Непосредственный впрыск бензина – как это работает?
Бензин, подаваемый непосредственно в камеру сгорания, является старым изобретением, которое с многочисленными неудачами использовалось с 50-х годов, но только век принес в этом отношении усовершенствованные решения. Сегодня это настолько распространено, что новые двигатели с непрямым впрыском стали интересной экзотикой. Тем не менее, не все понимают разницу.
На протяжении десятилетий системы впрыска работали по принципу подачи топлива во впускные каналы. Форсунки расположены перед впускными клапанами, благодаря чему топливо омывает головки клапанов, а также седла клапанов и смешивается с воздухом еще до того, как он попадет в камеру сгорания.
При непосредственном впрыске форсунка (ее наконечник) помещается в цилиндра не впускная система, так подается топливо непосредственно в камеру сгоранияотсюда и название решения — бензиновый непосредственный впрыск (GDI). Еще одно и очень важное отличие давление впрыска от нескольких десятков до примерно 200 бар. Для сравнения, при непрямом впрыске это всего несколько баров.
Common Rail не только в дизеле
Системы впрыска Common Rail ассоциируются только с дизельными двигателями, используемыми с конца 90-х годов, но это именно то, что это решение позволило также разработать прямой впрыск бензина. (ГДИ). Что ж, в бензиновом двигателе, как и в дизеле, топливо перед подачей к форсункам накапливается в топливной рампе, куда оно поступает под высоким давлением благодаря топливному насосу высокого давления. Двигатели с непрямым впрыском не имеют этих двух компонентов.
Однако, в отличие от дизелей, топливовоздушная смесь воспламеняется классическим способом, т.е. искрой от свечи зажигания. Однако – аналогично дизелям – при непосредственном впрыске давление в цилиндре выше после воспламенения смесипоэтому вырабатывается больше энергии, что означает более высокий крутящий момент в полном, но особенно низком и среднем диапазоне скоростей.
Два режима работы
Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском они обычно работают в двух режимах: с послойным впрыском и гомогенным впрыском.
При послойном впрыске двигатель работает на очень обедненной смеси. топлива при малой и средней нагрузке, что позволяет при правильной технике вождения снизить расход топлива. Такая смесь – как правило – не воспламеняется, но за счет своего расслоения в цилиндре воспламеняется. Идея состоит в том, чтобы направить его таким образом, чтобы его богатая часть попала на электрод свечи зажигания, а его воспламенение инициировало воспламенение остальной части заряда. Топливо подается через форсунку очень кратковременно, небольшими порциями непосредственно перед зажиганием свечи зажигания.
Система впрыска работает в гомогенном режиме теперь совершенно нормально для всего диапазона нагрузок. Топливо подается уже на такте впуска, что позволяет создать однородную смесь, поэтому, как и при непрямом впрыске, топливо смешивается с воздухом до того, как поршень достигнет верхнего положения на такте сжатия.
Преимущество непосредственного впрыска при сгорании топлива заключается в том, что испарение бензина происходит в рабочем пространстве цилиндраохлаждение груза и увеличение коэффициента заполнения цилиндра. Кроме того, холодное топливо охлаждает днище поршня, поэтому степень сжатия можно поднять и получить более высокий КПД двигателя, не опасаясь неблагоприятной детонации сгорания.
Например – первый массовый двигатель Mitsubishi GDI отличался степень сжатия 12а на французском двигателе HPI степень сжатия была 11,4. Степень сжатия ранних двигателей Volkswagen 1.6 FSI также характеризовалась степенью сжатия 12. В результате достигался высокий КПД двигателя.
