Двигатель fsi устройство работа

Что из себя представляет FSI двигатель и чем отличается от других?

Главное отличие в конструкции силовых агрегатов FSI от других механических устройств внутреннего сгорания заключается в подаче бензина под высоким давлением через форсунку непосредственно в камеру сгорания.

Автомобильный двигатель, работающий по технологии FSI, был разработан в лаборатории концерна Mitsubishi, а сегодня такие моторы уже устанавливаются на многие марки машин различных европейских, американских и японских производителей. Лидерами в производстве силовых агрегатов FSI по праву считаются компании Volkswagen и Audi, почти все автомобили которых, сейчас оснащаются этими моторами. Кроме них такие двигатели, но в меньших объемах, на свои машины устанавливают: BMW, Ford, Mazda, Infiniti, Hyundai, Mercedes-Benz и General Motors.

Применение FSI двигателей в значительной мере уменьшает вредные выхлопы от автомобилей и позволяет снизить расход горючего на 10-15%.

Основное отличие от прежних конструкций

Важной отличительной чертой FSI является наличие двух последовательных топливных систем, подающих бензин. Первая – это оборотная система с низким давлением постоянно циркулирующего топлива, соединяющая бензобак, циркуляционный насос, сетчатый фильтр, контрольный датчик, и трубопровод подачи бензина во вторую систему.

Второй контур подает топливо на форсунку для его распыления и подачи на цилиндры для сжигания и выполнения в итоге механической работы.

Принцип работы контуров

Задача первого циркуляционного контура подать топливо на второй. Он обеспечивает постоянную циркуляцию горючего между топливным баком и устройством впрыска бензина в качестве которого установлена распылительная форсунка.

Поддержание режима постоянной циркуляции обеспечивается насосом, который расположен в бензобаке. Установленный датчик постоянно следит за уровнем давления в контуре и передает эту информацию в электронный блок, который при необходимости может изменять работу насоса для стабильной подачи бензина ко второму контуру.

Задача второго контура заключается в обеспечении подачи необходимого количества распыленного горючего внутрь камер сгорания двигателя.

Для этого в ее состав входят:

• подающий насос плунжерного типа, для создания необходимого давления горючего при подаче его на форсунку;
• установленный в насосе регулятор для обеспечения дозированной подачи топлива;
• датчик контроля изменения давления;
• форсунка для распыления бензина при впрыске;
• распределяющая рампа;
• предохранительный клапан, для защиты элементов системы.

Согласование работы всех элементов обеспечивается специальным устройством электронного управления через исполнительные механизмы. Для получения качественной горючей смеси установлен расходомер воздуха, регулятор его расхода и приводы управления воздушными заслонками. Управляющие электронные устройства обеспечиваю заданное программой соотношение количества распыляемого топлива и воздуха, необходимого для его сжигания.

Кстати, на нашем портале vodi.su, есть статья из которой вы узнаете как пользоваться быстрым пуском двигателя.

Принцип регулировки

В работе FSI двигателя существуют три режима образования горючей смеси в зависимости от нагрузки на двигатель:

• гомогенный стехиометрический, рассчитанный на работу силового агрегата при высоких оборотах и больших нагрузках;
• гомогенный однородный, для работы мотора на средних режимах;
• послойный, для эксплуатации двигателя на средних и малых оборотах.

В первом случае положение дроссельной воздушной заслонки определяется в зависимости от положения акселератора, впускные заслонки открыты полностью, а впрыск топлива происходит на каждом такте работы двигателя. Коэффициент избытка воздуха для сжигания топлива равняется единице и достигается самое эффективное его сжигание при таком режиме работы.

При средних оборотах двигателя дроссельная заслонка открывается полностью, а впускные заслонки закрыты, в результате коэффициент избытка воздуха поддерживается на уровне 1,5 и для эффективной работы в топливную смесь может подмешиваться до 25% отработанных выхлопных газов.

При послойном смесеобразовании впускные заслонки закрыты, а дроссельная заслонка прикрывается и открывается в зависимости от нагрузки на двигатель. Коэффициент избытка воздуха находится в пределах от 1,5 до 3,0. Остающийся избыточный воздух в этом случае играет роль эффективного теплоизолятора.

Как видим, принцип работы двигателя FSI основан на изменении количества подаваемого для приготовления горючей смеси воздуха, при условии непосредственной подачи топлива в камеру сгорания через распыляющую форсунку. Управление подачей топлива и воздуха осуществляется с помощью датчиков, исполнительных механизмов и электронного блока управления двигателем.

Технология fsi прямой впрыск топлива в двигатель

Установка с прямым впрыском топлива или что такое FSI двигатель? На сегодняшний выбор автомобильного транспорта достаточно широк, в отличии десятка лет назад, когда человечество знало фактически два вида: бензиновый и дизельный. Конечно, они стали прототипом для всех последующих, так как новых видов пока не придумали. Если не считать двигателя на гибридной основе, когда вместе работают дизельный и электрический. Все чаще и чаще можно встретить на багажнике авто маркировки TSI и FSI. Среднестатистический человек понятия не имеет, что обозначают данные аббревиатуры. На самом деле, от того с каким типом двигателя будет выбрано авто зависит многое, в том числе и количество наслаждения. В качестве расширения кругозора, рассмотрим незнакомые нам ранее маркировки.

Понятие маркировок TSI и FSI Что такое FSI двигатель?

Итак, для начала необходимо разобраться с понятиями: FSI: технология изготовления бензиновых моторов с прямой системой впрыска. FSI является отцом TSI; TSI: «молодая» технология работы силового агрегата на бензиновом топливе с системой прямого впрыска и двойной турбиной. Родителем этих двух технологий является концерн «Фольксваген». Забегая немного вперед, хочется упомянуть, что современные технологии позволили модернизировать FSI до TFSI. Это значит, что ведущие специалисты концерна AUDI разработали и внедрили в серийное производство бензиновый двигатель с прямой системой впрыска и одной турбиной. Объемы самые разные от 1,2 до 4,5 литра. Активно используют систему такие марки как Skoda, Seat, Audi, Volkswagen.

Технические преимущества бензинового двигателя FSI с прямым впрыском топлива:

• Благодаря электромагнитному клапану возможно точно определить момент впрыска топлива в камеру сгорания
• Распределительный вал, поворачивающийся на 40°, обеспечивает хорошую тягу на малых и средних оборотах двигателя
• Рециркуляция отработанных газов значительно снижает уровень эмиссии вредных веществ в атмосферу
• По сравнению с обычным бензиновым двигателем экономия топлива составляет до 15%

Концерн Volkswagren Audi, стал первым в мире автопроизводителем, сочетающим в своих двигателях непосредственный впрыск бензина с турбонаддувом. Например, двигатель 2,0 TFSI начал свою успешное восхождение на Олимп славы с модели Audi A3 Sportback. Сейчас 2,0 TFSI устанавливается также на Audi A4, A6 и выпускается в трёх мощностных вариантах: от 170 до 220 л.с. В 2006 году 2.0T FSI удостоился почетно звания «Двигатель года» за инновационные разработки в области бензиновых двигателей с впрыском.

На данный момент линейка бензиновых двигателей FSI состоит из множества двигателей рабочим объемом от 1,4 до 5,2 литра и устанавливается практически весь модельный ряд концерна Audi Volkswagen.

КОНТУРЫ ДВИГАТЕЛЯ

У двигателей с системой FSI предусмотрено два контура: с повышенным и пониженным давлением. Наличие контура с повышенным давлением увеличило эффективность и работоспособность силового агрегата. Требуемое давление поддерживается бензонасосом. Если возникает необходимость — насос берёт ГСМ в зоне с более низким давлением. Фильтр, топливный бак с насосом, датчик низкого давления — всё это входит в состав контура низкого давления. После поступления сигнала на датчик он идёт дальше в блок управления. Электроникой полученные данные сопоставляются со стандартными согласно выбранного режима. В случае когда данные различны, соответствующий сигнал передаётся на топливный блок. Этот блок изменяет обороты вращения, за счёт чего увеличивается производительность. Далее, контур высокого давления способствует впрыскиванию топлива, которое поступило.

КАК УСТРОЕН МОТОР СИСТЕМЫ FSI

В моторах технологии FSI присутствует возможность двойного впрыска горючего, которая применяется при пуске холодного двигателя. Пока он прогревается, туда поступает более обогащённая смесь горючего. Ряд производителей, среди которых и Audi, доработали настоящую систему и установили турбину, в результате чего появилась TFSI. Есть множество различных модификаций объёмом до 5,2 литра. А об универсальности FSI даже и говорить нечего: она практична и экономична, становясь всё более популярной.

Принцип работы

В двигателе бензонасосом удерживается повышенное давление при резком ускорении. Отбор бензина идет с зоны пониженного давления. Автоматическая система автономно регулирует очень точную подачу топлива, ни каплей больше, ни меньше. К примеру, во время стремительного разгона необходимо давление в 0,6 МПа, а во время спокойной езды 0,6 МПа. Регулирование подачи электроникой позволяет существенно экономить горючую смесь. Двойная система впрыска крайне эффективна при холодном пуске, когда смесь сама по себе обогащенная до момента прогрева мотора и включения катализатора. Двойной впрыск это распределение бензина в период между тактами впрыска и сжатия.

К сведению владельцев, двигатель FSI с 2006 года неоднократно занимал звание «Двигатель года». Кроме того, благодаря поворачиванию распределительного вала на 41 градус, обеспечивается максимальная тяга на малых оборотах при движении на 1,2 передачах. Отработанные газы проходят неоднократную рециркуляцию, что существенно снижает уровень выброса вредных веществ. Как видим, TSI занимала лидирующую позицию до момента разработки обновленной версии TFSI. По мнению специалистов, будущее автомобилестроения за TFSI.

На этом рассмотрение темы, что такое двигатель FSI и с чем его «едят» окончено. Надеемся, что изложенный материал будет полезен многим будущим автовладельцам при покупке транспорта. К тому же стоимость транспортных средств с системой TSI немного выше, чем TFSI, FSI.

Двигатель fsi устройство работа

Эволюция технологий автомобильного производства привела к повсеместному применению двигателей с непосредственным впрыском топлива. Обозначение TSI это сокращенное Turbo Stratified Injection запатентованное Volkswagen.AG название линейки турбированных моторов c непосредственным впрыском. Появление TSI стало логичным этапом совершенствования двигателей FSI, которые не имели турбокомпрессора.

Однако, новые технологии принесли как обычно не только ряд плюсов, но и россыпь недостатков, которые лишили спокойного сна не малое количество собственников автомобилей с такими агрегатами.

• Смесеобразование. Благодаря различным показаниям, приходящим из множества датчиков, электронный блок управления двигателем может производить четыре разных вида горючей смеси (послойная обедненная смесь с отработанными газами, гомогенная обедненная смесь с отработанными газами, гомогенная стехиометрическая смесь с отработанными газами и гомогенная стехиометрическая смесь без отработанных газов). При таких широких возможностях получается максимальная отдача от получаемого двигателем топлива;
• Наличие турбонаддува. Турбонаддув позволяет повысить показатель наполнения цилиндра воздухом. На двигатель TSI может устанавливаться одноступенчатая или комбинированная система нагнетания воздуха. Одноступенчатая система предполагает установку стандартной знакомой всем турбины. Комбинированная система предусматривает использование кроме турбины еще и механического компрессора;
• Высокий потенциал. В большинстве своем TSI двигатели неплохо реагируют на чип-тюнинг, добавляя автолюбителям несколько дополнительных лошадиных сил, однако в случае неправильно подобранной программе ресурс двигателя и коробки передач снижается в разы.

Видео:

Принцип работы системы впрыска

• Электронный блок управления;
• топливные форсунки;
• топливная магистраль;
• топливный бак и фильтр очистки;
• перепускной клапан;
• регулятор давления топлива;
• топливная рейка;
• датчик давления топливной рейки;
• топливный насос высокого давления (ТНВД);
• насос низкого давления;
• предохранительный клапан;
• адсорбер и электрический клапан для его продувки.

Основное отличие двигателей линейки TSI это возможность управления и выбора способа распыления и времени подачи топливо-воздушной смеси, обеспечиваемое высокоточными программным обеспечением электронного блока управления двигателем. В остальном это обыкновенный инверторный двигатель.

Реализация двойного турбонаддува

Основной отличительной чертой двигателей TSI стало совместное использование традиционной турбины и механического нагнетателя, что позволило данным агрегатам не единожды занимать пьедестал «Двигатель года». Каким образом получилось реализовать такое решение?

Основной смысл двойного турбонаддува заключён в распределении потоков воздуха. Имея возможность изменять скорость и количество нагнетаемого воздуха, появляется инструмент регулирования качества топливо-воздушной смеси в цилиндрах. Отталкиваясь от числа оборотов коленчатого вала и режима работы дроссельной заслонки, различаются и режимы, которыми управляется турбонаддув.

• пока двигатель не преодолел порог в тысячу оборотов коленчатого вала в минуту, он работа происходит без всякого наддува;
• при увеличении оборотов от тысячи до двух, ЭБУ включая электромагнитную муфту задействует механический нагнетатель. Основными рабочими частями нагнетателя являются роторы всасывания и нагнетания воздуха во впускном коллекторе;
• далее в работу включается турбина, однако если водитель, раскручивая двигатель от 2,5 до 3,5 тыс. об/мин вдавит в пол педаль акселератора, то в работу дополнительно будет включен механический нагнетатель;
• при повышенных оборотах коленчатого вала более 3 тысяч в минуту, работает только турбина.

Чем управляется?

Главным исполнительным элементом данной системы является дроссельная заслонка, именно она перераспределяет воздушные потоки или к турбине, или к нагнетателю. Один из главных элементов этой систем – заслонка, перераспределяющая поток воздуха между турбиной и нагнетателем. Регулировка осуществляется с помощью сервопривода. К примеру, при 1000-2400 об/мин воздух подается только через нагнетатель, а после 3500 только к турбокомпрессору.

• МАР-сенсор. Используется для измерения давления и температуры в системе впуска;
• Информацию о положении дроссельной заслонки;
• Показатели давления наддува.

Данная схема конечно же является общей и подразумевает наличие большого количества нюансов.

Моторы системы TSI могут оборудоваться только турбиной. В таком случае управлять этой системой будет электрический или пневматический перепускной клапан. В ситуации, когда давление выпускного коллектора будет зашкаливать, клапан направит поток отработанных газов не к турбине. К примеру, при избытке давления в выпускном коллекторе поток выхлопных газов будет проходить мимо «горячей» части турбины. Эта система использует способ охлаждения воздуха с помощью интеркуллера с охлаждающей жидкостью. Если на автомобиле используется двойной наддув, то система часто дополняется интеркуллером с охлаждением воздухом.

Видео:

Принцип работы мотора FSI, его отличительные особенности

• Принцип работы мотора FSI, его отличительные особенности
• Схема работы FSI двигателя
• Конструкция двигателя
• Контур низкого давления
• Контур высокого давления
• Достоинства двигателя

Технологической инновацией в автопроизводстве стал двигатель FSI. Это японская разработка. Изначальное название — GDI (непосредственный впрыск бензина). Но компания VW взяла эту разработку за основу, и теперь с конвейера сходят двигатели категории FSI. Расшифровка FSI: двигатель с непосредственным впрыском топлива в цилиндры. Передовая технология FSI активно используется производителями машин Audi и Mercedes.

• Схема работы FSI двигателя
• Конструкция двигателя
  • Контур низкого давления
  • Контур высокого давления
• Достоинства двигателя

Схема работы FSI двигателя

Двигатель внутреннего сгорания FSI – это бензиновый двигатель, который работает с непосредственным впрыском топлива в цилиндры двигателя. Особенность этих двигателей (сравниваем с карбюратором и инжектором) в порядке подачи топлива в цилиндры двигателя непосредственно на такте сжатия.

Конструкция двигателя

Двигатель состоит из таких основных деталей и систем: блок цилиндров и его головка, кривошипно-шатунный механизм, механизм фазораспределения, впускные и выпускные коллекторы, система подачи топлива. Особенность строения двигателя FSI – это уникальная топливная система. Она состоит из 2 контуров давления: низкого и высокого давления.

Контур низкого давления

Контур низкого давления подразумевает топливный резервуар, топливный насос и фильтр, датчик низкого давления. Главную роль в контуре низкого давления играет топливный насос, потому как он строго дозированно (сигнал поступает от датчика низкого давления) транспортирует топливо под давлением 0,05-0,5 МПа в сам контур высокого давления. Сигнал датчика направляется в блок управления мотором, а оттуда направляется к блоку управления топливным насосом (он меняет обороты вращения насоса и сдавливание в контуре).

Контур высокого давления

Контур высокого давления формирует систему непосредственного впрыска топлива. Вторая ступень подачи топлива (контур) состоит из плунжерного насоса высокого давления с регулировочным клапаном и датчиком высокого давления, который сохраняет требуемое давление в рампе, непосредственно соединенной с форсунками.

Привод насоса высокого давления запускается от распределительных валов за счет кулачков, непосредственно действующих на плунжер. В топливном насосе высокого давления (ТНВД) возникает давление, требуемое для впрыска топлива в цилиндры двигателя на такте сжатия. Бензин в цилиндры подается через форсунки, которые получают команду на открытие от ЭБУ. За счет интенсивного распыления топлива и активного его перемешивания с воздухом, попадающим в цилиндры, образуется качественная рабочая смесь. Это дает возможность полного сгорания топлива и обеспечения максимальной эффективности работы двигателя на разных режимах.

При непосредственном впрыске топлива на разных нагрузках работы мотора происходит несколько видов образования топливной смеси:

Различные типы смесеобразования дают возможность эффективного использования топлива (его полное сгорание из-за качества смесеобразования, повышения мощности, снижения удельного количества вредных выбросов на различных нагрузках работы мотора).

ТНВД формирует необходимое давление бензина в топливной рампе, которое передается на форсунки и, в зависимости от команды ЭБУ, транспортируется в цилиндры двигателя. Регулятор давления, встроенный в ТНВД, обеспечивает необходимое количество подачи топлива без пульсации в рампу и непосредственно к форсункам.

Предохранительный клапан ограждает систему подачи топлива от высоких давлений, возникающих вследствие температурного расширения топлива. Он установлен в рампе. Датчик высокого давления обеспечивает требуемое давление в топливной рампе для достижения качественного распыления топлива в цилиндре двигателя на такте сжатия для образования качественной рабочей смеси.

Слаженную работу всех устройств обеспечивает система электронного управления двигателем. СЭУ состоит из: датчиков, дающих сведения о положении коленчатого вала, валов газораспределительной системы, количества расходования воздуха и его температуры, а также рабочей температуры двигателя, температуры окружающего воздуха; исполнительных устройств и самого электронного блока, выдающего команды на эти приборы.

Разнообразие получаемых топливных смесей позволяет добиться качественной топливной смеси (способствует полному сгоранию, возрастанию мощности двигателя, снижению потребления топлива и, наконец, уменьшению вредных выбросов).

Так, на малых и средних оборотах мотора происходит послойное смесеобразование. При этом типе образования смеси дроссельная заслонка почти целиком открыта. Воздух в двигатель поступает с большой скоростью, впрыск топлива происходит в конце такта сжатия в область искрообразования свечи.

А при высоких оборотах происходит стехиометрическое (легковоспламеняемое) гомогенное (однородное) образование смеси. В этом случае дроссельная заслонка открыта сообразно с размещением педали газа, на такте впуска осуществляется впрыск топлива, и образуется однородная топливная смесь.

Достоинства двигателя

Двигатель FSI с прямым впрыском топлива – инновационная разработка, которая позволила совместить в себе ряд положительных моментов:

• Мотор активно чувствует педаль газа при любых оборотах (это здорово выручает на скоростной трассе).

• Точное время впрыска топлива в камеру сгорания определяется электромагнитным клапаном.

• Угол поворота распредвала 40о позволяет увеличить тягу на начальных и средних оборотах мотора.

• Воздух минимально засоряется вредными выбросами (это обеспечивает рециркуляция отработанных газов).

• Можно сохранить до 15% топлива.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.