Последние атмосферные V6 Audi и первые большие FSI

Главная » Двигатели » 2.0 fsi система впрыска – что это такое, история, преимущества

Английский термин «Fuel Stratified Injection» – в сокращении 2.0 fsi, переводится, как топливный впрыск по слоям. Почему же появился этот термин и какова область его применения?

Пионерами в установке на автомобили моторов с подачей бензина по слоям, то есть 2.0 fsi, являются японские автомобилестроители. Они первыми поняли и оценили перспективность конструктивной особенности питания бензинового мотора, при которой топливо поступает не в коллектор впуска двигателя, а непосредственно в цилиндры, и применили это передовое техническое решение в двигателях, устанавливаемых на автомобили концерна Мицубиси.

В начале двадцать первого века немецкий авто концерн Фольксваген приложил большие усилия в разработке этой передовой технической идеи, и создал целое семейство двигателей с послойной подачей топлива, моторов с аббревиатурой FSI.

Техника

2-литровый двигатель с непосредственным впрыском топлива – это современная конструкция. Помимо особой системы впрыска этот мотор имеет поршни и 16-клапанную головку, изготовленные из алюминиевого сплава, впускной коллектор с заслонками управления потоком воздуха, а также систему изменения фаз газораспределения.

За привод ГРМ отвечает зубчатый ремень, но в некоторых версиях TFSI – цепь (с 2008 года – CAWA, CAWB, CCTA, CCZA и CCZC). В системе впрыска используется насос высокого давления и клапан рециркуляции отработавших газов. Двигатель TFSI постоянно развивается, и в настоящее время флагманская версия мотора имеет мощность 272 л.с.

Постараемся понять, как работают эти силовые установки 2.0 fsi, в чем их преимущества и недостатки.

Основной принцип работы моторов с разделенной по слоям подачей топлива 2.0 fsi заключается в том, что с помощью насоса высокого давления топливо попадает непосредственно к тому месту, где оно будет воспламеняться. Специальные распылители, с несколькими технологически точно подобранными отверстиями, создают воздушно топливное облако строго заданной в каждый момент времени концентрации непосредственно в области электродов свечей зажигания.

Концентрация горючей смеси управляется специальными заслонками – электронными контроллерами. Такое техническое решение обеспечивает максимальную оптимальность и эффективность при работе бензинового мотора. Состав топлива получается необходимо однородным и оптимально насыщенным.

В моторах с подачей бензина 2.0 fsi, в отличие от других двигателей, возможна удвоенная подача топлива, разделенная по времени в течение одного такта четырех циклов работы, цикла впуска и сжатия. Это помогает привести каталитический нейтрализатор в рабочее состояние, помогает пуску двигателя при отрицательных температурах.

Рассмотрим наиболее важные, с конструктивной точки зрения, узлы и детали мотора с системой впрыска 2.0 fsi. Система движения бензина в этих моторах разделена на 2 части: высокого давления и низкого давления. Основным узлом части высокого давления является ТНВД, который поддерживает необходимое давление топлива в распыляющих форсунках.

Детали ТНВД изготовлены с большой прецизионной точностью. Кулачок с четырьмя сторонами, находящийся на валу распределения клапанов выпуска, является приводом для ТВНД. Этим достигается хорошая гомогенность горючей смеси, качественное сгорание которой уменьшает выброс в окружающую среду вредных веществ.

Часть высокого давления включает в себя, помимо ТНВД, топливо-провод, контролирующий узел, клапан предохранения и распылители. Часть с низким давлением используется для перемещения бензина из бензобака к части с высоким давлением. Часть низкого давления образуют бензонасос, конструктивно расположенный в бензобаке, фильтр для очистки бензина, клапан и регулятор.

Владельцы автомобилей, в двигателях которых применена послойная система впрыска, отмечают хорошую экономичность двигателя, при высокой мощности и отличном крутящем моменте. Мотор хорошо тянет с самых низов, ровное и мощное ускорение наблюдается во всем диапазоне крутящего момента.

Стоимость запасных частей ($) *

Детали	Дилерские	Аналоги
масляный фильтр / воздушный	9/25	от 7/20
свечи зажигания	10	9
турбокомпрессор	1100	от 800
термостат	25	20
водяной насос	50	30
катушки (шт.)	50	30
двухмассовый маховик	600	300

* Для 2,0 TFSI / 200 л.с. (2006).

Существенные отличия FSI от простого бензинового

• Впрыск распределяется прямо в камеру сгорания, в отличие от простого бензинового, где изначально во впускной коллектор;
• В форсунках находятся однотипные отверстия, через которые распыляется смесь горючего в камере сгорания. Всего их шесть в каждой.
• Кислород подается сквозь заслонку, которая порционно подает топливо, в результате смесь становится однотипной, нет обогащенной или обедненной. Горючее сжигается максимально полно;
• Экономичность до 25%, экологичность, динамика разгона, и не только выводят систему FSI на порядок выше аналога.

Как устроен мотор системы FSI

Силовые установки с технологией FSI сегодня устанавливаются практически во всех транспортных средствах крупных автоконцернов. Это высокоэффективная система значительно увеличивает возможности обычного двигателя. В своем классе данные моторы имеют лучшую динамику разгона. Одно из ее основных достоинств – экономия топлива до 25%. Объем таких моторов колеблется в промежутке 1.4-5.2 литра.

Топливная система FSI в этом агрегате сконструирована аналогично дизельным двигателям: топливный насос мощно нагнетает топливо в рампу. Впрыск топлива, управляемый системой электромагнитных клапанов, осуществляется при помощи форсунок. Открытие каждой из форсунок осуществляется после подачи сигнала центральным блоком управления. Фаза функционирования при этом зависит от двух условий: от оборотов и нагрузки двигателя.

Также мотор с FSI отличается от обычного агрегата следующим:

• Кислород поступает в агрегат через заслонку, контролирующую подачу топлива. Смесь превращается в однотипную, при этом топливо практически сразу сгорает.
• FSI гораздо выше по показателям разгона, экономичности, экологичности.
• В форсунках предусмотрено шесть отверстий, через которые равномерно распыляется топливная смесь.

Кроме этого, распредвал в двигателях с FSI поворачивается на 41°, обеспечивая лучшую тягу во время движения на 1 и 2 скоростях. Отработанные выхлопные газы проходят через систему, что существенно снижает выброс вредных веществ.

По мнению специалистов и пользователей, силовые установки, функционирующие с технологией FSI, более усовершенствованные и рекомендуются для эксплуатации.

Их отличает среди прочих моторов следующее:

• Увеличение мощности.
• Улучшение динамики.
• Уменьшение расхода топлива.
• Уменьшение выбросов выхлопных газов в атмосферу.

Также позитивной стороной двигателя FSI является наличие 2-хконтурного впрыска горючего. Процесс происходит следующим образом: с первого контура топливо поступает под высоким давлением, со второго – под низким.

Особенности двигателей TSI

Такой агрегат отличается от мотора FSI системой впрыска топлива. Он оснащен дополнительной системой механической компрессии. Конструкция этого мотора довольно сложная, однако данный недостаток компенсируется его большей мощностью, надежностью и экономичностью.

Компоновка агрегата TSI особенна тем, что его система механической компрессии и турбонагнетатель разнесены по разные стороны мотора. Традиционный турбированный агрегат получает дополнительную мощность с помощью энергию выхлопных газов, которые через систему приводов, раскручивая колесо турбины, создают нагнетание воздуха. Если сравнить такой двигатель с классическим бензиновым мотором, то эффективность мотора системой турбонаддува с системой TSI гораздо эффективней.

При пуске холодного агрегата TSI происходит двойной впрыск. Данная функция сделана для того, чтобы сразу же после запуска мотора быстро прогреть катализатор. Первый раз это происходит при такте всасывания топлива, второй – если коленчатый вал агрегата при вращении не дошел до 50° до верхней «мертвой точки». Если агрегат функционирует в нормальных эксплуатационных условиях, топливо подается лишь во время такта всасывания, равномерно распределяясь в камере сгорания.

Форсунки, установленные на двигателе TSI, имеют шесть каналов для впрыска топлива. Таким образом, направление отдельных струй топлива не допускает увлажнения элементов камеры внутреннего сгорания, тем самым обеспечивая оптимальное распределение топливно-воздушной смеси. Это позволяет достичь высокого значения давление впрыска топлива и гарантирует высококачественное приготовление топливной смеси, а также ее надежное распыление. Благодаря этому, топлива хватит даже в случае максимальных нагрузок.

На двигателях с TSI топливо поступает не во всасывающий коллектор, а прямо в цилиндры. Образование смеси происходит «послойно», при этом качественное сгорание происходит с максимальной эффективностью. Эти факторы позволяют несколько повысить мощность агрегата и понизить расход топлива.

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.

Преимущества

Среди главных преимуществ моторов можно выделить следующее. Это более высокий КПД за счет уникальных особенностей двигателя FSI. Также агрегат может похвастаться сниженным расходом топлива по сравнению с атмосферными двигателями с обыкновенным распределенным впрыском. Еще агрегат производит меньше вредных выбросов в окружающую среду.

Двигатели системы FSI

Выбирая авто, многие хотят слышать моторный рёв, испытывать скорость и мощь силового агрегата. Эти показатели у множества автолюбителей в приоритете. Но не каждый знает довольно примитивные вещи, что эти показатели зависят именно от двигателя. На показатели работы двигателя может влиять всё: конструкция, материал. Эти же показатели влияют и на экологичность, эргономичность, а также на экономию расхода топлива. Каждый владелец должен себе отчётливо представлять, что находится под капотом его «лошадки», и ориентировочно понимать, на что она может быть способна.

Преимущества двигателя FSI

Двигатель FSI имеет ряд положительных характеристик, которые выгодно отличают его от двигателей других систем.

• Благодаря наличию электромагнитного клапана очень точно определяется момент подачи топлива в цилиндр.
• Данная система обеспечивает хорошие тяговые показатели на средних и малых оборотах.
• Сравнивая экономические показатели двигателя FSI с другими типами моторов, экономия бензина доходит до 25%.
• Выхлопные газы неоднократно проходят процесс рециркуляции, это понижает их токсичность.

Отличительные особенности мотора FSI

В отличие от двигателя «FSI», у обыкновенного агрегата впрыск топлива происходит в поршни мотора через коллектор впуска. А вот у изделия «FSI» данный процесс осуществляется непосредственно в камеру сгорания. Форсунки здесь имеют шесть маленьких отверстий, распределяющих топливо по камере сгорания с наибольшей эффективностью. За счет этого топливная смесь имеет однородную структуру, что улучшает ее горючие свойства в цилиндрах. Двигатели «FSI» с непосредственным впрыском существенно превосходит обычные силовые агрегаты в разгонной динамике, минимальном выбросе углекислого газа, а также топливной экономичности.

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.

Подводим итоги

Резюмируя все плюсы и минусы FSI, её эффективность и экономичность, можно сделать вывод, что будущее у подобных технологий есть и их дальнейшая модернизация не за горами.

Двигатели FSI (Fuel Stratified Injection) от Volkswagen — это силовые агрегаты автомобилей, созданные по инновационным технологиям, в которых впрыск топлива производится прямо в камеру сгорания. Данная технология подачи топлива имеет значительное превосходство перед другими системами подачи топлива. На сегодняшний день наиболее удачными двигателями FSI являются моторы концерна Volkswagen.