Что такое буквы GDI, FSI, DI, D4 на Ваших моторах?

Что такое буквы GDI, FSI, DI, D4 на Ваших моторах?

Какие бы аббревиатуры ни изобретали компании в желании не повторить друг друга – GDI, FSI, DI, D4, – речь идет об одном и том же, о технологии непосредственного впрыска бензина. То есть когда бензин впрыскивается не во впускной патрубок, как у «обычных» моторов с впрыском, а непосредственно в цилиндр двигателя.
Конечно, моторы с непосредственным впрыском сложнее и дороже традиционных. Тем не менее, в последние годы ими «обзавелись» многие известные марки. Почему? Судите сами:
Запасов нефти на нашей планете не прибавляется, да и проблема загрязнения атмосферы все более актуальна. Конечно, благодаря ужесточению экологических норм удалось уменьшить выбросы наиболее вредных веществ – угарного газа, несгоревших углеводородов и оксидов азота.
Поднять эффективность современного бензинового двигателя – задача непростая: и конструкция, и технологии ДВС совершенствуются уже 150 лет, и многие резервы давно выбраны. Однако многие решения в свое время применялись, но так и не прижились, а сейчас, на новом витке развития науки и технологии, снова становятся актуальными. Непосредственный впрыск бензина как раз из этой области. Теория двигателей гласит: чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем больше отдача двигателя. А давление в цилиндре зависит от того, сколько воздуха попадет в него за время такта впуска: чем больше воздуха, тем больше будет давление, когда его сожмет поршень. И нам выгодно, чтобы даже на малых нагрузках, когда не нужно сжигать много топлива, в цилиндр все равно попадало много воздуха – больше будет давление в конце такта сжатия.
Но также известно, что для полного сгорания бензина необходимо, чтобы на каждый грамм топлива в цилиндре приходилось 14,7 грамма воздуха. Если воздуха будет больше, такая смесь называется бедной. И в отличие от дизеля в бензиновом двигателе с работой на очень бедных смесях не все хорошо получается. Ведь смесь воздуха и топлива здесь поджигается искрой свечи зажигания. И если соотношение воздуха и топлива в смеси будет больше 17:1 (больше 17 частей воздуха на 1 часть бензина), начинаются проблемы с воспламенением от свечи. Именно поэтому в традиционных двигателях с впрыском бензина (во впускной патрубок) активную роль по-прежнему играет дроссельная заслонка – мы вынуждены ограничивать количество поступающего в цилиндры воздуха, чтобы смесь не стала слишком бедной.
Таким образом, если мы хотим поднять эффективность работы бензинового двигателя на малых нагрузках, должны научить его «переваривать» бедную смесь.
И вот тут на помощь приходит непосредственный впрыск. Форсунка здесь подает топливо не в поток воздуха на впуске, а непосредственно в цилиндр, и мы можем сделать так, чтобы при общем «бедном» соотношении воздуха и топлива в цилиндре около свечи оказалось более «богатое» облако смеси, которое хорошо воспламеняется.

Common rail
АККУМУЛЯТОРНАЯ СИСТЕМА ВПРЫСКА

Система впрыска топлива двигателя FSI практически такая же, как у большинства современных дизелей – она называется «аккумуляторная», но более известно «импортное» название common rail. Насос создает высокое (от 30 до 110 бар) давление в единой магистрали. Магистраль имеет большой диаметр, потому что одновременно служит гидроаккумулятором – в большом количестве топлива гасятся пульсации давления от насоса.
Такое распределение топливной смеси в цилиндре называется послойным в отличие от гомогенного, когда топливо и воздух перемешаны равномерно. Аббревиатура FSI, для обозначения моторов с непосредственным впрыском, расшифровывается как Fuel Stratified Injection – «послойный впрыск топлива».
Понятно, что в реальных условиях движения мотор должен работать в разных режимах. Послойное распределение – для работы на бедных смесях, то есть в экономичном режиме, при малых нагрузках, например, когда мы, никуда особо не торопясь, ровно плывем с комфортной скоростью. А вот для больших нагрузок, для мощностных режимов (разгон, движение на высоких оборотах, с высокой скоростью) нам обязательно потребуется гомогенная смесь.

Ничего не потерять
ПОТОК ВОЗДУХА НА ВПУСКЕ ДВИГАТЕЛЕЙ FSI

Для обеспечения послойного смесеобразования необходима высокая скорость потока воздуха. Чтобы ее получить, в некоторых моторах с непосредственным впрыском бензина используют вертикальные впускные патрубки большой длины. Но такие патрубки не всегда удается скомпоновать с очень полезной системой изменения их длины. Заслонки во впускных патрубках моторов FSI создают некоторое сопротивление, зато позволяют увеличить скорость потока воздуха при наклонных патрубках, легко совместимых с системой изменения их длины.
Переключение между этими режимами осуществляется разными способами. Например, в моторах FSI предусмотрена специальная заслонка на впуске, которая в режиме послойного распределения закрывается. В результате поток воздуха сужается, ускоряется и, влетая в цилиндр, закручивается в «баранку». Топливо впрыскивается во время такта сжатия (поэтому для непосредственного впрыска нужен насос высокого давления). Сплющенная поршнем, но еще движущаяся «баранка» воздуха не так уж и сильно рассеивает впрыснутое топливо, зато помогает ему компактным факелом попасть на свечу. И еще создает вокруг топливного заряда прослойку воздуха, снижая потери тепла в днище поршня и в стенке цилиндра.
В режиме гомогенного смесеобразования заслонка на впуске полностью открыта. В результате воздух поступает в цилиндр равномерно и широким потоком. В этот поток, еще во время такта впуска, и впрыскивается основная порция топлива. В горячем цилиндре оно испаряется и хорошо перемешивается с воздухом – образуется равномерная топливовоздушная смесь по всему цилиндру.