Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Давление для новых бензиновых двигателей

Компактный, но мощный 1,0-литровый двигатель Ford EcoBoost в третий раз подряд признан «Международны

Компактный, но мощный 1,0-литровый двигатель Ford EcoBoost в третий раз подряд признан «Международны

  • 1,0-литровый двигатель семейства Ford EcoBoost стал обладателем премии «Международный двигатель 2014 года» (2014 International Engine of the Year), одержав беспрецедентную победу третий год подряд
  • Экономичный и мощный 1,0-литровый двигатель EcoBoost, устанавливаемый в Европе в общей сложности на десяти моделях Ford, также был назван «Лучшим двигателем года объемом до 1,0 литра» в третий раз подряд
  • Жюри высоко оценило 1,0-литровый двигатель EcoBoost, назвав его «одним из самых ярких примеров совершенства в разработке силовых агрегатов автомобилей», так как он опережает по своим характеристикам многие модели двигателей для автомобилей премиум-класса и суперкаров
  • Турбокомпрессор обеспечивает почти вдвое большее число оборотов, чем турбокомпрессоры, установленные на двигателях гоночных автомобилей Формулы 1 – более 4 000 оборотов в секунду
  • Двигатель производится в Кельне (Германия), Крайове (Румыния) и Чунцине (Китай) и доступен в 72 странах мира

ШТУТГАРТ, Германия, 26 июня 2014 г. – Компактный бензиновый двигатель, которым оснащаются автомобили Ford, одержал беспрецедентную победу, оставив позади двигатели для автомобилей премиум-класса и суперкаров, и стал обладателем «Оскара» в мире автомобильных двигателей в третий раз подряд.

1,0-литровый двигатель EcoBoost от Ford Motor Company, снижающий потребление топлива без потери мощности, был назван «Международным двигателем 2014 года» за свои динамические характеристики, производительность, экономичность, инженерное совершенство и технологичность.

На выставке Engine Expo 2014, проходившей в Штутгарте, жюри из 82 журналистов автомобильных изданий 35 стран мира также назвало 1,0-литровый двигатель EcoBoost «Лучшим двигателем года объемом до 1,0 литра» в третий раз подряд.

«Мы стремились к созданию полного набора таких качеств, как ошеломляющая топливная экономичность, удивительная производительность, бесшумность и инженерное совершенство, и мы знали, что этот компактный 1,0-литровый двигатель станет революционным продуктом, – прокомментировал Боб Фасцетти, вице-президент подразделения Ford по разработке силовых агрегатов. – Благодаря нашему подходу One Ford, которым мы руководствуемся при разработке, двигателям семейства EcoBoost удается продолжать устанавливать стандарты для сочетания мощности с топливной экономичностью для компактных бензиновых двигателей».

На сегодняшний день двигатель уже получил 13 значимых наград. В дополнение к семи наградам «Международный двигатель года», полученным за три года, включая премию «Лучший новый двигатель» в 2012 году, 1,0-литровому двигателю EcoBoost также была присуждена награда International Paul Pietsch Award 2013 за технологические инновации в Германии. Двигатель получил награду Dewar Trophy от Королевского автомобильного клуба Великобритании, а также награду Breakthrough Award журнала «Популярная механика», издаваемого в США. Компания Ford также была первым автопроизводителем, получившим награду Ward’s 10 Best Engines за трехцилиндровый двигатель.

«В этом году конкуренция была самой ожесточенной, но 1,0-литровый двигатель EcoBoost продолжает удерживать все свои позиции – инженерное совершенство, удивительную гибкость и отличную эффективность, – прокомментировал Дин Славнич, сопредседатель 16-ой премии «Международный двигатель года» и редактор журнала «Engine Technology International». – 1,0-литровый двигатель EcoBoost является одним из самых ярких примеров совершенства в разработке силовых агрегатов автомобилей».

Победоносное шествие 1,0-литрового двигателя EcoBoost
Появившийся в Европе в 2012 году на модели Ford Focus 1,0-литровый двигатель EcoBoost в настоящий момент устанавливается в Европе на еще девяти моделях: Fiesta, B-MAX, EcoSport, C-MAX и Grand C-MAX, Tourneo Connect, Tourneo Courier, Transit Connect и Transit Courier.

Модели Ford, оснащаемые 1,0-литровым двигателем EcoBoost, сейчас составляют каждый пятый автомобиль Ford из всех продаваемых компанией Ford на 20 традиционных европейских рынках*. По итогам первых пяти месяцев 2014 года рынками, на которых 1,0-литровый двигатель EcoBoost оказался наиболее популярным, стали Нидерланды (38% от числа всех приобретенных автомобилей), Дания (37%) и Финляндия (33%).

Европейские заводы Ford в Кельне (Германия) и Крайове (Румыния) выпускают новый двигатель EcoBoost каждые 42 секунды и недавно перешли рубеж в 500 000 выпущенных двигателей.

«Прошло три года, и появилось много новых трехцилиндровых двигателей, но 1,0-литровый двигатель EcoBoost от Ford все еще является лучшим», – прокомментировал Массимо Насчимбене, член жюри и журналист из Италии.

Оснащенные 1,0-литровым двигателем EcoBoost автомобили Ford в настоящее время продаются в 72 странах по всему миру.

Недавно Ford начал производство 1,0-литрового двигателя EcoBoost в Чунцине (Китай) с целью обеспечения спроса на него в Азиатско-Тихоокеанском регионе. В первом квартале 2014 года более трети покупателей новой Fiesta во Вьетнаме выбрали 1,0- литровый двигатель EcoBoost.

«Успех 1,0-литрового двигателя EcoBoost нарастает как снежный ком. С момента его запуска мы расширили его доступность на целом ряде моделей Ford и рынках по всему миру, устанавливая новый глобальный стандарт в разработке силовых агрегатов для автомобилей, который обеспечивает прямую выгоду для покупателей – как в плане топливной экономичности, так и производительности», – прокомментировала Барб Самарджич, исполнительный директор, Ford of Europe.

На российском рынке двигатели семейства Ford EcoBoost представлены в следующих версиях:

  • EcoBoost 2,0 л мощностью 200 и 240 л.с. с трансмиссией Powershift доступен к заказу в топовых версиях автомобилей Ford C-D сегмента: Mondeo, S-Max и Galaxy;
  • EcoBoost 2,0 л мощностью 250 л.с. доступен на Focus ST;
  • EcoBoost 1,6 л мощностью 150 или 182 л.с. доступен к заказу на новом смарт-кроссовере Ford Kuga;
  • Ecoboost 3.5-V6 мощностью 360 л.с с системой непосредственного впрыска топлива и двойным турбонаддувом в тандеме с 6-ступенчатой автоматической коробкой передач SelectShift с возможностью переключения передач при помощи подрулевых лепестков доступен на Explorer Sport.

Инновационные инженерные разработки
Более 200 инженеров и дизайнеров из центров исследований и разработок Ford в Ахене и Меркенихе (Германия) и Дагенхэме и Дантоне (Великобритания) провели более пяти миллионов часов за разработкой 1,0-литрового двигателя EcoBoost.

Компактный, малоинерционный турбокомпрессор двигателя разгоняется до 248 000 об./мин. – более 4 000 оборотов в секунду, что почти в два раза больше, чем максимальное число оборотов в минуту у турбокомпрессоров, устанавливаемых на гоночных автомобилях Формулы-1 2014 года.

Турбокомпрессор 1,0-литрового двигателя EcoBoost мощностью 140 л.с. обеспечивает давление наддува в 1,6 бар (24 фунт/кв. дюйм). Пиковое давление в цилиндре при сгорании топлива в 124 бар (1 800 фунт/кв. дюйм) соответствует весу пятитонного африканского слона, стоящего всей массой на поршне двигателя.

Отлитый из чугуна блок двигателя настолько компактный, что может поместиться в багажный отсек над головой пассажира в самолете, двигатель также имеет головку блока цилиндров из алюминия с интегрированным выпускным коллектором, который понижает температуру выпуска для получения оптимизированной топливо-воздушной смеси. Инновационная конструкция маховика и переднего шкива обеспечивает улучшение характеристик по сравнению с традиционной конструкцией трехцилиндровых двигателей.

Трение в двигателе снижено благодаря применению поршней со специальным покрытием, поршневых колец низкого давления, уплотнения коленвала с малым коэффициентом трения и приводного ремня ГРМ, работающего в масле. Масляный насос переменной производительности обеспечивает смазку строго в соответствии с потребностью и оптимизирует давление масла для повышения эффективности расхода топлива.

«1,0-литровый двигатель EcoBoost был создан как инновационный малолитражный двигатель внутреннего сгорания, в качестве ответа на самый серьезный вызов глобального автомобильного рынка – без компромиссов в том, что касается инженерного совершенства, производительности и великолепной топливной экономичности, – подчеркнул Эндрю Фрэзер, менеджер подразделения бензиновых двигателей, Ford of Europe. – Секрет успеха двигателя EcoBoost кроется в применении целого ряда инновационных технологий, которые обеспечивают преимущества большого автомобиля при использовании компактного двигателя».

Или мотористы в поисках идеала

В пьесе Чехова «Дядя Ваня» один из героев утверждает, что в человеке все должно быть прекрасно, и с тех пор эту фразу цитируют. К автомобилю мы выдвигаем те же требования. Покупатель хочет, чтобы цена его была низкой. Водитель – чтобы ехал быстро. «Зеленые» – чтобы природу не загрязнял… И вот в таких противоречивых условиях и вынуждены работать конструкторы. Что в итоге получается при исполнении всех этих чаяний, можно увидеть на примере Renault Arkana.

Теплопроводность напыления по технологии BSP выше, чем, например, у вставных чугунных гильз – ведь покрытие имеет толщину всего 0,2 мм, в десять раз меньше, чем гильза. А достоинство алюминиевого сплава – не только вес, но и повышенная теплопроводность. И больший срок службы даже при интенсивной эксплуатации.

Бензиновый двигатель мощностью 150 л.с., который сегодня устанавливается на Renault Arkana, появился немного раньше, чем сама модель. Его различающиеся по мощности версии также устанавливаются на другие модели Renault, Nissan и Mercedes-Benz. Да, это совместная разработка Альянса и концерна Daimler. Объединение усилий можно считать позитивным признаком для потребителя.

Во-первых, это означает увеличение инвестиций в новый проект – а современные разработки требуют все больше вложений. Это во времена Готлиба Даймлера и Луи Рено один человек с помощью пары помощников мог построить автомобиль целиком. Сегодня даже небольшие улучшения основываются на длительных исследованиях новых материалов и технологий.

Во-вторых, как бы ни старались компании стать лучшими во всем, у кого-то что-то получается лучше, чем у других. В данном случае Renault взялась за, так сказать, нижнюю часть двигателя – картер и блок цилиндров, коленвал, навесные узлы, а концерн Daimler занимался головкой блока и системой непосредственного впрыска.

В-третьих, требования к конструкции в разных компаниях также различаются, и, если конструкция соответствует и тем и другим, значит она проходит наиболее жесткие испытания. Если человек занимается не только спортом, но и музыкой, то он определенно получает больше возможностей.

Эффективность в деталях

На то, чтобы рекорд времени бега на стометровке сократился с 12 до 10 секунд, ушло 64 года. Нынешний рекордсмен Усэйн Болт добился результата в 9,58 секунды в 2009 году – через 49 лет после того, как Армин Хари пробежал сто метров за 10 секунд. Вот и в автомобилях сейчас конструкторы борются за каждый процент экономии топлива.

Читать еще:  Число оборотов двигателя бензопилы штиль

Создание двигателя TCe 150 – отличный пример того, как конструкторы «вылизывают» каждую деталь. Блок цилиндров сделан из алюминия для снижения массы. А для обеспечения прочности стенок цилиндров их, вместо того чтобы вставлять гильзы из другого сплава, покрывают тонким слоем стали – ее напыляют с использованием плазмы. Технология BSP (Bore Spray Coating – «напыление на стенки цилиндра») позаимствована у суперкара Nissan GT-R. Стенки становятся более твердыми. Это обеспечивает, с одной стороны, снижение трения поршней, а с другой – возможность более плотного прилегания к цилиндру поршневых колец без увеличения сопротивления. В результате повышается эффективность работы двигателя. Расход топлива снижается примерно на один процент.

Компактный двигатель, помимо очевидного преимущества в размерах и весе, быстрее прогревается и не расходует зря тепло на нагрев атмосферы. В TСe выпускной коллектор частично интегрирован в блок цилиндров, а каталитический нейтрализатор находится под турбонагнетателем – тепло отработавших газов не теряется.

Renault стала одной из первых компаний, которая внедрила на спортивных, затем и на серийных моделях двигатели с турбонаддувом. В 1972 году двигатель с турбонаддувом был установлен на Alpine A110 Group 5. В том же году Жан-Люк Терье привел автомобиль к победе на гонке Критериум-де-Шеве. Неудивительно! Луи Рено еще в 1902 году запатентовал идею наддува, то есть принудительной подачи в цилиндры дополнительного воздуха, чтобы сжечь там больше топлива.

Головка блока, разработанная и даже запатентованная Daimler, имеет треугольную форму – форсунка расположена вертикально по центру, а клапаны окружают ее. В итоге она стала выше, но тоньше и немного легче, что сделало более удобным ее обслуживание.

Непосредственный впрыск топлива в цилиндр под высоким давлением – 250 бар для бензиновых двигателей, это немало – позволяет максимально точно дозировать порции топлива в любом режиме. И не тратить его зря, когда оно не нужно.

Приводы и впускных, и выпускных клапанов имеют системы изменения фаз. Тридцать лет назад подобные системы использовались на нескольких моделях двигателей спортивных автомобилей – кстати, одним из первопроходцев был Nissan.

Еще один процент экономии дает масляный насос с изменяемой производительностью. Корпус перемещается, и при этом меняется объем рабочей полости насоса, тем самым регулируется подача масла и его давление. Таким образом расход масла варьируется в точном соответствии с потребностями двигателя, снижается потребляемая насосом мощность. Да и масло дольше сохраняет свои исходные качества и работает эффективнее.

Регулируется и производительность турбокомпрессора – перепускной клапан здесь получил электрическое управление, так что может изменять давление наддува в более широком диапазоне. Это дает возможность точнее управлять работой двигателя в целом и снижает эффект турбоямы.

Двигатели выпускаются на разных заводах: Renault – в Испании, Nissan – в Англии, Mercedes-Benz – в Германии. Для России максимальная мощность и Renault Arkana, и Mercedes-Benz A200 установлена на уровне 150 л.с., чтобы не перескочить на более высокую ставку транспортного налога. В Европе максимальная мощность такого двигателя – 163 л.с.

Откликаясь на желания

Проблема и с людьми, и с механизмами в том, что абсолютного идеала не существует. Но стремиться к нему похвально. Экология, конечно, важная штука, но иногда хочется поехать побыстрее – и не только для удовольствия, а просто для того, чтобы обойти фуру. И современный двигатель к этому готов! Вон сколько всего там можно поменять: и момент впрыска, и количество топлива, фазы газораспределения, опережение зажигания, давление наддува, даже напор масла! И все это позволяет конструкторам оптимизировать характеристики: например, максимальную мощность он развивает при 5250 об/мин, а у максимального крутящего момента получилась «полка» в диапазоне от 1700 до 3200 об/мин. В итоге новый двигатель при сравнительно небольшом росте мощности по сравнению с представителем прежнего поколения F4R – всего на пять процентов – выдает на 28 процентов больший крутящий момент и при этом расходует топлива меньше на 21 процент!

Еще точнее подогнать характеристики двигателя к необходимым помогает вариатор. Эта разновидность автоматической трансмиссии позволяет бесступенчато, то есть абсолютно точно, подбирать необходимое именно в данный момент, при такой скорости и нагрузке, передаточное число.

На Arkana используется вариатор производства японской компании Jatco. Он относится к восьмому поколению CVT, которое имеет повышенную на 10 процентов эффективность по сравнению с прежними конструкциями. Современные вариаторы сочетают в себе не только собственно шкивы с ремнем, который и позволяет плавно менять передаточное число, но и гидротрансформатор – такой же, как в гидромеханических «автоматах» традиционной конструкции. Здесь он выполняет роль сцепления и снижает нагрузки на сам вариатор. А еще Jatco добавила к ним двухступенчатый редуктор. Он переключается автоматически и позволяет расширить диапазон передаточных чисел, уменьшив при этом рабочий диапазон самого вариатора. Так он работает эффективнее и будет более долговечным. Впрочем, главное средство обеспечения долговечности узлов и агрегатов находится за рулем: если водитель и владелец соблюдает рекомендации по эксплуатации, то это заметно продлевает срок беспроблемной работы автомобиля. Как говорят на сервисах, чаще всего вариаторы, да и другие трансмиссии, выходят из строя из-за того, что владельцы несвоевременно меняют трансмиссионную жидкость – лучше всего это делать даже чаще, чем рекомендует инструкция по эксплуатации.

Человек вообще не всегда идеален. И если вдруг обычно экономному водителю захотелось почувствовать больше драйва, у вариатора есть возможность это ему дать. При нажатии педали акселератора более чем на треть трансмиссия переходит в режим D-Step – он постепенно перебирает до семи ступеней, просто фиксируется на определенных передаточных числах. Это выглядит так же, как разгон на «автомате» традиционной конструкции, и создает ощущение большего контроля над автомобилем. Ступени можно менять и вручную – хотя автоматика делает это точнее и лучше, чем человек. Но такие уж мы несовершенные – иногда хочется сделать что-то нерациональное. А когда это пройдет, то можно вернуться к обычному спокойному движению – и экономить топливо. Главное, что выбор есть!

PDF-версия

  • 54
  • 55
  • 56
  • 57
  • 58

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей

Рассмотрим, как устроены системы впрыска бензиновых двигателей, как они работают, каковы их виды, в чём особенности центрального, коллекторного и непосредственного впрыска.

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей – это системы для дозированной подачи бензина в ДВС. Тип устройства, характеристика системы влияет на ряд важных показателей. Это экологический класс двигателя, его мощность, топливная эффективность.

Устройство системы впрыска бензинового двигателя может иметь различные конструктивные решения и модификации. О них мы расскажем, останавливаясь на конкретных видах систем впрыска.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей

Впрыск топлива в воздушный поток может происходить как за счёт разрежения, так и за счёт избыточного давления. Например, в карбюраторе впрыскивание происходит за счёт разрежения, а в большинстве современных систем — за счёт избыточного давления.

  • центральным (например, наддроссельный впрыск),
  • распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя),
  • непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей..

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Конструктивное решение с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И через множество лет это были единственно доступные системы. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на протяжении сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах малой механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.

Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.
Принцип их действия основан на всасывании топлива в поток воздуха, проходящего через сужение карбюратора. увеличение скорости движения воздуха в месте сужения воздушного канала формирует разрежение воздуха.

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое отношение топлива к воздуху.
.

Как работает устройство?

  1. Топливо из бака выбирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
  2. ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение.
  3. В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
  4. Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю?

Здесь достаточно много причин:

  • Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
  • Проблемы при переменных режимах работы, снижающие динамические качества- автомобиля.
  • Прямая зависимость от расположения двигателя в автомобиле.
  • Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Моновпрыск

На смену карбюратору пришла система так называемого «над дроссельного впрыска» топлива. Она также известна как моновпрыск или система центрального впрыска.

Принцип базируется на впрыске топлива одной форсункой, установленной на впускном коллекторе двигателя.

Самыми популярными конструкциями системы центрального впрыска являются решения Mono-Jetronic от R. R. Bosch и Opel-Multec (как нетрудно догадаться из названия, это решение корпорации Opel).

Появление моновпрыска приходится на середину 70-х годов 20-го века. В то время системой Mono-Jetronic стали оснащать автомобили Volkswagen и Audi.

Читать еще:  Характеристика катушки асинхронного двигателя

Главной задачей при разработке моновпрыска стало нахождение альтернативы карбюраторной системе впрыска. Важно было найти более эффективную систему топливоподачи, которая смогла бы удовлетворить возросшим экологическим требованиям.

Mono-Jetronic: конструктивные элементы

  • Регулятор давления. Способен поддержать на стабильном уровне рабочее давление в системе впрыска, а после выключения ДВС сохранить остаточное давление в системе . Это важно для облегчения пуска, создание барьеров против образования паровых пробок.
  • Электромагнитный клапан (форсунка). Обеспечивает импульсный впрыск топлива. Управление клапаном осуществляется посредством электросигнала. Он идёт от блока управления.
  • Дроссельная заслонка. Регулятор объема поступающего воздуха.
  • Привод. Он ответственный за работу дроссельной заслонки.
  • Электронный блок управления. «Мозг», синхронизатор.

Входные датчики (момента впрыска, положения дроссельной заслонки, оборотов двигателя, концентрации кислорода и т.д.).

Распределённый впрыск

В 70-е годы появились и системы распределительного впрыска, основанные на подаче топлива отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя. Впрыск может быть при этом может быть как импульсным, так и непрерывным.

Мы остановимся на решении K-Jetronic производителя Robert R. Bosch с непрерывным впрыском. K-Jetroniс активно присутствовала на рынке с 1973-го по 1995 годы. Сначала K-Jetroniс выпускалась с механической системой дозирования. С 1982 года — с электронной начинкой и электронным управлением дозирования. Начиная с версий (модификаций) с электронным управлением система стала называться KE-Jetroniс.

Экономические характеристики автомобилей, их уровень топливной эффективности был существенно улучшен, уровень выбросов вредных веществ в выхлопе также снизился.

В системах K/KE-Jetronic впрыск топлива осуществлялся непрерывно в смесительную камеру перед впускным клапаном. При этом количественное дозирование топлива, поступающего в поток воздуха, производилось за счет взаимосвязанных узлов «расходомер – дозатор».

Помимо дозатора-распределителя обязательный элемент решения – дроссельная заслонка, расположенная за дозатором, у первых версий были вакуумно-механические клапаны коррекции топлива(запуск клапанов в работу возможен как от терморегуляторов, так от разряжения воздуха во впускном коллекторе), в поздних модификациях появились электрические клапаны коррекции топлива. Кроме того, системы стали оснащать кислородным датчиком (лямбда-зондом). Огромным плюсом схемотехнического решения стало то, что система впрыска могла быть оснащена катализаторам-, но к уровню надёжности были существенные вопросы.

Дискретный впрыск топлива

Новой эрой стал дискретный впрыск топлива. Первой здесь стала электронная система распределенного впрыска топлива L-Jetronic – опять-таки от R. R. Bosch. С появлением этого решения стало возможным говорить о качественной управляемости, безотказности, надёжности. Да, сразу же стало ясно, что это средний и высокий ценовой сегмент. Поэтому долгое время системы дискретного впрыска топлива сосуществовали с системами непрерывного распределительного впрыска типа K/KE-Jetronic.

Но постепенно L-Jetronic обрела массовость. Её стал активно использовать практически весь европейский автопром. Явные плюсы оценили и водители, и персонал автосервиса: повысилась топливная экономичность авто. Для обслуживания перестали быть нужны сложные навыки (в первую очередь, это стало возможным за счёт того, что отпала надобность выполнять механические настройки).

L-Jetronic несколько раз модернизировалась и уверенно держалась на рынке до появления стандарта Евро-3. После чего более актуальными стали решения на основе термоанемометрических датчиков массметра (массового расхода воздуха). В частности, популярность приобрела модификация LH-Jetronic .

У новой разработки стала доступна индивидуальная регулировка подачи топлива в каждый из цилиндров
Объединяющая черта систем Mono-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic состоит в том, это все эти решения управляют только впрыском топлива, при этом для воспламенения топлива задействована система зажигания с модулем электронного управления.

Устройства, в которых система и зажигания и впрыск были синхронизированы и объединены, корпорация R.R. Bosch начала выпускать с 1979 года.

Ярким примером решения с объединёнными системами впрыска и зажигания – стала система Motronic от R.R. Bosch.
Она существовала в нескольких модификациях, появившихся в 90-е годы 20-го века. В эти годы в их конструкции входили механические расходомеры воздуха. Но вскоре вместо них стали использоваться термоанемометрические датчики-расходомеры, расширились возможности для самодиагностики.

Правда, полностью удовлетворить запросам диагноста системы не могли, поскольку протокол выявления неисправностей не обладал высокой результативностью. В последующих модификациях эта проблема была успешно решена.

Но самым революционным решением Motronic стало появление датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP-sensor).

Использование MAP-сенсора в системе управления двигателем позволило готовить качественную топливовоздушную смесь, состав которой близок к желаемому, и, главное, не сложно соблюсти европейские требования к выхлопам автомобилей.

Но для выхода на американский рынок даже этого было недостаточно. По стандартам США в топливной системе должна быть обязательная система контроля утечек паров топлива из бака. Так появилось инновационное решение Motronic M5. С ним появились все условия для того, чтобы исключить эксплуатацию автомобиля с потерявшей герметичность пробкой заливной горловины или неисправной системой вентиляции топливного бака.

Кроме того, эта система соответствует требованиям самого строгого протокола самодиагностики OBD-II/CARB.

А благодаря электроуправлению дроссельной заслонкой отлажено взаимодействие между системой управления двигателем и системой торможения.

Системы непосредственного впрыска

Особое место среди систем впрыска бензиновых двигателей получили системы непосредственного впрыска.
Их принцип действия основан на том, что топливо посредством инжектора распыляется прямо в цилиндр двигателя.

  • Это важно для достижения топливной экономичности.
  • Плунжерный насос. Подаёт топливо в рампу, соединённую с форсунками.
  • Регулятор давления топлива. Поддерживает стабильное рабочее давление в топливной рампе. Топливная рампа. Здесь непосредственно происходит процесс распределения топлива по форсункам.
  • Предохранительный клапан на рампе. Защищает рампу от предельных давлений.
  • Датчик высокого давления. Замеряет давление в рампе, подаёт сигнал блоку управлением двигателя на коррекцию давления.

Согласование взаимодействия узлов осуществляется посредством электронной системы управления двигателем. От блока электронного управления поступают команды на исполнительные механизмы.

Интересная деталь! Если среди дизельных систем впрыска такие топливные системы были популярны давно, то среди бензиновых распространение получили не сразу. Причина элементарно проста: бензин в отличие от дизельного топлива является плохой смазкой, что вызывало быстрый износ» топливного насоса.

Но с развитием технологий уплотнений разработчики снова смогли заняться бензиновыми системами с прямым впрыском топлива. Система непосредственного впрыска может обеспечивать несколько видов смесеобразования: послойное, однородное (гомогенное), и стехиометрическое. Послойное смесеообразование актуально при малых и средних оборотах, стехиометрическое и гомогенное – при сверхвысоких оборотах, а также при средних и высоких нагрузках.

Самые популярные решения – с послойным смесеобразованием. Их хорошо знают по названию FSI и TFSI (у Volkswagen и у Ауди). Буква “T” в названии свидетельствуют о наличии турбокомпрессора, то есть двигатель, как именуется в просторечии — “турбирован”.

В цилиндр таких бензиновых систем впрыска поступает небольшое количество топлива. Тщательная организация потока воздуха в цилиндре (его траектория движения, подобная «кувырку) и удачно подобранное время впрыска топлива в цилиндр создают все условия, чтобы это небольшое количество топлива было подано к электродам свечи зажигания, и произошло воспламенение этой порции горючей смеси.

Почему на эту бензиновую систему впрыска не переходят повсеместно. К сожалению, актуальна такая проблема, как «турбоямы» при резком нажатии на педаль газа.

Этот недостаток полностью устранен при наличии наддувочного агрегата с электроприводом. Такие системы недёшевы. Но оперативно выйти на режим максимальной мощности, избежать «турбоям» при резком нажатии педали на газ с ними – не проблема. Прямой впрыск SC-E актуален, например, для ряда спортивных автомобилей.

Очень высокий интерес – и к битопливным (бинарным) система с газотурбинным наддувом. При работе на бензине можно достичь очень хорошего крутящего момента.

Параметры применяемого топлива прописываются в постоянной памяти. Если нужно заменить бензин на альтернативное топливо, изменяется программа смесеобразования. Это очень удобно.

Какой впрыск лучше?

Очень часто спорят: какой впрыск лучше. Дешевле всего обойдутся решения, ориентированные на распределённый впрыск. Подкупает и то, что они не требовательны к качеству топлива.

Если вам важно, чтобы была высокая топливная эффективность при минимальных значениях вредных выбросов, однозначно стоит выбирать непосредственный впрыск. Да, эти решения дороже. Но лучше заплатить больше единожды, чем постоянно “съедать” лишнее топливо.

Кстати, дороговизна решения связана, главным образом, с тем, что производителям пришлось внести кардинальные изменения в конструкцию головок цилиндров, однако в ремонте эти двигатели значительно дороже простых и надёжных двигателей с распределённым предкамерным впрыском топлива.

Не просто изучить топливные системы, а попрактиковаться работать в поиске различных неисправностей в них вам поможет специализированный тренажёр на платформе ELECTUDE. Отличное подспорье для автомобильных механиков и диагностов.

Новый способ приготовления горючей смеси в ДВС

Со времени изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в качестве приоритетных направлений его дальнейшего совершенствования были выбраны повышение мощности и экономичности, а также снижение массогабаритных характеристик.

Влияние вида сжигаемого топлива

На сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания разработаны практически для каждого вида углеводородного горючего. Многие эксплуатационные показатели топлива, как известно, являются обязательными и необходимыми для выполнения теплового расчета ДВС.

Именно от планируемого к использованию топлива зависят тактико-технические характеристики и функциональные возможности двигателя. Так, элементарный состав топлива формирует качество сжигаемого горючего и его калорийность (теплоту сгорания или теплотворную способность), которые определяют расходы топлива, воздуха и продуктов сгорания, а также коррозионный износ цилиндров, газовыпускного тракта и экологическую чистоту двигателя. Вязкость и плотность используемого топлива влияют не только на прокачиваемость, качество распыла и испарение топлива, но и на маневренность двигателя (например, на время запуска и на время перехода с одного режима работы на другой), его взрывопожаробезопасность. Кроме того, элементарный состав топлива определяет полноту и теплонапряженность процесса сгорания топлива, а в конечном счете – мощность двигателя и его долговечность.

Влияние параметров топлива

На работу двигателей внутреннего сгорания не последнее влияние оказывают параметры подаваемого в него топлива. Основными параметрами подачи топлива в ДВС являются его давление и расход, при этом каждый тип двигателя имеет свои показатели указанных параметров. Необходимо отметить, что расход топлива на двигатель – это производная от его давления: чем выше давление топлива, тем больше его расход, и наоборот. Поскольку воспламенение и сгорание любого вида топлива происходят только в парогазовой фазе, то качественному и полному сгоранию топлива в двигателе должно обязательно предшествовать его полное испарение. Для перевода в паровую фазу жидкое горючее необходимо мелко распылить – между тем хорошо известно, что качество распыла определяется в том числе и величиной давления подаваемого топлива. Так, в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием для испарения топлива, происходящего до цилиндров в карбюраторе или инжекторе, достаточно атмосферного давления. В то же время в двигателях с воспламенением от сжатия (дизелях) для нормального процесса парообразования топлива, реализуемого во внутренней полости цилиндров, горючее необходимо подавать с избыточным давлением.

Читать еще:  Характеристики плавный пуск двигатель

Таким образом, расход подаваемого в цилиндры топлива определяет мощность двигателя, а его давление – качество и полноту протекания процесса сгорания в цилиндрах.

Влияние воздуха

Атмосферный воздух, включающий в свой состав природный окислитель кислород, является обязательным и необходимым для организации и протекания процесса горения компонентом. Количество и способ подачи воздуха в двигатель влияют на количественно-качественные характеристики цепной реакции окисления горючего и, в конечном итоге, на мощность, экономичность и экологичность двигателя.

По Менделееву, на сжигание 1 килограмма углеводородного топлива теоретически необходимо 10 килограммов атмосферного воздуха. Недостаток, равно как и избыток, подаваемого в двигатель воздуха негативно сказывается на его работе. Так, недостаточное количество воздуха приводит к приготовлению обогащенной горючей смеси, снижению экономичности, долговечности, повышенному нагарообразованию на внутренних стенках цилиндров и газовыходного тракта двигателя и к интенсивному загрязнению природной среды продуктами неполного сгорания. В то же время избыток подаваемого на горение воздуха формирует обедненную смесь, что вызывает повышенное окисление конструкционных материалов внутренних полостей цилиндров и газовыходного тракта, снижение мощности двигателя, перерасход топлива, интенсивное тепловое загрязнение атмосферы и т. п.

Известно, что вид и структура углеводородных молекул, а также соотношение углерода к водороду (С:Н) в них различны и в процессе подачи топлива на горение изменяются ежемоментно. В связи с этим для полного сжигания топлива количество воздуха, подаваемого на приготовление горючей смеси, заранее завышается по сравнению с теоретически необходимым. Превышение количества фактически подаваемого воздуха над теоретически необходимым его количеством отражается через значение коэффициента избытка воздуха α, который при традиционном способе приготовления горючей смеси в сегодняшних двигателях внутреннего сгорания составляет от 1,1‑1,5 (при атмосферной подаче воздуха на приготовление горючей смеси) до 5,0 (при турбокомпрессорной подаче воздуха на приготовление горючей смеси).

О топливоподающей системе и подаче воздуха

Используемые сегодня топливоподающие системы ДВС были разработаны еще в начале XX века и, несмотря на ужесточение старых и появление новых (например, экологических) требований к двигателям, применяются до сих пор без принципиальных изменений.

Приоритет в совершенствовании топливных систем ДВС за прошедшее столетие отдавался главным образом количественным показателям. В частности – давлению топлива перед форсунками двигателя, величина которого выросла с 10‑50 кг / см 2 в начале XX века до 2000 кг/см 2 в начале XXI века. Повышение давления подаваемого топлива позволило, в конечном итоге, при сохранении массогабаритных характеристик двигателей добиться значительного увеличения их мощности.

Следует отметить, что сегодня топливоподающие системы двигателей внутреннего сгорания включают практически те же элементы, что и сто лет назад: топливную емкость, фильтры грубой и тонкой очистки, насос (для дизелей – топливоподкачивающий насос и топливный насос высокого давления), карбюратор или инжектор (для бензиновых двигателей), форсунки (для дизелей) и всасывающий, напорный, сливной трубопроводы.

Одновременно с топливоподающими системами стал применяться используемый до сих пор атмосферный способ подачи воздуха в двигатели.

Приоритет в совершенствовании способов подачи воздуха в двигатели отдавался не только количественным, но и качественным показателям, в частности увеличению напора и расхода воздуха, подаваемого на смешение с топливом, а также повышению степени турбулизации воздушного потока. Итогом такого подхода явилось широкое внедрение вентиляторного, а затем и турбокомпрессорного способов подачи воздуха в двигатель.

При атмосферном способе воздух поступает в воздушный коллектор за счет перепада давлений в атмосфере и в цилиндре двигателя при движении поршня в нижнюю мертвую точку. При вентиляторном способе формируется ламинарный воздушный поток, принудительно подаваемый в воздушный коллектор посредством приводимого во вращение от коленчатого вала вентилятора. Турбокомпрессорный способ предусматривает получение и подачу в воздушный коллектор турбулентного воздушного потока с помощью воздушного компрессора, приводимого во вращение расположенной в выходном коллекторе двигателя газовой турбиной.

Совершенствование способов подачи воздуха в ДВС позволило, не повышая расхода топлива и сохранив массогабаритные характеристики, достичь более высоких показателей мощности двигателей – главным образом за счет активизации и интенсификации процесса горения и повышения, таким образом, теплонапряженности в цилиндрах. Так, применение вентиляторного способа позволило увеличить мощность двигателя в полтора-два раза, а турбокомпрессорного – в два – два с половиной и более раз по сравнению с использованием атмосферного способа подачи воздуха.

Традиционный способ

Сегодня во всех двигателях внутреннего сгорания используется одинаковый способ приготовления горючей смеси, в котором в качестве первичной среды выступает топливо, а вторичной – воздух. Этот способ применяется более ста лет и стал уже традиционным. Суть его в следующем. Распыленное до мельчайших (20 мкм и менее) частиц топливо подается в поток атмосферного воздуха, который, перемешиваясь с горючим, образует топливовоздушную аэрозоль. Впоследствии горючая аэрозоль зажигается электрическим разрядом от свечи (в бензиновых двигателях) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных двигателях) и сгорает.

Условно процесс сгорания топлива в цилиндре можно разделить на три стадии (начальную, среднюю, конечную). В начальной стадии топливовоздушная смесь охватывается пламенем, происходит ее воспламенение и формирование первичного очага пламени, интенсивное испарение поверхностного слоя горючего и его горение в тонкой паровой фазе.

Продолжительность начальной стадии определяется скоростью тепловыделения реакции окисления. Средняя стадия процесса горения характеризуется интенсивным распространением пламени по всему объему горючей смеси. Скорость сгорания смеси резко увеличивается вследствие увеличения площади контакта взаимодействующих компонентов (поверхности испарения) и турбулизации смеси. На конечной стадии происходит догорание топлива, падение скорости и прекращение распространения пламени, вызванные резким снижением количества кислорода.

Следует отметить, что в реакции окисления углеводородного топлива участвует только теоретически необходимое количество воздуха. Остальной же воздух (избыток) в реакции горения (окисления) участия не принимает, а проходит транзитом через зону горения и, мгновенно нагреваясь от температуры окружающей среды до температуры в цилиндре, сбрасывается горячим в составе выхлопных газов в атмосферу, являясь причиной ее интенсивного теплового загрязнения. При этом на нагрев избыточного воздуха дополнительно затрачивается углеводородное топливо, что приводит к его перерасходу. Очевидно, что с повышением избытка воздуха увеличивается и количество затраченного на его нагрев сжигаемого топлива.

О новом способе приготовления горючей смеси

Наряду с традиционно применяемым способом приготовления горючей смеси существуют и другие способы, например струйно-кавитационный.

В основу этого способа положены физические явления, возникающие во внутренних полостях струйных аппаратов при их прокачке жидкими и газообразными средами. При струйно-кавитационном способе приготовления горючей смеси в качестве первичной среды используется не топливо, а атмосферный воздух.

Суть его заключается в следующем. Заданное (как правило, близкое к теоретически необходимому) количество воздуха всасывается из атмосферы и под давлением выше атмосферного подается в струйный насос. При высокоскоростном течении воздуха через внутреннюю полость проточной части насоса в его приемной камере создается разрежение, достаточное для самовсасывания вторичной среды – жидкого топлива.

При самовсасывании топлива его углеводородные молекулы расщепляются на молекулы меньшей молекулярной массы, отдельные атомы и топливные радикалы и в таком виде смешиваются с воздухом. В результате на выходе из насоса получается высококачественная гомогенная (размеры топливных частиц не превышают 10 мкм) воздушно-топливная (а не топливо-воздушная) аэрозоль, которая затем поступает непосредственно на горение. Количество топлива в смеси регулируется расходом воздуха на насос, а качество распыла (дисперсность) – давлением рабочего воздуха. С увеличением давления и количества подаваемого воздуха повышается и количество всасываемого топлива, и наоборот.

Характеристики подаваемой на горение горючей смеси, близкие к оптимальным, поддерживаются расходом и давлением воздуха перед насосом. Использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси позволяет регулировать мощность двигателя посредством изменения расхода и давления воздуха, подаваемого в струйный насос.

Струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси можно считать универсальным, поскольку он применим ко всем видам углеводородного топлива и топливосжигающим установкам.

Очевидно, что использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси потребует и принципиального качественно-количественного изменения топливо- и воздухоподающих систем двигателей.

На сегодняшний день струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси прошел лабораторные и промышленные испытания.

Научно-технический прогресс, как известно, не стоит на месте и даже самые эффективные в свое время инженерные решения с годами устаревают и требуют замены на более совершенные. XXI век выдвигает новые требования и ставит новые задачи, в том числе и в области использования природных ресурсов, включая углеводородное топливо.

Все сказанное относится и к традиционному способу приготовления горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, который используется вот уже более ста лет.

«> Новый способ приготовления горючей смеси в ДВС Код PHP » data-description=»Со времени изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в качестве приоритетных направлений его дальнейшего совершенствования были выбраны повышение мощности и экономичности, а также снижение массогабаритных характеристик.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector