powered by CADENAS

Social Share

Amazon

Silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem (6010 views - Mechanical Engineering)

GDI (ang. Gasoline Direct Injection, pol. Bezpośredni Wtrysk Benzyny) – jest to konstrukcyjna odmiana silnika o zapłonie iskrowym w której zastosowano wtrysk benzyny bezpośrednio do cylindra silnika iskrowego. Benzyna pod dość wysokim ciśnieniem jest wtryskiwana bezpośrednio do komory spalania każdego cylindra - inaczej niż to się dzieje w konwencjonalnym silniku z wtryskiem wielopunktowym, gdzie podanie mieszanki odbywa się do kolektora ssącego podczas suwu ssania. GDI umożliwia spalanie ładunku uwarstwionego (spalanie mieszanki ubogiej), co zmniejsza zużycie paliwa [ograniczenie emisji CO2 i szkodliwych tlenków azotu (NOx)]. Koncern Mitsubishi jako pierwszy (1995 r.) seryjnie wprowadził silnik z bezpośrednim wtryskiem paliwa do komory spalania. Twórcy silnika GDI z dumą podkreślają, że łączy on w sobie właściwości dwóch jednostek; dużą moc benzynowej, z niskim zużyciem paliwa i wysokim momentem obrotowym charakterystycznym dla silników wysokoprężnych. Obliczyli, że w stosunku do konwencjonalnego silnika benzynowego, GDI zużywa o 20% mniej paliwa, o tyle samo procent emituje mniej dwutlenku węgla i ma o 10% większą moc.
Go to Article

Explanation by Hotspot Model

Youtube


    

Silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem

Silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem

GDI (ang. Gasoline Direct Injection, pol. Bezpośredni Wtrysk Benzyny) – jest to konstrukcyjna odmiana silnika o zapłonie iskrowym w której zastosowano wtrysk benzyny bezpośrednio do cylindra silnika iskrowego. Benzyna pod dość wysokim ciśnieniem jest wtryskiwana bezpośrednio do komory spalania każdego cylindra - inaczej niż to się dzieje w konwencjonalnym silniku z wtryskiem wielopunktowym, gdzie podanie mieszanki odbywa się do kolektora ssącego podczas suwu ssania. GDI umożliwia spalanie ładunku uwarstwionego (spalanie mieszanki ubogiej), co zmniejsza zużycie paliwa [ograniczenie emisji CO2 i szkodliwych tlenków azotu (NOx)].

Koncern Mitsubishi jako pierwszy (1995 r.) seryjnie wprowadził silnik z bezpośrednim wtryskiem paliwa do komory spalania. Twórcy silnika GDI z dumą podkreślają, że łączy on w sobie właściwości dwóch jednostek; dużą moc benzynowej, z niskim zużyciem paliwa i wysokim momentem obrotowym charakterystycznym dla silników wysokoprężnych. Obliczyli, że w stosunku do konwencjonalnego silnika benzynowego, GDI zużywa o 20% mniej paliwa, o tyle samo procent emituje mniej dwutlenku węgla i ma o 10% większą moc.

Teoria działania

W GDI podczas suwu ssania powietrze jest doprowadzane do cylindra przez prawie pionowy (aby nabrać prędkości) kanał dolotowy, "odbijając" się od specjalnie ukształtowanego denka tłoka zostaje silnie zawirowane i gdy tłok przesuwa się do góry, wykonując suw sprężania, następuje wtrysk benzyny bezpośrednio do cylindra i w ten sposób utworzona mieszanka zapalana jest od iskry elektrycznej świecy zapłonowej. Silne zawirowane powietrze łatwiej rozpyla cząstki benzyny, tym samym jest możliwość spalania ubogich mieszanek (silnik pracuje w cyklu oszczędnym).

Prędkość obrotowa silnika jest kontrolowana przez engine management system (EMS, pol. system zarządzania silnikiem), który reguluje operacją wtrysku paliwa i czasem zapłonu, polepszając przepustowość strugi powietrza przez przepustnicę.

Jeśli mocniej naciśniemy pedał przyśpieszenia, system przestawi tryb pracy dla bardziej obciążonego silnika. Rośnie wtedy zapotrzebowanie na paliwo, które wtryskiwane jest w dwóch porcjach; pierwsza już podczas suwu ssania, natomiast druga jak w pierwszym przypadku, czyli podczas suwu sprężania. Ten system wtrysku umożliwił podniesienie stopnia sprężania do 12,5 bez ryzyka spalania stukowego i tym samym uzyskanie większej sprawności i mocy.

Dwa różne tryby pracy, zależnie od obciążenia silnika powodują, że podczas małego zapotrzebowania na moc w silniku spalamy ubogą mieszankę, (mniejsze zużycie paliwa), natomiast przy wzroście zapotrzebowania na moc spalanie większej dawki paliwa pozwala pokryć te potrzeby. Dlatego właśnie różne są opinie o ekonomii tego silnika, odnoszone do modelu Mitsubishi Carisma GDI.

W silniku GDI zastosowano wiele interesujących rozwiązań technicznych, np. dwie pompy paliwa – wysokociśnieniową (5 MPa) i drugą niskociśnieniową do dostarczania paliwa tej wysokociśnieniowej, a także świece zapłonowe z platynowymi elektrodami, które wymienia się dopiero po przejechaniu 90000 km. Ponad 200 nowych rozwiązań zastosowanych w silniku chronią patenty, najważniejsze z nich dotyczą: pionowego kanału dolotowego powietrza, wysokociśnieniowej pompy paliwa, wysokociśnieniowego wtryskiwacza i kształtu denka tłoka.

Bardziej zaawansowaną formą konstrukcyjną silnika benzynowego z bezpośrednim wtryskiem benzyny jest silnik FSI oraz jego turbodoładowane odmiany TFSI/TSI koncernu Volkswagen-Audi. Zastosowano w tym silniku katalizator wiążący tlenki azotu i regenerujący się podczas pracy na cyklu mieszanki bogatej. Zaś silnik FSI/TFSI (2.0 TFSI) otrzymało International Engine of the Year Award 2008[1].

Układ GDI w samochodach Mitsubishi

W tym układzie zastosowano:

  • pionowy kanał dolotowy, którym dostarczana jest większa ilość powietrza (w odróżnieniu od silnika z wtryskiem do kanału dolotowego) i kierowana bezpośrednio na denko tłoka;
  • wysokociśnieniową pompę paliwa (benzyna dostarczana jest do elektromagnetycznych wtryskiwaczy pod ciśnieniem 5 MPa);
  • wysokociśnieniowy wtryskiwacz elektromagnetyczny, na końcu którego zainstalowany jest 'zawirowacz' powodujący silny ruch wirowy paliwa;
  • zakrzywione denko tłoka, które powoduje, że powietrze przepływające przez zawór ssący zostaje kierowane do góry i wymieszane z benzyną.

W zależności od obciążenia silnik pracować może w jednym z dwóch trybów:

  • tryb oszczędności - silnik z niskim i średnim obciążeniem. Benzyna wtryskiwana jest w czasie suwu sprężania. Uzyskana mieszanka paliwowo-powietrzna trafia w zagłębienie w denku, po czym jest zawirowana ku górze w stronę świecy zapłonowej. Stosunek paliwa (benzyny) do powietrza waha się między 1:30 do 1:40.
  • tryb najwyższej wydajności - silnik z dużym obciążeniem. Wtrysk paliwa odbywa się w dwóch fazach. Pilotowa dawka wtryskiwana jest w suwie ssania a właściwa dawka w suwie sprężania.

Zalety silnika GDI - w porównaniu z silnikiem z układem wtryskowym do kanału dolotowego:

  • większa moc [KM] i moment obrotowy [Nm];
  • mniejsze zużycie paliwa;
  • mniejsza zawartość tlenków azotu spalinach;
  • wyższy stopień sprężania (do ɛ = 12,5)[2].

Piotr Zając, Leon Maria Kołodziejczyk, Silniki spalinowe, ​ISBN 83-02-07987-1

  1. Audi 2.0 TFSI otrzymało International Engine of the Year Award 2008, moto.pl [dostęp 2017-11-26] (pol.).
  2. Piotr Zając, Leon Maria Kołodziejczyk, Silniki spalinowe, s. 301-304


This article uses material from the Wikipedia article "Silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem", which is released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0. There is a list of all authors in Wikipedia

Mechanical Engineering

AutoCAD, SolidWorks, Autodesk Inventor, FreeCAD, Catia, Siemens NX, PTC Creo, Siemens Solid Edge, Microstation, TurboCAD, Draftsight, IronCAD, Spaceclaim, VariCAD, OnShape, IntelliCAD,T-FLEX, VariCAD, TenadoCAD, ProgeCAD, Cadra, ME10, Medusa, Designspark, KeyCreator, Caddy, GstarCAD, Varimetrix, ASCON Kompas-3D, Free Download, Autocad, 2D Library, DXF, DWG, 2D drawing, 3D digital library, STEP, IGES, 3D CAD Models, 3D files, CAD library, 3D CAD files, BeckerCAD, MegaCAD, Topsolid Missler, Vero VisiCAD, Acis SAT, Cimatron, Cadceus, Solidthinking, Unigraphics, Cadkey, ZWCAD, Alibre, Cocreate, MasterCAM, QCAD.org, QCAD, NanoCAD