Injectare directă, gdi

GDI (injecție directă pe benzină)

De mai bine de 100 de ani, un motor pe benzină a fost instalat pe mașini și deja aproape 100 - un motor diesel. Ne-am adaptat pentru o lungă perioadă de timp și, cunoscând bine avantajele și dezavantajele lor, aplicăm unul sau altul pentru circumstanțe. Motorul pe benzină pornește cu ușurință, accelerează rapid și la turații ridicate, are o capacitate mare de litri și este mai ieftin. De aceea, o vedem mai des în mașini de pasageri și camioane mici.

Diesel în sine este mai scump, și mai scump pentru a menține, nu atât de repede, produce mai puțină putere de la un litru de volum de lucru, are un nivel de zgomot crescut și este mai rău început. Dar, și acest lucru este important - consumă mult mai puțin combustibil. și mai ieftin. Este clar că aproape toate vehiculele grele și comerciale "plimbă" pe motoare diesel. Dar cumpărătorii de mașini se gândesc tot mai mult la ce fel de motor preferă. Și destul de des alegeți un motor diesel. Deși chiar mai bine, dacă două în una. Și rapid, liniștit și cu un început ușor și că combustibilul nu îngheață în timpul iernii, iar puterea nu va fi prea mare. Dar miracolele nu se întâmplă. Există o teorie a motoarelor.

Pentru combustibilul ars, ai nevoie de aer. Dar este necesar să se amestece cât mai mult aer cu combustibilul necesar pentru combustia completă. Această cantitate de aer se numește stoichiometric. și, desigur, de mult a fost cunoscut. De exemplu, pentru benzină, compoziția optimă (teoretică) a amestecului de combustibil este exprimată prin raportul de 14,7: 1, adică 1 gram de benzină are nevoie de 14,7 grame de aer. Un amestec în care aerul este mai mult decât necesar este numit POOR, iar cel în care este mai puțin aer decât este necesar (adică mai mult combustibil) se numește bogat. Nu este întotdeauna posibil să se aprindă amestecul prea slab, când se lucrează la un amestec bogat, combustibilul ars nu este inutil "zboară în conductă", iar emisia de monoxid de carbon crește.

Dar aerul este necesar nu numai pentru combustie. Cu cât presiunea din cilindru este mai mare înainte de aprinderea amestecului, cu atât este mai mare ieșirea motorului. Și este foarte benefic pentru noi că mai mult aer intră în cilindru la cursa de admisie: cu atât mai multă presiune după aceea. Dar acum este momentul să înțelegem de ce motorul diesel este mai economic.

Principiul ICE

Amintiți-vă cum funcționează ICE. La motorul pe benzină la cursa de admisie amestecul de aer și combustibil intră în cilindru, apoi este comprimat și aprins de o scânteie. La motorul diesel în timpul cursei de admisie numai aerul este aspirat în cilindru, un piston care este comprimat sub presiune ridicată și acest lucru și mai aprinse. Până la sfârșitul comprimării, combustibilul este injectat în cilindru, care la presiuni și temperaturi ridicate se autoinfectează. Presiunea din cilindrul unui motor diesel este mult mai mare decât în motor cilindri pe benzină: modern motor diesel cu aspirație naturală este raportul de compresie destul de normal este de 20, în timp ce producția de benzină, chiar și cele mai multe „sandwich“ abia ajunge la 11. O presiune mai mare în cilindru - și o eficiență mai mare. Gândește imediat: o creștere a raportului de compresie în motorul pe benzină. A încercat. Dar peste 11 ani nu funcționează. Deoarece există fenomene precum detonarea și aprinderea prin ardere.

Detonarea este o ardere foarte rapidă a combustibilului în puncte departe de lumânare. însoțită de o supraîncălzire ascuțită locală și de reîncărcarea pieselor motorului. Semnul extern de detonare este un batet - auzim când, încercăm să accelerăm brusc după realimentarea cu benzină cu cifră octanică scăzută.

Aprinderea caldă - înainte de apariția unei scântei, aprinderea amestecului din părțile supraîncălzite ale camerei de ardere (de exemplu - din același electrod de lumanare). Lucrul pe termen lung cu detonare și aprindere nu este permis: motorul va eșua rapid. Temperatura ridicată și presiunea înaltă provoacă detonarea și aprinderea prin aprindere. Pentru a evita detonarea, motoarele cu un raport de compresie ridicat sunt încărcate cu benzină cu cifră octanică mare (98), dar peste raportul de compresie de 11 și nu este suficient.

Ce se întâmplă la sarcini scăzute. Am coborât gazul și am condus mai încet. Ce înseamnă un motor pe benzină? Când eliberăm pedala de accelerație. la admisie supapa de accelerație este acoperită. ceea ce înseamnă că reducem nu numai cantitatea de combustibil furnizată, ci și cantitatea de aer. Mai puțin aer în cilindru - presiune mai mică la sfârșitul compresiei. Dar asta e cu un carburator. vei spune. Dar ce se întâmplă cu motorul pe benzină cu injecție de carburant? La urma urmei, este posibil să se reducă alimentarea cu combustibil fără a se reduce cantitatea de aer? Este posibil, dar până la o anumită limită. Deoarece un amestec prea slab nu va fi aprins de o scânteie și pentru ca amestecul să nu devină prea slab, accelerația va trebui acoperită și presiunea va scădea. Mai puțină presiune în cilindru - mai puțin timp la ieșire.

Și ce înseamnă să eliberați pedala de la motorul diesel? Aceasta înseamnă că mai puțin carburant va fi alimentat la cilindru. Dar cantitatea de aer de admisie rămâne aceeași. iar presiunea la sfârșitul cursei de admisie nu se schimbă. Da, amestecul din cilindru va fi slab, dar motorul funcționează în siguranță și pe un amestec slab - deoarece există un alt principiu de aprindere și alți combustibili! Și motorina rămâne foarte eficientă și la sarcini mici. Dacă vrem să facem motorul pe benzină economic, "elastic" și, în același timp, mai puternic, atunci trebuie să-l scapăm de detonare și să ne învățăm cum să ne hrănim cu amestecul sărac.

Deci, problema este că scânteia cu încăpățânare nu dorește să aprindă amestecul benzo-aer care este mai sărac decât în raportul de 17: 1. Dar puteți umple cilindrul cu un amestec foarte slab și direct la lumânare pentru a alimenta mai bogat, care se va aprinde. Încercat: de exemplu, în motorul prealabil această idee a fost pusă. Rezultatele reale au fost obținute pe motoare cu injecție distribuită de combustibil: aici se realizează o funcționare stabilă într-un amestec cu un raport de 22: 1, dar încă nu se poate îmbunătăți sărăcirea amestecului. La toate acestea, în cazul unei injecții convenționale distribuite, amestecul este extern - injectorul injectează benzină în galeria de admisie. Și va oferi un flux mai bogat al amestecului la scânteia putem doar datorită direcției de curgere a aerodinamicii metodelor, de exemplu, un anumit mod de vartej sale. Acum, dacă se injectează combustibil direct în cilindru.

Motoarele pe benzină cu injecție directă au apărut destul de mult timp și au fost folosite în aviație deja în timpul celui de-al doilea război mondial. De asemenea, au fost dezvoltate motoare pentru mașini, cel puțin în țara noastră, acestea fiind testate deja la sfârșitul anilor '40. Cu toate acestea, de mult timp nu a fost posibil să se facă față unor deficiențe grave de injectare directă, în special - fumul "diesel" la modurile de alimentare. Și motorul sa dovedit a fi destul de scump și, prin urmare, economic neprofitabil. Iar injecția directă este aproape oprită.

Dispozitiv GDI

Într-adevăr, acest motor amintește de design și benzina obișnuită, și de motorină. În fiecare cilindru există de asemenea o bujie. și un injector. iar combustibilul este alimentat de o pompă de înaltă presiune la o presiune de 5 MPa (50 atm). Duza oferă două moduri diferite de injecție a combustibilului. Să acordăm atenție următoarelor caracteristici. Țeava de admisie ajunge la partea superioară a cilindrului. Acest lucru permite fluxul de aer incidente, care, după contactul cu pistonul se întoarce și papură în sus, răsucindu sensul acelor de ceasornic (această organizație permite fluxul de aer pentru a obține concentrația optimă de combustibil imediat în jurul scânteia). Pe o conductă aproape dreaptă, debitul se deplasează cu o viteză foarte mare și chiar când pistonul atinge punctul mort. mai mult aer intră în cilindru prin inerție.

Pistonul este neobișnuit - există o nișă de formă sferică de sus. Forma pistonului oferă trei funcții importante. În primul rând, vă permite să setați fluxul de aer în direcția corectă de deplasare. În al doilea rând, direcționează combustibilul injectat direct la bujie, ceea ce este important atunci când se lucrează la amestecuri extrem de sărace. În al treilea rând, determină răspândirea frontului flacării.

Cum funcționează GDI

Există trei moduri posibile, în funcție de modul de conducere.

Acest mod este utilizat pentru sarcini mici: cu condusul urban silențios și condusul de tură la viteze de până la 120 km / h. În acest caz, combustibilul este alimentat în cilindru aproape ca într-un motor diesel - la sfârșitul cursei de compresie. Combustibilul este injectat de o pistă compactă și, amestecând cu aerul, este dirijat de o degajare sferică a pistonului. Ca urmare, cel mai îmbogățit combustibil apare direct lângă bujie și se aprinde în siguranță, aprinzând apoi amestecul slab. Ca urmare, motorul funcționează stabil chiar și cu un raport total aer-combustibil în cilindru de 40: 1.

Acest mod este folosit pentru conducerea intensivă în mediul urban, conducerea suburbană de mare viteză și depășirea vitezei. Cu compoziția stoichiometrică a amestecului de aprindere, nu apar probleme. Dar, deoarece ar fi de dorit să crească raportul de compresie. atunci devine importantă prevenirea detonării și a aprinderii. Combustibilul este injectat în timpul cursei de admisie. Combustibilul este injectat de o torță conică, pulverizat în cilindru și, prin evaporare, răcește aerul din cilindru. Datorită răcirii, probabilitatea de detonare și aprindere este redusă.

Un alt mod este implementat de sistemul de management GDI.

Permite creșterea cuplului motorului în cazul în care șoferul, în timp ce se deplasează la viteză mică, apasă brusc pedala de accelerație. Când motorul funcționează la viteză mică și, brusc, amestecul îmbogățit este alimentat, probabilitatea de detonare crește. De aceea, injectarea se realizează în două etape. O cantitate mică de combustibil este injectată în cilindru la cursa de admisie și răcește aerul din cilindru. În acest caz, cilindrul este umplut cu un amestec foarte slab (aproximativ 60: 1), în care nu se produc procese de detonare. Apoi, la sfârșitul cursei de comprimare, se alimentează un jet compact de combustibil, care aduce raportul de aer și combustibil în cilindru la un "bogat" de 12: 1. Și nu există timp pentru "pregătirea" detonării timpului.

Deci, ce, în cele din urmă, va veni la ieșire? Raportul de compresie a fost ridicat la 12-12,5, umplutura cu aer îmbunătățită. Motorul funcționează în mod constant și pe un amestec foarte slab. Rezultat: În comparație cu motorul "convențional" pe benzină, GDI consumă cu 10% mai puțin combustibil, produce cu 10% mai multă putere și aruncă cu 20% mai puțin dioxid de carbon.

Articole similare

Pagina anterioară