Турбулентность GDI

Скорее всего, мало кто задумывался над таким вопросом: «А как движется поток воздуха при его попадании в цилиндры?».

Да, при работе и Диагностике «обычного» двигателя, да еще в «суете» работы этот вопрос даже и не возникает, наверное.

А при знакомстве с системой GDI, при достаточно «плотной» работе с такими двигателями, тем более, что практически ежедневно можно видеть «черно-черные» свечи двигателей GDI – такой вопрос возникнуть может…

Система непосредственного впрыска топлива вообще уникальна, потому что в ней собраны самые последние достижения как и научной , так и технической мыслей.

И одна из них – направление потока воздуха при его попадании в цилиндры двигателя.

 

                                                        

                                                                                   рис.1

 

 

В так называемом «обычном» двигателе системы MPI, например, воздух, при его попадании в цилиндры не имеет какой-то определенной направленности движения и движется немного хаотически.

Совершенно другое дело – движение воздуха при его попадании в цилиндры двигателя GDI.

Разработчики данной системы после долгих экспериментов пришли к выводу, что наибольший КПД  двигателя достигается при помощи так называемого «расслоения заряда». То есть, впрыск топлива в камеру сгорания должен происходить в два этапа для того, что бы создать там две зоны – горючую и негорючую.

Для чего «горючая» зона, наверное, понятно, - что бы «двигать» поршень.

А «негорючая»?

Для охлаждения как и «внутренности» камеры сгорания, так и ее стенок, потому что при этом, говоря простым языком: «можно запихнуть вовнутрь камеры сгорания больше и топлива, и воздуха».

Данное «действо» используется при больших скоростях и большой нагрузке и называется такой режим «Superior Output Mode» ( при остальных вариантах нагрузки двигатель работает в режиме «максимально обедненной топливо-воздушной смеси» под названием «Ultra-Lean Combustion Mode».

Двухэтапный впрыск топлива в камеру сгорания назвали «Two-stage Mixing».

Такой вид впрыска топлива применяется на «европейцах GDI», двигателе 4G93.

На первом этапе в камеру сгорания впрыскивается очень маленькое количество топлива и при этом создается состав топливо-воздушной смеси = около 60:1 ( именно для таких вариантов впрыска разработан и применяется «модуль зажигания» GDI, который позволяет высокоточно корректировать количество впрыснутого в цилиндры топлива и максимально снизить «инерционность» форсунок).

Естественно, такой состав гореть (окисляться) не будет.

Да, гореть не будет. И не только из-за своего состава, но и из-за того, что свеча зажигания в этот момент искру – «не дает».

Этот «первый» впрыск топлива служит для того, что бы при его испарении произошло охлаждение камеры сгорания и создались наиболее благоприятные условия для второй стадии впрыска, когда в камеру сгорания поступает вторая порция топлива, гораздо «количественнее» по своему составу и создающая в камере сгорания состав топливо-воздушной смеси = 12:1.

Это «богатая» смесь и в «обычных» условиях и на «обычных» двигателях она или бы не горела(воспламенялась,»окислялась») или бы «дымила черно-черным» из выхлопной трубы.

Здесь же ( в двигателях GDI) она прекрасно воспламеняется, потому что для нее «созданы все условия», в том числе – условия для «расслоения» смеси (стратисфакции), обусловленные кроме всего прочего и строением впускного коллектора, тех воздушных каналов, по которым в цилиндры и поступает воздух.

Этих каналов два.

Один канал так называемый «винтовой», а второй – «прямой».

Поступая в камеру сгорания эти два потока воздуха смешиваются и на основании незыблемости столетней давности физических и аэродинамических законов создают «вихрь» в гороизонтальной плоскости, который движется слева-направо.

Этот «вихрь», созданный строением впускных каналов, оригинальная и специально разработанная форма поршня производит поочередно два действия:

- во время движения расслаивает топливо-воздушную смесь для ее лУчшего воспламенения и только после этого

- «подносит» топливо-воздушную смесь непосредственно к свече зажигания, которая в этот момент «дает» искру, что и позволяет такой «богатой» топливо-воздушной смеси «правильно» воспламениться и дать «прирост» крутящего момента на 50-60%.

Слова «слева-направо» выделены специально, что бы продолжить рассказ о движении «справа-налево».

Разработчиками двигателей GDI было установлено, что только при таком движении воздушного потока – «слева-направо» и будет достигнуты максимальные показатели как и по мощности, так и по экологии, соблюдении норм EURO.

Потому что: если воздушный поток будет двигаться «справа-налево», то тогда будет невозможным создать «правильное» расслоение топливо-воздушной смеси. Тогда смесь будет сразу же «утыкаться» в свечу зажигания и не «размешанной», не стратифицированной будет поджигаться.

В результате (после экспериментов) было установлено, что при таком движении воздушного потока будет:

-        потеря КПД

-        «зачернение» («засаживание») свечей зажигания, что приведет в пропускам зажигания

 

И возвращаясь к началу статьи, к ее названию, прочитав вышенаписанное – можно сделать вывод о причинах «черно-черных» свечей зажигания? Причина – в направлении движения воздуха при его попадании в цилиндры?

Как вариант.

Но только не предполагать, что по каким-то причинам это направление – поменялось.

Нет.

Потому что это невозможно.

А возможно, может быть, другое:

            

                                                                     

                                                                                        фото 1

 

  

Посмотрим на фото 1.

Это и есть два впускных канала.

На приведенной фотографии видно, что на стенках каналов есть «какие-то» отложения.

Они еще не слишком большие, но если предположить, что эти «отложения» в какой-то момент станут очень «толстыми», то что может произойти с поступающим потоком воздуха?

Нет, естественно, своего направления он не поменяет, но если предположить, что из-за «толстых» отложений во впускных каналах поступающий в цилиндры воздух уже не будет как прежде создавать «вихрь» и расслоение топливо-воздушной смеси будет «некачественным»?

То есть, такая «богатая» смесь, как 12:1 будет сгорать не полностью?

Как вариант…

Примечание: вот почему показания сканера по «топливной корректировке» очень и очень важны. И всегда надо стремиться «иметь» на дисплее сканера показания Long Term Fuel trim максимально приближенные к 0%