Приветствую коллег. Уже пятнадцать лет посвятил силовой технике и узнал, насколько глубоко трансформирует цикл Отто подача топлива прямо в камеру сгорания. Кратчайший маршрут бензина меняет динамику пламени, формирует иной акустический портрет и открывает возможности, недоступные распределённому впрыску.
Ранние серийные решения — Mitsubishi GDI, Volkswagen FSI, Toyota D-4 — задали направление, но использовали давление не выше 120 бар. Современные бензиновые рейлы держат 350 бар и погранично близки к дизельной гидравлике. Проводка форсунки идёт через головку, рядом раскалённый выпуск, поэтому каждое соединение обжато кольцами из сплава на основе инкона.
Физика смесеобразования
Форсунка создаёт факел с конусом 50–70 °. При помощи многоступенчатого клапана удаётся выдать семь-восемь порций за ход поршня. Такой режим формирует стратифицированный заряд: возле свечи воздух богат топливом, у стенок — обеднён. На малой нагрузке пламя распространяется, не перегревая рубашку, а теплопотери снижаются. При переходе к формированию блок управления переводит мотор в гомогенный режим, увеличивая давление топливной рампы и расширяя окно впрыска.
Инженеры следят за кавитацией-инъекцией, когда в кромке сопла образуются микропузырьки, разрывающие струю и дополнительно диспергирующие капли. В отчётах фигурирует индекс ER (Entrainment Ratio) — отношение втягиваемого воздуха к массе топлива в факеле. Для регулировки вихрей блок шифрует алгоритм «Tumble-Swirl Switch», переключая геометрию ресивера и угол опережения зажигания.
Соленоидная форсунка подчиняется закону Lenz = f(I²t). Пьезоэлемент реагирует вдвое быстрее, но боится влаги. Часто проект смешивает оба типа: первый цилиндр получает пьезо, остальные — соленоид, поскольку фронт пламени распространяется вдоль коленвала и требует равномерной фазы.
Слабые места
Инжектор работает при температуре до 250 °C. Лаковый осадок в конце форсунки образует «корону» ‑ микроконус твёрдых отложений. Слой сажи уплотняют старую, смесь обогащается, ЭБУ уводит угол в безопасную сторону, растёт расход. У прямого впрыска клапаны не омываются бензином, поэтому смесь масла и пыли создает на стержнях углеродистый нарост толщиной 1–2 мм за 60 000 км. Хрупкий конгломерат отламывается и попадает в камеру, царапая зеркало цилиндра.
Низкооборотный детонационный всплеск LSPI (Low Speed Pre-Ignition) атакует поршень при 1500–2500 об/мин под полной дроссельной заслонкой. Причина — микрокапля масла, вспыхивающая раньше искры. Яркий индикатор — характерный звон «баббитной ковки». Производители масла вывели рецептуру с пониженным содержанием кальция и увеличили долю магния, такой пакет снижает вероятность раннего очага.
Бензонасос высокого давления (ТНВД) испытывает нагрузку почти как дизельный. Шток, приводимый кулачком, образует контакт «сталь по стали». При нехватке вязкости смазка теряет прочность, материал прихватывает, игольчатый подшипник разрушается, на впуск подаётся стружка. Алюминиевые частички попадают в форсунки, вызывая залипание якоря.
Для бензинового прямого впрыска подбираю масло с индексом LS PIGuard и допуском GF-6. Вязкость по HTHS не ниже 3,0 мПа·с, база ПАО либо эстеры, зольность не выше 0,8 %. Интервал замены — 7500 км, иначе сажевые микрочастицы достигают концентрации, достаточной для раннего очага.
Топливная карта роутится по составу бензина. Содержание ароматических углеводородов выше 32 % ухудшает испаряемость, факел рассыпается неравномерно и поднимает эмиссию микросажи. Контроль выпускных газов через датчик A/F с λ-коррекцией 1,7 % подтверждает состояние форсунок, при отклонении делаю промывку на стенде с ультразвуком 40 кГц и химическим пакетом на основе ПВФК (перфторвинилового карбоксилата).
Осциллограмма давления рампы служит верным индикатором износа ТНВД. При открытии иглы падение не превышает 4 бар, величина выше говорит о слабой пружине плунжера. Для проверки использую датчик strain-gauge 2000 бар, подключённый через переходник M12 × 1,5.
Развитие концепции идёт в сторону двойного впрыска: прямая форсунка сотрудничает с распределённой. При частичной нагрузке включается ресиверный контур, на полном дросселе работает камера-форсунка. Дополнительное направление — водяной впрыск. Мелкодисперсная влага снижает пик температуры сгорания на 100–120 К, уменьшая вероятность LSPI и повышая наддув до 2,2 бар без риска калильного зажигания.
Заключая обзор, отмечу: грамотное обслуживание, винная карта калибровки и свежая химия дадут мотору с прямым впрыском ресурс, сопоставимый с классическими системами, при том же объёме и степени форсировки.
