1. Пряме впорскування палива: пристрій системи безпосереднього вприскування
2. Система безпосереднього впорскування: конструктивні особливості
3. Як працює система безпосереднього впорскування палива
4. Що в підсумку

Система безпосереднього впорскування палива в бензинових двигунах на сьогоднішній день являє собою найбільш досконале і сучасне рішення. Головною особливістю безпосереднього вприскування можна вважати те, що пальне подається в циліндри безпосередньо.

З цієї причини дану систему також часто називають прямим уприскуванням палива. У цій статті ми розглянемо, як працює двигун з безпосереднім уприскуванням палива, а також які переваги і недоліки має така схема.

Пряме впорскування палива: пристрій системи безпосереднього вприскування

Як вже було сказано вище, пальне в подібних системах харчування подається безпосередньо в камеру згоряння двигуна. Це означає, що форсунки розпилюють бензин не у впускному колекторі , Після чого паливно-повітряна суміш надходить через впускний клапан в циліндр, а впорскують паливо в камеру згоряння безпосередньо.

Першими бензиновими двигунами з безпосереднім уприскуванням стали мотори GDI на моделях японської компанії Mitsubishi . Надалі схема набула широкого поширення, в результаті чого сьогодні ДВС з такою системою подачі палива можна зустріти в лінійці багатьох відомих автовиробників.

Наприклад, концерн VAG представив ряд моделей Audi і Volkswagen з атмосферними і турбірованими бензиновими двигунів TFSI, FSI і TSI , Які отримали безпосереднє уприскування палива. Також двигуни з прямим уприскуванням виробляє компанія BMW, Ford, GM, Mercedes і багато інших.

Таке широке поширення безпосереднє уприскування палива отримав завдяки високій економічності системи (близько 10-15% в порівнянні з розподіленим уприскуванням), а також більш повноцінному згорянню робочої суміші в циліндрах і зниження рівня токсичності відпрацьованих газів.

Система безпосереднього впорскування: конструктивні особливості

Отже, давайте в якості прикладу візьмемо двигун FSI з його так званим «пошаровим» уприскуванням. Система включає в себе наступні елементи:

• контур високого тиску;
• бензиновий ТНВД ;
• регулятор тиску;
• паливну рампу;
• датчик високого тиску;
• інжекторні форсунки;

Почнемо з паливного насоса. Зазначений насос створює високий тиск, під яким паливо подається до паливної рампи, а також на форсунки. Насос має плунжери (плунжеров може бути як кілька, так і один в насосах роторного типу) і приводиться в дію від розподільного впускних клапанів.

РДТ (регулятор тиску палива) інтегрований в насос і відповідає за дозовану подачу палива, що відповідає упорскуванню форсунки. Паливна рейка (паливна рампа) потрібна для того, щоб розподілити пальне на форсунки. Також наявність даного елемента дозволяє уникнути стрибків тиску (пульсації) пального в контурі.

До речі, в схемі використовується спеціальний клапан-запобіжник, який стоїть в рейці. Зазначений клапан потрібен для того, щоб уникнути занадто високого тиску палива і тим самим захистити окремі елементи системи. Зростання тиску може виникати через те, що пальне має властивість розширюватися при нагріванні.

Датчик високого тиску є пристроєм, який вимірює тиск в паливній рейці. Сигнали від датчика передаються на ЕБУ (електронний блок керування двигуном) , Який, в свою чергу, здатний змінювати тиск в паливній рейці.

Що стосується инжекторной форсунки, елемент забезпечує своєчасну подачу і розпил палива в камері згоряння, щоб створити необхідну паливно-повітряну суміш. Відзначимо, що описані процеси протікають під управлінням ЕСУД (електронна система управління двигуном) . Система має групу різних датчиків, електронний блок управління, а також виконавчі пристрої.

Якщо ж говорити про систему прямого вприскування, разом з датчиком високого тиску палива для її роботи задіяні: датчик колінчастого вала , ДПРВ, датчик положення дросельної заслінки , воздухорасходомер , Датчик температури повітря у впускному колекторі, датчик температури ОЖ і т.д.

Завдяки роботі цих датчиків на ЕБУ надходить потрібна інформація, після чого блок посилає сигнали на виконавчі пристрої. Це дозволяє домогтися злагодженої і чіткої роботи електромагнітних клапанів, форсунок, запобіжного клапана і ряду інших елементів.

Як працює система безпосереднього впорскування палива

Головним плюсом безпосереднього вприскування є можливість домогтися різних типів сумішоутворення. Іншим словами, така система харчування здатна гнучко змінювати склад робочої паливно-повітряної суміші з урахуванням режиму роботи двигуна, його температури, навантаження на ДВС і т.д.

Слід виділити пошарове сумішоутворення, стехиометрическое, а також гомогенне. Саме таке смесеобразование дозволяє в кінцевому підсумку максимально ефективно витрачати паливо. Суміш завжди виходить якісної незалежно від режиму роботи ДВС, бензин згоряє повноцінно, двигун стає більш потужним, при цьому одночасно знижується токсичність вихлопу.

• Пошарове сумішоутворення задіюється тоді, коли навантаження на двигун низькі або середні, а обороти коленвала невеликі. Якщо просто, в таких режимах суміш кілька збіднюється з метою економії. Стехіометричне смесеобразование передбачає приготування такої суміші, яка легко запалюється, при цьому не є занадто збагаченої.
• Гомогенне смесеобразование дозволяє отримати так звану «мощностную» суміш, яка потрібна при великих навантаженнях на двигун. На збідненого гомогенної суміші з метою додаткової економії силовий агрегат працює на перехідних режимах.
• Коли задіяний режим пошарового сумішоутворення, дросельна заслінка широко відкрита, при цьому впускні заслінки знаходяться в закритому стані. У камеру згоряння повітря подається з високою швидкістю, виникають завихрення повітряних потоків. Пальне впорскується ближче до кінця такту стиснення, впорскування проводиться в область розташування свічки запалювання.

За короткий час до того, як на свічці з'явиться іскра, утворюється паливно-повітряна суміш, в якій коефіцієнт надлишкового повітря становить 1.5-3. Далі суміш запалюється від іскри, при цьому навколо зони займання зберігається досить кількість повітря. Зазначений повітря виконує функцію температурного «ізолятора».

Якщо ж розглядати гомогенне стехиометрическое смесеобразование, такий процес відбувається тоді, коли впускні заслінки відкриті, при цьому дросельна заслінка також відкрита на той чи інший кут (залежить від ступеня натискання на педаль акселератора).

В цьому випадку пальне впорскується ще на такті впуску, в результаті чого вдається отримати однорідну суміш. Надлишок повітря має коефіцієнт, близький до одиниці. Така суміш легко запалюється і повноцінно згорає по всьому об'єму камери згоряння.

Збіднена гомогенна суміш створюється тоді, коли дросельна заслінка повністю відкрита, а впускні заслінки закриті. У цьому випадку повітря активно рухається в циліндрі, а впорскування пального доводиться на такт впуску. ЕСУД підтримує надлишок повітря на позначці 1.5.

Додатково до чистого повітря можуть бути додані відпрацьовані гази. Це відбувається завдяки роботі системи рециркуляції відпрацьованих газів EGR . В результаті вихлоп повторно «догорає» в циліндрах без шкоди для мотора. При цьому знижується рівень викиду шкідливих речовин в атмосферу.

Що в підсумку

Як видно, прямий впорскування дозволяє добитися не тільки економії палива, але і хорошою віддачі від двигуна як в режимах низьких і середніх, так і високих навантажень. Іншими словами, наявність безпосереднього вприскування означає, що оптимальний склад суміші буде підтримуватися на всіх режимах роботи ДВС.

Що стосується недоліків, до мінусів прямого вприскування можна віднести хіба що підвищену складність під час ремонту та ціну запчастин, а також високу чутливість системи до якості пального і станом фільтрів палива і повітря.