Авто-потроха: что у машинок внутри?

Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов

Технология FSI

FSI, Fuel Stratified Injection — европейская версия непосредственного впрыска компании VW-Audi. Серийное производство началось в конце 2000-го года, когда японцы уже убедились в бесперспективности GDI и отказались от него на новых моделях в пользу более простых и надежных технологий.

Принципиально FSI ничем не отличается от системы GDI, однако в мелочах FSI совершеннее за счёт переменного давления впрыска, управления объемом и скоростью подачи воздуха в цилиндры, возможности сопряжения с турбонаддувом (TFSI) и фазовращением. Также FSI шире применяет режим двойного впрыска — не только в режиме повышенной мощности, но и для выпуска выхлопных газов повышенной температуры и тем самым ускоренного прогрева катализатора.

Первым двигателем с системой FSI стал мотор рабочим объемом 1,4 литра, мощностью 86 л.с. при 5000 об/мин и крутящим моментом — 130 Нм при 3500 об/мин, разработанный в конце 2000 года специалистами концерна Volkswagen для автомобиля Lupo.

Принцип действия FSI

Строго тот же самый, что и в системе GDI компании Mitsubishi, с точностью до формы поршней:

Фазовращение происходит с помощью гидравлической муфты по командам блока управления:

Управление послойным смесеобразованием происходит в точности так же, как и в GDI:

В зависимости от нагрузки на двигатель и других условий, система управления выбирает один из вариантов работы двигателя:

• работа на бедной послойной смеси с добавкой отработавших газов;
• работа на бедной гомогенной смеси без добавки отработавших газов;
• работа на гомогенной стехиометрической смеси с добавкой отработавших газов;
• работа на гомогенной стехиометричской смеси без добавки отработавших газов.

Для снижения уровня токсичного оксида азота FSI применяет следующие меры:

• работа двигателя при пониженной нагрузке;
• сгорание топлива при некоем недостатке воздуха;
• многоступенчатое сжигание топлива;
• дожигание топлива или его рециркуляция (система EGR).

Когда двигатель работает при пониженной нагрузке, то уменьшается теплоотдача на единицу объема или площади, в результате чего снижается температура сгорания и образования вредных примесей, в частности NOx.

Так называемое «послойное смесеобразование» или «сверхобедненная ТВС» — это горение при недостатке воздуха. При этом в зоне основного горения ТВС в камере сгорания доля кислорода минимальная, в результате чего уменьшается количество термических и топливных оксидов, в том числе NOx.

«Двухстадийный» или «двойной» впрыск топлива: происходит снижение температуры сгорания и образование в камере сгорания так называемой «восстановительной среды», в которой вредные оксиды, в том числе и NOx, подавляются, их доля значительно уменьшается.

Дожигание топлива: система рециркуляции под названием EGR — призвана тоже уменьшить долю образования вредных оксидов. «Разбавляя» топливо-воздушную смесь отработавшими газами, мы снижаем температуру горения в камере сгорания, тем самым «приглушая» активное образование вредных оксидов, в том числе NOx.

Для изменения скорости и количества поступающего в камеру сгорания воздуха применяется заслонка с вакуумным приводом:

Как видно из приведенных рисунков, заслонка может устанавливаться в различные положения. На левом рисунке она открыта, воздух поступает одновременно через два воздушных канала, в результате чего достигается максимальная мощность (при остальных дополнительных условиях). На правом рисунке заслонка закрыта и воздух поступает в камеру сгорания через один — длинный воздушный канал, в результате чего достигается максимальный крутящий момент.

Нижняя часть впускной системы имеет тоже свои особенности, в частности — электроуправляемые воздушные заслонки:

В корпус электропривода встроен датчик положения заслонок, который обеспечивает обратную связь и «показывает» блоку управления истинное положение заслонок на данный момент времени (если, конечно, он не «сбит» и правильно настроен).

• «Гомогенная топливо-воздушная смесь» — ТВС, которая однородная по своему составу.
• «Гетерогенная топливо-воздушная смесь» — ТВС, в которой топливо и воздух расположены послойно.

Определение нагрузки в двигателе системы FSI производится без участия датчика массового расхода воздуха, при помощи:

• датчика атмосферного давления (расчет величины давления перед дроссельной заслонкой);
• датчика температуры атмосферного воздуха на впуске (расчет плотности поступающего в двигатель воздуха);
• датчик атмосферного давления, расположенный в блоке управления двигателем;
• датчик давления во впускном трубопроводе;
• датчиков положения дроссельной заслонки;
• потенциометрического датчика положения впускной заслонки;
• датчика температуры воздуха во впускном коллекторе;
• датчика частоты вращения коленчатого вала;
• датчика Холла, определяющего положение впускного распределительного вала.

ТНВД FSI

Топливный насос высокого давления установлен на корпусе распределительных валов, приводится в действие от двойного кулачка на впускном распределительном вале и создает давление в топливной системе около 100 Бар. Конструктивно это одноплунжерный насос высокого давления, имеющий регулировку по подаче топлива, т.е. ТНВД подает в систему только такое количество топлива, которое требуется в данный момент или в момент, который предстоит через определенный промежуток времени.

В цикле поступления топлива под действием возвратной пружины плунжер насоса перемещается вниз:

Объем надплунжерного пространства увеличивается и, по закону Паскаля, давление в нем значительно уменьшается. Создается разность давления между системой низкого давления и давлением в надплунжерном пространстве. Вследствие этого открывается впускной клапан и топливо поступает в надплунжерное пространство. Нагнетательный клапан (на рисунке слева) остается закрытым, так как давление топлива в системе высокого давления превышает величину давления в надплунжерном пространстве.

В цикле создания давления при движении плунжера вверх, давление в пространстве над ним повышается, в результате чего впускной клапан закрывается:

При превышении давления в надплунжерном пространстве над давлением в распределителе топлива нагнетательный клапан открывается и топливо вытесняется в распределитель.

В цикле регулировки давления, когда давление топлива повышается до запрограмированного значения, в обмотку клапана, регулирующего давление, подается ток (на рисунке — справа):

Игла клапана поднимается и топливо перетекает во впускную полость. В результате этого давление в надплунжерном пространстве снижается и нагнетательный клапан закрывается. Встроенный в ТНВД демпфер (на рисунке — вверху) предназначен для сглаживания скачков давления, которые возникают в тот момент, когда открывается нагнетательный клапан. Одновременно он сглаживает пульсации давления в системе низкого давления (по линии: подкачивающий топливный насос в топливном баке — топливный фильтр — впуск в ТНВД). Также обратим внимание на специальный канал для отвода просочившегося топлива (на рисунке — слева-внизу). Определенное количество топлива используется для смазки плунжера, остатки направляются в топливный бак по «обратке».

Первоисточники

• Топливный насос системы FSI
• Изменяемые фазы на FSI
• Виды впрыска FSI, часть 1
• Виды впрыска FSI, часть 2
• Виды впрыска FSI, часть 3. Особенности
• Топливная система двигателя FSI
• Что такое система впрыска FSI?
• ДВИГАТЕЛИ FSI

Добавить комментарий Отменить ответ

CARGUTS.RU продаётся

Друзья этот сайт был основан мной очень давно. Теперь у меня совсем другие интересы, дела и головные боли.

Двигатель FSI: конструктивные особенности

Правила пользования автомобильным кондиционером зимой

Двигатели серии FSI широко пользуются во всем модельном ряду автомобилей концерна AG Volkswagen (Audi, Skoda, Seat) с 2000 года.

Что такое FSI?

Fuel Stratified Injection — так расшифровывается аббревиатура, обозначающая послойный непосредственный впрыск топлива. Вся линейка силовых агрегатов FSI — атмосферная с непосредственным впрыском. По сей день эти двигатели, путем модернизации, устанавливаются на новые модели VAG, однако постепенно смещаются более передовой линейкой турбо-моторов TFSI.

Непосредственный впрыск обозначает то, что форсунки топливной системы установлены непосредственно в головку блока цилиндров, а сопло распылителя — в камере сгорания (по примеру дизельного двигателя). Послойный впрыск имеет два контура: магистраль малого давления и высокого давления. Для обеспечения режима холостого хода, движения с постоянной скоростью и режима езды накатом, двигателю не требуется много топлива, поэтому будет задействован первый контур низкого давления, который в себя включает:

Также в этом выпуске

Рестайлинг Audi SQ5

Рестайлинг Volkswagen Tiguan

• топливный бак с топливным насосом низкого давления;
• магистраль низкого давления;
• топливный фильтр;
• перепускной клапан (обратка);
• РДТ (регулятор давления топлива).

Контур высокого давления вступает в работу, когда требуется моментальное достижение максимальной мощности. Система включает в себя дополнительно:

• ТНВД;
• форсунки с 6 отверстиями (так обеспечивается правильная геометрия распыла);
• распределительные трубопроводы от ТНВД к форсункам;
• датчик высокого давления топлива;
• предохранительный клапан;
• топливная магистраль высокого давления.

При работе мотора воздух, попадая в цилиндры через дроссельную заслонку, смешивается с топливом, непосредственно в камере сгорания, в начале такта сжатия, когда поршень стремиться из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю. Подобное смесеобразование получается однородным, что позволяет добиться максимального горения рабочей смеси, а значит — повысить КПД двигателя.

Во время умеренной езды, или в режиме холостого хода, ТНВД не работает, и топливо подается в форсунки под давлением 0.05 МПа, как только нажимается педаль газа, давление возрастает до 5 МПа, путем включения в работу топливного насоса высокого давления. За гибкость переходных режимов отвечает отдельный ЭБУ и датчик давления топлива.

Итак, непосредственный впрыск, в отличие от классического распределенного впрыска, отличается топливной экономичностью, экологичностью, и увеличенной мощность на 10-15% при одинаковом объеме цилиндров.

О недостатках FSI

В процессе внедрения этих моторов в линейку автомобилей VAG, силовые агрегаты постоянно находится в режиме модернизации. Общий недостаток всех моторов с непосредственным впрыском — чувствительность к качеству бензина, качеству воздушного и топливного фильтров.

Основные недостатки:

• требуется ежегодная профилактика топливной системы, включающая в себя диагностику и чистку, начиная от топливного бака, заканчивая форсунками. Несвоевременная чистка форсунок может привести к тяжелым последствиям для мотора: из-за недостатка топлива будет перегрев цилиндра и раскол поршня, а из-за перелива — гидроудар;
• требуется частая замена свечей зажигания, максимум каждые 20 000 км. Нередко двигатели FSI отказываются стабильно работать с неоригинальными свечами;
• проблемы с холодным запуском зимой из-за недостаточного давления в малом контуре в угоду уменьшения токсичности (позже ошибку исправили внедрением новой прошивки в ЭБУ);
• завышенный расход топлива до момента набора рабочей температуры двигателя.

Отдельного внимания стоят двигатели, объемом 1.8 и 2 литра. Здесь, каждые 100 000 км, приходится снимать головку блока цилиндров и чистить клапана. Из-за того, что топливо не проходит по каналу ГБЦ, а значит не омывает и не охлаждает впускные клапана, то они начинают активно “обрастать” сажей и нагаром, из-за чего возможно подвисание клапанов на высоких оборотах. Такие симптомы, как: повышенный расход масла и топлива, снижение мощности и тяги, а также повышенный шум работы силового агрегата, говорит о необходимости снятия ГБЦ и механической очистке клапанов.

На момент начала выпуска, двигатели FSI были “сырыми”. По ходу их выпуска производилась неоднократная модернизация, однако главные проблемы не были устранены: нагар на клапанах, повышенный расход масла после 100 000 км. Двигатели этой серии капризны к качеству топлива и обслуживания, поэтому несоблюдение регламентов вскоре приводит к дорогостоящим финансовым вложениям.

Источник Источник Источник Источник http://carguts.ru/articles/fsi/

Двигатель FSI: конструктивные особенности