Системы прямого впрыска: как они работают и почему важны для современных двигателей

Как и система косвенного впрыска, прямой впрыск — метод подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания. Распространен в бензиновых (бензиновых) двигателях, но теперь применяется на дизелях для обеспечения того же качества для этих типов двигателей.

Системы прямого впрыска в бензиновых двигателях используются для повышения эффективности и удельной мощности, а также для снижения выхлопных выбросов.

Сегодня вы узнаете об определении прямого впрыска, функциях, схеме, работе, компонентах, а также преимуществах и недостатках.

Что такое система прямого впрыска?

Система прямого впрыска — процесс впрыска топлива, позволяющий впрыскивать топливо непосредственно в верхнюю часть поршня в камере сгорания. Бензиновый прямой впрыск (GDI), также известный как прямой впрыск бензина (PDI) — система формирования смеси для двигателей внутреннего сгорания на бензине. Топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания.

Этот прямой бензиновый двигатель был представлен в 1925 году для низкосжатого грузового двигателя. Был популярен на немецких автомобилях с механической системой GDI от Bosch в 1950-х. Стал еще популярнее при внедрении электронной системы GDI в 1996 году компанией Mitsubishi. Однако система получила широкое распространение в автопроме в последние годы.

Принцип прямого впрыска впервые применен на дизельных двигателях. Это базовый тип топливной системы для дизелей. Топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания над поршнем в простом дизеле с прямым впрыском. Сжатие воздуха внутри камеры поднимает температуру выше 400 °C, что мгновенно воспламеняет дизельное топливо при прямом впрыске в камеру сгорания.

Функции системы прямого впрыска

Функции системы прямого впрыска в автомобильных двигателях:

• Эффективное сгорание топлива
• Получение большей мощности
• Чистые выбросы
• Повышение топливной экономичности

Компоненты системы прямого впрыска

Компоненты топливной системы прямого впрыска:

• Форсунки
• Топливный высоконапорный насос
• Высоконапорные трубопроводы
• Топливный подкачивающий насос
• Топливный фильтр
• Регулятор (губернатор)

Схема системы прямого впрыска:

[Схема]

Принцип работы

Работа системы прямого впрыска менее сложна и понятна. Традиционно бензиновые двигатели работают засасыванием смеси бензина и воздуха в цилиндр. Смесь сжимается поршнем и воспламеняется от искры свечи зажигания, вызывая взрыв. Получившийся взрыв двигает поршень вниз, производя мощность.

Традиционно в системе косвенного впрыска бензин и воздух предварительно смешиваются в камере вне цилиндра — всасывающем коллекторе. В системе прямого впрыска воздух и бензин не предварительно смешиваются. Вместо этого воздух поступает через всасывающий коллектор, а бензин впрыскивается прямо в цилиндр.

В камере сгорания есть способ распределения топлива, называемый «режим заряда». Заряд включает однородный режим заряда и стратифицированный (слоистый) режим заряда. В однородном режиме топливо равномерно смешивается с воздухом во всей камере сгорания за счет коллекторного впрыска. В стратифицированном режиме зона с более высокой плотностью топлива вокруг свечи зажигания, а бедная смесь (ниже плотность топлива) — далеко от свечи.

В системе прямого впрыска есть общие методы создания желаемого распределения топлива в камере сгорания. Эти методы впрыска включают: впрыск по струе (spray-guided), воздушно-направляемый (air-guided) или стенково-направляемый (wall-guided) впрыск.

Смотрите видео для понимания работы системы прямого впрыска:

[Видео]

Преимущества и недостатки системы прямого впрыска

Преимущества:

Преимущества прямого впрыска в бензиновых двигателях:

• Низкое обслуживание
• Высокий крутящий момент на низких оборотах
• Надежность
• Долгий срок службы двигателя

Недостатки:

Несмотря на преимущества, существуют ограничения:

• Низкие обороты двигателя и мощность
• Работа затянутая
• Высокий уровень шума, вибраций и жесткости (NVH)
• Тяжелые компоненты двигателя
• Нет действия по очистке клапанов
• Ограничено получение пиковой мощности на высоких оборотах

Подводя итог: система прямого впрыска — также отличный способ впрыска топлива в бензиновые двигатели внутреннего сгорания. В статье рассмотрены определение, функции, компоненты и работа системы прямого впрыска. Указаны преимущества и недостатки.

Надеюсь, статья была полезна. Если да — оставьте комментарий, поделитесь и рекомендуйте сайт другим техническим студентам. Спасибо!