Непосредственный впрыск топлива: Системы впрыска бензиновых двигателей

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 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.

VW Volkswagen Audi Direct Fuel Injection

За последнее десятилетие почти каждый автомобиль, продаваемый Volkswagen и Audi в США, был оснащен 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 срабатыванию MIL и сохранению кода неисправности P2293 в памяти двигателя. ЭБУ. Этот код был для работы регулятора давления топлива 2. Иногда также сохранялись коды DTC P0087 (слишком низкое давление топлива) и P1093 (неисправность топливной коррекции, ряд 1).

Затронутые двигатели: Audi 2,0 л с турбонаддувом (BPG) и VW 2,0 л с турбонаддувом (BPY) ( см. Фото 1 ). Самая ранняя информация о проблеме, которую я нашел в TSB, была датирована 18 июня 2007 года. толкателю, распределительному валу или даже самому насосу.

1. Снимайте насос для осмотра ведомого колеса только при холодном двигателе и обязательно стравите высокое давление перед отсоединением трубопроводов.

2. Заведите автомобиль и отсоедините штекер регулятора давления топлива сверху 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 снимите три болта, которые удерживают насос на месте ( см. Фото 2 ).

Фото 2

4. Осторожно снимите насос. Толкатель кулачка может остаться в головке блока цилиндров. Осмотрите насос и грундбуксу и определите, есть ли ненормальный износ, 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 ).

Рисунок 1: Толкатель кулачка в различных стадиях износа: основание с отверстиями (A), чрезмерный износ (B), нормальный износ (C) и новая деталь (D). Рисунок 2: Чрезмерный износ выступа для подачи топлива под высоким давлением насос во впускном распределительном валу. Рисунок 3: Следы чрезмерного износа на кончике плунжера топливного насоса высокого давления.

5. Если толкатель чрезмерно изношен, внимательно осмотрите выступ кулачка, чтобы определить, нужно ли заменить впускной распределительный вал. Если распределительный вал необходимо заменить, имеется новый распределительный вал (P/N 06f109101б), что увеличило закалку кулачка распределительного вала.

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, затем заведите автомобиль и еще раз 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. Устранение нагара и застрявших заслонок на впуске также не составляет труда. Ваша информационная система онлайн-сервиса будет иметь процедуры для диагностики и устранения проблем с ранними автомобилями с непосредственным впрыском.

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. Это также означает, что система PCV в двигателе Volkswagen должна обрабатывать больший объем масляных паров. Эти пары могут содержать углеводороды и прилипать к впускным клапанам, вызывая проблемы с отложениями углерода. Синтетические масла имеют гораздо более низкую летучесть масла. Это уменьшает количество паров масла и возможность образования нагара на впускных клапанах.

Трудно избежать Volkswagen с непосредственным впрыском топлива. Сегодня они составляют большую часть автомобилей Volkswagen на дорогах. Ключом к обслуживанию этих автомобилей является сервисная информация и обучение. Они несложны в обслуживании и предлагают новые возможности, которых не было около 15 лет назад, например, обезуглероживание двигателя и обслуживание топливных насосов высокого давления.

Двойной порт и технология прямого впрыска: что вам нужно знать о конструкции двигателей следующего поколения | 2018-04-01

Примечание редактора: При работе над статьей TechSpec за март 2018 г. о Ford F-150 2018 г. я наткнулся на следующее заявление в отношении новых двигателей, доступных для грузовика: , а также технология напыления хвостовика». Никогда раньше в своих работах для TechSpec я не сталкивался с двигателем, использующим как усовершенствованную двухпортовую технологию, так и технологию прямого впрыска, поэтому я обратился к одному из самых умных парней, которых я знаю, чтобы пролить свет на эту тему.

Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (GDI) представляют собой самый быстрорастущий рынок двигателей, но с возрастом этих двигателей связано много непредвиденных последствий — не только в двигателях Ford EcoBoost, но и во многих других. В этой статье я (поклонник Ford) подытожу вопросы редизайна Ford EcoBoost.

После коллективного иска 2013 года Ford объявил о выпуске в 2017 году «совершенно нового 3,5-литрового двигателя EcoBoost». Automotive News добавили, что модернизация двигателя Ford с чистого листа включала в себя новый блок, головку блока цилиндров и турбины, а также новую систему впуска.

Можно сказать, что оригинальный двигатель EcoBoost от Ford относится к категории двигателей, срочно выпущенных на рынок. Почему бросились на рынок? В ответ на предписания с указанием сроков и штрафов за улучшение экономичности и выбросов производители иногда спешат с новыми технологиями. Конгресс США утвердил нормы корпоративной средней экономии топлива (CAFE) для легковых и легких грузовиков, при этом требования были увеличены с шагом до «54,5 миль на галлон к 2025 году» (цифры в движении). Если OEM-производители не соблюдают эти требования, предусмотрены штрафы. Например, Mercedes-Benz заплатил CAFE штрафы в размере 30,3 млн долларов за 2006 год и 28,9 млн долларов США.миллионов на 2007 год.

Когда двигатель выводится на рынок в спешке, иногда можно упустить из виду конструктивные особенности. Депозиты часто являются основной причиной для редизайна. Согласно документу SAE 2002-01-2659, «отложения в двигателе… являются наиболее важными из характеристик [конструкции двигателя]». В документе SAE 1999-01-3690 сообщается, что ранние двигатели GDI «страдали от серьезных проблем с отложениями, которые не могли быть преодолены в то время».

[lgc_column grid=»50″ table_grid=»50″ mobile_grid=»100″ last=»false»]

Рис. 1: Распределительный впрыск топлива (PFI)

[/lgc_column] [lgc_column grid=»50″ table_grid=»50″ mobile_grid=»100″ last=»true»]

Рис. 2. Непосредственный впрыск бензина (GDI)

[/lgc_column]

была одна действительно большая проблема: в то время как впрыск топлива помогает промывать впускные клапаны (рис. 1), GDI распыляет бензин непосредственно в камеру сгорания без промывки впускных клапанов (рис. 2). В документе SAE 1999-01-1498 добавлено, что «IVD (отложения на впускных клапанах) неожиданно выше в двигателях GDI, чем в двигателях PFI… ожидается, что топливо не попадет (или будет очень мало) на клапаны двигателей GDI».

GDI впрыскивает бензин непосредственно в камеру сгорания под гораздо более высоким давлением (2200 фунтов на квадратный дюйм или более), чем распылитель во впускном коллекторе PFI (40-60 фунтов на квадратный дюйм). Увеличенное количество загрязняющих веществ GDI выбрасывается через поршневые кольца низкого напряжения в масляный картер. Затем принудительная вентиляция картера (PCV) пропускает насыщенные маслом загрязняющие вещества в поток всасываемого воздуха, где, согласно SAE Paper 2002-01-2660, пары и капли маслянистого картера PCV объединяются с углеродными частицами рециркуляции отработавших газов и нагреваются, образуя слой над липким воздухозаборником. покрытия клапанов и запекаются в отложениях. Это создает более крупные, твердые и твердые отложения в топливной системе.

Ford и другие OEM-производители объединили PFI с GDI для «усовершенствованного двухпортового и прямого впрыска», также известного как двойная подача топлива. Примеры включают:

• Модернизированные двигатели Ford 3,5 л EcoBoost и V6
• Двигатели Lexus 2GR-FSE
• VW Group VW Group 3,0-литровый двигатель V-6 и 5,2-литровый двигатель V-10
• 2,0-литровые рядные четырехцилиндровые двигатели Toyota производства Subaru, а также 3,5-литровые двигатели V6 D4-S и 5,0-литровые двигатели V-8.

Системы двойной подачи топлива с GDI и PFI пытаются объединить преимущества обеих систем, особенно с промывкой впускного клапана PFI, добавленной к повышенной экономии топлива и точности GDI. Но двухтопливная подача значительно увеличивает сложность и стоимость (см. рис. 3, Toyota D-4S [обратите внимание на желтые кружки] и рис. 4, Audi VW Group).

[lgc_column grid=»50″ table_grid=»50″ mobile_grid=»100″ last=»false»]

Рис. 3: Крупный план GDI и PFI на двигателе Toyota D-4S (обратите внимание на желтые кружки)

[/lgc_column][lgc_column grid=»50″ table_grid=»50″ mobile_grid=»100″ last=»true»]

Рис. 4: Audi

VW Group [/lgc_column]

прибегая к комбинированному GDI и PFI, «наконец-то выбросили полотенце из-за нагара на впускных клапанах и добавили впрыск топлива в задний порт, который очищает клапаны бензином вместе с системой GDI».

Итак, Тэмми Нил задала интересный вопрос, когда мы обсуждали тему этой статьи. «То, что двигатель Ford был переработан с использованием этой новой технологии, означает ли это, что он действительно устраняет проблемы с GDI?» она спросила.

Это выжидательное предложение с историей неожиданных проблем GDI из-за непредвиденных последствий.

Помните, только потому, что Ford изменил конструкцию своего двигателя, проблемы с двигателями предыдущего поколения не исчезают навсегда на свалках. Двигатели с предыдущими проблемами продолжают поступать в магазины, шипя и все такое, а покупатели надеются на исправление. Вот почему важно оставаться жизнеспособным в решении проблем старения двигателя, включая миллионы EcoBoost.

Рис. 5: Отложения на впускном клапане EcoBoost после пробега 20 000 миль

Более крупные, твердые и покрытые коркой отложения GDI часто требуют профилактического обслуживания для предотвращения разбрызгивания, пропусков зажигания, колебаний и потери объемной эффективности и мощности. Очень важно постоянно напоминать автомобилистам, что профилактическое обслуживание может помочь избежать дорогостоящего ремонта в будущем. В группу риска попадают даже водители автомобилей с небольшим пробегом.