Переваги і недоліки двигунів з безпосереднім уприскуванням палива

4

Бензинові мотори з безпосереднім уприскуванням палива автолюбителі і фахівці оцінюють по-різному: одні вважають їх прикладом технологічної досконалості, інші боятися як вогню і готові відмовитися від них ще на стадії вибору автомобіля. Розбираємося в особливостях конструкції і з’ясовуємо, за що варто любити і ненавидіти безпосереднє уприскування.

У чому відмінність схеми з безпосереднім вприскуванням

Бензинові двигуни внутрішнього згоряння з безпосереднім уприскуванням почали масово надходити на вітчизняний ринок в початку 2000-х років і до теперішнього моменту стали неодмінним атрибутом будь-якого більш-менш сучасного автомобіля середнього або вищого цінового сегмента. Іншими словами, вони давно є даністю і залишаться такою до моменту переходу людства на принципово інші засоби пересування, якими зараз більшості експертів бачаться електрокари.

Основною відмінністю від традиційної системи розподіленого уприскування схеми з безпосереднім уприскуванням є те, що бензин у ній подається не у впускний колектор, а прямо в циліндри. Таким чином, в камери згоряння надходить не готова топливовоздушная суміш, а «живе» паливо, при цьому сумішоутворення виробляється в самому моторі.

Навіщо це потрібно

Питанням створення систем безпосереднього вприскування інженери занепокоїлися ще в другій половині XIX століття, однак довести до масового серійного виробництва змогли відносно недавно. Першими на ринок надійшли мотори сімейства Mitsubishi GDI, а слідом підтягнулися і всі інші всесвітньо відомі бренди — Volkswagen, GM, Toyota, Mercedes, BMW, Ford, Peugeot/Citroen, Renault, Mazda і навіть корейський Hyundai.

Хитрість в тому, що схема з безпосереднім впорскуванням дозволяє надзвичайно тонко і точно управляти процесом сумішоутворення і змушувати бензиновий двигун працювати на неймовірно бідної паливоповітряної суміші. Якщо звичайні мотори, як правило, функціонують при співвідношенні бензину до повітря в пропорції 1:14, то мотори з безпосереднім уприскуванням в деяких режимах виходять на 1:20 і навіть 1:40. Неважко здогадатися, що це дозволяє їм спалювати набагато менше пального. При цьому налаштування процесів сумішоутворення в реальному часі і застосування відразу декількох режимів роботи підвищує потужність і динамічні показники та покращує екологічність силового агрегату.

Виробники таких движків призводять вельми красномовні дані: витрата палива знижується в середньому на 20-25%, а тяга і потужність підвищуються на 10-15%. І все це при невеликому литраже, застосуванні систем рециркуляції і допалювання вихлопу, відповідно найсуворішим екологічним нормам і можливості використання на ДВС багатоступінчастого наддуву. Словом, не мотори — казка!

Технічні хитрощі

І все б нічого, та застосування схем безпосереднього вприскування тягне за собою неймовірно високі вимоги не тільки до конструкції силового агрегату, але також до паливного насоса і якості пального, а також мастильним матеріалам, форсунок і електриці, більшості інших життєво важливих вузлів і агрегатів автомобіля.

Домогтися освіти правильної суміші при безпосередньому впорскуванні надзвичайно складно. Для цього «мозок» машини забезпечуються відразу декількома програмами управління з різним циклом роботи та купою високоточних датчиків. А за розпил палива відповідають спеціальні вихрові форсунки, що працюють при надвисокому тиску, для створення якого, в свою чергу, автомобіль оснащується високопродуктивними паливними насосами, аналогічними тим, що використовуються в дизельних схемах (якщо звичайні насоси розвивають близько 3-4 атм, то ці забезпечують 50-130). Зрозуміло, компоненти таких систем повинні бути неймовірно технологічними і якісними, розраховані на тривалий термін служби. Саме дотримання цих умов дозволяє більш ефективно розпорошувати паливо, краще перемішувати його з повітрям і грамотніше розпоряджається готовою сумішшю на різних режимах роботи двигуна.

Будучи ненавантаженим (наприклад, в режимі холостого ходу), двигун з безпосереднім уприскуванням функціонує в режимі пошарового сумішоутворення — суміш максимально збіднюється, але залишається досить якісною і придатною для роботи. В цьому режимі дросельна заслінка широко відкрита, а впускні заслінки в закритому стані. Пальне впорскується ближче до кінця такту стиснення в область свічки запалювання, де кружляє і легко запалюється. Гомогенне сумішоутворення дозволяє отримати мощностную суміш, необхідну при рівномірних навантаженнях на двигун і на перехідних режимах. При максимальних навантаженнях відкриті як дросельна заслінка, так і впускні канали, а пальне впорскується ще на такті впуску. Одночасно, по можливості, допалюються і вихлопні гази, що підвищує екологічні показники без шкоди для двигуна.

Все це вимагає доопрацювання геометрії камери згоряння, підвищення ступеня стиснення до 1:12-14, застосування більш складного і дорогого каталізатора, високопродуктивних форсунок з потужними соленоїдами, а також високопродуктивного мультирежимного паливного насоса.

Плюси і мінуси

Головним мінусом систем безпосереднього вприскування є загальне зниження надійності: навіть за незначні збої та поломки якого-небудь компонента такий движок починає «вередувати» — глухнути, чхати, не виходити на повну потужність, запалювати піктограму на приладовій панелі і всіляко натякати власнику на проблеми.

Другим не менш важливим недоліком є вартість такого агрегату — це технічно складний пристрій, що вимагає підвищеної уваги та контролю до всіх систем, включаючи систему живлення, запалювання, випуску та електроніку.

Чутливість до якості палива — ще один жирний мінус, з яким готовий миритися далеко не кожен автовласник. Купивши машину з системою безпосереднього вприскування, ви гарантовано почнете надзвичайно ретельно підходити до вибору заправок: заливатися дешевої горючку, на жаль, вже не вийде. І справа навіть не в тому, що таким моторів потрібно особливу октанове число — деякі з них давно навчилися працювати навіть на 92-му бензині або спирті, — а в утриманні в неякісному бензині сполук сірки, фосфору, заліза та інших домішок, що заважають нормальній роботі ДВЗ.

Нарешті, відлякати від покупки машини з таким движком може і висока вартість запасних частин та обслуговування. Дешевими високотехнологічні запчастини до них не бувають, при цьому вимоги до мастил, фільтрів і іншим «витратних» також підвищуються.

Але все це меркне на тлі плюсів:

Саме мотори з безпосереднім уприскуванням є найбільш технологічними, економічними, легкими і тяговитими. Вони ідеально підходять для експлуатації в завантажених мегаполісах (саме в пробкових режимах ДВЗ з безпосереднім уприскуванням найбільш економічні), до того ж вони дозволяють збільшувати інтервал заміни масла і володіють збільшеним терміном служби через зменшення нагару (це досягається програмно максимально ефективним спалюванням паливоповітряної суміші). Проте всього цього вдається домогтися лише при надзвичайно уважного ставлення до автомобіля і грамотному його обслуговуванні.

сподобалося? поділися з друзями
Рекомендуємо почитати

Як уберегти колеса від злодіїв
[ 31 / 10 / 2015 ]

8 недоліків дизелів
[ 22 / 10 / 2015 ]

Мотоцикл кілька кілометрів їхав по трасі без водія
[ 13 / 06 / 2017 ]
коментарі