Во время разгона двигатель работает на обычной смеси, но после разгона, когда режим движения замер и нет резкого перепада, силовой агрегат переключается на очень бедную смесь, экономя топливо.
Современные двигатели и их боли. Непосредственный впрыск в России
Узнайте, почему непосредственный впрыск создает для российских автовладельцев проблемы, о которых не знают японцы и европейцы.
За годы активного сотрудничества между потребителями и специалистами автомобильного сервиса, всевозможных испытаний продукции и самостоятельного ремонта, мы накопили огромную базу знаний. Сегодня мы продолжаем серию публикаций о распространенных проблемах современных двигателей. Мы ни в коем случае не хотим сказать производителям автомобилей, что мы рекомендуем им деактивировать. Вся информация была собрана из личных бесед или личного опыта экспертов LAVR.
Сегодняшняя тема — это вопрос о двигателях с непосредственным впрыском топлива.
Прямое распыление или прямое опрыскивание считается новейшей технологией. Сама технология была опробована на автомобильных двигателях еще до войны, но в нее были внесены некоторые изменения. Сегодня (с 2007 года) автомобили с двигателями с прямым впрыском, проехавшие более 40 000 км, страдают от ряда типичных проблем, за которыми следует сложный и дорогостоящий ремонт. В то же время двигатели с наддувом сталкиваются с проблемами раньше и чаще, чем обычные атмосферные двигатели, из-за более высоких температурных напряжений во впускном трубопроводе.
Опытные техники гарантируют, что проблемы начнутся раньше, чем другие проблемы в клапане. Отложения накапливаются и затвердевают во впускных клапанах уже при пробеге 20 000 км.
Причина тенденции к закупориванию клапанов очень проста. При дисперсионном распылении форсунки впрыскивают бензин в клапаны, который охлаждает и промывает их. При непосредственном впрыске это невозможно, поэтому клапаны нагреваются еще больше, а масляная пыль из системы вентиляции картера прилипает к клапанам, постепенно образуя «слой» из масла и углеродистых отложений. Это препятствует газообмену и герметизации камеры сгорания. Если вспомнить, что большинство современных двигателей рассчитаны на правильный расход масла, то становится ясно, что грязь образуется очень быстро. К группам особой опасности относятся двигатели, которые часто работают при низких нагрузках. Стойте в пробках.
Впускные клапаны и окна головки блока цилиндров на двигателях с прямым впрыском следует очищать каждые 500 000 км. В большинстве случаев это делается механически путем разборки. Однако то же самое можно сделать с помощью пенного крема LAVR COMPLEX, который распыляется по бокам впускного коллектора. Также доступны продукты, специфичные для импорта.
Перебои в зажигании
Двигатели с прямым впрыском известны своим особым поведением при запуске.
Причиной может быть засорение клапана или недостаточная компрессия. Однако они также имеют технические характеристики. -По причине потери теплового зазора при температурах ниже 25°C топливоподкачивающий насос не может развить номинальное давление и не запускается. Проблема усиливается по мере увеличения пробега. Двигатель начинает трястись и не запускается в холодном состоянии.
Кроме того, двигатель работает с очень бедной смесью, что приводит к низкой теплоотдаче на холостом ходу. Это означает, что после трудного запуска двигателю требуется много времени для достижения рабочей температуры, что приводит к значительному износу топливного насоса и форсунок. Маленький двигатель может быть слишком холодным, и холодный воздух может выходить из радиатора. Применяются те же рекомендации. Поддерживайте компоненты системы питания двигателя в максимально эффективном состоянии, регулируя подачу топлива и содержа бак, фильтр, топливопроводы, форсунки, камеру сгорания и впускной коллектор в полной чистоте.
Прямой впрыск не прижился в гражданских автомобилях после войны. По меньшей мере, странно считать очень известный Mercedes 300SL «нормальным автомобилем». Volkwald был двухтактным (!). 700Sport с двигателем с прямым впрыском был построен легко. Однако гоночные автомобили оценили новые возможности. И Ferrari, и Mercedes успешно испытали новинку.
Первые бензиновые двигатели с системой прямого или непосредственного впрыска топлива управляемого электроникой
Первым автопроизводителем, внедрившим электронно-управляемый прямой впрыск бензина, была японская Mitsubishi, назвавшая эту технологию GDI (petrol direct injection).
После Mitsubishi другие производители автомобилей начали применять эту технологию, каждый используя свое название: Volkswagen — FSI, Audi — TFSI, Renault — IDE, Ford — SCi, Mazda — DISI, Toyota — D4, General Motors — Direct, BMW-HPI , Alfa Romeo — JTS, Mercedes-Benz — CGI, PSA — HPi и т.д.
Что такое прямой или непосредственный впрыск топлива
Суть этой технологии заключается в том, что топливо впрыскивается в цилиндры через топливные форсунки, которые впрыскивают топливо непосредственно в цилиндры высокого давления в соответствии с инструкциями компьютера, а не через впускной коллектор и клапаны, как в случае с распределенным впрыском топлива.
Это не только повышает эффективность работы двигателя, но и значительно снижает расход топлива. А также вредные выбросы в атмосферу, против которых усиленно борются все современные экологи. Однако, хотя эта технология имеет свои преимущества, она также имеет свои недостатки.
Недостатки системы прямого или непосредственного впрыска топлива
Важно отметить, что система впрыска топлива очень чувствительна к качеству самого топлива, поэтому автомобили с двигателями, оснащенными этой системой, следует заправлять бензином АИ-98. Причина в том, что некачественное топливо в лучшем случае засоряет форсунки и клапаны, создает отложения, которые не исчезают со временем, а в худшем — выводит из строя топливный насос высокого давления (ТНВД).
Проблема стоит особенно остро, если вы покупаете подержанный автомобиль с двигателем с непосредственным впрыском топлива. В данном случае неизвестно, соблюдал ли предыдущий владелец все правила эксплуатации. В результате вы не застрахованы от возможных проблем с двигателем и топливной системой в ближайшем будущем, ремонт которых может обойтись очень дорого.
Технология прямого или косвенного впрыска топлива была первоначально разработана для дизельных двигателей. Стоит отметить, что в том виде, в котором она существует сегодня, она была разработана и успешно внедрена в начале 20 века российским инженером Вадимом Аршауловым.
Как работает система непосредственного впрыска топлива GDI
Непосредственный впрыск топлива используется в современных бензиновых двигателях для повышения топливной экономичности и эффективности использования мощности. Бензин впрыскивается непосредственно в камеру сгорания цилиндра, где он смешивается с воздухом, образуя смесь. Первым двигателем с такой системой впрыска был двигатель GDI (Mitsubishi). GDI — это «direct petrol injection» — дословно переводится как «прямой впрыск бензина».
Сегодня другие автопроизводители используют системы, схожие с непосредственным впрыском бензина, называя их TFSI (Audi), FSI или TSI (Volkswagen), JIS (Toyota), CGI (Mercedes) и HPI (BMW). Основные различия между этими системами заключаются в рабочем давлении, конструкции и расположении топливных форсунок.
Конструктивные особенности двигателей GDI
Традиционные системы непосредственного впрыска топлива конструктивно состоят из следующих компонентов
- Топливный насос высокого давления (ТНВД). Чтобы система работала эффективно (производила тонкий впрыск), бензин должен подаваться в камеру сгорания под высоким давлением 5-12 МПа (аналогично дизельным двигателям).
- Электрические топливные насосы низкого давления. Топливо подается из бензобака к топливному насосу под давлением 0,3-0,5 МПа.
- Преобразователь низкого давления. Определяет уровень давления, создаваемого электронасосом.
- Инжекторы высокого давления. Управляет впрыском топлива в цилиндр. Оснащен вихревым распылителем, который может создавать необходимую форму топливного отвода.
- Плунжер. Он специально разработан с полым пространством, которое позволяет перераспределять топливную смесь к свече зажигания двигателя.
- Входной проход. Он имеет вертикальную конструкцию и обеспечивает обратный вихрь (вращение в противоположном направлении по сравнению с другими типами двигателей) для доставки смеси к свече зажигания, что позволяет воздуху более эффективно заполнять камеру сгорания.
- Датчик высокого давления. Расположен на топливной рейке и передает информацию в ЭБУ, который регулирует давление в соответствии с текущими условиями работы двигателя.
Операционные системы системы прямого впрыска.
Двигатели с непосредственным впрыском обычно имеют три основных режима работы
- Впрыск в цилиндр во время процесса сжатия (послойный впрыск). Принцип этого метода распыления заключается в образовании очень бедной смеси, что приводит к максимальной экономии топлива. Сначала воздух закачивается в камеру цилиндра, где он закручивается и сжимается. Затем топливо впрыскивается под высоким давлением, и полученная смесь направляется на свечу зажигания. Факел компактен, так как формируется в фазе максимального сжатия. Топливо окружено слоем воздуха, что снижает потери тепла и предотвращает преждевременный износ цилиндров. Эта функция используется, когда двигатель работает на низких оборотах.
- Впрыск вдоль впускного тракта (образование однородной смеси). Состав топлива в этом режиме почти стехиометрический. Воздух и бензин впрыскиваются в цилиндр одновременно. Смешивающий луч в этом процессе впрыска имеет коническую форму. Используется при высоких нагрузках (высоких скоростях).
- Двухступенчатый впрыск в линии сжатия и впуска. Используется для быстрого ускорения транспортных средств, движущихся на низких скоростях. Двойной впрыск в цилиндр снижает вероятность взрывов, которые могут произойти в двигателях с быстрой подачей концентрированной смеси. Сначала (во время цикла впуска воздуха) впрыскивается небольшое количество бензина, что приводит к обеднению смеси и снижению температуры в камере сгорания цилиндра. Во время максимального такта сжатия подается оставшееся топливо, и смесь становится более густой.
Особенности эксплуатации системы
Основным условием правильной работы двигателей с прямым впрыском является использование высококачественного бензина. Лучшая марка топлива обычно указана в руководстве по эксплуатации автомобиля.
Обычно рекомендуется использовать бензин с октановым числом 95 или выше. Однако важно отметить, что этот уровень не должен быть гарантирован различными добавками. Исключение составляют присадки, рекомендованные производителями двигателей и автомобилей.
Плохое качество топлива, особенно высокое содержание серы, бензола и углеводородов в отечественном бензине, может привести к преждевременному износу форсунок и возможному выходу из строя двигателя GDI.
Бензиновые двигатели с прямым впрыском менее требовательны к маслу, используемому в системе. Здесь лучше всего следовать инструкциям производителя.
Плюсы и минусы использования
Главная особенность двигателей gdi — прямая подача топлива в цилиндры. Это сокращает время цикла и значительно увеличивает мощность автомобиля (до 15%). Кроме того, снижается расход топлива (до 25%) и улучшается экологичность выхлопных газов. Это обеспечивает более эффективную работу автомобиля в городских условиях.
Для автомобилей с двигателями GDI эксплуатационные проблемы в основном связаны со следующим перечнем недостатков
- Необходимость нейтрализации выхлопных газов при работе двигателя на низких оборотах. Образование разбавленной топливно-воздушной смеси в выхлопных газах приводит к образованию ряда вредных компонентов. Для устранения этого необходимо установить систему рециркуляции выхлопных газов.
- Повышенные требования к топливу и маслу. Лучшим бензином для GDI является топливо с октановым числом 101, которое редко доступно на внутреннем рынке.
- Высокая стоимость производства и ремонта двигателя. Значительную часть проблемы составляют форсунки, подающие бензин в цилиндры. Они должны выдерживать высокое давление. Если они засорены из-за плохого качества топлива, их нельзя разобрать и прочистить. Инжекторы можно только заменить. Их стоимость в несколько раз превышает стоимость обычных.
- Все большее внимание уделяется системам фильтрации. Поскольку качество поступающего воздуха напрямую связано с состоянием форсунок, воздушные фильтры в таких системах нуждаются в более частой очистке и замене.
Отечественные водители очень скептически относятся к системам прямого впрыска из-за высокой стоимости обслуживания автомобиля. С другой стороны, такие двигатели считаются передовой технологией, разрабатываются и активно внедряются в автомобильной промышленности по всему миру.
