Двигатели с прямым впрыском топлива сейчас выпускают такие авто-производители, как Мицубиси, Тойота, Ниссан, Фольксваген и Ауди. Не так давно сюда же вошел и Мерседес, имеющий новый Твин Пульс. Многие автолюбители заинтересованы вопросами, которые связаны с особыми способами эксплуатации этих моторов.
Что такое прямой впрыск?
На бензиновый двигатель устанавливаются системы питания, включающие несколько типов осуществления подачи топлива под давлением через инжекторы. Названия систем впрыска зависят от способов впрыскивания топлива (их, называют, соответственно, центральным, многоточечным и непосредственным впрыском).
- У мотора, имеющего центральный впрыск, имеется одна форсунка, которая располагается на месте карбюратора и производит подачу топлива во впускной коллектор.
- При использовании многоточечного впрыска форсунки устанавливаются для каждого цилиндра и начинают производить подачу топлива во впускной тракт, который находится возле клапана.
- За счет прямого впрыска подача топлива происходит в сам цилиндр, то есть форсунку в данной системе выводят в камеру сгорания. Благодаря этой особенности данная система подачи топлива получила соответствующее название.
Из-за проблем, связанных со сбережением энергоресурсов и загрязнением окружающей среды, создаются моторы, которые имеют непосредственный впрыск топлива. Такая технология подачи топлива на 10 - 30 процентов повышает экономичность двигателей (если сравнивать с классическими моторами, в которых распределенный впрыск), и на 15 - 20 процентов снижает токсичность отработанных газов.
На характеристики двигателя положительно влияют два фактора:
1) В случае впрыскивания топлива прямо в цилиндр у нас есть возможность наиболее точно отмерять его порцию, поскольку нет потерь на образование пленки на стенках коллектора (называется впускным трактом);
2) Подача топлива происходит в два этапа, что дает возможность, используя небольшие нагрузки, обеспечивать работу двигателя с помощью сверх обедненных смесей в следующих соотношениях 30:1, 40:1, 50:1 (соотношение воздух-топливо). Или производить улучшенное наполнение цилиндров свежим зарядом (в случае максимальных нагрузках), при этом увеличивая мощность мотора.
Чтобы пере-обедненная смесь могла воспламеняться, в таких двигателях используют послойный способ смесеобразования. В данном способе в области свечи зажигания происходит концентрация горючей смеси с учетом нормального соотношения воздух - топливо (14,7 к 1), а в остальных зонах - пере-обедненная смесь, и в некоторых случаях воздух. Для того чтобы разделить содержимое цилиндров на несколько слоев, конструкторами была разработана специальная геометрия впускного тракта и дна поршня вместе с выемкой, с помощью которых создается завихренный поток впускаемого воздуха. Используя режим малых нагрузок, подача топлива начинает осуществляться в конце такта сжатия, то есть в тот момент, когда поршень прошел половину своего пути к верхней мертвой точке. После этого происходит завихрение струи впрыскиваемого топлива по направлению к свече зажигания. Таким образом, формируется область, в которой содержится обогащенная горючая смесь в зоне искрового разряда. При этом происходит хорошее загорание смеси, а пламя, которое образовалось, начинает воспламенять обедненную смесь в других зонах камеры сгорания.
Возможные проблемы
Самыми привлекательными характеристиками считаются:
- высокая мощность,
- небольшой расход топлива,
- достаточно минимальный выхлоп.
Но здесь следует учитывать и неблагоприятный фактор, который может оказать свое воздействие на ресурс топливной аппаратуры двигателей, имеющих непосредственный впрыск топлива. Все зависит от качества бензина, который продается на многих автозаправках в России.
Основная опасность таится не в самом бензине, а в мусоре, сере и воде. А все дело в том, что у систем питания двигателей с непосредственным впрыском топлива наиболее сложная конструкция, чем у обычных моторов, имеющих распределенный или одно-точечный впрыск. Для того чтобы точно отмерять порции топлива и добиться полного распыления в цилиндрах необходимо создание большого, так называемого, рабочего давления топлива в системе (от 50 до 100 килограмм на квадратный сантиметр). Поэтому непосредственный впрыск оборудовали вторичным плунжерным насосом, и достаточно мощными электроклапанами форсунок.
Такие два "жизненно" необходимых узла оказались самыми слабо-защищенными от негативного воздействия серы, воды и мусора. Сера с водой активизируют процессы, связанные с окислением на поверхности деталей, а мусор, в свою очередь, заставляет изнашиваться калиброванные отверстия форсунок и плунжерных пар наносов. Для данного случая это является наиболее актуальным, поскольку смазывающее свойство бензина во много раз неэффективное, чем у дизельного топлива. Благодаря износу происходит снижение рабочего давления и ухудшение качества распыления бензина. А это в свою очередь влияет на характеристики двигателей и равномерность их работы.
Для того чтобы снизить негативное воздействие серы на детали системы питания и иридиевый катализатор, инженеры придумали, как адаптировать двигатели к европейским условиям. Это было сделано не только для всего восточноевропейского рынка, а полностью для Европы, что объясняется наличием в западноевропейском бензине большого содержания серы, по сравнению с японским, и отсутствием мусора.
