Что означает дизель с непосредственным впрыском

Устройство форсунок дизельных двигателей: Тысячу раз в минуту — Автоцентр.ua

Что означает дизель с непосредственным впрыском

Инжекторные бензиновые двигатели, в которых топливо впрыскивается во впускной тракт или цилиндры с помощью форсунок, составляют серьезную конкуренцию дизельным по показателю экономичности и экологичности. Это послужило толчком к совершенствованию систем питания дизелей, в частности – форсунок.

Инжекторные бензиновые двигатели, в которых топливо впрыскивается во впускной тракт или цилиндры с помощью форсунок, составляют серьезную конкуренцию дизельным по показателю экономичности и экологичности. Это послужило толчком к совершенствованию систем питания дизелей, в частности – форсунок.

Форсунки – элементы системы питания дизельных двигателей, которые обеспечивают поступление топлива непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Форсунка распыляет топливо в форме факела в надпоршневом объеме, а также участвует в процессе дозирования его продачи. И все это происходит с частотой от 400 до 2500 раз в минуту.

По своей конструкции все дизельные форсунки в зависимости от способа управления делятся на механические и электромеханические.

Проверенная механика

Работа классического дизеля основана на тех же принципах, что и сто лет назад, в эпоху создателя этого типа моторов Рудольфа Дизеля.

Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль механической форсунки каждого цилиндра.

Такие форсунки открываются исключительно «по команде» высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении.

Обычная механическая форсунка состоит из корпуса, распылителя с иглой и одной пружины (однопружинная). Игла свободно перемещается в пределах направляющего канала распылителя, обеспечивая в закрытом состоянии надежную герметизацию сопла. В нижней части она упирается в коническое уплотнение распылителя, к которому прижимается расположенной сверху пружиной.

Для преобразования энергии давления топлива, созданного ТНВД, в усилие подъема иглы на ее поверхности предусмотрена ступенька. Топливо подается в специальный объем корпуса непосредственно под ступенькой иглы. Когда давление превышает усилие пружины иглы, она поднимается вверх.

При этом обеспечивается открытие каналов распылителя и происходит впрыск топлива. После того, как вся поданная насосом порция горючего проходит через распылитель в камеру сгорания, давление начинает падать, и игла под воздействием усилия пружины опускается. Подача топлива при этом прекращается.

Давление впрыска топлива составляет 400 – 600 кг/см2.

Варьируя параметры форсунок (геометрию каналов распылителя и их количество, жесткость пружины и др.) и тем настраивая их на оптимальный режим работы, конструкторы научились управлять процессом сгорания топлива.

В некоторых двигателях (например, версиях TDI моделей Mercedes, VW, BMW, Audi и пр.) одна из форсунок может быть оснащена датчиком подъема иглы. Положение иглы важно «знать» блоку управления моторами с электронно управляемыми топливными насосами.

В особую группу форсунок следует выделить двухпружинные. Они имеют более сложную конструкцию, но зато точнее, чем классические однопружинные, управляют процессом топливоподачи. Благодаря этому снижаются жесткость процесса сгорания и шум. Положительный эффект обеспечивается двухступенчатым подъемом иглы, во время которого поочередно преодолевается сопротивление каждой из двух пружин.

На холостом ходу и при малых нагрузках работает только первая ступень, «подкармливая» двигатель небольшим количеством топлива. На мощностных режимах поступают две порции топлива: сначала малая (до 20% общего объема), затем большая. Это смягчает, продлевает и делает более полным процесс сгорания. Кроме того, уменьшились расход топлива и токсичность отработавших газов.

Давления открытия ступеней отличаются незначительно, например, у дизелей с разделенной камерой сгорания* составляют 130 и 180 кг/см2. Давление впрыска основной порции – порядка 800 – 1000 кг/см2.

Сегодня доля двухпружинных конструкций составляет около четверти от общего количества. Такие форсунки применяли в дизелях с непосредственным впрыском**, пока их не потеснила система питания Commоn Rail.

Эпоха электроники

В современных дизелях топливо подается с помощью электромеханических форсунок, у которых за открытие и закрытие иглы отвечает управляемый электроклапан. Пока ему не будет дана команда от ЭБУ, топливо не поступит к распылителю.

Бортовой компьютер определяет момент начала впрыска и его продолжительность, тщательно дозируя горючее длиной импульсов в зависимости от частоты вращения коленвала, нагрузки, положения педалей, температуры двигателя и других факторов.

Такая особенность позволяет электронике управлять подачей топлива с высокой точностью, в благоприятном режиме с точки зрения экономичности и экологичности.

Электромеханические форсунки в дизелях с системой питания типа Common Rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи.

Этим удалось добиться более плавного нарастания давления газов на поршень и более качественного сгорания топлива, что в итоге снизило шум и количество вредных компонентов в выхлопе. Давление впрыска в данных системах питания удалось повысить до 1600 кг/см2.

При этом еще больше улучшилась точность дозирования и равномерность распределения топлива по цилиндрам.

Един в двух лицах

Во второй половине 90-х годов некоторые дизели стали оснащать еще одной разновидностью системы питания – без ТНВД. Его функции переложили на насос-форсунки. Подкачивающий насос подает к ним топливо под небольшим давлением. Каждая форсунка снабжена своей плунжерной парой, которую приводят в действие кулачки распределительного вала.

Преимуществ у таких систем питания несколько. Во-первых – большее давление топливоподачи (от 1200 до 2050 кг/см2), что обеспечивает более качественое распыление. Во-вторых, отсутствие громоздкого ТНВД с отдельным приводом и инерционных систем распределения горючего. Все это способствовало повышению точности начала впрыска и дозировки.

Насос-форсунки оборудованы электроклапаном и могут работать в двухимпульсном режиме. Как и в предыдущих случаях, это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Негативная особенность насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии даже по сравнению с Common Rail.

* Разделенная камера сгорания – камера, состоящая из двух полостей – надпоршневой и вспомогательной в головке блока или в самом блоке. Применяется для увеличения энергии воздушных потоков ** Непосредственный впрыск в дизелях – подача топлива в камеру сгорания, состоящую из одного надпоршневого объема
 Распылители
Одна из наиболее ответственных деталей форсунки – распылитель. Они отличаются количеством распылительных отверстий и способом регулирования топливоподачи. Предкамерные и вихрекамерные дизели (т.е. с разделенной камерой сгорания), как правило, оснащают распылителями с одним отверстием и иглой. На конце их иглы может быть штифт. Такие форсунки называют штифтовыми (1). Благодаря тому, что штифт иглы большую часть цикла находится в отверстии, появляется возможность подавать основную часть топлива в короткое время в конце цикла, после полного подъема иглы. Таким образом обеспечивается благоприятный режим сгорания и более мягкая работа дизеля.На дизели с непосредственным впрыском (с неразделенными камерами сгорания) устанавливают форсунки с несколькими распылительными отверстиями (от двух до шести). Есть два типа многоструйных распылителей: с перекрываемыми отверстиями (2) и закрытым объемом (3). В первых для прекращения подачи топлива игла перекрывает непосредственно каждый канал распылителя, т. е. контактирует с каждым отверстием. В форсунках с закрытым объемом игла не перекрывает само отверстие – она «глушит» небольшой объем в самом низу распылителя. Из-за остатка топлива в этом объеме, которое впоследствии испаряется, возникают проблемы со снижением токсичности отработавших газов.

Игорь Широкун
Фото Bosch

Источник: https://www.autocentre.ua/news/concept/ustroystvo-forsunok-dizelnykh-dvigateley-tysyachu-raz-v-minutu-291484.html

Системы непосредственного впрыска GDI (Gasoline Direct Injection)

Что означает дизель с непосредственным впрыском

Система непосредственного впрыска топлива (GDI) является одним из видов систем впрыска, который распыляет бензин непосредственно в камеру сгорания. Как и у двигателей, оснащенных системой распределенного впрыска (MFI), в системе непосредственного впрыска есть отдельная топливная форсунка для каждого из цилиндров двигателя. Но вместо монтажа форсунки на впускном коллекторе, форсунки GDI установлены прямо на головке цилиндров и распыляют топливо непосредственно в камеру сгорания.

Топливо, минуя впускные клапана, поступает в цилиндр в виде тумана под высоким давлением. Топливо может быть подано в любой момент во время такта впуска, если нагрузка на двигатель низкая, подачу можно отключить или снизить до минимума.

    Первый серийный двигатель с непосредственным впрыском был изготовлен Daimler – Benz. Mitsubishi первым применила электронно-управляемый непосредственный впрыск.

Высокое давление впрыска топлива  

Прямой впрыск требует высоких рабочих давлений (25-150 бар), по сравнению с обычными системами впрыска топлива, где требуется только от 3 до 5 бар. Прямой впрыск требует большее давление подачи, чтобы преодолеть давление сжатия в цилиндре и подать больший объем топлива в более короткий период времени.

https://www.youtube.com/watch?v=62F4rCSCkgE

Некоторые двигатели с непосредственным впрыском не имеют дроссельной заслонки, потому что дроссельная заслонка не используется для управления скоростью вращения двигателя и мощностью. Блок управления двигателя делает это путем изменения времени впрыска и количества топлива, которое вводится в каждый цилиндр.

Отсутствие дросселя означает, что нет никаких препятствий на пути всасываемого воздуха Когда поршень идет вверх во время такта сжатия, топливо можно впрыскивать в цилиндр в любой точке до зажигания. Время впрыска будет зависеть от скорости вращения, нагрузки и условий эксплуатации.

Дополнительные импульсы также могут быть поданы после того, как исходная смесь воспламеняется, чтобы увеличить процесс горение смеси во время рабочего хода.

Преимущества непосредственного впрыска топлива

Подача топлива непосредственно в камеру сгорания, как до сжатия, так и во время и после первоначального горения, позволяет двигателю выдавать больше мощности с использованием меньшего количества топлива. Двигатели с непосредственным впрыском могут работать на супер обедненной смеси (до 40: 1) при не высоких нагрузках. Конечным результатом является, как правило, от 15 до 20 процентов экономии топлива по сравнению с системами с распределенным впрыском топлива.

Проблемы систем с непосредственным впрыском топлива

Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а не во впускной коллектор, и соответственно топливо не смывает углеродные отложения и сажу с впускных клапанов. Со временем, слой нагара накапливается на впускных клапанах. По мере накопления нагара, это мешает закрытию клапана, падает компрессия, двигатель начинает работать с перебоями, теряет мощность.

Большой нагар на впускных клапанах могут также ограничивать поток воздуха, падает мощность на высоких оборотах двигателя и привести к снижению экономии топлива и производительности. Нагар на впускных клапанах может также отслаиваться и попасть через камеру сгорания и в выхлопные газы. Если двигатель оснащен турбокомпрессором, кусочки нагара могут повредить крыльчатку турбины.

Такая проблема чаще возникает у машин, которые используются в основном для коротких поездок. Впускные клапана никогда не успевают нагреться, чтобы сжечь углеродные отложения. И если маслосъемные колпачки изношены, образование нагара идет еще быстрее. Очистку от нагара впускных клапанов производят распылением специальных жидкостей в корпус дроссельной заслонки, во впускной коллектор или непосредственно к впускным клапанам.

В некоторых случаях приходится снимать и разбирать головку блока цилиндров, для очистки клапанов.

Производители двигателей обозначают систему непосредственного впрыска по разному.

DFI (Direct Fuel Injection) Непосредственный впрыск топлива. (SAE J1930)

• Toyota – D4;

• Mercedes-benz — CGI;

• Mitsubishi — GDI;

• Nissan — NEO DI;

• Renault – IDE;

• Alfa Romeo — JTS;

Источник: http://www.servcar.ru/avtomobili/sistemy-neposredstvennogo-vpryska-gdi-gasoline-direct-injection

Двигатель Mercedes OM668

Что означает дизель с непосредственным впрыском

Двигатель Mercedes OM668 — это рядный 4-цилиндровый дизель поперечного расположения, выпускавшийся с 1997 по 2004 год для одного единственного автомобиля Mercedes-Benz A168.

Это первый в истории Mercedes двигатель, который получил приставку CDI — дизель с непосредственным впрыском. Двигатель имеет родственные связи с бензиновым аналогом, но в то же время у него имеются серьезное отличие это 4 клапана на цилиндр.

Несмотря на небольшой рабочий объем OM 668 имеет турбонаддув, интеркулер и, как уже было написано, непосредственный впрыск топлива.

На двигателе установлены турбокомпрессор, система впрыска топлива Common Rail и промежуточный охладитель. ГРМ работает за счет 2 верхних распредвалов, имеющих цепной привод. Первая цепь задействует впускной распределительный вал, соединен с выпускным распределительным валом происходит с помощью редуктора. Аналогичный цепной привод от коленвала приводит в действие масляный насос. За охлаждение отвечает переходной интеркулер.

Технические характеристики

Вид двигателя Дизельный
Начало выпуска 1997
Мощность, кВт при об/мин 55-67 при 3600
Мощность, л.с. при об/мин 75-91 при 3600
Объем, куб.см 1689
Количество цилиндров 4
Количество клапанов 16
Момент вращения, Нм при об/мин 160 при 3600
Компрессия 19.5:1
Диаметр цилиндра, мм 80
Ход поршня, мм 84
Подшипники коленвала 5
Форма двигателя ряд
Вид горючего дизельное топливо
Подача горючей смеси непосредственный впрыск
Турбина турбонагнетатель
Головка цилиндра DOHC
ГРМ цепь
Охлаждение водяное охлаждение

OM 668 выпускался с одним единственным рабочим объемом — 1689 куб.см, но имел три модификации и четыре мощностных варианта:

  1.  Версия 668.940 (OM 668 DE 17 LA) с мощностью 90 л.с. при 4200 об/мин. и устанавливалась на Mercedes Benz A170 CDI до 2001 года.
  2. Версия 668.941 (OM 668 DE 17 A) с мощностью 60 л.с. при 3600 об/мин., устанавливалась на Mercedes Benz A160 CDI до 2001 года. Эта модификация отличалась отсутствием интеркулера.
  3. Версия 668.942 (OM 668 DE 17 LA) с мощностью 95 л.с. при 4200 об/мин., устанавливалась на Mercedes Benz A170 CDI с 2001 года.
  4. Версия 668.940 (OM 668 DE 17 LA Red) с мощностью 75 л.с. при 3700 об/мин., устанавливалась на Mercedes Benz A160 CDI с 2001 года. «Red» означает сниженная (редуцированная) мощность.

В 2001 году двигатели серии OM668 претерпели изменения — были модифицированы распредвал и турбокомпрессор. Доработки позволили увеличить номинальную мощность. Однако из-за слабого сцепления крутящий момент остался нетронутым. Мощность в двигателе можно увеличить до 118 л.с. путем перепрограммирования программного обеспечения электронного блока управления. При этом надежность и долговечность двигателя никак не пострадают.

Расшифровка маркировки

OM ДВС, работающий на тяжелом моторном топливе (дизельный двигатель)
668 Тип двигателя: рядный

Источник: https://wikers.ru/engines/mercedes/dvigatel-om668.html

Common Rail-что , зачем и почему —

СИСТЕМА ДИЗЕЛЬНОГО ВПРЫСКА COMMON RAIL

Устройство и принцип действия

Система Common Rail – это система впрыска топлива под высоким давлением. Ее называют также аккумуляторной системой впрыска. Понятие «Common Rail» означает дословно «общая рейка» или «общая рампа», под которой подразумевается общий для всех форсунок топливный аккумулятор высокого давления. В этой системе разделены процессы подачи топлива под высоким давлением и процессы впрыска.

Необходимая для впрыска подача топлива под высоким давлением производится специальным насосом высокого давления. Топливо накапливается в аккумуляторе высокого давления, из которого оно подводится через короткие трубопроводы к форсункам.

К преимуществам системы Common Rail относятся: практически свободный выбор давления впрыскивания для каждого режима работы двигателя,  возможность впрыска топлива под высоким давлением при низких частотах вращения вала двигателя и при частичных нагрузках, управляемое начало впрыска с подачей предварительной дозы, отделенной от основной порции топлива.

Устройство

Топливная система состоит из двух контуров: контура низкого давления, включающего электронасос в топливном баке, компенсационный бачок, топливный фильтр и шестеренный насос, и контура высокого давления, включающего насос высокого давления, аккумулятор (Rail), форсунки и предохранительный клапан.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Кому принадлежит Даф

Включенные в контур низкого давления электронасос и шестеренный насос обеспечивают подачу топлива из бака через компенсационный бачок и фильтр к насосу высокого давления. Этот насос подает топливо в аккумулятор (Rail) под высоким давлением, необходимым для впрыска топлива. Из аккумулятора высокого давления топливо поступает к форсункам, через которые оно впрыскивается в камеры сгорания двигателя.

Дизельная форсунка с электронным управлением

Форсунки предназначены для впрыска топлива в камеры сгорания в нужном количестве и в нужный момент. Они управляются блоком управления топливной системой дизеля с непосредственным впрыском. В исходном состоянии форсунка закрыта.

Ее электромагнитный клапан при этом обесточен. Якорь электромагнитного клапана прижимается пружиной к его седлу.

Игла распылителя форсунки прижимается к ее седлу силой давления топлива, действующего на поршень мультипликатора сверху, и превышающей силу давления, действующую на значительно меньшую площадь иглы снизу.

Впрыск топлива производится по команде блока управления системой впрыска дизеля. При этом на электромагнитный клапан подается напряжение. Как только создаваемое электромагнитом усилие превышает силу затяжки пружины клапана, якорь электромагнита поднимается, открывая выпускной дроссель.

В результате топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует быстрому уравниванию давлений в топливоподводящем канале и в камере управления. При этом сила давления, действующая на поршень мультипликатора, снижается до уровня, при котором она преодолевается силой давления на иглу распылителя. В результате игла поднимается и начинается впрыск топлива.

Впрыск топлива заканчивается, как только блок управления системой впрыска дизеля прекращает подавать напряжение на электромагнитный клапан форсунки. При этом электромагнитный клапан обесточивается. Пружина электромагнитного клапана вновь прижимает его якорь к седлу, перекрывая сливной дроссель. Давление топлива в камере управления повышается до его уровня в аккумуляторе.

При этом давление в камере управления равно давлению, действующему на иглу распылителя.

Это означает восстановление равенства давлений топлива в камере управления и в контуре высокого давления. Ввиду большей площади поршня мультипликатора действующая на него сила вызывает посадку иглы распылителя на ее седло. Таким образом процесс впрыска заканчивается, после чего игла распылителя остается неподвижной.

Дизельный топливный насос высокого давления — ТНВД

Дизельный топливный насос высокого давления или сокращённо ТНВД необходим для создания высокого давления дизельного топлива до 1700 бар. На валу насоса высокого давления находится эксцентрик. Вращение эксцентрика преобразуется посредством установленной на нем шайбы в возвратно-поступательное движение плунжеров трех насосных элементов.

При движении плунжера в направлении к валу увеличивается объем надплунжерного пространства и соответственно уменьшается давление в нем. При этом топливо, подаваемое шестеренным насосом под давлением, поступает через впускной клапан в надплунжерное пространство.

С началом движения плунжера от эксцентрикового вала происходит повышение давления топлива в надплунжерном пространстве. В результате тарелка впускного клапана прижимается к его седлу, перекрывая выход топлива из надплунжерного пространства. Дальнейшее перемещение плунжера сопровождается нарастанием давления топлива. При повышении давления в надплунжерном пространстве до его величины в аккумуляторе открывается выпускной клапан, через который топливо поступает в контур высокого давления.

Причины неисправности форсунок Common Rail

Форсунки системы Common Rail относят к наиболее продвинутой системе подачи топлива для дизельных двигателей. Но периодически и им необходимо проводить плановый ремонт. Сбой в работе форсунок может произойти по следующим причинам:

  1. Износ детали. Срок работы форсунки Common Rail примерно 150 000-200 000 км.
  2. Качество топлива. Наличие в нём воды, присадок, а порой и бензина.
  3. Неправильная эксплуатация, замена и ремонт форсунок.

Наиболее часто у форсунок из строя выходят — клапан-мультипликатор и распылитель. Точную причину сбоя в работе форсунки помогут определить только в сервисном центре. Самостоятельно показания к ремонту можно понять по следующим факторам:

  • Двигатель долго заводится, особенно в прогретом состояние;
  • «Троит» двигатель;
  • Повышенная дымность выхлопа;
  • Повышенный расход топлива.
  • Уменьшение тяги дизельного двигателя.

Оборудование необходимое  для проведения ремонтных работ

Далеко не последнюю роль на обеспечение качества проводимого ремонта оказывают инструменты, применяемые при ремонте форсунок систем Common Rail, а так же специальные стенды для проведения диагностики форсунок Common Rail на основании тест-плана завода изготовителя.

Для этих задач мы предлагаем безмензурочный стенд CR305, который позволяет произвести диагностику по всем возможным режимам работы форсунки на основании тест-плана завода изготовителя.

Режимы: leak test — проверка герметичности форсунок, VL test — проверка открытия давления и объема топлива , LL test — проверка максимального давления и объема топлива, VE test — проверка  давления и объема топлива по параметрам. Стенд CR 305, укомплектован всем необходимы для работы с любым типом форсунок Bosch, Delphi, Siemens, Denso с верхним и боковым подводом топлива.

Так же для проведения предварительной (первичной) диагностики форсунок существуют комплекты CRtest, которые позволяют определить состояние форсунки и возможность ее последующей диагностики на безмензурочном стенде и ее ремонтопригодности. Если у Вас есть стенд для ТНВД, можно приобрести специальную оснастку для систем Common Rail и проводит диагностику непосредственно на стенде для ТНВД.

 После определения неисправности форсунок производится ремонт. На этапе ремонта понадобится специальные наборы инструментов для разборки/сборки форсунок, специальные индикаторные головки для измерения хода анкера. Стапель для удобства работы с форсункой. Все это оборудование представлено в разделе «Инструмент для Common Rail». Так же Вы можете увидеть варианты диагностики и способы применение оборудования в разделе «».

Источник: https://atdiesel.ru/common-rail

Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях: принцип работы

Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях на сегодняшний день представляет собой наиболее совершенное и современное  решение. Главной особенностью непосредственного впрыска можно считать то, что горючее подается в цилиндры напрямую.

По этой причине данную систему также часто называют прямым впрыском топлива. В этой статье мы рассмотрим, как работает двигатель с непосредственным впрыском топлива, а также какие преимущества и недостатки имеет такая схема.

Прямой впрыск топлива: устройство системы непосредственного впрыска

Как уже было сказано выше, горючее в подобных системах питания подается непосредственно в камеру сгорания двигателя. Это значит, что форсунки распыляют бензин не во впускном коллекторе, после чего топливно-воздушная смесь поступает через впускной клапан в цилиндр, а впрыскивают топливо в камеру сгорания напрямую.

Первыми бензиновыми двигателями с непосредственным впрыском стали моторы GDI на моделях японской компании Mitsubishi. В дальнейшем схема получила широкое распространение, в результате чего сегодня ДВС с такой системой подачи топлива можно встретить в линейке многих известных автопроизводителей.

Например, концерн VAG представил ряд моделей Audi и Volkswagen с атмосферными и турбированными бензиновыми двигателям TFSI, FSI и TSI, которые получили непосредственный впрыск топлива. Также двигатели с прямым впрыском производит компания BMW, Ford, GM, Mercedes и многие другие.

Такое широкое распространение непосредственный впрыск топлива получил благодаря высокой экономичности системы (около 10-15% по сравнению с распределенным впрыском), а также более полноценному сгоранию рабочей смеси в цилиндрах и снижению уровня токсичности отработавших газов.

Система непосредственного впрыска: конструктивные особенности

Итак, давайте в качестве примера возьмем двигатель FSI с его так называемым «послойным» впрыском. Система включает в себя следующие элементы:

  • контур высокого давления;
  • бензиновый ТНВД;
  • регулятор давления;
  • топливную рампу;
  • датчик высокого давления;
  • инжекторные форсунки;

Начнем с топливного насоса. Указанный насос создает высокое давление, под которым топливо подается к топливной рампе, а также на форсунки. Насос имеет плунжеры (плунжеров может быть как несколько, так и один в насосах роторного типа) и приводится в действие от распредвала впускных клапанов.

РДТ (регулятор давления топлива) интегрирован в насос и отвечает за дозированную подачу топлива, что соответствует впрыску форсунки. Топливная рейка (топливная рампа) нужна для того, чтобы распределить горючее на форсунки. Также наличие данного элемента позволяет избежать скачков давления (пульсации) горючего в контуре.

Кстати, в схеме используется специальный клапан-предохранитель, который стоит в рейке. Указанный клапан нужен для того, чтобы избежать слишком высокого давления топлива и тем самым защитить отдельные элементы системы. Рост давления может возникать по причине того, что горючее имеет свойство расширяться при нагреве.

Датчик высокого давления является устройством, которое измеряет давление в топливной рейке. Сигналы от датчика передаются на ЭБУ (электронный блок управления двигателем), который, в свою очередь, способен изменять давление в топливной рейке.

Что касается инжекторной форсунки, элемент обеспечивает своевременную подачу  и  распыл топлива в камере сгорания, чтобы создать необходимую топливно-воздушную смесь. Отметим, что описанные процессы протекают под управлением ЭСУД (электронная система управления двигателем). Система имеет группу различных датчиков, электронный блок управления, а также исполнительные устройства.

Если же говорить о системе прямого впрыска, вместе с датчиком высокого давления топлива для ее работы задействованы: датчик коленчатого вала, ДПРВ, датчик положения дроссельной заслонки, воздухорасходомер, датчик температуры воздуха во впускном коллекторе, датчик температуры ОЖ и т.д.

Благодаря работе этих датчиков на ЭБУ поступает нужная информация, после чего блок посылает сигналы на исполнительные устройства. Это позволяет добиться слаженной и точной работы электромагнитных клапанов, форсунок, предохранительного клапана и ряда других элементов.

Как работает система непосредственного впрыска топлива

Главным плюсом непосредственного впрыска является возможность добиться различных типов смесеобразования. Другим словами, такая система питания способна гибко изменять состав рабочей топливно-воздушной смеси с учетом режима работы двигателя, его температуры, нагрузки на ДВС и т.д.

Следует выделить послойное смесеобразование, стехиометрическое, а также гомогенное. Именно такое смесеобразование позволяет в конечном итоге максимально эффективно расходовать топливо. Смесь всегда получается качественной независимо от режима работы ДВС, бензин сгорает полноценно, двигатель становится более мощным, при этом одновременно снижается токсичность выхлопа.

  • Послойное смесеобразование задействуется тогда, когда нагрузки на двигатель низкие или средние, а обороты коленвала небольшие. Если просто, в таких режимах смесь несколько обедняется в целях экономии.  Стехиометрическое смесеобразование предполагает приготовление такой смеси, которая легко воспламеняется, при этом не является слишком обогащенной.
  • Гомогенное смесеобразование позволяет получить так называемую «мощностную» смесь, которая нужна при больших нагрузках на двигатель. На обедненной гомогенной смеси в целях дополнительной экономии силовой агрегат работает на переходных режимах.
  • Когда задействован режим послойного смесеобразования, дроссельная заслонка широко открыта, при этом впускные заслонки находятся в закрытом состоянии. В камеру сгорания воздух подается с высокой скоростью, возникают завихрения воздушных потоков. Горючее впрыскивается ближе к концу такта сжатия, впрыск производится в область расположения свечи зажигания.

За короткое время до того, как на свече появится искра, образуется топливно-воздушная смесь, в которой коэффициент избыточного воздуха составляет 1.5-3. Далее смесь воспламеняется от искры, при этом вокруг зоны воспламенения сохраняется достаточно количество воздуха. Указанный воздух выполняет функцию температурного «изолятора».

Если же рассматривать гомогенное стехиометрическое смесеобразование, такой процесс происходит тогда, когда впускные заслонки открыты, при этом дроссельная заслонка также открыта на тот или иной угол (зависит от степени нажатия на педаль акселератора).

В этом случае горючее впрыскивается еще на такте впуска, в результате чего удается получить однородную смесь. Избыток воздуха имеет коэффициент, близкий к единице. Такая смесь легко воспламеняется и полноценно сгорает по всему объему камеры сгорания.

Обедненная гомогенная смесь создается тогда, когда дроссельная заслонка полностью открыта,  а впускные заслонки закрыты. В этом случае воздух активно движется в цилиндре, а впрыск горючего приходится на такт впуска. ЭСУД поддерживает избыток воздуха на отметке 1.5.

Дополнительно к чистому воздуху могут быть добавлены отработавшие газы. Это происходит благодаря работе системы рециркуляции отработавших газов EGR. В результате выхлоп повторно «догорает» в цилиндрах без ущерба для мотора. При этом снижается уровень выброса вредных веществ в атмосферу.

Что в итоге

Как видно, прямой впрыск позволяет добиться не только экономии топлива, но и хорошей отдачи от двигателя как в режимах низких и средних, так и высоких нагрузок. Другими словами, наличие непосредственного впрыска означает, что оптимальный состав смеси будет поддерживаться на всех режимах работы ДВС.

Что касается недостатков, к минусам прямого впрыска можно отнести разве что повышенную сложность  во время ремонта и цену запчастей, а также высокую чувствительность системы к качеству горючего и состоянию фильтров топлива и воздуха.

Источник: http://krutimotor.ru/sistema-neposredstvennogo-vpryska-topliva-v-benzinovyh-dvigatelyah-printsip-raboty/

Устройство промышленных дизельных двигателей

Промышленные двигатели внутреннего сгорания, работающие на дизельном топливе, отличаются экономичностью, надежностью и высокой производительностью. Их применяют в оборудовании, требующем повышенной мощности, выносливости, пригодности к работе в сложных условиях.

Принцип работы дизельного двигателя

В основе работы дизельного двигателя лежит принцип расширения газов под давлением. Газ образуется при воспламенении и сгорании топлива внутри камеры сгорания (цилиндра). Вращающийся коленвал преобразует тепловую энергию в механическую.

Если рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала т.е. за два хода поршня, то такой двигатель называется двухтактным. В четырехтактном двигателе в цикле два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и следующие такты: впуск, сжатие, расширение (рабочий ход) и выпуск.

Устройство двигателя на дизельном топливе

Рассмотрим устройство дизельного двигателя на его основных механизмах и системах.

Важно отметить, что работу двигателя обеспечивают кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а остальные системы направлены на поддержание работы данных механизмов. Все компоненты двигателя собраны в корпусе, который является основанием для их крепления.

Кривошипно-шатунный механизм

Основное назначение кривошипно-шатунного механизма (КШМ) сводится к преобразованию возвратно-поступательного движения поршня во вращательное, и обратный процесс. Главные узлы КШМ – это:

  • Поршень
  • Шатун
  • Коленвал
  • Маховик
  • Блок и головка блока цилиндров 

Поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу КШМ.

Газораспределительный механизм

Одной из важнейших систем двигателя является ГРМ или газораспределительный механизм. Его задача – подавать топливно-воздушной смесь в цилиндры и удалять отработанные газы в строго определенное время. ГРМ состоит из следующих узлов:

  • Клапанная группа;
  • Привод клапанов;
  • Распределительный вал (или валы);
  • Привод вала.

Система охлаждения

Для отвода тепла от деталей двигателя конструкторы предусматривают систему охлаждения изделий, которая может быть воздушной или жидкостной. При воздушной системе тепло передается обдувающему воздуху, циркулирующему в ребрах охлаждения и кожухе, с использованием вентилятора (принудительное охлаждение). А жидкостная состоит из следующих компонентов:

  • Вентилятор охлаждения
  • Насос системы охлаждения
  • Радиатор
  • Крышка радиатора
  • Расширительный бачок
  • Термостат

Как правило, двигатели жидкостного охлаждения более мощные, чем воздушного.

Система смазки двигателя

Система смазки обеспечивает смазку трущихся деталей, отводит от них тело и выносит продукты износа из пар трения. Различают принудительную систему смазки, комбинированную и разбрызгиванием. Главные детали:

  • Масляный насос
  • Масляный фильтр

Топливная система

Топливная система двигателя – это узел, который оказывает значительное влияние на эффективность двигателя. Функционал этой системы заключается в подаче определенного объема топлива в нужный момент времени под необходимым давлением и его очистке.

Основные составляющие топливной системы соединены топливопроводами, это:

  • Топливный насос высокого давления (ТНВД)
  • Топливный фильтр
  • Форсунки
  • Топливоподкачивающий насос

Топливоподкачивающий насос направляет дизтопливо из бака через топливные фильтры (грубой и тонкой очистки), далее ТНВД и форсунки впрыскивают топливо в цилиндры.

Системы впрыска

Различают двигатели с прямым (непосредственным) и непрямым впрыском. Прямой способ означает, что топливо попадает непосредственно в камеру сгорания, где и происходит его возгорание. Непрямой ­ – указывает на подачу топлива в отдельную камеру (форкамеру), где возникает самовоспламенение, продолжающееся в основной камере.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какое наказание за езду по одностороннему движению

Наиболее современной системой впрыска является Common Rail. Данная система непосредственного впрыска применяется в двигателях с электронной системой управления.

Индустриальные двигатели Yanmar

В ассортименте индустриальных двигателей Yanmar серия L представляет двигатели воздушного охлаждения, а серия TNV – жидкостного. Первые применяются в насосах, небольших генераторах, малом строительном и сельскохозяйственном оборудовании. TNV – в более мощном энергогенерирующем оборудовании, строительной (экскаваторах, погрузчиках, асфальтовых катках) и сельхоз- технике (тракторах, комбайнах), холодильных установках и многом другом.

Источник: https://www.yanmarrus.ru/about/statyi-i-obzory/ustroystvo-promyshlennykh-dizelnykh-dvigateley/

Системы впрыска дизельных двигателей

Концептуально двигатели внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные практически идентичны, но существует между ними ряд отличительных особенностей. Одной из основных является разное протекание процессов горения в цилиндрах.

У дизеля топливо загорается от воздействия высоких температур и давления. Но для этого необходимо, чтобы дизтопливо подавалось непосредственно в камеры сгорания не только в строго определенный момент, но еще и под высоким давлением.

И это обеспечивают системы впрыска дизельных двигателей.

Постоянное ужесточение экологических норм, попытки получить больший выход мощности при меньших затратах топлива обеспечивают появление все новых конструктивных решений в топливной системе дизеля.

Принцип работы у всех существующих видов впрыска дизеля идентичен. Основными элементами питания являются топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунка. В задачу первой составляющей входит нагнетание дизтоплива, благодаря чему давление в системе значительно повышается. Форсунка же обеспечивает подачу топлива (в сжатом состоянии) в камеры сгорания, при этом распыляя его для обеспечения лучшего смесеобразования.

Стоит отметить, что давление топлива напрямую влияет на качество сгорания смеси. Чем оно выше, тем дизтопливо лучше сгорает, обеспечивая больший выход мощности и меньшее содержание загрязняющих веществ в отработанных газах.

И для получения более высоких показателей давления использовали самые разные конструктивные решения, что и привело к появлению разных видов систем питания дизеля. Причем все изменения касались исключительно указанных двух элементов – ТНВД и форсунок.

Остальные же составляющие – бак, топливопроводы, фильтрующие элементы, по сути, идентичны во всех имеющихся видах.

Типы дизельных систем питания

Дизельные силовые установки могут быть оснащены системой впрыска:

  • с рядным насосом высокого давления;
  • с насосами распределительного типа;
  • с насос-форсунками;
  • аккумуляторного типа (Common Rail).

Далее рассмотрим лишь некоторые особенности, которыми обладают указанные системы впрыска дизельных двигателей, а также их положительные и отрицательные качества.

С рядным насосом

Система питания с рядным ТНВД можно считать «родителем» всех остальных, поскольку она является первой, используемой на дизельных моторах. Но сейчас она уже считается устаревшей и практически не используется.

Рядный ТНВД на 8 форсунок

Изначально эта система была полностью механической, но после в ее конструкции начали использоваться электромеханические элементы (касается регуляторов изменения цикловой подачи дизтоплива).

Основная особенность этой системы заключена в насосе. В нем плунжерные пары (прецизионные элементы, создающие давление) обслуживали каждый свою форсунку (количество их соответствовало количеству форсунок). Причем эти пары размещались в ряд, отсюда и название.

К достоинствам системы с рядным насосом можно отнести:

  • Надежность конструкции. Насос имел систему смазки, что обеспечивало узлу большой ресурс;
  • Невысокая чувствительность к чистоте топлива;
  • Сравнительная простота и высокая ремонтопригодность;
  • Большой ресурс насоса;
  • Возможность работы мотора при отказе одной секции или форсунки.

Но недостатки у такой системы более существенны, что и привело к постепенному отказу от нее и отданию предпочтения более современным. Негативными сторонами такого впрыска считаются:

  • Невысокие быстродействие и точность дозировки топлива. Механическая конструкция просто не способна это обеспечить;
  • Сравнительно невысокое создаваемое давление;
  • В задачу ТНВД входит не только создание давления топлива, но еще и регулировка цикловой подачи и момент впрыска;
  • Создаваемое давление напрямую зависит от оборотов коленчатого вала;
  • Большие габариты и масса насоса.

Эти недостатки, и в первую очередь – невысокое создаваемое давление, привело к отказу от этой системы, поскольку она просто перестала вписываться в стандарты по экологичности.

С насосом распределенного типа

ТНВД распределенного впрыска стала следующим этапом в развитии систем питания дизельных агрегатов.

Изначально такая система была тоже механической и отличалась от описанной выше лишь конструкцией насоса. Но со временем в ее устройство добавили систему электронного управления, которая улучшила процесс регулировки впрыска, что позитивно сказалось на показателях экономичности мотора. Определенный период такая система вписывалась в стандарты экологичности.

Особенность этого типа впрыска сводилась к тому, что конструкторы отказались от использования многосекционной конструкции насоса. В ТНВД начала использоваться всего одна плунжерная пара, обслуживающая все имеющиеся форсунки, количество которых варьируется от 2 до 6. Для обеспечения подачи топлива на все форсунки, плунжер совершает не только поступательные движения, но еще и вращательные, которые и обеспечивают распределение дизтоплива.

ТНВД с насосом распределенного типа

Позже эта система добавилась новым типом насоса – роторным, у которого устанавливаются несколько плунжеров, но распределенная подача осталась. Это позволило увеличить создаваемое насосом давление.

К положительным качествам таких систем относились:

  • Малые габаритные размеры и масса насоса;
  • Лучшие показатели по топливной экономичности;
  • Использование электронного управления повысило показатели системы.

К недостаткам же системы с насосом распределенного типа относятся:

  • Небольшой ресурс плунжерной пары;
  • Смазка составных элементов осуществляется топливом;
  • Многофункциональность насоса (помимо создания давления он еще управляется подачей и моментом впрыска);
  • При отказе насоса система прекращала работать;
  • Чувствительность к завоздушиванию;
  • Зависимость давления от оборотов двигателя.

Широкое распространение такой тип впрыска получил на легковых авто и небольшом коммерческом транспорте.

Насос-форсунки

Насос-форсунки можно считать отдельной веткой в дизельных системах питания, поскольку в конструкции ТНВД как таковой не используется.

Особенность этой системы заключена в том, что форсунка и плунжерная пара объединены в единую конструкцию. Привод секции этого топливного узла осуществляется от распределительного вала.

Примечательно, что такая система может быть как полностью механической (управление впрыском осуществляется рейкой и регуляторами), так и электронной (используются электромагнитные клапаны).

Насос-форсунка

Некой разновидностью этого типа впрыска является использование индивидуальных насосов. То есть для каждой форсунки предусматривается своя секция, приводимая в действие от распределительного вала.

Секция может располагаться непосредственно в ГБЦ или быть вынесенной в отдельный корпус. В такой конструкции используются обычные гидравлические форсунки (то есть, система механическая).

В отличие от впрыска с ТНВД, магистрали высокого давления – очень короткие, что позволило значительно увеличить давление. Но такая конструкция особого распространения не получила.

К положительным качествам насос-форсунок питания можно отнести:

  • Значительные показатели создаваемого давления (самые высокие среди всех используемых типов впрыска);
  • Небольшая металлоемкость конструкции;
  • Точность дозировки и реализации многократного впрыска (в форсунках с электромагнитными клапанами);
  • Возможность работы двигателя при отказе одной из форсунок;
  • Замена поврежденного элемента не сложная.

Но имеются в таком типе впрыска и недостатки, среди которых:

  • Неремонтопригодность насос-форсунок (при поломке требуется их замена);
  • Высокая чувствительность к качеству топлива;
  • Создаваемое давление зависит от оборотов двигателя.

Насос-форсунки получили широкое распространение на коммерческом и грузовом транспорте, а также эту технологию использовали некоторые производители легковых авто. Сейчас она не очень часто используется из-за высокой стоимости обслуживания.

Common Rail

Аккумуляторная система (Common Rail) пока является самой совершенной в плане экономичности. Также она полностью вписывается в последние стандарты экологичности. К дополнительным «плюсам» можно отнести ее применяемость на любых дизельных двигателях, начиная от легковых авто и заканчивая морскими судами.

Система впрыска Common Rail

Особенность ее заключена в том, что многофункциональность ТНВД не требуется, и в его задачу входит только нагнетание давления, причем не для каждой форсунки отдельно, а общую магистраль (топливную рампу), а уже от нее дизтопливо подается на форсунки.

При этом топливные трубопроводы, между насосом, рампой и форсунками имеют сравнительно небольшую длину, что позволило повысить создаваемое давление.

Управление работой в этой системе осуществляется электронным блоком, что значительно увеличило точность дозировки и скорость работы системы.

Положительные качества Common Rail:

  • Высокая точность дозировки и использование многорежимного впрыска;
  • Надежность ТНВД;
  • Нет зависимости значения давления от оборотов мотора.

Негативные же качества у этой системы такие:

  • Чувствительность к качеству топлива;
  • Сложная конструкция форсунок;
  • Отказ системы при малейших потерях давления из-за разгерметизации;
  • Сложность конструкции из-за наличия ряда дополнительных элементов.

Несмотря на эти недостатки автопроизводители все больше отдают предпочтение Common Rail перед другими видами систем впрыска.

Источник: http://autoleek.ru/sistemy-dvigatelja/sistema-vpryska/sistemy-vpryska-dizelnyh-dvigatelej.html

Устройство автомобиля –

ВПРЫСК, который также иногда называют центральным, стал широко применяться на легковых автомобилях в 80-х годах прошлого века. Подобная система питания получила свое название из-за того, что топливо подавалось во впускной коллектор лишь в одной точке.

https://www.youtube.com/watch?v=ljVCUb0b3a4

Многие системы того времени были чисто механическими, электронного управления у них не было. Частенько основой для такой системы питания был обычный карбюратор, из которого просто удаляли все “лишние” элементы и устанавливали в районе его диффузора одну или две форсунки (поэтому центральный впрыск стоил относительно недорого). К примеру, так была устроена система TBI (“Throttle Body Injection”) компании “General Motors”.

Но, несмотря на свою кажущуюся простоту, центральный впрыск обладает очень важным преимуществом по сравнению с карбюратором – он точнее дозирует горючую смесь на всех режимах работы двигателя. Это позволяет избежать провалов в работе мотора, а также увеличивает его мощность и экономичность.

Со временем появление электронных блоков управления позволило сделать центральный впрыск компактнее и надежнее. Его стало легче адаптировать к работе на различных двигателях.

Однако от карбюраторов одноточечный впрыск унаследовал и целый ряд недостатков. К примеру, высокое сопротивление поступающему во впускной коллектор воздуху и плохое распределение топливной смеси по отдельным цилиндрам. Как результат – двигатель с такой системой питания обладает не очень высокими показателями. Поэтому сегодня центральный впрыск практически не встречается.

Кстати, концерн “General Motors” также разработал интересную разновидность центрального впрыска – CPI (“Central Port Injection”). В такой системе одна форсунка распыляла топливо в специальные трубки, которые были выведены во впускной коллектор каждого цилиндра. Это был своего рода прообраз распределенного впрыска. Однако из-за невысокой надежности от использования CPI быстро отказались.

Распределенный

ИЛИ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ впрыск топлива – сегодня самая распро¬страненная система питания двигателей на современных автомобилях. От предыдуще¬го типа она отличается прежде всего тем, что во впускном коллекторе каждого цилиндра стоит индивидуальная форсунка. В определенные моменты времени она впрыскивает необходимую порцию бензина прямо на впускные клапаны “своего” цилиндра.

Многоточечный впрыск бывает параллельным и последовательным. В первом случае в определенный момент времени срабатывают все форсунки, топливо перемешивается с воздухом, и получившаяся смесь ждет открытия впускных клапанов, чтобы попасть в цилиндр.

Во втором случае период работы каждого инжектора рассчитывается индивидуально, чтобы бензин подавался за строго определенное время перед открытием клапана. Эффективность такого впрыска выше, поэтому большее распространение получили именно последовательные системы, несмотря на более сложную и дорогую электронную “начинку”.

Хотя иногда встречаются и более дешевые комбинированные схемы (форсунки в этом случае срабатывают попарно).

Поначалу системы распределенного впрыска тоже управлялись механически. Но со временем электроника и здесь одержала верх. Ведь, получая и обрабатывая сигналы от множества датчиков, блок управления не только командует исполнительными механизмами, но и может сигнализировать водителю о неисправности. Причем даже в случае поломки электроника переходит на аварийный режим работы, позволяя автомобилю самостоятельно добраться до сервисной станции.

Распределенный впрыск обладает целым рядом достоинств. Помимо приготовления горючей смеси правильного состава для каждого режима работы двигателя такая система вдобавок точнее распределяет ее по цилиндрам и создает минимальное сопротивление проходящему по впускному коллектору воздуху. Это позволяет улучшить многие показатели мотора: мощность, экономичность, экологичность и т.д. Из недостатков многоточечного впрыска можно назвать, пожалуй, лишь только довольно высокую стоимость.

Непосредственный.

“Goliath GP700” стал первым серийным автомобилем, двигатель которого получил впрыск топлива.

ВПРЫСК (его еще иногда называют прямым) отличается от предыдущих типов систем питания тем, что в данном случае форсунки подают топливо прямо в цилиндры (минуя впус¬кной коллектор), как у дизельного двигателя.

В принципе такая схема системы питания не нова. Еще в первой половине прошлого века ее использовали на авиационных двигателях (например на советском истребителе “Ла-7”). На легковых машинах прямой впрыск появился чуть позже – в 50-х годах ХХ века сначала на автомобиле “Goliath GP700”, а затем на знаменитом “Mercedes-Benz 300SL”. Однако через некоторое время автопроизводители практически отказались от применения непосредственного впрыска, он остался лишь на гоночных автомобилях.

Дело в том, что головка блока цилиндров у двигателя с прямым впрыском получалась очень сложной и дорогой в производстве. Кроме того, конструкторам долгое время не удавалось добиться стабильной работы системы.

Ведь для эффективного смесеобразования при прямом впрыске необходимо, чтобы топливо хорошо распылялось. То есть подавалось в цилиндры под большим давлением. А для этого требовались специальные насосы, способные его обеспечить..

В итоге на первых порах двигатели с такой системой питания получались дорогими и неэкономичными.

Однако с развитием технологий все эти проблемы удалось решить, и многие автопроизводители вернулись к давно забытой схеме. Первой была компания “Mitsubishi”, в 1996 году установившая двигатель с непосредственным впрыском топлива (фирменное обозначение – GDI) на модель “Galant”, затем подобные решения стали использовать и другие компании. В частности, “Volkswagen” и “Audi” (система FSI), “Peugeot-Citroёn” (HPA), “Alfa Romeo” (JTS) и другие.

Почему же такая система питания вдруг заинтересовала ведущих автопроизводителей? Все очень просто – моторы с прямым впрыском способны работать на очень бедной рабочей смеси (с малым количеством топлива и большим – воздуха), поэтому они отличаются хорошей экономичностью. Вдобавок подача бензина непосредственно в цилиндры позволяет поднять степень сжатия двигателя, а следовательно и его мощность.

Система питания с прямым впрыском может работать в разных режимах. Например, при равномерном движении автомобиля со скоростью 90-120 км/ч электроника подает в цилиндры очень мало топлива. В принципе такую сверхбедную рабочую смесь очень трудно поджечь. Поэтому в моторах с прямым впрыском используются поршни со специальной выемкой. Она направляет основную часть топлива ближе к свече зажигания, где условия для воспламенения смеси лучше.

При движении с высокой скоростью или при резких ускорениях в цилиндры подается значительно больше топлива. Соответственно из-за сильного нагрева частей двигателя возрастает риск возникновения детонации. Чтобы избежать этого, форсунка впрыскивает в цилиндр топливо широким факелом, ко¬торый заполняет весь объем камеры сгорания и охлаждает ее.

Если же водителю требуется резкое ускорение, то форсунка срабатывает два раза. Сначала в начале такта впуска распыляется небольшое количество топлива для охлаждения цилиндра, а затем в конце такта сжатия впрыскивается основной заряд бензина.

Но, несмотря на все свои преимущества, двигатели с непосредственным впрыском пока еще недостаточно распространены. Причина – высокая стоимость и требовательность к качеству топлива. Кроме того, мотор с такой системой питания работает громче обычного и сильнее вибрирует, поэтому конструкторам приходится дополнительно усиливать некоторые детали двигателя и улучшать шумоизоляцию моторного отсека.

Источник: http://www.motorpage.ru/infocenter/autoconstruction/Kakim_byvaet_vprysk_topliva.html

Совершенство непосредственности: 80 лет эволюции моторов с прямым впрыском

Так уж получилось, что первые двигатели внутреннего сгорания были рассчитаны на работу на газовоздушной смеси, а вовсе не на жидкости. И именно возможность создания простейшего устройства испарения топлива позволила бензиновым моторам завоевать себе главенствующее место в мире, потеснив и паровые машины, и дизели. Бензиновые моторы и сейчас порой ошибочно называют «карбюраторными», отдавая дань той схеме питания, с которой они родились и развивались почти столетие.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое граната в машине

В противоположность карбюраторным моторам дизели не называли «моторами с непосредственным впрыском» – ограничивались классификацией по типу топлива.

И очень правильно сделали, ведь перед Второй мировой непосредственный впрыск массово появился на бензиновых авиационных моторах.

Внедряли такие системы питания для повышения надежности работы компрессорных двигателей при больших ускорениях и при сильном изменении как атмосферного давления, так и давления наддува. Об экономичности, заметим, тогда задумывались мало.

Первым «непосредственным» мотором считается немецкий Daimler-Benz DB601, который испытали еще в 1935 году, а в серию он пошел после 1937-го. Кстати, производили его в Италии – как Alfa Romeo, а в Японии – как Kawasaki. Его наследник DB605 оснащался непосредственным впрыском, а заодно и турбонаддувом, прямо как современные моторы TSI. И имел очень высокую для тех лет степень сжатия – 7,3/7,5.

Эти V-образные 12-цилиндровые двигатели применялись на самых массовых немецких истребителях второй мировой – Me109 в различных вариантах, и обеспечивали им очень высокую мощность и высотность. Не в последнюю очередь благодаря удачному сочетанию системы питания и наддува. Лицензию на DB601 дали и другим производителям авиамоторов «стран Оси», и к немецкому опыту приобщились моторостроители Италии и Японии.

По другим данным, первенцем все же является Jumo 210G, но сейчас это не столь принципиально. В итоге СССР, США и Англия от немцев немного отстали, но свои моторы с такой системой впрыска сделали и войну выиграли. А «непосредственный» мотор конструкции Швецова, АШ-82ФН, послужил основой для двигателей пассажирских Ил-12/Ил-14. Кстати, на этой модификации впрыск был комбинированным – для улучшения пусковых качеств.

На фото двигатель АШ-82ФН

Что роднит все авиационные моторы с непосредственным впрыском этого поколения? Высокая сложность обслуживания и эксплуатации. Но для военных нет такого слова, как «дорого», да и слово «сложно» тоже их не волнует, если итоговая надежность работы и характеристики их устраивают. Победа нужна любой ценой – даже в технике.

Бензин с примесью масла для смазки ТНВД (топливного насоса высокого давления), тонкая настройка топливной аппаратуры и ресурс всего мотора в пределах 200-400 часов – это не страшно.

Главное – устойчивая работа при высочайших перегрузках, когда пилот уже теряет зрение, а конструкция трещит по швам, работа в перевернутом положении, работа при температуре воздуха -50 °C и при жаре +40 °C Да к тому же карбюраторы очень плохо сочетались с системной наддува, которая обязательно применялась на высотных истребителях и бомбардировщиках, так что непосредственный впрыск был очень удачной заменой.

Попытка номер раз, ТНВД и насос-форсунки

После войны непосредственный впрыск «на гражданке» не прижился – очень известный Mercedes 300SL считать «обычной машиной» как минимум странно. Borgward недолго выпускал свой 700 Sport с двухтактным (!) мотором непосредственного впрыска. Зато гоночные автомобили оценили новые возможности: и Ferrari, и Mercedes успешно опробовали новшества.

Знаменитый гонщик Хуан Мануэль Фанхио на Mercedes Typ W196 с непосредственным впрыском выиграл чемпионат мира Формулы-1 1954 и 1955 годов.

Правда, подавляющее преимущество над соперниками дал вовсе не впрыск, а возможности команды и десмодромный ГРМ рядного восьмицилиндрового мотора с рабочими оборотами 8 500 в минуту. А после разрешения в регламенте Формулы наддува непосредственный впрыск применили и в Ferrari.

И на протяжении нескольких лет успели опробовать какое-то количество конструктивных схем системы питания. Надо сказать, весьма успешно.

Суть конструкции мало изменилась с сороковых годов: все тот же практически «дизельный» ТНВД и простые форсунки. Варьировалось только конструктивное исполнение: форсунки могли быть боковыми с верхним, нижним или центральным расположением, а топливный насос различался по способу регулирования и количеству настроенных режимов.

Попробовали почти все варианты исполнения системы, доступные на тот момент. Вскоре выяснилось, что надежность топливной аппаратуры оставляет желать лучшего, настройка крайне сложна, а при отказе системы растет риск выхода из строя мотора целиком.

Это уже не говоря об очень высокой цене такой системы питания. Плюс, для атмосферных моторов прирост мощности оказался откровенно невелик, а экономичность все еще не имела особого значения при проектировании автомобилей.

По сути, основной причиной экспериментов с впрыском было широкое внедрение наддува на гоночных машинах того периода.

 претензия была к возможностям настройки ТНВД – их не хватало даже для гоночных машин. Регулирование по давлению во впускном коллекторе и степени открытия дроссельной заслонки показало себя не очень точным. Попытки приспособить электронику для управления еще больше снижали надежность, хотя идея была не нова – впервые электроуправляемый впрыск появился еще на мотоциклах Guzzi в 1939 году.

Форсунки тоже оказались очень уязвимы – не зря на тот момент многие производители предпочли вариант с их боковым расположением на стенке блока ниже ВМТ (верхней мертвой точки), где поршень закрывал форсунку в момент воспламенения. Это немного уменьшало закоксовывание и шансы на перегрев форсунки, но всех проблем не решало, к тому же создавало новые – с поршневыми кольцами, например.

В общем, карбюратор и набирающий популярность обычный распределенный впрыск на тот момент оказались лучше за счет более простой и надежной конструкции. Причем как на гражданских машинах, так и на гоночных. В конце 60-х о прямом впрыске забыли, и надолго, а заодно запретили наддув в большинстве гоночных классов. Прогресс в этом направлении остановился.

Попытка номер два, уже с электроникой

Снова вспомнили о технологии уже в девяностые годы, когда обычный распределенный впрыск с электронным управлением прочно завоевал свое место под солнцем. Компания Mitsubishi вложила немало сил в развитие и рекламу моторов GDI, а Toyota – двигателей D4. У обоих был непосредственный впрыск.

В первую очередь акцент делался уже на экономичность такого решения – на малой нагрузке такой мотор в теории мог работать на сверхобедненной смеси, с соотношением бензин-воздух порядка 40 к 1 вместо «идеального» 14,7 к 1.

Что обещало до 20% экономии топлива.

А вот на практике получилось не так уж здорово.

Сниженного расхода топлива добиться было нереально. Моторы Mitsubishi на целом ряде модификаций, особенно европейских, вообще не работали на переобедненной смеси, прошивка этого не позволяла. И даже если мотор имел подобные режимы, то в реальной эксплуатации работал на них очень редко. Система управления старалась их не допускать для предотвращения излишних выбросов окислов NO – с ними не могли справиться даже очень дорогие специальные катализаторы.

А вот топливная аппаратура оказалась отменно капризной – в частности, пусковые качества в холодную погоду пострадали. Хорошо хоть с настройкой режимов работы мотора проблем не возникло благодаря широкому внедрению электроники.

Зато уже на примере первых моторов GDI накопился богатый опыт, который говорил о плохих условиях работы впускных клапанов и повышенной склонности к залеганию поршневых колец.

Компания даже специально разработала жидкость для раскоксовки – Mitsubishi Shumma, которая до сих пор остается единственным специализированным «заводским» средством для подобного применения.

Других сопутствующих проблем тоже хватало – например, форсунки пропускали топливо в масло, причем в больших количествах. Особых проблем это не доставляло, пока объем бензина не превосходил объем масла.

«Тойотовцы», в отличие от своих соотечественников, благоразумно решили не выводить свои «непосредственные» моторы за пределы домашнего рынка, а вот Mitsubishi, что называется, получили «по полной». Удар по репутации получился значительный, и последствия аукаются до сих пор.

Возможности на новом уровне

После устранения первых «детских болезней» плюсы стали более очевидными. Такие моторы позволяли почти избежать риска детонации до момента зажигания, а значит – безбоязненно повышать степень сжатия бензиновых моторов до практического максимума в 12:1 – 13:1 и не снижать ее для двигателей с компрессорами и турбонаддувом. Некоторое уменьшение надежности работы почти окупалось снижением расхода топлива и повышенной мощностью.

Особенно удачно все сложилось для «даунсайзинговых» моторов, ведь малый объем, высокий КПД и хорошие возможности для форсирования – это как раз то сочетание, которое было просто необходимо европейским автопроизводителям, зажатым в тиски правил ЕС по ежегодному снижению расхода топлива.

При малой нагрузке и большом коэффициенте остаточных газов в цилиндре, в результате работы системы EGR или фазовращателей, можно было побаловаться и работой на сверхобедненной смеси, и послойным смесеобразованием. Выбросы NO при этом удается удержать в пределах нормы, меньше, чем у дизельных моторов. Особенно хорошо себя проявили при этом быстродействующие форсунки высокого давления, например, с пьезокерамикой. Впрочем, по сравнению с даунсайзингом все это большого эффекта уже не дает.

Новые моторы с непосредственным впрыском не пришлось долго ждать. FSI моторы от VW, а вслед за ними и TFSI – уже с турбонаддувом и компрессорами. CGI версии двигателей от Mercedes были в основном компрессорными, реже – атмосферными, и лишь в последние годы – с турбонаддувом. Следом – непосредственный впрыск на моторах BMW, Opel, Ford и всех остальных

Сейчас найти в Европе двигатель с обычным распределенным впрыском и без турбонаддува – целая проблема. Для машин до D-класса включительно такие можно пересчитать по пальцам. Автопроизводители Японии и США направление развития поддержали, но широкий выпуск таких моторов начали гораздо позже, когда европейские производители уже набили шишек на вопросах надежности и экологичности.

Кстати, оба первопроходца в лице Mitsubishi и Toyota все эти годы держали в производственной гамме совсем мало моделей с непосредственным впрыском: эксперименты показали, что атмосферным моторам он не очень нужен, а турбированного даунсайза у них в производственной гамме попросту не было.

***

В следующей части материала о непосредственном впрыске мы поговорим о тонкостях его конструкции, проблемах в эксплуатации, плюсах и минусах А еще попытаемся понять, может ли он хотя бы теоретически стать столь же надежным, как заслуженный распределенный впрыск, к которому мы все так привыкли.

Источник: https://www.kolesa.ru/article/sovershenstvo-neposredstvennosti-80-let-evolyutsii-motorov-s-pryamym-vpryskom

CRDi двигатель автомобиля: что это такое, преимущества и недостатки, надежность

Крупные автопроизводители постоянно совершенствуют моторы, выпуская на рынок новые силовые агрегаты. Одной из новинок концерна Hyundai/KIA является дизельный двигатель CRDi (Common Rail Direct Injection) — с системой непосредственного впрыска.

Встретить такой двигатель можно только на корейских автомобилях, но похожие с конструктивной точки зрения моторы могут устанавливаться и на машины европейских компаний.

В рамках данной статьи рассмотрим, что собой представляет двигатель CRDi, какие он имеет преимущества и недостатки.

1. Аналоги двигателя CRDi 2. Принцип работы двигателя CRDi 3. Преимущества двигателя CRDi и его аналогов 4. Недостатки двигателя CRDi и его аналогов

Первым делом стоит рассказать об аналогах мотора CRDi, близких по конструктивному исполнению:

  • Fiat похожий мотор выпускает под аббревиатурой CDTi;
  • Ford похожий двигатель выпускает с названием TDCi;
  • Концерн General Motors такие моторы выпускает под аббревиатурой CDTi или VCDi;
  • Volkswagen подобные моторы называет TDI.

У других компаний также есть аналоги мотора CRDi от корейских производителей, но они менее распространены, чем названные выше.

Все перечисленные двигатели, в целом, близки друг к другу по общей концепции. Они имеют некоторые незначительные отличие в конструктивном исполнении, но все они дизельные и обладают системой прямого впрыска топлива.

Принцип работы двигателя CRDi

Особенность дизельных моторов CRDi (и аналогов) является в том, что к инжекторным форсункам подача топлива осуществляется из общего резервуара, где топливо находится под высоким давлением. Таким образом, данная конструкция, в отличие от привычных дизельных двигателей с топливным насосом и кулачковым приводом, позволяет подавать топливо под высоким давлением.

В целом процесс работы двигателя CRDi выглядит следующим образом:

  1. При повороте ключа зажигания дизельное топливо в топливной рейке Common-rail нагнетается при помощи специального насоса (данная рейка и есть резервуар, обозначенный выше);
  2. В рейке топливо за счет нагнетания насосом постоянно находится под давлением для впрыска;
  3. После этого из данной рейки топливо направляется под давлением к инжекторным форсункам по топливопроводам.

Преимущества двигателя CRDi и его аналогов

Дизельный двигатель подобной конструкции, имеющий систему непосредственного впрыска, обладает рядом очевидных преимуществ перед обычными моторами:

  • Повышенная экономичность. За счет высокого давления, которое сохраняется в системе постоянно, появляется возможность более эффективно направлять дизельное топливо в работу. Сгорание топлива происходит максимально, из-за чего его тратится меньше на работу двигателя;
  • Экологичность. Снижение количества потребляемого топлива и максимально полное сгорание рабочей смеси ведет к тому, что снижается в целом токсичность выхлопа;
  • Постоянное давление топлива. В системах с непосредственным впрыском давление топлива не зависит от скорости вращения коленчатого вала, объема топлива и других показателей из-за постоянного нагнетания давления в топливной рейке;
  • Подача топлива за счет электронного блока EDC. Подъем игры в инжекторной форсунке происходит за счет команды электронного блока, передаваемой на управляемый соленоид. То есть для этого процесса не требуется воздействия со стороны топлива;
  • Электронное управление. Такие параметры как угол опережения впрыска, количество впрыскиваемого топлива и давление впрыска задаются программно в электронном блоке управления. Это позволяет подобрать оптимальные значения для различных режимов работы двигателя. На программном уровне, в том числе, можно задать давление впрыска, зависимое от параметров скоростного режима, нагрузки и так далее;
  • Низкий уровень шума. В рассматриваемых системах реализуется фазированный впрыск (в современных двигателях до 9 фаз). Помимо преимуществ для скоростных характеристик, фазированный впрыск позволяет снизить уровень шума от работы мотора;
  • Высокое давление топлива. Обычные дизельные двигатели не позволяют добиться давления выше 300 кг/см2 для топлива, тогда как в системах с непосредственным впрыском это значение выше 2000 кг/см2.

Недостатки двигателя CRDi и его аналогов

Сама технология системы CRDi значительно превосходит стандартный дизельный двигатель. Но она является значительно более сложной, из чего вытекает целый ряд недостатков:

  • Чувствительность к качеству топлива. Из-за сложности конструкции системы велик риск ее повреждения при попадании в топливный насос, форсунку и другие элементы различного мусора, который может присутствовать в топливе. Поэтому для CRDi двигателей нужно использовать высококачественный дизель без посторонних примесей;
  • Высокая стоимость. Как можно понять из описания мотора CRDi, его конструкция значительно сложнее, чем у обычного дизельного мотора. Для правильной работы Common Rail требуется несколько датчиков, при этом также необходимо грамотно запрограммировать работу электронного блока управления. Это все значительно увеличивает стоимость CRDi мотора, в сравнении с обычными дизельными двигателями;
  • Сложность и цена ремонта. Моторы CRDi значительно сложнее, и за их диагностику и ремонт берутся далеко не все сервисные центры. Для их качественного обслуживания нужно иметь специальное оборудование и сотрудников с соответствующей квалификацией, разбирающихся в принципе работы Common Rail. Вместе с тем сама система не особо пригодна для ремонта, и многие ее элементы меняются только модульно, что повышает стоимость обслуживания.

Есть распространенное заблуждение в низкой надежности двигателя CRDi и его аналогов. Связано оно с тем, что мотор имеет повышенные требования к качеству дизельного топлива. Поскольку на территории России далеко не все заправки могут предоставить качественное топливо, это ведет к поломке мотора.

(117 голос., 4,54 из 5)

Источник: https://okeydrive.ru/crdi-dvigatel-avtomobilya/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Сам себе моторист
Какая коробка передач лучше типтроник или автомат

Закрыть