Все о FSI! (Многослойный впрыск топлива)

[Greck 794]

 

FSI (Fuel Stratified Injection) - Многослойный впрыск топлива

Разработчик: Volkswagen AG

 

FSI расшифровывается как Fuel Stratified Injection, что в переводе с английского означает "послойный впрыск топлива". Топливная аппаратура двигателя с системой впрыска FSI сделана по аналогии с дизельными агрегатами: насос высокого давления нагнетает бензин в топливную рампу, общую для всех цилиндров. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания через форсунки с электромагнитными клапанами. Команда на открытие каждой форсунки подается из центрального блока управления, а фазы ее работы зависят от оборотов и нагрузки двигателя.

Преимущества бензинового двигателя с прямым впрыском:

- благодаря форсункам с электромагнитными клапанами возможен впрыск строго дозированного количества топлива в камеру сгорания в определенное время;

- изменение фаз впускного распределительного вала на 40 градусов обеспечивает хорошую тягу на низких и средних оборотах;

- использование рециркуляции выхлопных газов уменьшает эмиссию токсичных веществ;

- двигатели с прямым впрыском FSI на 15% экономичнее бензиновых двигателей с традиционной системой впрыска.

 

FSI может работать в двух режимах – экономичном (при малых и средних нагрузках) и обычном (большие нагрузки). В экономичном (равномерное движение на скоростях до 120 км/ч) впрыск топлива происходит при такте сжатия, а в обычном режиме – при такте впуска, как и в системе питания с распределенным впрыском.

Повышенное давление впрыска (100 бар) обеспечивает более своевременную подачу топлива и качественное его распыление. Увеличен наклон форсунки, а впускной канал разделен специальной перегородкой на две части. Воздух может поступать либо через одну часть его сечения, либо через обе. На малых оборотах поток воздуха проходит через одну половинку канала, что позволяет увеличить его скорость для получения лучшего завихрения потока. На больших оборотах перегородка открывается, воздух поступает через весь канал, и скорость потока остается примерно такой же, как и на малых оборотах.

Если сравнить двигатели Volkswagen рабочим объемом 1,4 л с распределенным и непосредственным впрыском, устанавливаемые на модели Polo, нетрудно заметить, что FSI на 11 л. с. мощнее (86 л. с. против 75 л. с.) и обеспечивает меньший расход горючего (4,7–7,7 л против 5,8–10,2 л/100 км).

[Evgen 22]

FSI по-украински

За прошедшие несколько месяцев на профильных украинских и российских форумах в сети неоднократно поднимался вопрос о том, почему новейшие моторы автомобилей VW, использующие технологию FSI, практически ничем не отличаются по уровню расхода топлива от своих менее технологичных собратьев сопоставимых объемов. Напомним, что под аббревиатурой FSI скрываются бензиновые силовые агрегаты с непосредственным впрыском топлива. Изюминкой технологии FSI (Fuel Stratified Injection) является режим работы двигателя, когда топливо впрыскивается в камеру сгорания несколькими порциями-«слоями» и соответствующим образом поджигается. Это позволяет более эффективно сжигать топливо-воздушную смесь, что снижает расход топлива без потери мощности, а также существенно уменьшает токсичность выхлопа.

 

Мы попросили подтвердить или опровергнуть слухи о том, что VW отказался от использования этой технологии, наступив на те же «грабли», что в свое время Mitsubishi с аналогичными по принципу впрыска моторами GDI, представителей официального импортера в нашей стране – компанию «Интеркар Украина». Вот какой ответ нам дали ее специалисты: «Абревиатура FSI в настоящее время присваивается каждому бензиновому двигателю с непосредственным впрыском. Что касается режима работы двигателя с послойным впрыском, то от него VW отказался, по крайней мере пока, в угоду увеличения мощности, а также в связи с проблемами, связанными с надёжностью датчика уровня и дополнительного накопителя окислов азота.» К сожалению, нам не уточнили, касается этот отказ только моторов, поставляемых в Украину, либо это глобальная мера.

 

Однако Александр Антонов, и.о. руководителя «Академии Audi Украина» отметил, что «все бензиновые двигатели с непосредственным впрыском топлива, поставляемые в Украину на автомобилях Audi, проходят жёсткую программу адаптации под условия эксплуатации в наших широтах, благодаря которой даже при украинском качестве топлива технология FSI остается конкурентным преимуществом Audi в нашей стране. Естественно, они требовательны к качеству топлива и подразумевают использование только неэтилированного бензина, не содержащего большого количества металлизаторов-антидетонаторов. Кроме того, топливо не должно иметь октановое число ниже рекомендуемого в инструкции по эксплуатации автомобиля».

 

Таким образом, можно предположить, что вопрос использования новейших технологий снова упирается в цену машин того или иного бренда на нашем рынке. Audi, как более дорогой бренд, может себе позволить дополнительные затраты на адаптацию технологии FSI для работы на нашем топливе, а VW как бренд, испытывающий жесткую ценовую конкуренцию, вынужден отказываться от некоторых изощренных и дорогостоящих решений в пользу более дешевых, зато надежных и проверенных временем.

[Evgen 22]

знакомство с системой FSI начнем с самого сложного — с топливного насоса высокого давления, а уж потом перейдем непосредственно к самой системе впрыска — что она, какая она, сколько видов впрыска у нее.

 

Топливный насос высокого давления (далее — ТНВД), установлен на корпусе распределительных валов и приводится в действие от двойного кулачка на впускном распределительном вале. Этот ТНВД создает давление в топливной системе около 100 Бар.

 

Конструкция: одноплунжерный насос высокого давления, имеющий регулировку по подаче топлива. То есть, ТНВД подает в систему только такое количество топлива, которое требуется в данный момент или в тот момент, который предстоит через определенный промежуток времени.

 

Циклы работы ТНВД системы FSI

Поступление топлива

Под действием возвратной пружины плунжер насоса перемещается вниз (на рис. 1 — внизу):

 

 

 

Объем надплунжерного пространства увеличивается и, вследствии закона Паскаля, давление в нем значительно уменьшается. Создается разность давления между системой низкого давления и давлением в надплунжерном пространстве. Вследствии этого открывается впускной клапан и топливо поступает в надплунжерное пространство. Нагнетательный клапан (на рис. 1 — слева) остается закрытым, так как давление топлива в системе высокого давления превышает величину давления в надплунжерном пространстве.

 

Создание 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.

 

Регулирование давления топлива

Когда давление топлива повышается до запрограмированного значения, в обмотку клапана регулирующего давление, подается ток (на рис. 3 — 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 рис. 3 — вверху), предназначен для сглаживания скачков давления, которые возникают в тот момент, когда открывается нагнетательный клапан и одновременно он сглаживает пульсации давления в системе низкого давления (по линии: подкачивающий топливный насос в топливном баке — топливный фильтр — впуск в ТНВД).

 

Обратить внимание надо на специальный канал для отвода просочившегося топлива (на рис. 3 — слева-внизу). Определенное количество топлива используется для смазки плунжера, остатки направляются в топливный бак по «обратке».

 

и фотки: