Зачем новому Kia Sportage система непосредственного впрыска топлива?

Идея подавать бензин прямо в камеру сгорания кажется очевидной, поскольку именно здесь оно выполняет свою основную работу. Однако массовыми двигатели с такой системой впрыска стали совсем недавно. Есть они и у Kia: например, двигателем 2.5 GDI оснащается новый кроссовер Kia Sportage. Расскажу, как работает непосредственный впрыск и какие у него преимущества.

Пётр

редактор технического контента

Что такое система непосредственного впрыска GDI

Чтобы топливо проделало свою работу в цилиндре, то есть сгорело и переместило поршень, оно должно поступить в камеру сгорания в смеси с воздухом. Чтобы создать такую топливно-воздушную смесь, бензин распыляют под давлением через специальные форсунки — впрыскивают небольшую порцию, достаточную для одного хода поршня.

В бензиновых моторах традиционной конструкции форсунки (одна общая или индивидуальная для каждого цилиндра) установлены во впускном коллекторе. Топливо они подают в него же: в цилиндр затягивается уже готовая горючая смесь. 

В системе непосредственного впрыска форсунки подают топливо непосредственно в камеру сгорания в самом конце такта сжатия. Им приходится преодолевать высокое давление в цилиндре, поэтому помимо обычного бензонасоса система GDI оснащена вторым, более высокопроизводительным. Форсунки также должны быть куда мощнее и устойчивее к высоким температурам, чем обычные, – ведь они подвержены тем же нагрузкам, что и поршень!

Как работает система непосредственного впрыска GDI

Давайте рассмотрим по шагам, как работает GDI.

1. Топливный насос низкого давления, установленный в бензобаке, подаёт бензин к топливному насосу высокого давления (ТНВД), находящемуся под капотом.
2. ТНВД приводится в движение распределительным валом двигателя и нагнетает топливо в топливную рейку — металлическую трубку с отводами меньшего диаметра для каждого инжектора (форсунки).
3. Из рейки бензин подаётся под давлением к каждой топливной форсунке в отдельности.
4. Блок управления двигателем рассчитывает, сколько топлива нужно впрыснуть в цилиндры — для этого учитываются обороты двигателя, положение педали газа и объём поступающего в двигатели воздуха.
5. Форсунка под контролем блока управления двигателем (ЭБУ) быстро открывается и закрывается, чтобы впрыснуть точное количество топлива непосредственно в камеру сгорания в нужное время, как правило, в самом конце такта сжатия, когда впускные клапаны закрыты.
6. Мелкодисперсная топливная взвесь смешивается со сжатым поршнем воздухом в камере сгорания.
7. Свеча зажигания поджигает топливно-воздушную смесь. Воспламеняясь, она расширяется и толкает поршень вниз. Здесь и происходит работа: перемещаясь, поршень вращает коленчатый вал и в конечном итоге приводит автомобиль в движение.
8. Отработанные газы покидают камеру сгорания, и весь процесс запускается по новой.

Преимуществасистемы непосредственного впрыска GDI

Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском обладают более высоким КПД: сжимать топливно-воздушную смесь в них можно сильнее и поджигать ближе к поршню, а значит, больше энергии топлива уходит на полезную работу. В этом они ближе к дизельным моторам, которые пока наиболее эффективны среди автомобильных ДВС. Как это можно заметить в реальной эксплуатации?

Выше мощность и крутящий момент. Например, на Kia Soul предыдущего поколения атмосферный двигатель рабочим объёмом 1,6 л с распределённым впрыском выдавал 124 л.с. и 151 Н·м, а мотор такого же объёма с непосредственным впрыском — 132 л.с. и 161 Н·м. Вполне ощутимая прибавка.

Лучше топливная экономичность. Если обратимся к тем же Kia Soul, то мотор с системой GDI в смешанном режиме расходует 7,6 л на 100 км вместо 8,2 у двигателя 1.6 MPI. Вы не только выигрываете в мощности, но и можете сэкономить на заправке!

Двигатели с распределённым впрыском сейчас — верх эволюции в разработке бензиновых моторов. Новый Kia Sportage 2.5 GDI развивает 190 л.с., а расход топлива у кроссовера всего 7,6 л на 100 километров в смешанном режиме. Невероятно мало для такого крупного и мощного автомобиля.