Упырск паліва ў бензінавых рухавіках. Перавагі, недахопы і магчымыя праблемы

Тып сістэмы ўпырску вызначае параметры рухавіка і эксплуатацыйныя выдаткі. Ён уплывае на дынаміку, выдатак паліва, таксічнасць выхлапных газаў і выдаткі на абслугоўванне аўтамабіля.

Гісторыя практычнага прымянення ўпырску бензіну ў рухавіку ўнутранага згарання на транспарце ўзыходзіць да перыяду да Першай сусветнай вайны. Ужо тады авіяцыя тэрмінова шукала новыя рашэнні, здольныя павысіць эфектыўнасць рухавікоў і пераадолець праблемы з магутнасцю ў розных палажэннях самалёта. Упырск паліва, які ўпершыню з'явіўся ў французскім авіяцыйным рухавіку V8 1903 гады, апынуўся карысным. Толькі ў 1930 году дэбютаваў Mercedes 1951 SL з інжэктарным рухавіком, шырока вядомы як папярэднік у гэтай вобласці. Аднак у спартовай версіі гэта быў першы аўтамабіль з непасрэдным упырскам бензіну.

Электронны ўпырск паліва быў упершыню выкарыстаны ў 300 году ў рухавіку Chrysler 1958. Шматкропкавы ўпырск бензіну пачаў з'яўляцца на аўтамабілях у 1981-х гадах, але ў асноўным ён выкарыстоўваўся ў мадэлях класа люкс. Электрычныя помпы высокага ціску ўжо выкарыстоўваліся для забеспячэння належнага ціску, але кантроль па-ранейшаму быў абавязкам механікаў, якія адышлі ў нябыт толькі ў 600 годзе з заканчэннем вытворчасці Mercedes XNUMX. Сістэмы ўпырску па-ранейшаму былі дарагімі і не перайсці на танныя і папулярныя аўтамабілі. Але калі ў XNUMX-х стала неабходна ўсталёўваць каталітычныя нейтралізатары на ўсе аўтамабілі, па-за залежнасцю ад іх класа, трэба было распрацаваць і таннейшы тып упырску.

Наяўнасць каталізатара патрабавала больш дакладнага кантролю складу сумесі, чым маглі забяспечыць карбюратары. Так быў створаны аднакропкавы ўпырск, бедная версія шматкропкавага , але дастатковая для патрэб танных аўтамабіляў. З канца дзевяностых яна стала знікаць з рынку, замяніўшыся шматкропкавымі фарсункамі, якія ў наш час з'яўляюцца самай папулярнай сістэмай сілкавання ў аўтамабільных рухавіках. У 1996 году непасрэдны ўпырск паліва ў стандартнай камплектацыі дэбютаваў на Mitsubishi Carisma. Новая тэхналогія мела патрэбу ў сур'ёзнай дапрацоўцы і спачатку знайшла мала паслядоўнікаў.

Аднак перад тварам усё стражэйшых стандартаў выхлапных газаў, якія з самага пачатку аказалі наймоцны ўплыў на прагрэс у вобласці аўтамабільных паліўных сістэм, канструктарам у выніку прыйшлося перайсці да непасрэднага ўпырску бензіну. У апошніх рашэннях, пакуль нешматлікіх, спалучаюць два тыпу ўпырску бензіну - непрамы шматкропкавы і непасрэдны.    

Непрамы аднакропкавы ўпырск

У сістэмах з аднакропкавым упырскам рухавік сілкуецца ад адной фарсункі. Ён устаноўлены на ўваходзе ўпускнога калектара. Паліва падаецца пад ціскам каля 1 бар. Распыленае паліва змешваецца з паветрам перад впускнымі адтулінамі каналаў, якія вядуць да асобных цыліндраў.

Паліўна-паветраная сумесь засмоктваецца ў каналы без дакладнага дазавання сумесі па кожным цыліндры. З-за адрозненняў у даўжыні каналаў і якасці іх аздаблення падача харчавання на цыліндры нераўнамерная. Але ёсць і перавагі. Паколькі шлях сумесі паліва з паветрам ад фарсункі да камеры згарання доўгі, паліва можа добра выпарацца пры правільным прагрэве рухавіка. У халодны час паліва не выпараецца, шчацінкі кандэнсуюцца на сценках калектара і часткова ў выглядзе кропель сыходзяць у камеру згарання. У такім выглядзе ён не можа цалкам згарэць на працоўным такце, што прыводзіць да нізкага ККД рухавіка ў фазе прагрэву.

Следствам гэтага з'яўляецца падвышаны выдатак паліва і высокая таксічнасць выхлапных газаў. Аднакропкавы ўпырск просты і танны, не патрабуе вялікай колькасці дэталяў, складаных фарсунак і перадавых сістэм кіравання. Нізкія вытворчыя выдаткі прыводзяць да ніжэйшага кошту аўтамабіля, а рамонт з аднакропкавым упырскам просты. Гэты тып упырску не выкарыстоўваецца ў сучасных рухавіках легкавых аўтамабіляў. Яго можна знайсці толькі ў мадэлях з адсталай канструкцыяй, хаця і вырабляюцца за межамі Еўропы. Адным з прыкладаў з'яўляецца іранскі Саманд.

льготы

- Просты дызайн

- Нізкія выдаткі на вытворчасць і абслугоўванне

- Нізкая таксічнасць выхлапных газаў пры гарачым рухавіку

дэфекты

- Нізкая дакладнасць дазавання паліва

- Адносна высокі выдатак паліва

- Высокая таксічнасць выхлапных газаў у фазе прагрэву рухавіка

– Нізкія магчымасці з пункту гледжання дынамікі рухавіка

Непрамы шматкропкавы ўпырск

Пашырэннем аднакропкавага непрамога ўпырску з'яўляецца шматкропкавы непрамы ўпырск з інжэктарам у кожным впускном канале. Паліва падаецца пасля дросельнай засланкі, непасрэдна перад впускным клапанам. Фарсункі ўсталяваныя бліжэй да цыліндраў, але шлях паліўна-паветранай сумесі ўсё ж досыць доўгі, каб паліва выпаралася на гарачым рухавіку. З іншага боку, фаза нагрэву мае меншую схільнасць да кандэнсацыі на сценках впускного канала, паколькі адлегласць паміж фарсункай і цыліндрам карацей. У шматкропкавых сістэмах паліва падаецца пад ціскам ад 2 да 4 бар.

Асобны інжэктар для кожнага цыліндру дае канструктарам зусім новыя магчымасці ў плане павышэння дынамікі рухавіка, зніжэння расходу паліва і зніжэння таксічнасці выхлапных газаў. Першапачаткова не выкарыстоўваліся перадавыя сістэмы кіравання, і ўсе фарсункі дазавалі паліва адначасова. Гэтае рашэнне не было аптымальным, бо момант упырску ўзнікаў не ў кожным цыліндры ў самы выгодны момант (пры трапленні ў зачынены впускной клапан). Толькі развіццё электронікі дазволіла пабудаваць больш дасканалыя сістэмы кіравання, дзякуючы якім упырск стаў працаваць дакладней.

Першапачаткова фарсункі адчыняліся парамі, затым была распрацавана сістэма паслядоўнага ўпырску паліва, пры якой кожная фарсунка адчыняецца асобна, у аптымальны для дадзенага цыліндру момант. Гэтае рашэнне дазваляе сапраўды падабраць дозу паліва для кожнага працоўнага ходу. Паслядоўная шматкропкавая сістэма нашмат складаней аднакропкавай, даражэй у вытворчасці і даражэй у абслугоўванні. Аднак ён дазваляе значна павысіць ККД рухавіка пры меншым расходзе паліва і меншай таксічнасці выхлапных газаў.

льготы

- Высокая дакладнасць дазавання паліва

- Нізкі выдатак паліва

- Шмат магчымасцяў з пункту гледжання дынамікі рухавіка

- Нізкая таксічнасць выхлапных газаў

дэфекты

- значнае ўскладненне канструкцыі

- Адносна высокія выдаткі на вытворчасць і абслугоўванне

непасрэдны ўпырск

У гэтым рашэнні фарсунка ўсталяваная ў цыліндры і ўпырсквае паліва непасрэдна ў камеру згарання. З аднаго боку, гэта вельмі выгодна, бо дазваляе вельмі хутка замяніць паліўна-паветраны зарад над поршнем. Акрамя таго, адносна халоднае паліва добра астуджае дно поршня і сценкі цыліндру, таму можна павялічыць ступень сціску і атрымаць больш высокі ККД рухавіка, не асцерагаючыся неспрыяльнай дэтанацыі пры згаранні.

Рухавікі з непасрэдным упырскам паліва прызначаны для спальвання вельмі бедных паліўна-паветраных сумесяў пры нізкіх нагрузках рухавіка, што дазваляе дасягнуць надзвычай нізкага выдатку паліва. Аднак высветлілася, што гэта выклікае праблемы з лішкам аксідаў азоту ў выхлапных газах, для ўхілення якіх неабходна ўсталёўваць адпаведныя сістэмы ачысткі. Канструктары змагаюцца з аксідамі азоту двума спосабамі: дадаючы наддуў і памяншаючы габарыты, альбо усталёўваючы складаную сістэму двухфазных фарсунак. Практыка таксама паказвае, што пры непасрэдным упырску паліва неспрыяльная з'ява адкладаў нагару ва ўпускных каналах у цыліндраў і на штоках впускных клапанаў (зніжэнне дынамікі рухавіка, павелічэнне выдатку паліва).

Гэта злучана з тым, што і впускные каналы, і впускные клапаны не прамываюцца паліўна-паветранай сумессю, як пры непрамым упырску. Таму яны не змываюцца дробнымі часціцамі алею, якія паступаюць у сістэму ўсмоктвання з сістэмы вентыляцыі картэра. Алейныя прымешкі дубянее пад уздзеяннем тэмпературы, ствараючы ўсё таўсцейшы пласт непажаданага асадка.

льготы

- Вельмі высокая дакладнасць дазавання паліва

- Магчымасць спальвання бедных сумесяў

- Вельмі добрая дынаміка рухавіка пры нізкім расходзе паліва

дэфекты

- Вельмі вялікае ўскладненне канструкцыі

- Вельмі высокія выдаткі на вытворчасць і абслугоўванне

- Праблемы з лішкам аксідаў азоту ў выхлапных газах

- Адкладанне нагару ва ўпускной сістэме

Двухрэжымны ўпырск - прамы і непрамы

Змешаная канструкцыя сістэмы ўпырску выкарыстоўвае перавагі як непрамога, так і прамога ўпырску. Непасрэдны ўпырск працуе, калі рухавік лядоўні. Паліўна-паветраная сумесь ідзе прама над поршнем, і кандэнсацыя выключана. Калі рухавік прагрэты і працуе пры невялікай нагрузцы (язда з сталай хуткасцю, плыўнае паскарэнне), непасрэдны ўпырск перастае працаваць, і яго роля бярэ на сябе шматкропкавы непрамы ўпырск. Паліва выпараецца лепш, вельмі дарагія фарсункі сістэмы непасрэднага ўпырску не працуюць і не зношваюцца, впускные клапана абмываюцца паліўна-паветранай сумессю, таму на іх не ўтворацца адкладанні. Пры высокіх нагрузках на рухавік (моцныя паскарэнні, хуткая язда) ізноў уключаецца непасрэдны ўпырск, які забяспечвае вельмі хуткае напаўненне цыліндраў.

льготы

- Вельмі дакладная дазавання паліва

- Аптымальная падача рухавіка ў любых умовах

- Вельмі добрая дынаміка рухавіка пры нізкім расходзе паліва

- Адсутнасць адкладаў нагару ва ўпускной сістэме

дэфекты

- Велізарная складанасць канструкцыі

- Надзвычай высокі кошт вытворчасці і абслугоўвання