Звернувшись до технології безпосереднього упорскування бензину FSI, Audi почала виробництво двигунів нового покоління, які щодо к.п.д. означають величезний стрибок уперед. У порівнянні зі звичайними двигунами з упорскуванням бензину у впускний трубопровід двигун з безпосереднім упорскуванням має більшу динаміку і потужність, він дає більший крутний момент і зниження витрати палива до 15 відсотків.
Це стало можливим насамперед завдяки пошаровому заряду в режимі неповного навантаження. Це означає, що горюча суміш необхідна лише біля свічки запалювання, а решта камери згоряння наповнюється із значним надлишком повітря. Завдяки цьому двигун можна не дроселювати. Крім того, при безпосередньому упорскуванні знижуються теплові втрати. Це означає, що шари повітря навколо хмари суміші ізолюють його від циліндра та головки циліндра.
На відміну від двигуна з упорскуванням у впускний трубопровід, паливо впорскується прямо з камеру згоряння. Форсунка, яка постачається паливом за допомогою одноплунжерного насоса та загального паливопроводу, розташована збоку на головці циліндра. Клапанна форсунка дозує паливо з точністю до мілісекунд та при тиску до 110 бар.
Принцип безпосереднього впорскування бензину: 1 - паливо, 2 - повітря, 3 - дросельна заслінка (електронна педаль акселератора). 4 – впускний трубопровід, 5 – клапанні форсунки, 6 – двигун.
Схематичне зображення системи Bosch-MED (електронної системи керування для двигунів із безпосереднім упорскуванням палива)
Паливо впорскується в режимі шарового заряду в такті стиснення. Після цього воно залучається у рух повітрям, яке впускається в камеру згоряння. Повітря, у свою чергу, приводиться в цілеспрямований рух завдяки рухомій заслінці у впускному трубопроводі, впускному каналі та спеціальній формі днища поршня.
Після цього досягається необхідний ефект пошарового розподілу палива в заряді: хмара палива, яка разом з повітрям утворює горючу суміш і поширюється в межах обмеженого простору, на момент запалювання розташовується навколо свічки запалювання. Завдяки великому куту розширення струменя хмара палива майже не стикається з днищем поршня, крім того, після згоряння між займистою сумішшю і стінкою циліндра розташовується ізолюючий шар повітря. Внаслідок цього знижується відведення тепла через блок циліндрів, а це підвищує к.п.д. двигуна.
Блок циліндрів та розміри першого представника двигунів нового покоління ідентичні блоку циліндрів та розмірам звичайних дволітрових агрегатів А4 та А6. Цей двигун оснащений системою впорскування палива через загальний паливопровід і одноплунжерним насосом, що впорскує. У головці циліндрів є не п'ять, а чотири клапани, що забезпечує вільне місце для клапанної форсунки.
Впускний газопровід з довжиною тракту, що змінюється, складається з двох ступенів, тому він забезпечує дві довжини тракту: для високих і низьких оборотів. Постійно чинний регулятор розподільних валів забезпечує відповідне керування часом відкривання клапанів. З боку випуску розташовується один із головних компонентів, необхідних для ефективного зниження токсичності газів, що відпрацювали — система рециркуляції ОГ. Ця система працює ефективніше, ніж колишні системи, вона відводить до камери згоряння до 30 відсотків ОГ.
Система Tumble
Для реалізації пошарового заряду необхідно, щоб упорскування, потік повітря всередині циліндра та геометрія камери згоряння були оптимальним чином узгоджені один з одним. Для керування потоками повітря у впускному тракті застосовується система Tumble (tumble по-англійськи означає «перекидання, кульбіт»). За допомогою спеціальної перегородки впускний канал поділяється на верхню та нижню половину. Всмоктувальні канали розташовані в головці циліндра, а спеціальні заслінки - збоку від головки, в багатофункціональному модулі. Передвімкнена заслінка направляє повітря або через верхню частину, або через весь поперечний переріз.
Щоб у камері згоряння досягти інтенсивного циліндричного потоку, в режимі пошарового заряду спеціальна заслінка, а разом з нею один із двох каналів, закривається. У цьому режимі паливо впорскується лише в останній третині руху поршня вгору, тобто під час стиснення. Завдяки поєднанню націленого потоку повітря і спеціальної геометрії поршня, в якому є яскраво виражена порожнина камери згоряння, паливо, що дрібно розпорошується, оптимальним чином концентрується навколо свічки запалювання і надійно запалюється.
Система Tumble, по-перше, вперше дозволила досягти поєднання економічного режиму пошарового заряду та дуже високих значень потужності та крутного моменту. При високих оборотах двигун FSI працює як звичайний двигун із упорскуванням у впускну трубу, проте завдяки більшому стиску к.п.д. двигуна збільшується.
Коментарі відвідувачів