Вся история подачи бензина в камеры сгорания — это бесконечная эволюция способов сделать распыл более управляемым, более мелкодисперсным и в итоге получить максимально полное сгорание горючей смеси. В общем, снизить расход топлива, сделать выхлоп чище и улучшить приемистость двигателя.
Нас же больше интересует современный период. А в нем значимым этапом, олицетворяющим новый период развития топливных систем, стало массовое внедрение непосредственного впрыска.
Экологичность = большое давление
Как бы немецкие производители ни кичились своими заслугами по разработке и внедрению технических ноу-хау, но именно японский экономический подъем 80-х позволил direct injection получить конвейерную прописку. Сразу две компании — Mitsubishi и Toyota — во второй половине 90-х представили свои серийные GDI и D4.
В 1997 году на серии моторов VQ Nissan начал применять свой Neo Di. Двигатели с ним, в отличие от конкурентов, могли располагаться как поперечно (Cefiro), так и продольно (Gloria, Skyline и т. д.).
Примерно через десятилетие подключились европейские автопроизводители — BMW, Mercedes-Benz, VAG, Ford, Peugeot и Citroen. Непонятно, почему ждали так долго. Видимо, изучали вопрос ценовой целесообразности, надежности и реальных, а не гипотетических, характеристик. Ведь по теории и так было ясно, что непосредственный впрыск в условиях ужесточающихся экологических требований — то что надо! Конечно, при плавном разгоне и равномерном движении и двигатели с direct injection работают на обычной смеси с соотношением 14,7:1. Зато в ненагруженных режимах моторы с прямым впрыском питаются смесью 40:1. Вот это экономия, вот это экологичность! И ничего, что, например, для резкого ускорения, когда возникает риск детонации, в начале такта впуска понадобилось устраивать предвпрыск бензина, охлаждающий камеру сгорания. Или в конце такта сжатия ради воспламенения сверхбедной смеси подавать небольшую дозу бензина.
А для того, чтобы она концентрировалась в зоне свечи зажигания, на днище поршня не просто сделать выемки под клапаны — превратить плоскость в поверхность со сложным «рельефом».
аким образом, у свечи зажигания оказывалось небольшое количество богатой смеси, которая была способна вспыхнуть. Уже от нее воспламенялся основной объем попавшего в камеры сгорания горючего, перенасыщенного воздухом. Однако все эти предвпрыски и подкручивания (то есть послойное смесеобразование) были бы невозможны без принципиальной составляющей — повышенного давления в топливной системе.
Большое давление — источник проблем
Если при распределенном впрыске давление в топливной системе лежит в пределах 3–5 атм., то для того, чтобы создать вышеописанные условия, бензин должен подаваться в камеры сгорания, будучи «спрессованным» в десять раз сильнее. Это, конечно, не 600 и тем более не 2000 атмосфер в топливной аппаратуре дизелей, но для не столь «жирного» топлива все равно достаточно много. Причем значения для своих систем производители выбирали по максимуму, то есть от 40–50 атм. Хотя первым подводило не давление — инженерные эксперименты. Например, Toyota со своим 3S-FSE сделала недостаточно надежным одно из резиновых уплотнений внутри топливного насоса высокого давления. И бензин через него попадал в картер. Со временем изнашивался и сам насос, отчего избытки топлива не полностью стекали по каналу обратки и опять же попадали в масло. На щупе в том и другом случае могло набираться по два-три уровня. Если владелец не следил за этим, капитальный ремонт был гарантирован. Естественно, при проблемах с пуском и тягой.
Mitsubishi выбрала для своей GDI насос не плунжерного, а пластинчатого типа. И он тоже как более нагруженный и менее ресурсный выходил и выходит из строя.
В конце концов, не показывали корректную информацию датчики давления. Отказывал погружной насос, перенапрягавшийся при попытке прокачать топливо через забитые и к тому же узкие магистрали. Но даже когда «детские болезни» победили и отсутствовали проблемы с бензином, составляющие direct injection по ресурсу не стали ближе к аналогам от распределенного впрыска. Виной всему прецизионное исполнение деталей, необходимое для того, чтобы создавать и держать повышенное давление. А таким нужна смазка. И если солярка маслянистая, то бензин… Ну вы сами понимаете. Несмотря на это, форсунки в камерах сгорания прочно вошли в нашу жизнь и до замены ДВС электромоторами уже никуда не денутся.