Масло для двигателей с непосредственным впрыском – чем «болеют» моторы с непосредственным впрыском и как их вылечить

Содержание

чем «болеют» моторы с непосредственным впрыском и как их вылечить

Загрязнение форсунок и клапанов – головная боль владельцев автомобилей VAG с непосредственным впрыском. Она сопровождается вибрацией, повышенным расходом топлива и дерганьем автомобиля при разгоне. Разберёмся, что является причиной этой проблемы и почему качество топлива или масла здесь ни при чём

Что такое послойное смесеобразование, и почему моторы с непосредственным впрыском завоевывают  мир

Термин «непосредственный впрыск» хорошо известен, поскольку данная конструкция широко применяется автопроизводителями еще с 1990-х годов – вспомним, например, моторы GDI (Gasoline Direct Injection – прямой впрыск бензина) от Mitsubishi. Похожая система сейчас используется концерном Volkswagen, но именуется иначе – FSI, сокращение от Fuel Stratified Injection — «послойный» впрыск топлива». Так в чем же отличие «джидаев» от тех систем, которые применяются теперь? Там и там – непосредственный впрыск, но вот состав самой смеси различается. Если на первых моделях топливная форсунка представляла собой обычный распылитель, при котором получалась однородная (гомогенная) смесь, и различие между непосредственным и распределенным (MPI) впрыском было только в количестве отверстий распылителя, их расположении и разных показателей давления, то на современных моделях производители уже научились разделять топливовоздушную смесь на зоны с переобогащенной и переобедненной смесью. Зачем это понадобилось? Из-за характеристик сгорания переобедненной смеси. Перечислим плюсы, которые мы получаем во время работы ДВС на такой смеси.

  1. Высокая температура сгорания, высокий КПД и, как следствие, высокий крутящий момент на выходе.
  2. Сокращение расхода топлива (до 15 %, но это только в теории).
  3. Малая эмиссия углеводородов в выхлопных газах.

Вполне достаточно, чтобы заработать на звание «Мотор года», не находите? Внедрение таких моторов пошло полным ходом с 2005 года. В качестве примера можно вспомнить массовый переход на FSI-моторы концерна VW. И, разумеется, первые «блины» вышли комом – достаточно спросить обладателей первых Passat B6 с атмосферными FSI-моторами, выпущенных в 2006 году, с их многочисленными прошивками ЭБУ и проблемами с запуском зимой. «Четырехколечное» подразделение концерна поступило мудрее, не став рисковать своим имиджем ради новых технологий. Вот выдержка из материала самообучения по двигателю 2.0 TFSI, то, что написано в самом начале документа (здесь и далее цитаты из официальных и обучающих документов VW AG).

Впрочем, полностью отказаться от послойного смесеобразования производитель все же не смог. Давайте рассмотрим подробнее, что же такое послойное смесеобразование.

Хорошо видно, что область использования переобедненных смесей находится в промежутке от 1000 до 3500 об/мин, т.е. в наиболее часто используемом водителями диапазоне оборотов ДВС . Если брать диаграмму относительно нагрузки ДВС:

Опять мы видим в области средних/малых нагрузок работу именно на переобедненной смеси. Каким же образом реализуется такая работа? С помощью ввода специальных управляемых воздушных заслонок во впускном коллекторе…

…и ориентации (и формы) распылителей форсунок, имеющих возможность впрыска топлива прямо в цилиндры (непосредственный впрыск), собственно и становится возможным осуществить процесс работы ДВС на обедненной смеси.

Предлагаем взглянуть на моделирование начального процесса без привязки к конкретному исполнению мотора, как это воспринималось разработчиками системы непосредственного впрыска Bosch MED 7.

Обратите внимание: поток восходящий, симметричный, образующий две равнозначные, однонаправленные циркуляции (топливное «облако» и воздушный поток) в объеме ½ поперечной плоскости цилиндра. Степень насыщения воздушного «факела» топливом сильно зависит от формы днища поршня, но довольно слабо – от смещения и отклонения самой топливной струи, в данном случае сглаживаемых самой формой днища поршня.

Трудности реализации и необходимые профилактические меры

При всех положительных моментах эксплуатации двигателя на переобедненных смесях у современных автомобилей имеются проблемы, у которых нет «общих точек соприкосновения» со старым семейством MPI-впрыска, что в свою очередь вызывает трудности в диагностике. Чтобы понять, какие изменения последовали в конструкции, и сравнить, надо обратиться к самому началу появления данного типа системы впрыска в производстве. Конкретную реализацию разберем на примере моделей VW AG. Итак, сравнение поршневой группы атмосферного и турбированного ДВС…

В первом случае видна схема «встречных потоков» описанных ранее, во втором очевидно играет гораздо большую роль предварительное завихрение потока воздуха во впускном коллекторе (в этом одно из различий исполнения данных моторов) и полная направленная циркуляция в полном объеме цилиндра.

Предварительное завихрение воздушного потока во впускном коллекторе и обедняет классическую однородную (гомогенную) смесь при смешивании воздушного потока с топливом. На практике первая схема обеспечивает лучшее охлаждение поршня (а с ним – эффективную борьбу с детонационными явлениями при рабочем цикле, о чем подробнее поговорим далее). В то же время для таких моторов характерна проблема зимнего пуска, при котором свечи просто «заливало» топливом, и мотор не запускался, а самое смешное в этом вопросе (думаю, владельцы Passat B6 первых годов выпуска об этом хорошо помнят), что самая простая «жигулевская» и даже не первой свежести свеча помогала запустить замерзший ДВС, после чего следовала еще одна замена – возвращение оригинальных свечей назад. Последовало порядка десятка изменений версий программного обеспечения блока управления ДВС, прежде чем удалось решить эту проблему. Разумеется, владельцев ДВС с турбокомпрессором такие проблемы не коснулись. Пуск на гомогенной смеси при минусовой температуре воздуха отработан автопроизводителями до мелочей. В дальнейшем на цепных моторах 2008 года и далее эксперименты с формой днища поршня проводить не стали. Обычно такие поршни обладают плоской поверхностью со стандартными выемками под клапана.

Или имеют ярко выраженную сферическую вогнутую поверхность по всей ширине гильзы цилиндров, назначение которой будет понятно немного позже.

А теперь посмотрим на организацию подачи топлива и воздуха на этих ДВС:

Используются форсунки с 6-ю отверстиями, что положительно влияет на качество распыления топлива. Обратите внимание на расположение топливной форсунки и впускного канала: они находятся в одной плоскости, а это значит, суммарного восходящего потока уже не получится. Учитывая, что топливо должно успеть равномерно распределиться по топливовоздушному заряду, получаем единственный вариант —организацию встречного потока с довольно большим дефицитом по времени эффективного распыления. Разумеется, об эффективном охлаждении поршней в этом случае речь тоже не идет. Давайте посмотрим, что думают об этом сами создатели.

Довольно простое решение подачи топлива непосредственно в зону свечи, т.е. топливный заряд оборачивается, условно говоря, в «кокон» воздушного заряда (эффект дополнительного охлаждения смеси достигается ее изолированием воздушным потоком, если говорить точнее). В итоге в зоне электрода свечи мы имеем обогащенную, легко воспламеняемую смесь, а в остальных местах камеры сгорания – переобедненную. Но путь смешивания топливного и воздушного зарядов очень короткий, в отличие от схемы, обсуждаемой ранее, а нормальное перемешивание, с отражением от поверхности поршня и равномерным распределением по фронту потока (как это было с атмосферным мотором), к сожалению, невозможно. Именно этот аспект и влияет на возможную проблемную работу ДВС в целом, а причина возникновения трудностей стабильного воспламенения довольна простая:

Симптомы и признаки загрязнения форсунок

Да, основная причина загрязнение распылителей форсунок и приносит наибольшую головную боль обладателям современных FSI-моторов. Обычно сопровождается это вибрацией, пропусками воспламенения при холодном пуске, а также повышенным расходом топлива и дерганьем автомобиля при разгоне. Почему так происходит, вы, наверное, уже догадались. Разумеется, из-за отклонения топливной струи от расчетной траектории, ведь в данном случае совсем небольшого отклонения вполне достаточно, чтобы резко «обеднить» зону вокруг центрального электрода, при котором устойчивого воспламенения уже не будет. Но и это далеко не последняя проблема в данном ДВС. Довольно часто обсуждают следующее явление на впускных клапанах:

А вот так выглядит начало такого процесса:

Обратите внимание: налет мягкий, легко снимаемый и совершенно непохожий на тот твердый светло-бурый налет на MPI-моторах, который иначе как механической обработкой не снять. Больше всего он напоминает налет на впускных коллекторах дизельных моторов. И в этом есть часть ответа на вопрос по образованию такого нагара.

Очень часто на вопрос о загрязнении впускных клапанов и форсунок отвечают стандартными фразами: «некачественное топливо», «несвоевременное обслуживание» или «неправильно подобранное масло». Но, к сожалению, даже при использовании высококачественных материалов и сокращенном интервале обслуживания ситуация радикальным образом не изменится. Чтобы понять причину этой проблемы, давайте рассмотрим диаграмму фаз газораспределения. Один из наиболее характерных режимов, описывающий важность регулирования фаз газораспределения, на стандартной круговой диаграмме выглядит так:

Но, как быть с увеличением NOx при повышении температуры отработавших газов? Каталитический нейтрализатор для данного соединения человечество еще не придумало. Была изобретена система возврата отработавших газов EGR, которая и занималась снижением температуры ОГ и, как следствие, уменьшением доли NO

x в выхлопных газах. Но поскольку со временем клапан EGR не сильно отличался по виду от впускных клапанов, выложенных ранее, по степени негативных эмоций он прочно занимал второе место и у механиков, и у владельцев. Одна из самых «оптимистичных» конструкций клапана EGR выглядела так:

Тут конструкторы немного погорячились: поставить дроссельную заслонку на выпускные газы?! Кто хоть раз видел дроссельную заслонку на впуске, может представить, как она будет выглядеть на выпуске. Думаю, понятно, почему последствия загрязнения и отказа этого клапана занимают второе место по негативу у владельцев Passat B6. Однако, несмотря на многочисленные отказы регулирующих элементов этой системы, надо было как-то решать данный вопрос согласно постоянно ужесточающимся экологическим нормам. В ходе изысканий появилась система внутренней рециркуляции отработавших газов. Реализована она была как составляющая другой системы и не имела своих компонентов.

Теперь начинает прояснятся происхождение отложений на впускных клапанах, как и довольно слабая их зависимость от топлива, обслуживания, масла и т.д. Надо учитывать, что и загрязнение форсунок, и загрязнение поверхности впускных клапанов – процессы связанные и влияющие на один фактор – качество смеси в районе центрального электрода. В то же время заметим, что определяющим фактором влияния на характер воспламенения в цилиндрах все же является именно загрязнение распылителей форсунок. Этот «процесс» начинает беспокоить владельцев с 35 000 – 45 000 км пробега, и, увидев ошибки по «пропускам воспламенения», далеко не всегда начинают решать проблему с «правильного конца». А что же официальные лица? Неужели такой проблеме не уделяется внимание? Так сказать нельзя. Официально существует пункт при техническом обслуживании. Для примера возьмем Audi Q5:

Но возникает вопрос: а говорили ли вам о необходимости использования этой промывки на официальном ТО? А о регулярности такого мероприятия? Ведь подобные рекомендации для эксплуатации автомобиля в России есть и у BMW, и у Mercedes-Benz, и у других крупных автопроизводителей. Также нужно понимать, что использование такой промывки, учитывая ее концентрацию в полном баке, играет только профилактическую роль и полностью не очищает распылители. Но, разумеется, длительность нормального функционирования топливных форсунок увеличивает и рекомендуется к использованию.

А теперь коснемся того, почему же так важно, чтобы распылители топливных форсунок были исправными (чистыми). Дело в том, что конструкция поршней новых двигателей FSI отнюдь не обладает весомым запасом прочности к детонационному сгоранию смеси, поскольку главный принцип построения таких моторов – максимальное облегчение конструкции и снижение трения. И тут уместно вспомнить, что днище поршня в таком типе конструкции не имеет возможности омываться (охлаждаться) топливной струей, а это значит, что при любом нарушении процесса воспламенения вполне возможна детонация и, как следствие, разрушение самого поршня (перемычек), что как раз и происходит на моторах 1.4, 1.8 и 2.0 TSI.

признаки загрязнения форсунок

Отметим, что, проектируя третье поколение моторов серии 888, конструкторы VAG учли этот момент и создали смешанный впрыск MPI+FSI, который как раз и призван обойти описанные проблемы. Но вот обладатели автомобилей VAG, выпущенных до 2012 года, должны учитывать и такую печальную вероятность событий.

Надеемся, что после прочтения этого материала у вас не возникнет вопроса, для чего необходимо использовать промывку топливной системы и очищать детали впускной системы двигателей с непосредственным впрыском.

Материал подготовлен экспертом компании turbo-union.ru

Хочу получать самые интересные статьи

Непосредственный впрыск проблемы | Присадки для TSI и TFSI

Следующий продукт, набирающий популярность в наше время, несмотря на то, что он ориентирован на двигатели прямого пуска — очиститель систем непосредственного впрыска.

Вообще эта система более заточена на распыление форсунками топлива непосредственно в камеру сгорания, поэтому уход на форсунками должен быть соответствующим. Препарат предназначен для таких систем как: GDI, FSI, D4.

tsi-очистит.jpg

В этих высокотемпературных системах нужен соответствующий препарат, способный работать в этих условиях. Сильные средства применяются разово, в зависимости от качества применяемого топлива, а дальше смотрим на тенденцию.

Если поговорить о мегаполисе, то здесь интервал очистки примерно 2000-4000 км. Для автомобилей с распределённым впрыском используются номерные очистители с 1 по 3. Но для автомобилей с непосредственным впрыском топлива лучше всего использовать этот препарат.

Средство безвредно для двигателя и топливной системы в целом.

Как итог получаем

1. очищенные форсунки,

2. табильную работу двигателя,

3. снижение расхода топлива,

4. двигатель работает без каких либо нюансов и нареканий.

Очиститель клапанов.

Препарат для клапанов актуален для автомобилей с распределённым впрыском, где у нас форсунки распыляют топливо через клапана. В этой ситуации часто образуется отложения на тарелках клапанов.

Очиститель клапанов Liqui Moly

Именно эти загрязнения потом препятствуют полному закрыванию клапана. И как следствие образование топливо-воздушной смеси будет уже не то.

Средство очень хорошо очищает поверхность клапана, слегка работает по форсункам. Интервал его применения также зависит от качества топлива.

Присадку рекомендуется использовать примерно 2 раза в год зимой и где-то в конце лета. Эти периоды очень богаты пробками.

Очиститель карбюратора.

В настоящие время на дорогах еще можно встретить карбюраторные автомобили. Нельзя еще забывать и о садовой технике. В первую очередь нужен для уже не новых автомобилей или же различного рода садовой технике. Флакона хватает примерно на 40-70 л. Очищает карбюратор, все иголочки . Не для никого не секрет, что присутствие воды в карбюраторе, особенно в зимний период может вызвать перемерзание карбюратора.

Чистка карбюратора

Соответственно, этот препарат прекрасно защищает от промерзания и нагара в двигателях с карбюраторной системой впрыска.

Защитные и модифицирующие комплексы.

Судя из названия вся линейка препаратов нацелена исключительно на защиту и небольшую модификацию нашей топливной системы.

Бензин Сузатс для защиты топливной системы

 

Первый препарат — это суперкомплекс для бензиновых двигателей. Присадка комплексная, содержит немало пакетов присадок по очистке, защите. Препарат подойдет под все системы впрыска.

Мягко и бережно очищает систему и защищает ее от последствий использования некачественного топлива. В составе есть множество катализаторов горения, которые заставляют топливо выгорать быстрее и полнее или активнее.

Давайте не будем забывать такой немаловажный фактор, как наличие воды в топливе. Как большой просто очень жирный плюс: присадка выводит всю воду из системы.

Фасовка 1л, но большая просьба хранить ее в вертикальном положении. Может банально пролиться, а запах состава не очень приятный. Насчёт зольности: лучше посмотрите техпаспорт препарата.

Баллон оснащён мерным стаканчиком, которым замеряется количество средства и добавляется в бак. Препарат можно также использовать на малотоннажных автомобилях, главное чтобы двигатель использовал топливо в виде бензина.

Присадка для ухода за бензиновой системой впрыска.

Очень важен для автомобилей с непосредственным впрыском. В таких системах количество разнообразных полезных присадок мало, поэтому для такой системы нужна особая защита.

Присадка для ухода за бензиновой системой впрыска

 

Для ТНВД особенно важна защита. Эта присадка в первую очередь направлена на защиту трущихся деталей. Параллельно, хорошо работает по воде в системе.

Обладает хорошими антикоррозионными свойствами. Прекрасно работает со смолистыми отложениями и препятствует их повторному образованию. Препарат хорошо совместим с турбированными двигателями.

Вообще все препараты проходят строгий отбор по рынку продаж не только в России, но и в Европе, другими словами: для того, чтобы препарат попал на рынок, он должен пройти очень строгие испытания. Без всех этих сертификатов препарат не сможет попасть на какой-либо рынок, какой-либо страны. Основной принцип компании Ликви Моли — это не навредить .

Все присадки абсолютно безвредны. Средство рекомендуется использовать раз в 2000 км, при непосредственном впрыске.

Покупка подержанного автомобиля с непосредственным впрыском

Что нужно знать при покупке подержанного автомобиля, оборудованного прямым впрыском


Несколько простых проверок и советов помогут оградить от проблем при покупке подержанного автомобиля с двигателем GDI.


Моторы, оборудованные бензиновым прямым впрыском (GDI), продвигаются на рынки автопроизводителями под разными названиями. Сегодня такие агрегаты пользуются спросом благодаря уникальной конструкции, которая повышает мощность и сокращает расход топлива. Но, как и многие другие новые технологии, двигатель GDI не избежал проблем.


Разрушительный нагар

Наиболее распространенной неприятностью являются отложения на впускных клапанах двигателя GDI. Они похожи на маленькие круглые металлические двери, которые запускают воздух в цилиндры мотора. В большинстве случаев, на каждый цилиндр установлено два клапана.


Так, воздух, проходящий через них, содержит загрязняющие вещества — молекулы моторного масла и несгоревшее топливо. Эти частицы прилипают к разогретым впускным клапанам, запекаются и образовывают отложения, называемые клапанным мусором.


В двигателях без системы GDI такой нагар не вызывает беспокойство, так как топливные форсунки распыляют бензин над поверхностью клапанов перед тем, как он всасывается в цилиндры. Это эффективная, непрерывная промывка верхней части впускных клапанов, предотвращающая накопление отложений, вызывающих структурные повреждения металла.

 

В двигателе с технологией GDI бензин никогда не касается впускных клапанов, поскольку топливная форсунка расположена внутри цилиндра, под ними. На двигателе с системой прямого впрыска впускные клапаны подвергаются воздействию загрязняющих веществ, но нет способа их удаления в процессе работы мотора. Так, у двигателей GDI возникают проблемы с отложениями на впускных клапанах, что приводит к проблемам с производительностью и надежностью.


Некоторые моторы GDI могут работать в течение всего срока службы автомобиля без проблем, другие же быстрее выходят из строя. На это влияют многие факторы. Вот почему следует выполнять несколько простых рекомендаций при покупке подержанного автомобиля с технологией прямого впрыска топлива. Они помогут избежать проблем, обеспечить длительный срок службы двигателя, бесперебойную работу и экономию денег.


Почему важна компьютерная диагностика


Для начала необходимо изучить сохраненные коды пропуска зажигания, полученные с помощью диагностического сканирования. Накопление нагара может привести к нарушению алгоритма технологии зажигания, то есть к неправильному воспламенению топлива. Такие проблемы не может обнаружить водитель во время эксплуатации, но они регистрируются компьютером при обнаружении.


Одним из простых и действенных способов защиты от покупки автомобиля с проблемным двигателем GDI является компьютерная диагностика. Специалист быстро проведет сканирование компьютерного мозга автомобиля, чтобы узнать, зарегистрированы ли какие-либо нарушения в системе зажигания. Если они есть, то могут возникнуть проблемы с клапанами, и тут необходимо более глубокое исследование состояния системы.


Важность своевременной замены свечей зажигания


Многие автовладельцы небрежно, без должного внимания относятся к техническому обслуживанию машины. Это приводит к серьезным проблемам, в том числе и с системой прямого впрыска топлива.


В двигателе GDI свечи зажигания необходимы для поддержания чистоты, что является отличным способом предотвращения заклинивания клапанов. Поэтому владельцы автомобилей должны следовать рекомендациям производителя относительно обслуживания свечей зажигания, менять их не позднее, чем указано в технической документации. Проверить периодичность замены свечей на подержанном автомобиле достаточно трудно. Теоретически все операции должны быть зафиксированы в гарантийной книжке, но после окончания сервисного обслуживания отследить, как часто менялись свечи, практически невозможно.


Тут стоит понимать, что даже небольшое промедление с заменой может привести к созданию большего количества загрязнения, что приведет к увеличению отложений на клапанах. Грязные свечи также провоцируют нагрузку на другие компоненты системы зажигания, например, катушки. Это дает дополнительное загрязнение, приближая катастрофу с клапанами. Не стоит недооценивать важность своевременной замены свечей зажигания для сохранения работоспособности системы прямого впрыска в двигателе.


Замена масла и качественный бензин


Топливо с высоким октановым числом содержит очищающие добавки, которые снижают риск появления нагара на клапанах. Так, качественный бензин сохраняет работоспособность системы подачи топлива. Также важно своевременно менять моторное масло. Это делается в соответствии с рекомендациями производителя или по фактическому износу смазочного материала (на это, в том числе, влияет качество бензина).


Отследить нарушения периодичности технического обслуживания, использование владельцем бензина низкого качества сможет только компьютерная диагностика. В теории об истории замены моторного масла может рассказать гарантийная книжка, но на практике она не настолько информативна и не страхует от проблем.


Трейси Льюис, владелец Automotive Product Design and Engineering Group (APDEG) в Тампа-Бэй, штат Флорида, работает в автомобильной промышленности уже 40 лет и специализируется на всех видах GDI, начиная с 2008 года. Он также занимается анализом работы двигателей с системой прямого впрыска различных производителей.


Льюис советует владельцам использовать только высококачественное синтетическое масло, чтобы избежать процесса, называемого коксованием, который может вывести из строя впускные клапаны.


«Использование синтетического масла с самого начала эксплуатации автомобиля вместо синтетических смесей, поставляемых дилерами, приведет к сокращению коксования на разных скоростях. Минеральные частицы масла оставляют загрязнение на клапанах, которое в конечном итоге превращается в твердый, абразивный кристаллический слой», – говорит он.


Льюис советует для максимального спокойствия искать транспортное средство, которое эксплуатировалось на синтетическом моторном масле. Основываясь на многолетних исследованиях, он рекомендует использовать серии Amsoil или Mobil One, как более дешевой альтернативы. Льюис также предполагает, что покупатели избегают чрезвычайно легких моторных масел и используют образцы с вязкостью не менее 10 Вт.


Подумайте о чистке клапанов


Автомобилям, оснащенным GDI, доступна специальная процедура очистки системы впуска. Она проводится дилером или в частных сервисах. Необходимо спросить у продавца, пользовался ли он когда-либо этой услугой, и подумать о том, чтобы начать ее проводить ежегодно. Это особенно актуально, если автомобиль с двигателем GDI имеет небольшой пробег.


Но у процедуры чистки есть как сторонники, так и противники. Одни эксперты утверждают, что только так можно сохранить клапаны чистыми, но Льюис придерживается другой точки зрения. Он говорит, что очистка с применением растворителя удаляет твердые абразивные частицы, провоцируя их попадание в цилиндры. «Это может привести к забиванию цилиндров и поршней и повреждению колец», – утверждает эксперт.


Льюис обращает внимание на то, что компании, продающие эти чистящие средства, утверждают, что они полностью безопасны, предлагают гарантии отсутствия ущерба от их применения. Но не зафиксировано ни одной официальной жалобы на очистители, нет и свидетельств их негативного воздействия. В действительности составы провоцируют попадание до 20% мусора в систему, большую его часть вытеснят выхлопные газы, но частицы, которые останутся между поршнями и цилиндрами, могут нанести ущерб. Льюис рекомендует, чтоб при необходимости выполнялась только ручная очистка клапанов.

 

Автор: Сергей Василенков

Посредственный впрыск?: bmwservice — LiveJournal

      Любой работник автосалона с гордостью заявит вам, что двигатель предлагаемого вам автомобиля «оборудован новейшим непосредственным впрыском». Чаще всего, при этом, смысл и принцип работы нововведения объяснить затруднится, но зато посулит немыслимую экономию («до 30%») и «увеличение мощности».

Между тем, «новейший» непосредственный впрыск, это технология разработанная еще в середине 30-х и серийно применявшаяся в годы Второй мировой, например, на истребителях «Мессершмитт 109».

Вскоре после войны немецкая инженерия несколько раз пыталась применить этот принцип на мелкосерийных автомобилях, в числе которых был и культовый Mercedes 300SL c механическим непосредственным впрыском — по сути, настоящий «бензиновый дизель».

Хорошо различим топливный насос высокого давления:

Рассмотрим его поближе:

Количество поломок систем первого поколения оказалось решающим — про принцип в промышленном масштабе забыли на пяток десятилетий, несмотря на заметную экономию на фоне примитивного карбюраторного смесеобразования.

Идея распылять топливо непосредственно в цилиндр стала практически полезной только в начале 90-х. Причина проста — экология и ее нормативы. Значительное количество времени при городском режиме движения автомобиль работает в режиме малых и частичных нагрузок, иногда топливо тратится практически «в пустую» — фактически только на поддержание холостых оборотов. 

Хорошо было бы, подумали инженеры, для режимов малых нагрузок наполнять цилиндры бедной смесью, сильно отступив от пропорций стехиометрии. И если для полноценного горения за идеал принято соотношение 14.7 кг воздуха на 1 кг бензина плюс-минус 10%, то выгодным, с точки зрения экологии, было бы найти возможность поджигать смесь в несколько раз более бедную, экономя бензин. Раза так в 2-3 более бедную, иначе заметного результата не будет. Из практики однако известно, что уже соотношение более 15,7 вызывает проблемы с горением. При соотношениях более 22:1 эффективного воспламенения уже не происходит, что грозило затее провалом.

Вот тут-то про непосредственный впрыск и вспомнили. В отличие от обычного распределенного впрыска, где форсунка льет прямо во впускной канал, поместив форсунку прямо в цилиндр, мы получаем возможность управлять фазой и длительностью впрыска — впускной клапан уже не мешает. Это как видео против киноаппарата с обтюратором — когда источник топлива уже в цилиндре, управляй им как хочешь — ничто не мельтешит перед форсункой и не отвлекает от процесса. 🙂

Для режима частичных нагрузок впрыскивание организовали в момент начала такта сжатия. Топливо долетает до днища поршня специальной формы, попутно забирая часть тепла в цилиндре и препятствуя тем самым детонации, хорошо перемешивается с воздухом и вспыхивает к моменту конца сжатия совместно с дополнительно поданной порцией в итоговом соотношении всего около 40:1(!). В обычном же режиме, двигатель работает на уже привычном соотношении воздуха и бензина, близком к стехиометрии. Вот вам и зримая экономия.

Это как бы осязаемые плюсы. А теперь сюрприз, поговорим о недостатках.

Система питания обычного двигателя работает при давлении около 3,5 атм. Для этого нам требуется электронасос, не шибко отличающийся по конструкции, надежности и цене от насоса «Малыш» у вас на даче. Также потребуется несколько форсунок, по числу цилиндров — а это тоже не ахти какие большие затраты как при производстве так и при последующей возможной замене. Добавляем сюда только обычные шланги и фильтр. Неисправный насос сразу даст о себе знать и может быть довольно просто продиагностирован и заменен на аналогичный. С форсунками возни и проблем еще меньше — живут десятками лет.

А теперь вот вам, форсунка непосредственного впрыска от BMW, которая по размеру аналогична дизельной — высотой в треть двигателя, массой в полкило:

По сравнению с распределенным впрыском, это недешевые, сложные в производстве и довольно капризные форсунки с давлением от 50 (Mitsubish) до 200 атм (BMW/Mercedes). Сравните с 3,5 атм. Да, это не дизель с 1800-2500 атм, но уже совсем точно не «обычный» распределенный впрыск.

Систему дополнительно усложняет наличие ТНВД — самого насоса, который обеспечивает столь высокое давление. В принципе, любой насос — штука механическая. А если давления высокие, то потенциально проблемная. BMW меняла конструктив уже раз семь за последние пару лет! Стоимость, конечно, не астрономическая, как у дизелей, но по 400+ долларов, да еще и сама работа по замене… 

Так или иначе, но сервисная программа по замене форсунок также известна всем обладателям моторов с непосредственным впрыском от BMW.

Идем далее: осмоление и закоксовка рабочей части форсунки нарушают точность ее работы — чувствительность к качеству  топлива заметно повышается. Надежность — нет. Mitsubishi со своим GDI была первой в мире в 1996(!) году, кто адаптировал немецкие идеи к современным реалиям. Где теперь GDI моторы на экспортных рынках?

Требования экологии подразумевают рециркуляцию картерных газов — избытка давления в масляной системе. Это минимум. А иногда еще и части выхлопных газов… То есть, пока двигатель не прогрет, часть выхлопных газов снова отправляется на впуск, «на переработку». Экология… 

Вспоминаем теперь, что форсунка во впускные каналы уже не прыскает — грязь и отложения не смывает. А вентиляция именно через них и организована, что в итоге?! А вот что:

Закоксовывание приводит к затруднению закрытия клапана, что в скором времени гарантирует снижение компрессии в цилиндрах. Мотор начинает ощутимо потряхивать, а после цилиндры и вовсе отключаются. Применение масел обычного качества, что норма для всех производителей (LowSAPS, с низкой щелочностью и высоким NOACK индексом) отпускает мотору пару-тройку лет сравнительно беспроблемного существования.

Теперь поговорим про прирост мощности и экономичности. Как современный (года так с 1990) автомобиль с условным 3-х литровым двигателем ел по городу 15-16 литров, так и ест. Без улучшений. Что с непосредственным впрыском, что с распределенным. Какие тесты журналисты не проводят — там везде примерно одни и те же цифры фактического расхода. 

Мощность, точнее — момент? Для примера рассмотрим в сравнении два практически идентичных мотора — BMW N52 и BMW N53. Ну едва ли этот эксцесс в 20 Н/м можно назвать достижением, чиптюнингом можно достичь сравнимых результатов. 

Что в итоге?

Непосредственный впрыск для реальных условий эксплуатации это:

1.Использование конструктивно сложных и потенциально ненадежных узлов и агрегатов.
2.Исключительно высокие требования к качеству топлива, а особенно — масла.
3.Снижение потребления топлива и увеличение мощности на практике малозначительны, или вообще отсутствуют.
4.Диагностирование неисправностей и ремонт значительно усложнены.

Покупая автомобили BMW, Audi, Mercedes и прочих марок с непосредственным впрыском топлива, найдите время разобраться с особенностями эксплуатации этих двигателей на основе практического опыта владельцев, а не рекомендаций производителя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *