Прямой впрыск топлива

Мы приступаем к этой статье, первой из серии технических выпусков, которые покажут работу ключевых систем силового агрегата наших автомобилей и помогут всем нам узнать немного больше, а заодно развеять некоторые мифы, заблуждения и недопонимания относительно работы двигателя.

Начнём с прямого впрыска, который так популярен в самых современных двигателях, хотя на самом деле он был разработан много лет назад. Первый двигатель с прямым впрыском был изготовлен и испытан в 1925 году, а Mercedes-Benz стала первой маркой, предложившей прямой впрыск на коммерческой основе, в легендарном 300SL 1955 года. Его высокая стоимость не позволила прямому впрыску массово распространиться в последующие годы; это произошло лишь сейчас, с внедрением электронного управления в двигатели.

Как следует из названия, при прямом впрыске бензин впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а не в коллектор или впускной канал. Преимущества этой системы по сравнению с традиционной — существенное снижение расхода топлива и выбросов. Причина проста: в обычном двигателе значительная часть бензина и газов не сгорает и выходит через выхлопную систему, тогда как при прямом впрыске этого не происходит (или, по крайней мере, не в значительных объёмах), поскольку бензин впрыскивается под точно контролируемым блоком управления давлением; оно достаточно высоко, чтобы способствовать распылению и хорошему смешиванию с воздухом, используя каждую каплю бензина максимально эффективно.

http://www.youtube.com/watch?v=73BrXCsbd64

Помимо режимов работы, которые блок управления постоянно применяет к карте впрыска, существуют несколько режимов работы, при которых соотношение воздух–топливо меняется в зависимости от условий ускорения двигателя. Некоторые системы также позволяют впрыскивать топливо во время движения поршня вниз, хотя было установлено, что если бензин недостаточно высокого октанового числа, это может привести к эрозии клапанов.

Если говорить о нескольких впрысках бензина за один цикл, это тоже возможно благодаря методу, который некоторые называют послойным смесеобразованием. Несмотря на пугающее название, всё просто, и это делается в два этапа: первый — на такте впуска, второй — на такте сжатия, когда воздух находится рядом со свечой зажигания. Это приводит к тому, что воспламеняется смесь, находящаяся у свечи, а обеднённая смесь в остальной части цилиндра не воспламеняется и лишь расширяется. Такая комбинированная смесь используется, когда двигателю не требуется большая мощность, например в городе или при движении с постоянной скоростью по ровной местности.

Экономия топлива очевидна: для сравнения, один и тот же двигатель с прямым впрыском может развивать примерно на 50 лошадиных сил больше, чем тот же двигатель с непрямым впрыском, при лучшем расходе и значительно меньших выбросах.