Система непосредственного впрыска топлива – устройство, принцип действия

Система непосредственного впрыска топлива является самой современной системой впрыска топлива бензиновых двигателей. Работа системы основана на впрыске топлива непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Впервые система непосредственного впрыска была применена на двигателе GDI (Gasoline Direct Injection – непосредственный впрыск бензина), устанавливаемом на автомобили компании Mitsubishi. В настоящее время система непосредственного впрыска используется в двигателях многих автопроизводителей. Передовики Audi (двигатели TFSI) и Volkswagen (двигатели FSI, TSI), которые практически полностью перешли на бензиновые двигатели с непосредственным впрыском.

Двигатели с непосредственным впрыском имеют в своем активе BMW (двигатели N54, N63), Infiniti (двигатели M56), Ford (двигатели EcoBoost), General Motors (двигатели Ecotec), Hyundai (двигатели Theta), Mazda (двигатели Skyactiv), Mercedes-Benz (двигатели CGI).

Применение системы непосредственного впрыска позволяет достичь до 15% экономии топлива, а также сокращения выброса вредных веществ с отработавшими газами.

Устройство системы непосредственного впрыска топлива

Конструкция системы непосредственного впрыска топлива рассмотрена на примере системы, устанавливаемой на двигатели FSI (Fuel Stratified Injection – послойный впрыск топлива). Система непосредственного впрыска составляет контур высокого давления топливной системы двигателя и включает топливный насос высокого давления, регулятор давления топлива, топливную рампу, предохранительный клапан, датчик высокого давления и форсунки впрыска.

Топливный насос высокого давления служит для подачи топлива к топливной рампе и далее к форсункам впрыска под высоким давлениям (3-11 МПА) в соответствии с потребностями двигателя. Основу конструкции насоса составляет один или несколько плунжеров. Насос приводится в действие от распределительного вала впускных клапанов.

Регулятор давления топлива обеспечивает дозированную подачу топлива насосом в соответствии с впрыском форсунки. Регулятор расположен в топливном насосе высокого давления. Топливная рампа служит для распределения топлива по форсункам впрыска и предотвращения пульсации топлива в контуре. Предохранительный клапан защищает элементы системы впрыска от предельных давлений, возникающих при температурном расширении топлива. Клапан устанавливается на топливной рампе.

Датчик высокого давления предназначен для измерения давления в топливной рампе. В соответствии с сигналами датчика блок управления двигателем может изменять давление в топливной рампе. Форсунка впрыска обеспечивает распыление топлива в камере сгорания для образования топливно-воздушной смеси.

Согласованную работу системы обеспечивает электронная система управления двигателем, которая является дальнейшим развитием объединенной системы впрыска и зажигания. Традиционно система управления двигателем объединяет входные датчики, блок управления и исполнительные механизмы.

Помимо датчика высокого давления топлива в интересах системы непосредственного впрыска работают датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик положения распределительного вала, датчик положения педали акселератора, расходомер воздуха, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик температуры воздуха на впуске.

В совокупности датчики обеспечивают необходимой информацией блок управления двигателем, на основании которой блок воздействует на исполнительные механизмы — электромагнитные клапаны форсунок, предохранительный и перепускной клапаны.

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное ;
• стехиометрическое гомогенное ;
• гомогенное.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа. Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1. Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Главные плюсы и минусы двигателей с непосредственным впрыском топлива

Двигатели с непосредственным впрыском (также используется термин «прямой впрыск», или GDI) начали появляться на автомобилях не так давно. Однако технология набирает популярность и все чаще встречается на моторах новых автомобилей. Сегодня мы в общих чертах постараемся ответить, что такое технология непосредственного впрыска и стоит ли ее опасаться?

Для начала стоит отметить, что главной отличительной особенностью технологии является расположение форсунок, которые размещены непосредственно в головке блока цилиндров, соответственно, и впрыск под огромным давлением происходит напрямую в цилиндры, в отличие от давно зарекомендовавшей себя с лучшей стороны системы впрыска горючего во впускной коллектор.

Прямой впрыск впервые был испытан в серийном производстве японским автопроизводителем Mitsubishi. Эксплуатация показала, что среди плюсов главными преимуществами стали экономичность – от 10% до 20%, мощность – плюс 5% и экологичность. Основной минус – форсунки крайне требовательны к качеству топлива.

Стоит также отметить, что схожая система уже долгие десятилетия успешно устанавливается на дизельные двигатели. Однако именно на бензиновых моторах применение технологии было сопряжено с рядом трудностей, которые до сих пор не были окончательно решены.

В видео с YouTube-канала «Savagegeese» объясняется, что такое прямой впрыск и что может пойти не так в ходе эксплуатации автомобиля с данной системой. В дополнение к главным плюсам и минусам в видеоролике также объясняются тонкости профилактического обслуживания системы.  Кроме того, в ролике затрагивается тема систем впрыска во впускные каналы, которые можно в изобилии наблюдать на более старых моторах, а также моторы, которые используют оба метода впрыска горючего. Наглядно используя диаграммы Bosch, ведущий объясняет, как все это работает.

Чтоб узнать все нюансы, предлагаем посмотреть видео ниже (включение перевода субтитров поможет разобраться, если вы не очень хорошо знаете английский). Для тех, кому не слишком интересно смотреть, об основных плюсах и минусах непосредственного впрыска бензина можно прочитать ниже, после видео:

Итак, экологичность и экономичность – благие цели, но вот чем чревато использование современной технологии в вашем автомобиле:

Минусы

1. Очень сложная конструкция.

2. Отсюда вытекает вторая важная проблема. Поскольку молодая бензиновая технология подразумевает внесение серьезных изменений в конструкцию головок цилиндров двигателя, конструкцию самих форсунок и попутное изменение иных деталей мотора, к примеру ТНВД (топливный насос высокого давления), стоимость автомобилей с непосредственным впрыском топлива выше.

3. Производство самих частей системы питания также должно быть крайне точным. Форсунки развивают давление от 50 до 200 атмосфер.

Прибавьте к этому работу форсунки в непосредственной близости со сгораемым топливом и давлением внутри цилиндра и получите необходимость производства очень высокопрочных компонентов.

4. Поскольку сопла форсунок смотрят в камеру сгорания, все продукты сгорания бензина также осаждаются на них, постепенно забивая или выводя форсунку из строя. Это, пожалуй, самый серьезный минус использования конструкции GDI в российских реалиях.

5. Помимо этого необходимо очень тщательно следить за состоянием двигателя. Если в цилиндрах начинает происходить угар масла, продукты его термического распада достаточно быстро выведут из строя форсунку, засорят впускные клапаны, образовав на них несмываемый налет из отложений. Не стоит забывать, что классический впрыск с форсунками, расположенными во впускном коллекторе, хорошо очищает впускные клапаны, омывая их под давлением топливом.

6. Дорогой ремонт и необходимость профилактического обслуживания, которое тоже недешевое.

Помимо этого, в видео также объясняется, что при ненадлежащей эксплуатации на автомобилях с прямым впрыском могут наблюдаться загрязнение клапанов и ухудшение производительности, в особенности на турбированных двигателях.

Смотрите также: Подробное объяснение принципа работы двигателя с переменным сжатием Infiniti

Плюсы

1. Экологичность.

2. Экономичность (правда, здесь нужно сделать оговорку: реальная экономия бензина доступна в условиях, близких к идеальным) – экономия 5-10%.

3. Немного более высокая мощность.

4. GDI при непосредственном попадании топлива в цилиндр охлаждает головку поршня.

5. Происходит лучшее смешение топливовоздушной смеси в цилиндрах.

6. Меньше детонация.

7. Требуется гораздо меньше топлива, смесь при определенных условиях работы мотора может обедняться до 30:1

8. Процесс работы двигателя точнее контролируется при помощи компьютера.

Таким образом, если выполнять определенные правила, предписанные автопроизводителем, а именно заправляться на проверенных заправках качественным топливом и регулярно проводить техническое обслуживание топливной системы автомобиля, то ухудшения качеств мотора, а тем более поломок оборудования можно избежать.  Специалисты также советуют проводить прочистку форсунок после каждых 50-60 тыс. км.

Купить дизельные форсунки Duramax, Cummins, Powerstroke онлайн

Найдите правые детали

для вашего грузовика

Shop Chevy / Gmc Duramaxlb7 2001-2004.5lly 2004.5-2005lbz 2006-2007.5lmm 2007.5-2010LML 2011-2016lgh 2011-2016L5P 2017-CurrentDuramax Cat 2 Micron Fuel Filter upgrege / adapter upgrege / adapter. Shop Dodge Cummins5.9 2003-2004.55.9 2004.5-20076.7 Pickup 2007-20126.7 Pickup 2013-20186.7 ПИТАНИЙ 2019-20206.7 CAB & CASSIS 2007-2010.56.7 CAB & CABSIS 2010.5-20126.7 CAB & CABSIS 2013-2018RAMRAMRAMRAME 3.00006

Shop Ford Powerstroke1994-1998 Ford 7.3 Powerstroke Injectors1997-1999 Ford 7.3 Powerstroke Injectors1999-2003 Ford 7.3 Powerstroke Injectors2003-2007 Ford 6.0 Powerstroke Injectors2008-2010 Ford 6.4 Powerstroke Injectors2011-2014 Ford 6.7 Powerstroke Injectors2015-2019 Ford 6.7 Powerstroke Injectors2020-Current Ford 6.7 Форсунки Powerstroke

лучшие запчасти.

лучшие цены.
лучший сервис.
период.

Нажмите на марку вашего грузовика, чтобы начать

Найдите правые детали для вашего грузовика

Shop Chevy / Gmc Duramaxlb7 2001-2004.5lly 2004.5-2005lbz 2006-2007.5lmm 2007.5-2010LML 2011-2016LGH 2011-2016L5P 2017-CurrentDURAMAX CAT 2 Micron Fulater Filent Filter Exchage / Adapter Kit

666. Dodge Cummins5.9 2003-2004.55.9 2004.5-20076.7 Pickup 2007-20126.7 Pickup 2013-20186.7 Pickup 2019-20206.7 Cab & Chassis 2007-2010.56.7 Cab & Chassis 2010.5-20126.7 Cabsis 2013-2018RAL 3,0666696669666966696669666.7

6966.7. Форд Пауэрстроук1994-1998 Ford 7.3 Powerstroke Injectors1997-1999 Ford 7.3 Powerstroke Injectors1999-2003 Ford 7.3 Powerstroke Injectors2003-2007 Ford 6.0 Powerstroke Injectors2008-2010 Ford 6.4 Powerstroke Injectors2011-2014 Ford 6.7 Powerstroke Injectors2015-2019 Ford 6.7 Powerstroke Injectors2020-Current Ford 6.7 Powerstroke Injectors

почему выбирают нас?

Детали самого высокого качества

Мы гордимся тем, что продаем детали только самого высокого качества от OEM-производителей. У нас есть тысячи деталей на складе и готовы к отправке!

самые низкие цены

Мы гарантируем, что у нас самые низкие цены. Если вы найдете аналогичный товар в другом месте дешевле, мы предложим аналогичный или более выгодный!

бесплатно ДОСТАВКА ЗА 2-3 ДНЯ

Большинство заказов на сумму более 100 долларов США, размещенных до 16:00 по тихоокеанскому стандартному времени с понедельника по пятницу, будут отправлены БЕСПЛАТНО в тот же рабочий день.

Почему выбирают нас?

Без предоплаты за ядро ​​

У нас есть гибкие варианты оплаты за ядро, не требующие предоплаты.

Лучшая в отрасли гарантия

Мы предлагаем лучшую в отрасли гарантию на каждый продаваемый нами продукт!

Превосходное обслуживание и репутация

Более 5 337 отзывов клиентов и средний рейтинг 4,9 звезды говорят сами за себя.

72 000

детали в наличии и готовы к отправке сегодня

175 256

форсунок продано

30 000

довольные клиенты

4.

9

более 900 отзывов0006

центр ресурсов

Выберите тему ниже, чтобы узнать больше.

156 000

детали в наличии и готовы к отправке сегодня

190 652

форсунок продано

53 461

довольных клиентов

0,9 0,9

более 90 отзывов

о нас

Компания InjectorsDirect.com была основана в Сан-Луис-Обиспо, штат Калифорния, в 2009 году. После замены форсунок в LB7 Duramax мы поняли, что владельцам дизельных пикапов нужен лучший способ получить качественные детали для впрыска топлива. для своих грузовиков по разумным ценам. Мы предлагаем запчасти для двигателей Duramax, Cummins и Power Stroke Diesel. Наши опытные технические специалисты обучены тестировать и обслуживать всю предлагаемую нами продукцию.

Узнать больше

магазин одежды

Ознакомьтесь с последней одеждой и сувенирами. У нас есть что-то для всех!

купить сейчас

Fleet 101: Сравнение прямого и портового впрыска в двигателях – техническое обслуживание

Совершенно новые 6,6-литровые газовые двигатели для Chevrolet Silverado HD оснащены технологией прямого впрыска.

Фото: General Motors

Двигатели грузовиков немного изменились с тех пор, как первые автомобили появились на дорогах, но основная предпосылка для бензиновых двигателей остается той же: вам нужно топливо, кислород и искра, чтобы заставить его работать. На базовом уровне топливо доставляется путем впрыскивания его в камеру сгорания двигателя посредством расчетного выброса мелкодисперсной струи.

Первоначально способ смешивания топлива с воздухом заключался в использовании карбюратора, запатентованного в 1872 году. С учетом обновленных потребностей в каталитических нейтрализаторах карбюраторы перестали быть эффективными. Сегодня мы используем впрыск топлива, и есть два основных способа сделать эту смесь в двигателе внутреннего сгорания – непосредственный впрыск или впрыск через порт.

Но впрыск через порт лучше прямого впрыска? И каковы преимущества прямого впрыска перед впрыском через порт?

Во-первых, мы начнем с основ: что такое непосредственный впрыск?

Двигатели с непосредственным впрыском использовались в истребителях во время Второй мировой войны уже довольно давно. Это способ подачи топлива, при котором топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

«В двигателе с непосредственным впрыском топливо распыляется за счет экстремального давления, используемого для его впрыска — до 2200 фунтов на квадратный дюйм (psi) на совершенно новых 6,6-литровых бензиновых двигателях V-8, предлагаемых на Chevrolet Silverado 2020 года. HD», — пояснил Майк Коциба, помощник главного инженера по двигателям Small Block в General Motors.

Распределительный впрыск топлива используется с 1980-х годов и означает, что топливо подается в двигатель непосредственно во впускной коллектор или головку блока цилиндров. Топливо распыляется на клапан, который затем использует тепло от клапана для дальнейшего распыления топлива.

«Обе системы направлены на распыление топлива для более эффективного сгорания топлива. Разница заключается в том, как они распыляют топливо: прямой впрыск использует очень высокое давление и распыляется непосредственно в область свечи зажигания для воспламенения. Впрыск топлива через порт использует тепло от клапанов для распыления топлива перед попаданием в цилиндр, когда клапан открывается», — сказал Коциба.

Наиболее значительным преимуществом прямого впрыска является впрыск более холодной воздушно-газовой смеси в цилиндр. Это снижение тепла имеет два преимущества.

«Во-первых, он обеспечивает более высокую степень сжатия, что обеспечивает более высокую производительность и эффективность. Во-вторых, он обеспечивает лучшую работу двигателя при холодном пуске, что особенно важно в холодном северном климате», — отметил Кочиба.

Самым большим преимуществом системы впрыска топлива во впускной коллектор является естественная очистка клапанов при каждом распылении топлива.

«Для двигателей с непосредственным впрыском мы разработали сложные системы для предотвращения отложений на клапанах, включая систему принудительной вентиляции картера, которая помогает предотвратить отложение масла на клапанах», — добавил он.

Одним из недостатков впрыска через порт является то, что топливо может скапливаться и поглощаться окружающими участками, что затрудняет его контроль.