Двухтактный мотор с непосредственным впрыском

Что лучше: распределенный (MPI) или непосредственный впрыск (GDI)?

AutoBlogCar.Ru – Полезные статьи для автолюбителей | https://autoblogcar.ru/engine/

Многие современные инжекторные двигатели оснащаются различной системой впрыска топлива. Уже давно ушел в историю моновпрыск, а тем более карбюратор, и сейчас остались два основных вида – это распределенный и непосредственный тип (на многих автомобилях они «скрыты» под аббревиатурами MPI и GDI). Однако простой обыватель реально не понимает в чем разница, а также — какой из них лучше.

Действительно пришел в салон смотришь на комплектации, а там сплошные MPI или GDI , могут быть еще и Турбо варианты. Начинаешь спрашивать консультанта, а он однозначно хвалит непосредственный впрыск, а вот распределенный (ну если уж денег не хватает). Но чем он так хорош то? Зачем переплачивать, и тратится именно на него?

Распределенный или многоточечный впрыск топлива

Начнем именно с него, все потому что он появился первым (перед своим оппонентом). Прототипы существовали еще на заре 20 века, правда они были далеко от идеала и зачастую использовали механическое управление.

Сокращение MPI (Multi Point Injection) – многоточечный распределенный впрыск. По сути это и есть современный инжектор.

Сейчас с развитием электроники карбюратор и прочие системы питания, которые были на заре, уходят в прошлое. Распределенный впрыск это электронная система питания, которая основана на инжекторах (от слова injection — впрыск), топливной рампе (куда они устанавливаются), электронном насосе (который крепится в баке). Все просто ЭБУ дает приказания насосу качать топливо, оно по магистрали идет до топливной рампы, далее в инжектора и после распыляется на уровне впускного коллектора.

Но эта система также шлифовалась годами. Существуют три типа впрыска:

  • Одновременный . Раньше в 70 – 80 годы никого не заботила цена на бензин (стоял он дешево), также никто не думал об экологии. Поэтому впрыск топлива происходил сразу во все цилиндры, при одном обороте коленчатого вала. Это было крайне не практично, потому как обычно (в 4 цилиндровом двигателе) — два поршня работают над сжатием, а другие два отводят отработанные газы. И если подавать бензин сразу во все «горшки» то другие два просто выкинут его в глушитель. Крайне затратно по бензину и очень вредно по экологии.
  • Попарно-параллельный . Этот вид в распределительном впрыске как вы наверное уже догадались, происходил в два цилиндра по очереди. То есть топливо поступало именно туда, где сейчас происходит сжатие.
  • Фазированный тип . Это самый совершенный на данный момент метод, здесь каждая форсунка живет «своей жизнью» и управляется отдельно. Она подает бензин именно перед тактом впуска. Здесь происходит максимальная экономия смеси, а также высокая экологическая составлявшая

Третий тип сейчас устанавливается на все современные модели автомобилей.

Где находится инжектор? Здесь кроется основное отличие распределительного впрыска от непосредственного. Форсунка находится на уровне впускного коллектора, рядом с блоком двигателя.

Смешение воздуха и бензина происходит именно в коллекторе. От дроссельной заслонки поступает дозированный воздух (который вы регулируете педалью газа), при достижении им форсунки впрыскивается топливо, получается смесь, которая уже затягивается через впускные клапана в цилиндры мотора (дальше сжатие, воспламенение и отвод отработанных газов).

ПЛЮСАМИ такого метода можно назвать относительную простоту конструкции, дешевизну, также сами инжектора не должны быть сложными и устойчивыми к высоким температурам (потому как не имею контакта с горючей смесью), работают дольше без очистки, не так требовательны к качеству топлива.

Читайте также:  Замена мотора печки славута

МИНУСЫ больший расход топлива (по сравнению с оппонентом), меньшая мощность

Но из-за простоты, дешевизны и неприхотливости устанавливаются на большое количество моторов не только бюджетного сегмента, но и D-класса.

Появился не так давно, в 80 – 90 года прошлого века. Развитием активно занимались такие бренды как MERCEDES, VOLKSWAGEN, BMW и т.д.

Сокращение GDI ( Gasoline Direct Injection ) – впрыск непосредственно в камеру сгорания.

Впрыск происходит по принципу фазированного типа, то есть каждая форсунка управляется отдельно. Зачастую они закреплены в рампу высокого давления (что-то наподобие COMMON RAIL), но бывают и отдельные элементы топливо подходит именно к каждой отдельно.

В чем отличие? Форсунки вкручиваются в сам блок двигателя и имеют непосредственное соприкосновение с камерой сгорания и воспламененной топливной смесью.

Воздух также подается через дроссель, далее по впускному коллектору – через клапана заходит в цилиндры мотора, после этого на цикле сжатия впрыскивается топливо, смешиваясь с воздухом и воспламеняясь от свечи. ТО есть смесь происходит непосредственно в двигателе, а не во впускном коллекторе, в этом то и кроется основная РАЗНИЦА!

ПЛЮСЫ. Топливная экономичность (может достигать до 10%), большая мощность (до 5%), лучшая экология.

МИНУСЫ . Нужно понимать форсунка находится рядом с воспламененной смесью, из этого вытекает:

  • Сложная конструкция
  • Сложное обслуживание
  • Дорогой ремонт и профилактика
  • Требование к качеству топлива (иначе банально забьется)

Как видите эффективно-технологично, но дорого обслуживать.

Как видите и тот и другой тип имеют весомые преимущества перед другим, видимо пока существуют оба.

Источник

Просто о сложном: что такое непосредственный впрыск топлива

Например, всё тот же пресловутый TSI. Известно, что бензина потребляет мало, а едет не по-силам шустро. Да в общем-то, уже практически все крупные автопроизводители перешли на непосредственный впрыск. А как он устроен и чем отличается от «посредственного»? 🙂 Давайте разбираться.
Вообще, для начала неплохо бы рассмотреть, чем в принципе система с впрыском топлива (она же инжекторная) отличается от «дедушки» всех топливных систем автомобиля — карбюратора. Но об этом я расскажу как-нибудь позже, а сегодня поговорим об отличиях непосредственного впрыска бензина от распределенного — классического, то бишь.

Пройдя нелегкий путь от топливного бака до топливной рейки двигателя, бензин попадает в цилиндры. Это общая очевидная схема. А вот далее начинаются различия.

Распределенный впрыск

В системе с распределенным впрыском топлива форсунка (это устройство, распрыскивающие топливо в виде мелкодисперсной пыли) установлена во впускном коллекторе — по одной перед каждым цилиндром. То есть она расположена перед впускным клапаном.

Что происходит в процессе работы: на такте впуска, когда поршень идет вниз и впускной клапан открывается, форсунка впрыскивает необходимое количество топлива во впускной коллектор, где он, перемешиваясь с воздухом, попадает в цилиндр уже в виде готовой топливо-воздушной смеси. После чего, на такте сжатия смесь эта сжимается и поджигается свечой.

Непосредственный впрыск

А вот в случае с непосредственным впрыском, форсунка стоит в головке блока цилиндров и часть ее «торчит» непосредственно (ага) в камере сгорания. И топливо впрыскивается не на такте впуска, а в конце такта сжатия, когда и перемешивается с воздухом — уже практически в момент поджига свечой.
Примечание . Здесь стоит отметить, что системы непосредственного впрыска имеют разные алогоритмы подачи топлива — в том числе и такой, когда подача осуществляется и на такте впуска, и на такте сжатия.

Читайте также:  Разборка фольксваген пассат мотор

Отличия друг от друга

Ниже на картинке я очень схематично сравнил момент работы этих двух систем. Но не вдаваясь в технические тонкости процесса, здесь просто нужно понять главное отличие этих двух вариантов питания:

В системе с распределенным впрыском в цилиндры поступает уже готовая смесь воздуха и бензина. В системе с непосредственным впрыском топливо подается отдельно, смешиваясь с воздухом уже в цилиндре.

Логично задать вопрос: какие плюсы дает второй вариант?

Основных преимуществ целая куча:

  • Конечно, топливная экономичность. Системы с непосредственным впрыском ( далее — НВ ) умеют работать на сверхбедных составах смеси. Так, широко распространенный двигатель 1.8 TSI от Volkswagen на холостых «нюхает» всего около 0.6-0.7 литра в час.
  • Второй конек таких систем — удельная мощность на единицу объема. Другими словами, двигатель с НВ будет на 10-15% мощнее своего аналога одинакового объема с классической распределенной системой питания. Это достигается за счет как более точной дозировки топлива в различных режимах работы двигателя, так и за счет более оптимизированной схемы смешивания с воздухом и последующего более эффективного сгорания смеси.
  • Хоть и мало кого в нашей стране волнует, но экологичность. Собственно, это является следствием всего вышеперечисленного. Меньше расход топлива — меньше накоптит воздух, если говорить по-простому. Плюс, возможность работы на сверхбедных смесях и более эффективное (т.е., более полное, без «сажи») сгорание, сами по себе делают выхлоп более чистым.

Разумеется, нельзя не сказать и о недостатках, куда же без них. 🙂

  • Дорого. Топливная аппаратура систем с НВ на порядок дороже и сложнее классических.
  • Высокая чувствительность к качеству топлива. Кстати, один из основополагающих факторов отпугивания людей при покупке машины с НВ. Наверняка многие помнят байки, как первопроходцы систем с непосредственным впрыском (японцы со своим GDI) могли запросто и враз помереть после одной заправки в какой-нибудь деревне, в те самые веселые 90-е годы. Так вот, байки-байками, а таки действительно могли.

Конечно, сейчас такие системы питания уже давно отлажены и получили широчайшее распространение, а качество бензина в крупных городах даже у нас в целом стало более-менее сносным. Так что, не нужно поддаваться паранойе: если вы не планируете регулярно эксплуатировать такую машину глубоко в «Васюках», то всё будет хорошо. Скажу больше — на непосредственный впрыск постепенно переходят даже недорогие бренды, а носителями таких моторов становятся модели всё доступнее по классу.

Надеюсь, кому-то было полезно!

P.S.: Друзья, буду очень рад лайкам и подписке! Делитесь в соцсетях!

Другие мои статьи на авто тему ниже и также в журнале Дзен OVER9000:

Источник

Шаг 1 — непосредственный впрыск, шаг 2 — двухтактный цикл

Вы используете Internet Explorer устаревшей и не поддерживаемой более версии. Чтобы не было проблем с отображением сайтов или форумов обновите его до версии 7.0 или более новой. Ещё лучше — поставьте браузер Opera или Mozilla Firefox.

Aurum

опытный

Основным препятствием созданию мощных наддувных двухтактных моторов лёгкого топлива является тот факт что при 2х-тактном цикле тракты всасывания и выхлопа некоторое время (время продувки) сообщаются один с другим. При этом если в цилиндр подается свежая топливо-воздушная смесь, она может попасть в горячий выхлопной тракт что приведёт к пожару.

Но после того как изобрели и стали применять непосредственный впрыск топлива в цилиндры (первые я так понимаю немцы на Bf 109C с JuMo 210G начиная с 1937-38 гг.), подачу топлива можно начинать уже после того как выхлопной тракт закроется. Т.о. пожар становится невозможным.

Читайте также:  At fcg1 солдат мотор

Преимущества 2х-тактных моторов достаточно весомы.
1) Большая простота, надёжность за счёт значительного упрощения органов газораспределения.
2) соответственно меньшая стоимость;
3) большая литровая мощность или при той же мощность, значительно меньшие обороты двигателя.
4) для звездообразных моторов возможность иметь чётное число цилиндров (т.е. например не 9 а 10, или не 14, а 16) т.е. бОльшим рабочий объём при практически тех же габаритах.
5) отработанные 2х-тактные моторы давали бы возможность легче перейти к дизельным двигателям.

Меньшая частота работы 2х-тактного двигателя давала возможность для звездообразных моторов легче увеличивать число цилиндров в звезде т.к. нескомпенсированные силы инерции зависящие от частоты были бы значительно меньше. Кроме того, частоты вращения

1600-1800 вместо 2400-2700 у 4х-тактных двигателей позволяла отказаться от редуктора, что ещё более упрощало мотор и удешевляло его производство.

Меньшая частота соответствует меньшей скорости поршня. Меньшая скорость поршня снижает требования к детонационной стойкости топлива (т.е. можно использовать более дешевые сорта топлива, для немцев очень актуально!) и даёт возможность увеличить диаметр поршня при отсутствии детонации. При этом можно уменьшить число цилиндров напр. с 9 до 8 в 1й звезде, что ещё больше упрощает и удешевляет мотор.
Т.о. можно перейти к 8 и 16-цилиндровым звёздам по мощности равным 9 и 18-цилиндровым 4х-тактным моторам соответственно

Наиболее переспективной схемой быстроходного авиационного 2х-тактного двигателя очевидно была схема с клапанно-шелевой продувкой. Причём выхлоп предпочтительнее производить через клапан, а продувку-наддув — через щели. Эффективное охлаждение 1-2 клапанов в головке цилиндров обеспечивалось их натриевым наполнением, а поршень при этом не страдал бы от перегрева из-за обтекания горячими газами выхлопа, как в том случае если бы выхлоп производился через щели, а продувка-наддув — через клапаны.

Кроме того отсутствие впускных патрубков и клапанов в головках цилиндров освобождало место для доп. рёбер охлаждения головки цилиндров.

В общем, при использования непосредственного впрыска, мог получится мощный, простой в производстве звездообразный мотор.

Что касается прототипа, то немцы могли за основу взять БМВ-132 или БРАМО-322, отработать конструкцию, затем разработать более мощные 2х- и более- рядные «звёзды».
БМВ-132 пмсм очень неплохо бы смотрелся в 2х-тактном «виде» с неп. впрыском, а уж 801-й тем более

Что касается рядных моторов, то 2х-тактный цикл даёт ещё одно немаловажное преимущество — уменьшение лобовой проекции. Дело в том что развал цилиндров в 12-цилиндровом V-образном 2х-тактном двигателе может быть не 60°, как у 4х-тактных моторов, а 30°. Понятно что двигатель при этом становиться несколько более высоким, но значительно более узким.

Опять же за основу мог быть взят тот же JuMo 210G напр. для начала, если речь идёт о 1937 г. Как известно, именно Юнкерс с сер. 20х развивала линейку своих авиационных дизельмоторов, и что касается топливной аппаратуры непосредственного впрыска что называется «собаку съела»

В общем считаю что непосредственный впрыск открывал дорогу для перехода авиационных двигателей на 2х-тактный цикл, со значительным упрощением их конструкции как при звездообразной так и при рядной геометрии расположения цилиндров.
Можно пожалеть что крупные моторостроительные фирмы такие как БМВ, Daimler-Benz и Юнкерс не использовали открывавшиеся перспективы.

PS
Вообще в этой теме думаю можно обсудить историю развития непосредственного впрыска как такового.

Источник

Поделиться с друзьями