Развитие системы впрыска: от Евро-1 до Евро-6c

Борьба за чистоту окружающей среды кардинально изменила автомобильные технологии. Основные тренды последних лет — даунсайзинг, гибридизация и электрификация. Расскажем как появилась система впрыска топлива и были вытеснены карбюраторы.

Как появилась система впрыска

Эпоха карбюраторных двигателей продолжалась бы долго, если не ужесточение требований к экологичности. Автомобильный парк в мире вырос настолько, что в любой стране проблема снижения выбросов отработавших газов в окружающую среду стала общенациональной, а для ее решения потребовалось вмешательство государства.

До 1993 года в Европе действовали стандарты токсичности, в которые свободно укладывались карбюраторные двигатели. В 1993 году в Европе были приняты жесткие требования к токсичности, названные Евро-1 (цифра 1 символизирует первый шаг на пути к экологически чистым двигателям). Наряду с резким ограничением содержания вредных веществ в выхлопных газах появилось ограничение по испарениям топлива из систем автомобиля. При этом автомобиль должен был укладываться в требования стандарта в течение первых 80 000 км пробега.

Из всех вариантов снижения вредных выбросов самым эффективным оказалось использование каталитического нейтрализатора, в котором в результате химической реакции с кислородом углеводороды СН, оксид углерода СО и окислы азота NOx превращаются в воду H2О, двуокись углерода СО2 и азот N2. Особенность нейтрализатора в том, что для эффективной борьбы с вредными компонентами топливо должно подаваться в мотор в строгой пропорции с воздухом.

Механический карбюратор оказался не в состоянии обеспечивать точную дозировку топлива, и на смену пришел электронный карбюратор. Механический впрыск сменил впрыск электронный: центральный и распределенный (многоточечный). Неотъемлемой частью систем с нейтрализатором стал датчик кислорода (лямбда-зонд). Для борьбы с испарениями топлива на автомобиль установили систему улавливания паров бензина.

В 1996 году появился новый стандарт токсичности — Евро-2, более жесткий по сравнению с предыдущим. Единственной системой, которая позволяла укладываться в эти требования с большим запасом, была система с распределенным впрыском топлива. Эра карбюраторов завершилась.

Следующий шаг — Евро-3 — был сделан в 2000 году. Ужесточение норм токсичности в этом стандарте дополняется требованием постоянного контроля работоспособности основных компонентов системы, неисправность которых приводит к увеличению вредных выбросов. Контроллеру была поставлена дополнительная задача — проверять правильность работы системы и информировать водителя о неисправностях.

В 2005 году все автопроизводители Европы начинают выпуск автомобилей, удовлетворяющих нормам Евро-4. Для выполнения требований по экологичности и улучшению потребительских качеств автомобиля:

• катализатор переносится ближе к двигателю или снабжается специальным подогревателем;
• используется система рециркуляции отработавших газов;
• добавляется система подачи вторичного воздуха;
• увеличивается число клапанов на цилиндр;
• впускные трубы становятся изменяемой длины;
• фазы газораспределения меняются в зависимости от режима работы двигателя;
• впрыск топлива осуществляется непосредственно в цилиндр;
• намечается тенденция к переходу на комбинированные силовые установки;

В Европе с сентября 2015 года появиться более жесткие нормы Евро-6, а через два года грядут более суровые Евро-6с. Грядущие ужесточения затрагивают в первую очередь дизельные модификации, требуя снижения выбросов оксислов азота NOx до 80 мг/км (Евро-5 допускали 180 мг/км). При этом замеры будут производится не по «овощному» ездовому европейскому циклу NEDC, а по более скоростному общемировому WLTC.

Для сокращения выбросов NOx на 20% планируется применение низковольтной гибридной схемы. Конструкция проста, вместо полноценных 400-вольтовых батарей будут использоваться 48-вольтные литийионные батареи. Он не предусматривает движения только на электротяже, электромотор служит помощником ДВС в неблагоприятных для экологии режимах (при разгонах и ускорениях) и компенсирует нехватку мощности на низких оборотах. Совместно с впрыском мочевины и рециркуляцеей отработавших газов — такая схема принесет снижение NOx на 80%.

Прогресс не остановить и мы будем ездить на экологичных автомобилях. Они становятся сложнее, но автолюбители не задумываясь как устроен автомобиль. Впрыск топлива рассматривается как продукт, созданный для благ экологии.

Статьи по теме

• Что такое впрыск топлива и как работает?
• Принцип работы инжекторного двигателя
• Водородный двигатель. Как работает и основные недостатки

Что ещё почитать

↑