Топливные системы автомобилей развиваются. Ежегодно появляются различные технологии, которые позволяют улучшить характеристики двигателей, а также сократить количество вредных выбросов в атмосферу. В этом материале рассмотрим инновации в топливных системах.
В 1995 году, компания DENSO впервые выпустила на рынок топливную систему подачи дизельного топлива с общей магистралью высокого давления. Данная инновация позволила улучшить показатели моторов. В течение пары лет технология стала использоваться как отраслевой стандарт. В свою очередь, системы, имеющие механический впрыск ушли с рынка.
Сегодня компания DENSO производит топливные системы с общей магистралью четвертого поколения. Их используют ведущие автоконцерны Европы и Японии. Постоянный поиск решений, которые бы позволяли поднять характеристики дизельных двигателей, привел к внедрению технологии интеллектуального впрыска i-ART.
Старые поколения топливных систем DENSO имели показатель давления в магистрали на уровне 1,200 бар. Если обратить внимание на последнее поколение (четвертое), то значение давления уже выросло и составило 2,500 бар. Для создания впрыска под высоким давлением современные системы оснащаются насосами. Можно выделить два типа топливных насосов HP5S c одним плунжером и HP5D – с двумя. Каждый из них подходит только к определенному типу дизельного мотора. Получается, что увеличение давления впрыска, позволило эффективно снизить расход топлива, а также заметно улучшить мощность движков и дополнительно уменьшить количество вредных выбросов.
Чтобы повысить эффективность работы двигателей под высоким давлением, компания разработала несколько типов форсунок:
Для современных топливных систем были разработаны форсунки с датчиками давления и температуры топлива. Данная разработка получила наименование DENSO i-ART (интеллектуальная коррекция впрыска). Далее подробно поговорим о принципе ее работы.
Новые топливные форсунки оснащены датчиками давления и температуры топлива, а также имеют собственную плату. Контролирует их функционирование автомобильный электронный блок управления (ЭБУ). Он в режиме реального времени отслеживает количество впрыска топлива. Кроме этого, форсунки являются самообучаемыми. В них, помимо датчиков, встроен еще и сенсор, который позволяет вести мониторинг температурных изменения.
Таким образом, топливные системы последних лет, которые оснащены i-ART позволяют дизельным двигателям достигнуть высоких показателей мощности и в то же самое время сократить количество выбросов вредных газов в атмосферу. Стоит отметить, что легковые транспортные средства от автоконцерна Volvo, которые оснащены моторами серии E-DRIVE, также используют технологию i-ART.
Новая топливная система имеет совершенно другой способ получения энергии из бензина. Особенность в том, что в двигателе происходит без дымное горение. Таким образом, получится снизить расход топлива и увеличить мощность движка. Кроме этого, существенно увеличивается динамика транспортного средства, разгон будет происходить за более короткое время. Главное – будет снижен порог выбросов вредных газов в атмосферу.
Система работает в автономном режиме. При этом ее можно использовать на карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. Топливная система уже прошла все необходимые испытания, но в серийное производство пока не поступила.
Турбонаддув – это один из методов агрегатного наддува. Принцип его работы базируется на использовании энергии отработанных газов. Он устанавливается как на бензиновые, так и на дизельные движки.
Турбина устроена достаточно просто:
Кроме этого, турбина может оснащаться электронным блоком управления. Устройство устанавливается, если применяется электронное управление сброса лишнего газа в коллектор. Если на автомобиле установлена механическая турбина, то газы сбрасываются с помощью клапанов.
Корпус турбины и ротор изготавливаются из специальных износостойких сплавов, чтобы обеспечить их надежность, так как элементы находятся в постоянном контакте с повышенными температурами. Принцип работы устройства следующий:
Автомобильная турбина позволяет увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания без вреда для экономичности. Хотя при возникновении неисправностей их устранение иногда может потребовать основательных вложений (источник: https://remont-turbin.com/).
Как правило, на двигатель устанавливается только одна турбина. Это решение простое, но имеет недостаток. Работать наддув начинает только на средних оборотах движка. Такой эффект получил наименование – турбояма (небольшая задержка, возникающая при повышении количества поступившего топлива, во время нажатия на педаль газа). Причина появления турбоямы в том, что ротору требуется время, чтобы газы его смогли раскрутить.
Помогает избавиться от турбоямы – двойной наддув. В данном случае устанавливается дополнительный небольшой компрессор, который быстро может раскрутиться на малых оборотах работы двигателя.
Есть вариант установки сразу нескольких турбин на мотор так называемая параллельная схема. Одинаковые турбокомпрессоры работают только со своей группой цилиндров.
Производители практически не применяют механический впрыск топлива, а переходят на другие технологии. Наиболее продвинутой разработкой является система электронного впрыска топлива (EFI). Она представляет собой комплекс управляемых топливных клапанов, которые открываются после получения электрического сигнала. Принцип работы электронного впрыска следующий:
Сама система электронного впрыска оснащена следующими видами датчиков:
Главное преимущество технологии EFI – улучшение параметров экономичности двигателя.
Водородный топливный элемент – эта разработка последних лет, заменяющая классическую топливную систему. В обычном двигателе внутреннего сгорания углеводородное топливо окисляется, в результате появляется тепловая энергия. Конечно, в классическом движке можно сжигать водород, но переоснащение будет дорогим, поэтому были разработаны топливные ячейки – энергия вырабатывается именно в них.
Состоит водородная топливная система из следующих элементов:
Сам топливный элемент похож на АКБ. В нем идет выработка постоянного тока за счет происходящей химической реакции. Внутри элемента находится анод, катод и электролит. Главное отличие от батареи в электромобилях – ячейка не накапливает заряд и не может разряжаться. Кроме этого, не нужно ставить автомобиль на заряд. Водородные ячейки могут в постоянном режиме вырабатывать энергию.
Еще один плюс – водородное топливо практически не выбрасывает вредные газы в атмосферу. При работе оно выделяет воду и пар, а количество углекислого газа при этом, минимальное. Разработкой водородных ячеек (элементов) занимаются DENSO, Volkswagen, BOSH, BMW.
Топливные системы автомобилей улучшаются. Инженеры ищут способы, как снизить расход топлива, улучшить характеристики двигателей и уменьшить количество выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу. Разрабатываются и альтернативные виды топливных систем, которые используют вместо горючих смесей, водород.