Безпосередній впорскування палива

У пошуках способу удосконалити систему розподіленого уприскування інженери прийшли до висновку, що для оптимізації згоряння палива його краще впорскувати прямо в циліндри, а не у впускний колектор. Ця ідея привела до появи систем уприскування нового покоління.

Історія створення безпосереднього уприскування палива

Винахідником системи безпосереднього вприскування прийнято вважати французького інженера і автопромышленника Леона Левассора. Він встановив першу систему подібного роду на авіаційний двигун V8 в якості експериментальної, з метою вирішити основну проблему літакових двигунів внутрішнього згоряння - порушення роботи вприскування в момент перевороту аероплана. У 1907 році був оснащений цим двигуном моноплан Antoinette VII.

Першу автомобільну систему безпосереднього вприскування розробила компанія Bosch, а встановлена вона була вперше на автомобілі нині неіснуючих німецьких марок Goliath і Gutbrod в 1952 році.

Безпосередній впорскування палива.

У сімдесяті роки, спонукувана паливною кризою, американська компанія AMC зайнялася розробкою власної системи безпосереднього уприскування, якій згодом оснащували двигуни однойменних автомобілів. Система називалася SCFI. Приблизно в ті ж роки концерн Ford випустив на ринок власну розробку під назвою ProCo.

У сучасному автопромі першою почала активно просувати безпосередній впорскування компанія Mitsubishi в 1996 році

Системи мали низку недоліків, і після закінчення кризи інтерес до непосредсвенному уприскуванню знизився. Наступна хвиля розробок припала на середину дев'яностих.

Першою почала активно просувати безпосередній впорскування компанія Mitsubishi в 1996 році, встановивши систему GDI на чотирициліндровий двигун 4G93 автомобіля Galant.

У 2000 році з'явилася, ймовірно, найбільш відома в наші дні система безпосереднього уприскування FSI концерну Volkswagen-Audi group

Toyota випустила власну систему D4 на внутрішній ринок Японії в 1998 році. В 1999 була представлена система IDE компанії Renault.

У 2000 році з'явилася система FSI (і TFSI у разі встановлення на двигун турбіни) концерну Volkswagen-Audi group.

Надалі в тому чи іншому вигляді свої системи представили всі найбільші світові виробники. Безпосередній впорскування залишається вкрай актуальною темою в зв'язку з інтересом до економії і жорстким екологічним нормам в сучасному автомобілебудуванні.

Принцип роботи безпосереднього уприскування палива

Безпосередній впорскування палива - різновид розподіленого уприскування, застосовується в найбільш сучасних двотактних і чотиритактних двигунах внутрішнього згоряння.

Найбільш широке поширення система отримала в сучасних дизельних двигунах, так як дизельне паливо важче бензину, і проблема оптимізації згоряння для них більш актуальна

У системах безпосереднього вприскування паливо спочатку акумулюється в магістралі під високим тиском (більш високим, ніж у звичайних інжекторних системах), а потім за допомогою форсунок впорскується безпосередньо в циліндри, тобто в камеру згоряння, куди заздалегідь вже закачано повітря.

При безпосередньому впорскуванні паливо-повітряна суміш навмисно збіднена, що сприяє підвищенню економічності двигуна. При цьому проблема зниження потужності вирішується за рахунок більш ефективного розприскування палива. Одне і те ж кількість палива в залежності від розміру крапель при розприскуванні згоряє по різному. Дрібні краплі, змішуючись з повітрям, утворюють у камері згоряння туман, у якому полум'я поширюється рівномірно. Паливо при такому розприскуванні згоряє практично без залишку, і продуктів згоряння майже не залишається. При такому згорянні менша доза палива віддає стільки ж тепла, скільки віддає велика доза при розприскуванні відносно великими краплями. Останнім часом дослідження з оптимізації згоряння тривають. Найбільш перспективним напрямком вважається розвиток пошарового уприскування. Паливо при пошаровому впорскуванні потрапляє в камеру згоряння кількома частинами з дуже малим інтервалом. Цей алгоритм дозволив досягти додаткової оптимізації згорянні палива.

Єдиний недолік безпосереднього вприскування - ускладнення конструкції і збільшення собівартості компонентів. Виробникам доводиться проводити налагодження системи вже після початку продажів

Додаткова економія досягається за рахунок точного дозування палива і відкриття форсунок в строго певний час. Завдяки комп'ютерному управлінню момент і період відкриття форсунок можуть оперативно змінюватися в залежності від поточного навантаження на двигун.

У системах безпосереднього вприскування основний упор зроблений на дозування палива, тому роль дросельної заслінки регулювання складу суміші поступово сходить нанівець. По суті, у системах, подібних Valvetronic компанії BMW, VVEL фірми Nissan, Valvematic фірми Toyota або MultiAir виробництва Fiat, дросельна заслінка перестала бути головним інструментом, що регулює потік повітря, що потрапляє в камеру згорання. Крім системи дозування палива, функцію дросельної заслінки частково взяла на себе система інтелектуального контролю фаз газорозподілу.

Безпосередній впорскування конструктивно зближує систему впуску бензинового і дизельного двигунів

Завдяки застосуванню безпосереднього вприскування палива з'явилася можливість закласти в блок керування різні програми керування упорскуванням і запалюванням, що регулюють роботу режиму в основних режимах, як правило, у трьох - холості оберти (і близькі до них), рух під великим навантаженням, рух при малому навантаженні. В кожному з цих режимів кількість палива в суміші різне. В режимі навмисно збідненої суміші досягається найбільша економічність, в стехіометричному (тобто близькому до оптимального) зберігається впевнена тяга при середньому навантаженні, у форсованому - двигун розвиває максимальну потужність. Під час руху автомобіля блок управління двигуном постійно змінює ці режими, в залежності від ситуації.

Режими роботи безпосереднього впорскування

Режим збідненої суміші використовується, коли навантаження на двигун мінімальна: при русі на постійній або зниження швидкості.

Звичайне, так зване стехіометричне (оптимальне) співвідношення мас повітря та бензину в камері згоряння, необхідне для успішного запалення і згоряння паливо-повітряної суміші - 14.7:1. Однак у вищеописаних ситуаціях, тобто коли обороти двигуна швидко або поступово сповільнюються, його можна без шкоди для двигуна змінювати на користь меншого кількості палива. Таким чином, в режимі збідненої суміші кількість часток повітря може досягати 65 (а іноді і більш) до однієї частки палива.

У складній системі безпосереднього вприскування підвищується ймовірність збою. Відомі випадки відкликання автомобілів, оснащених системами уприскування цього типу

Стехіометричний режим використовується при рівномірному русі з постійним навантаженням на двигун. У цьому режимі повітря і паливо змішуються в ідеальній пропорції, що сприяє повному згорянню.

У форсованому режимі вміст палива в суміші злегка перевищено. Це сприяє розвитку максимальної потужності, що доцільно, наприклад, для навантаженого автомобіля, що рухається в гору.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read