • Что касается топливного насоса, то он просто подает топливовоздушную смесь под давлением, сравнимую с давлением в несколько атмосфер. Без него бы топливо подавалось просто самотеком, как и в карбюраторном двигателе.
  • Мозгом системы является блок управления, который и отдает команды всем форсункам. По сути, это небольшой микроконтроллер, соединенный с большим количеством датчиков, форсунками, топливным насосом, системой зажигания, регулятором холостого хода и другими системами. Его главная задача состоит в сборе всей информации по состоянию двигателя и распределении топлива.
  • Датчики отвечают за измерение основных параметров силовой установки в реальном времени. В основном это расход воздуха, расположение коленвала, образование детонации в цилиндрах, температура, скорость транспортного средства и другое. Также можно встретить датчики, которые определяют включен ли кондиционер, ровная ли дорога и как располагается распределительный вал.

Принцип работы

  1. В силовом агрегате топливная смесь подготавливается вне камеры сгорания при помощи специального устройства. В результате движения поршня вниз определенное количество топлива всасывается в камеру сгорания.
  2. Далее идет основной процесс, так называемый рабочий ход. В это время происходит сжимание топлива и поджигание при помощи искры.
  3. В итоге все топливо сгорает и выделяется огромное количество тепла, которое идет на мощность инжекторного двигателя.
  4. В конце такта поршень движется вверх и открывается выпускной клапан, который и выводит отработавшие газы. Далее приоткрывается впускной клапан, и новая порция топлива поступает в цилиндр.

Данный процесс происходит в течение долгого времени, пока двигатель работает. Специалисты называют такой газообмен четырехтактным. То есть все это происходит за четыре такта:

  1. Впуск;
  2. Сжатие;
  3. Сгорание;
  4. Выпуск.

Чтобы совершить один такой цикл требуется два оборота коленвала. Чтобы потери мощности были минимальны, конструкторы придумали многоцилиндровые системы. Они позволяют выдавать огромное количество тепла и мощности.

В современном мире большую популярность получил четырехтактный инжекторный двигатель, что неудивительно. Дело в том, что он отличается не только техническими характеристиками, но и самими габаритами. В основе данной системы лежит порядок работы цилиндров.

Режимы работы

Сейчас можно встретить восемь режимов работы силового агрегата:

  1. При холодном пуске топливная смесь очень сильно обедняется. Это случается из-за того, что топливо очень плохо смешивается с воздухом. В результате не происходит того испарения, которое нужно. Такой способ работы двигателя очень сильно вредит деталям. То есть большое количество топлива оседает на стенках цилиндра и выпускных труб;
  2. Если вы заводите авто при низкой температуре, то на начальном этапе требуется очень обогащенная смесь. Для этого нужно подавать большее количество топлива, пока температура в камере сгорания не повысится до нужного значения;
  3. После пуска идет процесс прогрева инжекторного двигателя. Вы знаете, что во время пуска в мороз смесь очень бедная, образуется некая топливная пленка в выпускной трубе. Она исчезает только после достижения очень высокой температуры. В связи с этим топливную смесь нужно очень сильно обогащать;
  4. При частичной нагрузке необходимо поддерживать определенный состав топливовоздушной смеси. Если двигатель инжекторный не оснащен нейтрализатором, то обогащенность должна быть в пределах 1,05 – 1,2;
  5. При полной нагрузке дроссельная заслонка полностью открыта. Поступает большое количество воздуха, что очень хорошо. В этом режиме достигается максимальная мощность и крутящий момент;
  6. Во время ускорения заслона то открывается, то закрывается. В результате этого смесь кратковременно обедняется и происходит ограничение подачи топлива. Для предотвращения такого явления обогащение должно быть меньше 1;
  7. В холостом режиме происходит замедление, автомобиль двигается по инерции. В этом случае подача топлива полностью перекрывается;
  8. Если происходит увеличение высоты, то плотность воздуха уменьшается. Из этого следует, что двигаться в горах очень сложно, топливная смесь будет очень обогащена. Это может привести к трудному пуску силового агрегата и увеличению расхода топлива.

Преимущества и недостатки

Инжектор получил огромную популярность в современном мире. Это обусловлено следующими плюсами:

  1. Режим работы меняется автоматически, без использования человеческого фактора;
  2. Полностью отсутствует необходимость в ручной настройке;
  3. Двигатель очень экономичный;
  4. Полностью соответствует всем экологическим нормам;
  5. Очень легко запускать в любую погоду, нет потери мощности.

Кончено, без недостатков никуда. О них тоже стоит рассказать:

  1. Довольно высокая стоимость и обслуживание;
  2. Многие детали непригодны к ремонту. То есть их придется полностью выкидывать и менять на новые;
  3. Производить ремонт и обслуживание в домашних условиях практически невозможно. Для этого требуется специальное оборудование и опыт;
  4. Двигатель очень зависим от напряжения сети.

Типы инжекторной системы

Сейчас можно встретить три типа:

  1. Одноточечный впрыск;
  2. Многоточечный впрыск;
  3. Непосредственный впрыск.

Первый является самым простым и очень распространённым. Он не очень сильно начинен электроникой, что приводит к меньшему эффекту. Большим недостатком такой системы является то, что некая часть топлива теряется во время впрыска. То есть топливная смесь подается через форсунку во впускной коллектор, где происходит распределение по цилиндрам.

Следом идет многоточечный впрыск, который позволяет подавать топливо индивидуально в каждый цилиндр. Благодаря этому у вас не будет возникать вопрос: нужно ли прогревать инжекторный двигатель. Что касается самого распределения, то он мощнее и экономичнее. По многочисленным тестам можно увидеть, что мощность увеличивается на 7 процентов. К основным преимуществам можно отнести автоматическую настройку подачи топлива и впрыскивание вблизи клапана.

Непосредственный впрыск используется во многих современных автомобилях. Его особенность состоит в том, что подача топлива происходит непосредственно в каждый цилиндр. Ни одной капли смеси не будет расходоваться впустую. Если у вас возникает вопрос надо ли прогревать двигатель, то ответ очень простой. Это зависит от самого производителя и его рекомендаций. Некоторые рекомендуют прогревать силовой агрегат не очень долго, чтобы не навредить всем деталям. Каждый должен сам ответить на вопрос, надо ли ему прогревать двигатель, изучив рекомендации к своему авто.

Бензин с непосредственным впрыском - Wikipedia

Двигатель GDI

от автомобиля BMW (топливная форсунка расположена над красным треугольником)

Бензин с непосредственным впрыском ( GDI ), также известный как бензин с непосредственным впрыском ( PDI ), [1] - это система формирования смеси для двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине (бензине), где топливо впрыскивается в камеру сгорания. Это отличается от систем впрыска топлива в коллектор, которые впрыскивают топливо во впускной коллектор.

Использование GDI может помочь повысить эффективность двигателя и удельную мощность, а также снизить выбросы выхлопных газов. [2]

Первый двигатель GDI, который был запущен в производство, был представлен в 1925 году для двигателя малой компрессии. Несколько немецких автомобилей использовали механическую систему GDI Bosch в 1950-х годах, однако использование этой технологии оставалось редким, пока в 1996 году Mitsubishi не ввела электронную систему GDI для серийных автомобилей. В последние годы GDI быстро завоевал популярность в автомобильной промышленности, увеличившись в США с 2.3% производства автомобилей 2008 модельного года и примерно 50% в 2016 модельном году. [3] [4]

Принцип действия [править]

режимы зарядки [править]

«Режим зарядки» двигателя с непосредственным впрыском означает, как топливо распределяется по камере сгорания:

  • «Режим гомогенного заряда» обеспечивает равномерное смешивание топлива с воздухом по всей камере сгорания в соответствии с впрыском коллектора.
  • Режим стратифицированного заряда имеет зону с большей плотностью топлива вокруг свечи зажигания и более жидкую смесь (меньшую плотность топлива) дальше от свечи зажигания.
Режим однородного заряда [править]

В режиме однородного заряда двигатель работает на однородной воздушно-топливной смеси (λ = 1 {\ displaystyle \ lambda = 1}), что означает, что в топливе находится (почти идеальная) смесь топлива и воздуха. цилиндр. Топливо впрыскивается в самом начале такта впуска, чтобы дать впрыскиваемому топливу наибольшее время для смешивания с воздухом, чтобы образовалась однородная воздушно-топливная смесь. [5] Этот режим позволяет использовать обычный трехходовой катализатор для обработки выхлопных газов. [6]

По сравнению с впрыском в коллектор, КПД топлива очень незначительно повышается, но удельная выходная мощность лучше, [7] , поэтому гомогенный режим полезен для так называемого уменьшения числа оборотов двигателя. [6] В большинстве бензиновых двигателей легковых автомобилей с прямым впрыском используется режим однородного заряда. [8] [9]

Режим стратифицированного заряда [править]

Режим стратифицированного заряда создает небольшую зону топливовоздушной смеси вокруг свечи зажигания, которая окружена воздухом в остальной части цилиндра.Это приводит к тому, что в цилиндр впрыскивается меньше топлива, что приводит к очень высоким общим воздушно-топливным отношениям λ> 8 {\ displaystyle \ lambda> 8}, [10] со средним воздушно-топливным отношением λ = 3. .5 {\ displaystyle \ lambda = 3 ... 5} при средней нагрузке и λ = 1 {\ displaystyle \ lambda = 1} при полной загрузке. [11] В идеале дроссельная заслонка должна оставаться максимально открытой, чтобы избежать потерь на дросселирование. Крутящий момент затем устанавливается исключительно посредством качественного управления крутящим моментом, что означает, что манипулируют только количеством впрыскиваемого топлива, но не количеством всасываемого воздуха, чтобы установить крутящий момент двигателя.Режим стратифицированного заряда также удерживает пламя вдали от стенок цилиндра, снижая тепловые потери. [12]

Поскольку слишком бедные смеси нельзя зажигать свечой зажигания (из-за нехватки топлива), необходимо наслоить заряд (например, небольшая зона топливовоздушной смеси вокруг свечи зажигания должна быть созданным). [13] Для достижения стратифицированного заряда двигатель со стратифицированным зарядом впрыскивает топливо во время последних стадий такта сжатия. «Вихревая полость» в верхней части поршня часто используется для направления топлива в зону вокруг свечи зажигания.Этот метод позволяет использовать сверхлегкие смеси, которые были бы невозможны с карбюраторами или обычным впрыском топлива в коллектор. [14]

Режим стратифицированного заряда (также называемый режимом «сверхлегкого горения») используется при низких нагрузках, чтобы снизить расход топлива и выбросы выхлопных газов. Однако режим стратифицированного заряда отключается для более высоких нагрузок, при этом двигатель переключается в гомогенный режим со стехиометрическим воздушно-топливным отношением λ = 1 {\ displaystyle \ lambda = 1} для умеренных нагрузок и более высоким воздушно-топливным отношением при более высокие нагрузки. [15]

Теоретически, режим стратифицированного заряда может дополнительно повысить эффективность использования топлива и снизить выбросы отработавших газов, [16] , однако на практике концепция слоистого заряда не имеет существенных преимуществ по эффективности по сравнению с обычным гомогенным концепция заряда, но из-за присущего ей обедненного горения образуется больше оксидов азота, [17] , которые иногда требуют адсорбера NOx в выхлопной системе для соответствия нормам выбросов. [18] Использование адсорберов NOx может потребовать топлива с низким содержанием серы, поскольку сера препятствует нормальной работе адсорберов NOx. [19] GDI двигатели с многослойным впрыском топлива также могут производить большее количество твердых частиц, чем коллекторные двигатели с впрыском, [20] иногда требуют сажевых фильтров в выхлопных газах (аналогично дизельному сажевому фильтру), чтобы удовлетворить выбросы автомобилей. правила. [21] Поэтому несколько европейских автопроизводителей отказались от концепции расслоенного заряда или вообще не использовали ее, например, бензиновый двигатель Renault 2.0 IDE 2000 года (F5R), который никогда не поставлялся с режимом расслоенного заряда, [22 ] или двигатели BMW N55 и Mercedes-Benz M256 2009 года, отказавшиеся от режима фиксированного заряда, используемого их предшественниками.Volkswagen Group использовала многослойный впрыск топлива в безнаддувных двигателях с маркировкой FSI , однако эти двигатели получили обновление блока управления двигателем, чтобы отключить режим послойного заряда. [23] Двигатели Volkswagen с турбонаддувом с маркировкой TFSI и TSI всегда использовали гомогенный режим. [24] Как и последние двигатели VW, более новые бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (начиная с 2017 года) обычно также используют более обычный режим с однородным зарядом в сочетании с переменным временем газораспределения, чтобы получить хорошую эффективность.Концепции стратифицированного заряда в основном были заброшены. [25]

режимов впрыска [править]

Распространенными методами для создания желаемого распределения топлива по камере сгорания являются либо 9004 с воздушным напылением, с воздушным приводом, либо впрыск с настенным управлением. В последние годы наблюдается тенденция к впрыску с помощью распылителя, поскольку в настоящее время это приводит к повышению эффективности использования топлива.

Прямой впрыск с настенным управлением [править]

В двигателях с настенным впрыском расстояние между свечой зажигания и соплом относительно велико.Чтобы приблизить топливо к свече зажигания, оно распыляется на вихревую полость в верхней части поршня (как показано на рисунке двигателя Ford EcoBoost справа), которая направляет топливо к свече зажигания. Специальные вихревые или вихревые воздухозаборники помогают этому процессу. Время впрыска зависит от скорости поршня, поэтому при более высоких скоростях поршня время впрыска и время зажигания должны быть очень точными. При низких температурах двигателя некоторые части топлива на относительно холодном поршне настолько сильно охлаждаются, что не могут сгореть должным образом.При переключении с низкой нагрузки двигателя на среднюю загрузку двигателя (и, следовательно, ускорения момента впрыска), некоторые части топлива могут в конечном итоге впрыснуться за вихревую полость, что также приведет к неполному сгоранию. [26] Поэтому двигатели с непосредственным впрыском через стенку могут страдать от высоких выбросов углеводородов. [27]

прямой впрыск с воздушным приводом [править]

Как и в двигателях с настенным впрыском, в двигателях с воздушным впрыском расстояние между свечой зажигания и форсункой относительно велико.Тем не менее, в отличие от двигателей с впрыском топлива со стенкой, топливо не соприкасается с (относительно) холодными частями двигателя, такими как стенка цилиндра и поршень. Вместо распыления топлива на вихревую полость в инжекторных двигателях с воздушным управлением топливо направляется к свече зажигания исключительно через всасываемый воздух. Поэтому для подачи топлива к свече зажигания впускной воздух должен иметь специальное вихревое или опрокидывающее движение. Это вихревое или опрокидывающее движение должно сохраняться в течение относительно длительного периода времени, чтобы все топливо выталкивалось в направлении свечи зажигания.Это, однако, снижает эффективность зарядки двигателя и, следовательно, выходную мощность. На практике используется комбинация впрыска воздуха и стены. [28] Существует только один двигатель, который опирается только на пневматический впрыск. [29]

прямой впрыск с распылителем [править]

В двигателях с непосредственным впрыском через распылитель расстояние между свечой зажигания и соплом впрыска относительно невелико. И форсунка, и свеча зажигания расположены между клапанами цилиндра.Топливо впрыскивается во время последних стадий такта сжатия, вызывая очень быстрое (и неоднородное) образование смеси. Это приводит к большим градиентам расслоения топлива, что означает наличие облака топлива с очень низким воздушным отношением в его центре и очень высоким воздушным отношением по его краям. Топливо можно зажечь только между этими двумя "зонами". Зажигание происходит практически сразу после впрыска, чтобы повысить КПД двигателя. Свеча зажигания должна быть расположена таким образом, чтобы она находилась именно в той зоне, где смесь воспламеняется.Это означает, что производственные допуски должны быть очень низкими, потому что только очень небольшое смещение может привести к резкому ухудшению качества горения. Кроме того, топливо охлаждает свечу зажигания непосредственно перед тем, как оно подвергается воздействию тепла сгорания. Таким образом, свеча зажигания должна очень хорошо выдерживать тепловые удары. [30] При низких скоростях поршня (и двигателя) относительная скорость воздуха / топлива низкая, что может привести к тому, что топливо не испарится должным образом, что приведет к очень богатой смеси. Богатые смеси не сгорают должным образом и вызывают накопление углерода. [31] При высоких скоростях поршня топливо распространяется дальше внутри цилиндра, что может вытолкнуть воспламеняющиеся части смеси так далеко от свечи зажигания, что больше не сможет воспламенить смесь воздуха и топлива. [32]

Сопутствующие технологии [править]

Другие устройства, которые используются для дополнения GDI при создании стратифицированного заряда, включают в себя регулировку фаз газораспределения, регулируемый подъем клапана и впускной коллектор переменной длины. [33] Кроме того, рециркуляция отработавших газов может использоваться для уменьшения выбросов с высоким содержанием оксида азота (NOx), которые могут возникнуть в результате сверхлегкого сгорания. [34]

Недостатки [править]

Бензин с непосредственным впрыском не обеспечивает очистку клапана, которая обеспечивается при подаче топлива в двигатель перед цилиндром. [35] В двигателях без GDI бензин, проходящий через впускной канал, действует как очищающее средство от загрязнений, таких как распыленное масло. Отсутствие моющего действия может привести к увеличению отложений углерода в двигателях GDI.

Способность вырабатывать пиковую мощность при высоких оборотах двигателя (об / мин) более ограничена для GDI, поскольку для впрыска необходимого количества топлива имеется более короткий период времени.При впрыске коллектора (а также карбюраторах и впрыске топлива в корпус дроссельной заслонки) топливо может добавляться в смесь всасываемого воздуха в любое время. Однако двигатель GDI ограничен впрыском топлива во время фаз впуска и сжатия. Это становится ограничением при высоких оборотах двигателя (об / мин), когда продолжительность каждого цикла сгорания короче. Чтобы преодолеть это ограничение, некоторые двигатели GDI (например, двигатели Toyota 2GR-FSE V6 и Volkswagen EA888 I4) также имеют набор топливных инжекторов для обеспечения дополнительного топлива на высоких оборотах.Эти коллекторные топливные инжекторы также помогают в очистке углеродистых отложений от системы впуска.

Бензин не обеспечивает такой же уровень смазки для компонентов инжектора, как дизель, что иногда становится ограничивающим фактором в давлениях впрыска, используемых двигателями GDI. Давление впрыска двигателя GDI обычно ограничено приблизительно 20 МПа (2,9 тыс. Фунтов / кв. Дюйм), чтобы предотвратить чрезмерный износ инжекторов. [36]

Неблагоприятные последствия для климата и здоровья [править]

Хотя этой технологии приписывают повышение эффективности использования топлива и снижение выбросов CO 2 , двигатели GDI производят больше аэрозолей черного углерода, чем традиционные двигатели с впрыском топлива в порту.Сильный поглотитель солнечного излучения, черный углерод обладает значительными климатическими свойствами. [37]

В исследовании, опубликованном в январе 2020 года в журнале Environmental Science and Technology , группа исследователей из Университета Джорджии (США) предсказала, что увеличение выбросов черного углерода от транспортных средств с двигателями GDI увеличить потепление климата в городских районах США на величину, которая значительно превышает охлаждение, связанное с сокращением выбросов CO 2 .Исследователи также считают, что переход от традиционных двигателей с впрыском топлива в порт (PFI) к использованию технологии GDI почти удвоит уровень преждевременной смертности, связанной с выбросами транспортных средств, с 855 смертей в год в США до 1599. Они оценивают ежегодную социальную стоимость этих преждевременных смертей в 5,95 миллиардов долларов. [38]

История [править]

1916-1938 [править]

Хотя прямой впрыск стал широко использоваться в бензиновых двигателях только с 2000 года, дизельные двигатели использовали топливо, непосредственно впрыскиваемое в камеру сгорания (или камеру предварительного сгорания), начиная с первого успешного прототипа в 1894 году.

Ранний прототип двигателя GDI был построен в Германии в 1916 году для самолета Junkers. Первоначально двигатель разрабатывался как дизельный двигатель, однако он перешел на бензин, когда военное министерство Германии постановило, что авиационные двигатели должны работать либо на бензине, либо на бензоле. Будучи двухтактным двигателем со сжатием картера, осечка может разрушить двигатель, поэтому Junkers разработала систему GDI для предотвращения этой проблемы. Демонстрация этого прототипа двигателя для должностных лиц авиации была проведена незадолго до прекращения разработки из-за окончания Первой мировой войны. [39]

Первым двигателем прямого впрыска, в котором для производства использовался бензин (помимо других видов топлива), был двигатель Хессельмана 1925-1947 годов, который был построен в Швеции для грузовых автомобилей и автобусов. [40] [41] Как гибрид между циклом Отто и двигателем с дизельным циклом, он может работать на различных видах топлива, включая бензин и мазут. Двигатели Hesselman использовали принцип сверхлегкого горения и впрыскивали топливо в конце такта сжатия, а затем зажигали его свечой зажигания.Из-за низкой степени сжатия двигатель Hesselman может работать на более дешевых тяжелых топливных маслах, однако неполное сгорание привело к образованию большого количества дыма.

1939-1995 [править]

Во время Второй мировой войны большинство немецких авиационных двигателей использовали GDI, такие как радиальный двигатель BMW 801, двигатели Daimler-Benz DB 601, DB 603 и DB 605 V12, а также Junkers Jumo 210G, Jumo 211 и Jumo 213 V12. двигатели. Другими авиационными двигателями для использования GDI были радиальный двигатель Шевцова АШ-82ФНВ и американский радиальный двигатель Wright R-3350 Duplex Cyclone .

Немецкая компания Bosch с 1930-х годов разрабатывает механическую систему GDI для автомобилей [42] , а в 1952 году она была представлена ​​на двухтактных двигателях Goliath GP700 и Gutbrod Superior. Эта система была в основном дизельным насосом прямого впрыска высокого давления с настроенным впускным дроссельным клапаном. Эти двигатели давали хорошие характеристики и имели на 30% меньший расход топлива по сравнению с карбюраторной версией, в основном при низких нагрузках двигателя. [42] Дополнительным преимуществом системы было наличие отдельного бака для моторного масла, которое автоматически добавлялось в топливную смесь, что устраняло необходимость для владельцев смешивать свою собственную двухтактную топливную смесь. [43] Mercedes-Benz 300SL 1955 года также использовал раннюю механическую систему GDI Bosch, поэтому стал первым четырехтактным двигателем, использующим GDI. Вплоть до середины 2010-х годов большинство автомобилей с впрыском топлива использовали коллекторный впрыск, что делает весьма необычным то, что эти ранние автомобили использовали возможно более совершенную систему GDI.

В 1970-х годах американские производители American Motors Corporation и Ford разработали прототип механических систем GDI под названием Straticharge и Programmed Combustion (PROCO) соответственно. [44] [45] [46] [47] Ни одна из этих систем не достигла производства. [48] [49]

1996-настоящее время [редактировать]

Японский рынок Mitsubishi Galant 1996 года был первым серийным автомобилем, в котором использовался двигатель GDI, когда была представлена ​​GDI-версия двигателя Mitsubishi 4G93 inline-four. [50] [51] Впоследствии он был доставлен в Европу в 1997 году в Carisma. [52] В 1997 году также был разработан первый шестицилиндровый двигатель GDI Mitsubishi 6G74 V6. [53] Mitsubishi широко применил эту технологию, выпустив более одного миллиона двигателей GDI в четырех семействах к 2001 году. [54] Несмотря на то, что 11 сентября 2001 года компания MMC использовалась в течение многих лет, она стала торговой маркой для аббревиатуры GDI. , [55] Несколько других японских и европейских производителей представили двигатели GDI в последующие годы. Технология Mitsubishi GDI была также лицензирована Peugeot, Citroën, Hyundai, Volvo и Volkswagen. [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62]

Двигатель 2005 2GR-FSE V6 был первым, который объединил оба прямой и непрямой впрыск.В системе (называемой «D4-S») используются два топливных инжектора на цилиндр: традиционный топливный инжектор коллектора (низкое давление) и прямой топливный инжектор (высокое давление). [63]

В гонках Формулы-1 прямой впрыск был сделан обязательным для сезона 2014 года, с правилом 5.10.2, гласящим: «На цилиндр может быть только один прямой инжектор, и впрыскивающие клапаны не допускаются до впускных клапанов или ниже по потоку от выпускных клапанов. " [64]

В двухтактных двигателях [править]

GDI имеет дополнительные преимущества для двухтактных двигателей, связанные с очисткой выхлопных газов и смазкой картера.

Аспект продувки заключается в том, что в большинстве двухтактных двигателей впускной и выпускной клапаны открыты во время такта выпуска для улучшения продувки выхлопных газов из цилиндра. Это приводит к тому, что часть топливно-воздушной смеси поступает в цилиндр и затем выходит из цилиндра, не сгорев, через выпускное отверстие. При непосредственном впрыске из картера поступает только воздух (и обычно немного масла), и топливо не впрыскивается, пока поршень не поднимется и все отверстия не будут закрыты.

Смазка картера достигается в двухтактных двигателях GDI путем впрыскивания масла в картер, что приводит к меньшему расходу масла, чем в более старом методе впрыска масла, смешанного с топливом, в картер. [65]

Два типа GDI используются в двухтактных: низкое давление с помощью воздуха и высокое давление. В системах низкого давления, используемых в мотороллере Aprilia SR50 1992 года, используется воздушный компрессор с коленчатым валом для подачи воздуха в головку цилиндров. Затем инжектор низкого давления распыляет топливо в камеру сгорания, где оно испаряется при смешивании со сжатым воздухом. Система GDI высокого давления была разработана немецкой компанией Ficht GmbH в 1990-х годах и внедрена для судовых двигателей Outboard Marine Corporation (OMC) в 1997 году, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов.Однако у двигателей были проблемы с надежностью, и OMC объявила о банкротстве в декабре 2000 года. [66] [67] Evinrude E-Tec - улучшенная версия системы Ficht, выпущенная в 2003 году [68] и получил награду EPA Clean Air Excellence в 2004 г. , [70]

Американская некоммерческая организация Envirofit International разработала комплекты для непосредственного впрыска топлива для двухтактных мотоциклов (с использованием технологии, разработанной Orbital Corporation Limited) в рамках проекта по снижению загрязнения воздуха в Юго-Восточной Азии. «Проект Ernasia - Опубликованы данные о загрязнении воздуха в азиатских городах». Ernasia.org. .Двигатель прямого впрыска бензина

(GDI и TGDI) - что это такое, что он обещает и каковы его недостатки?

Proton Holdings сегодня успешно провела тестовые испытания своего нового двигателя GDI на заводе Ricardo в Великобритании. Итак, что такое GDI и TGDI, и что это означает с точки зрения дизайна двигателя?

GDI обозначает прямой впрыск бензина, а T обозначает Turbo. С точки зрения разработки двигателя Proton, это означает переход от многоточечного впрыска (MPI), когда инжекторы подают топливо во впускной тракт, к более эффективному GDI, когда инжекторы запускают прямо в камеру сгорания.

Отличается от других видов впрыска топлива тем, что топливо подается под гораздо более высоким давлением непосредственно в камеру сгорания. Преимущество этого в том, что топливо можно более точно контролировать с точки зрения объема и времени, что приводит к увеличению мощности от заданной мощности двигателя.

Разработка GDI не нова, впервые появившись в авиационных двигателях более 120 лет назад. 1990-е годы ознаменовались возрождением GDI, и Mitsubishi включила его в свой двигатель 4G93.Другие автопроизводители следовали этому примеру в течение 2000-х годов, когда BMW даже опробовала GDI низкого давления в своем V12.

Согласно Proton, его двигатель GDI даст экономию топлива на 25% по сравнению с предыдущим двигателем VVT в Iriz. Как правило, движок GDI будет работать в одном из трех режимов. При нормальной работе ECU устанавливает GDI как можно ближе к стехиометрическому отношению, насколько это возможно, что в теоретическом выражении составляет 14,7: 1 воздуха к бензину по массе.

В то время как в реальном мире идеальное сгорание никогда не достижимо, технический прорыв к этой цели приведет к повышению эффективности использования топлива и контролируемым выбросам.Для новых двигателей Proton это означает работу над будущим стандартом Euro 6C.

При низких оборотах двигателя, когда двигатель вращается на холостом ходу или почти на холостом ходу, ЭБУ настраивает двигатель на сверхлегкий ожог. В то время как Протон ничего не сказал о том, как далеко они намерены раздвинуть предел, некоторые двигатели от других производителей достигают 65% наклона, прямо на грани детонации.

Для широко открытого дросселя GDI идет другим путем, обогащая смесь, чтобы обеспечить доступную мощность и немного оставшуюся для охлаждения.В применениях TGDI топливно-воздушная смесь может быть оптимизирована для соответствия давлению наддува и любым изменениям барометрического давления, к которым могут быть чувствительны турбины, которые могут повлиять на производительность двигателя.

Преимущество тракта GDI состоит в том, что топливная смесь находится в оптимальном положении, чтобы искра максимально эффективно распространяла фронт пламени. Это означает, что максимальное количество топлива сгорает во время цикла сгорания для максимального количества энергии для скорости поршня.Хотя MPI может это делать, это в гораздо меньшей степени, и эффективность зависит от портирования впускного канала.

Итак, если это так, и каковы преимущества, каковы недостатки? Одним из них является сложность. Вместо наличия форсунок в коллекторе или впускном тракте, форсунки подают топливо непосредственно в камеру сгорания.

Это означает один инжектор на цилиндр, иногда два, в зависимости от конструкции. Головка цилиндров должна быть перепроектирована, чтобы приспособить это. Другой заключается в том, что подача топлива находится под гораздо более высоким давлением.Система подачи топлива должна быть модернизирована, чтобы соответствовать требованиям, а это также означает, что шланги и фитинги высокого давления.

Кроме того, инжекторы GDI также более чувствительны к загрязненному топливу или топливу, содержащему слишком высокий процент постпродажных присадок в неправильном соотношении. Засорение инжекторов и накопление углерода - это реальная возможность, поскольку отверстия в инжекторе намного тоньше, чем в MPI.

Поскольку топливо больше не распыляется на заднюю часть впускных клапанов, возможно накопление на впускных отверстиях.Расслоение топливной смеси может также привести к накоплению углерода на стенках камеры, причем углеродные загрязняющие вещества блокируют инжекторы и оседают в каталитических нейтрализаторах, вызывая локальные горячие точки и приводя к выходу из строя преобразователя.

Некоторые разработчики двигателей решают проблему стратификации и накопления углерода, используя как GDI, так и инжекцию портов. ЭБУ в таких двигателях, таких как Toyota D-4S и VW EA888, запрограммирован на использование одного или обоих инжекторов в зависимости от нагрузки и состояния двигателя.

Все это стоит денег, и Протон говорит, что потратил 600 миллионов юаней на разработку новой линейки двигателей. Эта сложность несколько компенсируется включением диагностического программного обеспечения для устранения ошибок в GDI.

Для Proton числа, которые он ищет в 1.5 TGDi, составляют 180 л.с. и 250 Нм, что уже намного выше, чем у MPI 1.6 CFE, 138 л.с., 205 Нм и на 25% более эффективный. В краткосрочной перспективе двигатели GDI обещают лучшую топливную экономичность и большую мощность на литр топлива, а в долгосрочной перспективе сокращение выбросов пойдет на пользу окружающей среде.

,

Как работают двигатели прямого впрыска

Какой двигатель продвинет ваш следующий автомобиль или грузовик? Если вы возились с идеей купить дизель для экономии топлива (попробуйте почти 50 миль на галлон для Volkswagen Jetta TDI), ну, возможно, вам пока не придется отказываться от надежного и знакомого бензинового двигателя.

Это потому, что одна из технологий, которая делает дизели настолько скупыми на топливо, также применяется к бензиновым двигателям. Это называется прямым впрыском, и это относится к тому, как топливо попадает в помещение с контролируемым взрывом двигателя, более известное как камера сгорания.

В бензиновом двигателе садового сорта с впрыском топлива бензин идет более обходным путем, чем при прямом впрыске. Этот косвенный подход приводит к всевозможной неэффективности при сжигании топлива и может привести к потере большого количества полезной энергии - и вы не получите максимум за деньги, потраченные на насос.

Однако в двигателе с непосредственным впрыском топливо пропускает период ожидания, которое оно должно было бы прожить в стандартном двигателе, и вместо этого направляется прямо в камеру сгорания.Это позволяет топливу гореть более равномерно и тщательно. Для водителя это может привести к увеличению пробега и большей мощности колес.

В прошлом прямой впрыск создавал слишком много технических препятствий, чтобы сделать его полезным для массового рынка бензиновых автомобилей. Но с прогрессом в технологиях и повышенным давлением, чтобы сделать автомобили более чистыми и эффективными, создается впечатление, что прямой впрыск бензина - или GDI, как это упоминается в отраслевом жаргоне - останется здесь.Фактически, большинство крупных автопроизводителей планируют или планируют в скором времени внедрить бензиновые автомобили, которые используют преимущества этой системы экономии топлива и повышения производительности.

Узнайте больше о гайках и болтах - а также поршнях и клапанах - прямого впрыска.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020