С прямым или распределенным впрыском – какой бензиновый мотор считается более надежным
фото: tarantas.news
Эксперты «ЗР» объяснили, какая конструкция бензинового двигателя надежнее
Эксперты журнала «За рулем» Алексей Ревин и Михаил Колодочкин выяснили, какая конструкция бензинового двигателя надежнее – с непосредственным (прямым) или распределенным впрыском.
Если сказать сосем точно, то и тот, и другой впрыск — распределенные, поскольку для улучшения равномерности подача топлива распределена по цилиндрам, и каждый имеет свою форсунку (или форсунки). Однако долгое время наиболее распространенной была система, в которой топливо подавалось на впускной клапан, и эту технологию стали называть распределенным впрыском топлива, или MPI (multi point injection — многоточечный впрыск топлива).
Со временем всё больше двигателей стали оснащаться системами непосредственного впрыска, при котором топливо подается прямо в цилиндры. Официальное название этой технологии, принятое Обществом автомобильных инженеров (SAE), — DFI (direct fuel injection), в России её часто называют «прямым впрыском». Автопроизводители также создают свои собственные обозначения для этой системы: например, Mercedes-Benz использует CGI, Peugeot — HPi, Renault — IDE, а Mazda — DISI и так далее.
Содержание статьи:
Моторы с распределенным впрыском топлива
Распределенный впрыск топлива проще и надежнее по сравнению с непосредственным впрыском. В этой системе форсунки с электронным управлением работают при низком давлении — обычно не более 3–4 бар, которое создается топливным насосом, установленным в баке. Небольшое давление позволяет размещать форсунки в пластиковом впускном коллекторе, а топливную рампу, подающую к ним топливо, также часто изготавливают из пластика.
Топливо подается на впускной клапан (или клапаны) в момент такта впуска, что способствует охлаждению клапанов и очищению их от сажи, копоти и масляных отложений. Форсунки в такой системе отличаются долгим сроком службы и низкой стоимостью, а их демонтаж для промывки или замены обычно не вызывает затруднений.
Однако организация процесса смесеобразования в двигателях с распределенным впрыском далека от идеала. Гомогенная (однородная) топливно-воздушная смесь не позволяет добиться послойного смесеобразования, что ограничивает возможности двигателя по соответствию современным требованиям к экологичности и топливной экономичности.
Непосредственный (прямой) впрыск топлива
Форсунка, направляющая топливный факел непосредственно в цилиндр, позволяет создать послойное смесеобразование. Это означает, что в зоне свечи зажигания смесь более богатая, а в остальных частях цилиндра — обедненная. Например, небольшая часть топлива может подаваться в середине хода сжатия, а основная — почти в конце такта.
Такой подход позволяет повысить степень сжатия в двигателях с прямым впрыском, не опасаясь детонации. В современных моторах эту технологию часто комбинируют с турбонаддувом, что приводит к снижению расхода топлива и минимальным выбросам вредных веществ.
Однако на этом преимущества двигателей с прямым впрыском заканчиваются. Топливо подается к сложным и дорогостоящим форсункам под давлением, которое может достигать 100 бар и более, через насос высокого давления. Этот насос увеличивает шумность работы мотора, повышает его стоимость и снижает надежность.
Распылители форсунок, работающие в условиях высоких температур и давлений, подвержены закоксовыванию, особенно при использовании некачественного топлива. Впускные клапаны при этом не омываются топливом, что со временем приводит к накоплению на них отложений, особенно если двигатель старый и страдает повышенным расходом масла. Это ухудшает наполнение цилиндров, и в случае попадания отложений на фаску клапана может произойти его прогар.
Также двигатели с прямым впрыском медленнее прогреваются в холодное время года, так как они расходуют меньше топлива, что замедляет процесс прогрева по сравнению с моторами с распределенным впрыском топлива.
Объединение решений
Чтобы исключить недостатки обоих схем и сложить их достоинства, некоторые производители совмещают установку форсунок в камеру сгорания и во впускной тракт. Таким образом удается добиться обеднения смеси для повышения экономичности и не дать впускным клапанам загрязняться отложениями. Примером таких систем может служить D4‑S от компании Toyota.
Выводы
Конечно, будущее за непосредственным впрыском топлива, и оно уже наступило. Но если говорить о покупке автомобиля с пробегом, то надежнее и беспроблемнее будет тот, который имеет распределенный впрыск.