Сравнение карбюратера и инжектора на моторах БМВ

Вернуться

Система впрыска в сравнении с карбюраторной - очевидное улучшение.
Состоявшаяся недавно дискуссия в форуме подвигла меня провести сравнительный анализ двигателей М10 карбюраторного, М10 инжекторного и М40 с Мотроником с целью таки определиться, на самом ли деле замена системы питания с карбюраторной на инжекторную дает прирост мощности. А если и дает, то насколько. Чисто из принципа - век живи - век учись...Глядишь, что-то новое и откопаю....

В данном же обзоре в основном используются не просто слова, а фактические табличные данные. А с фактами спорить достаточно трудно. Для начала - некоторые основные моменты, с которых все и началось.

Выдержки из дискуссии:

1. Давай так, я подниму на 12 л.с. мощность одного оч.распространенного двжика от БМВ. При этом это будет модернизация системы питания. БЕЗ залезания в блок етс. Если я это сделаю, ты оплачиваешь стоимость работ+100баксов бонус+прилюдное признание того, что у БМВ есть разные соображения при организации сис-мы питания. Впрочем, я итак знаю, что ты это утопишь в потоке слов. Поэтому сразу раскрою тайну: чем ты обяснишь различия в мощности 12 л.с. у м10б18 с пирбургом 2БЕ (Хинт: его зовут экотроник) и л-джетроником?(Антон)

Ответ- инжекторная система позволяет лучше использовать ресурсы двигателя и энергетические свойства топлива за счет лучшего смесеобразования и электронной корректировки углов зажигания в зависимости от оборотов и нагрузки.. Как это достигается, я объясню ниже.

2. Мои соображения по поводу питания двигла БМВ оч.просты: смена карба на простой инжектор (***джетроники и мотроники1.0/1.1/1.3/1.7) Kстати! Раз такой знающий и книжки кромя никто не читает, прояви себя, расскажи народу разницу популярно.

Ответ - объясню. см.здесь.

3. ***) прироста по мощности не дает. Вся разница в том, что впрыск технологичнее. Спорить будешь?

Ответ - Во-первых, это утверждение противоречит заявлению в п.1, во-вторых - А что такое технологичнее? Это что - чтоб цену авто повысить? Впрыск дает увеличение мощности минимум на 10% при сохранении ресурса и расхода топлива - см.сл.раздел ниже.

4. На одном двигателе м10б18 с 83 по 88 год имелось: карб: 90 л.с.,140 нм и впрыск 105 л.с. 142 н.м. При всех остальных одинаковых параметрах.

Ответ - Ну, правильно. Разница не 2-3, не 10, а аж 17% - полезно-таки иметь иногда калькулятор под рукой

Тогда как на м20б20 с 77 по 81 год с карбом солекс 4а1 (у меня такая была) было 122.2hp@6000 лошадей. А на л-джеторнике 126hp@6000,на мотрониковой M20 129hp@6000. Каково? Разница - проценты?Причем не 10, 2-3. Так что на одном двигателе разные системы питания разницы существенной не имеют. Ты же упомянул м10 и м40 с одинаковым объемом.(Антон).

Ответ - Про М20 - и не заикался. Что касается увеличения мощности М10, М10инж, М40 - см.п.4

4. В последнее время я разобрал на запчасти 315 320 323 и плотно поковырялся в 318. Честно говоря, я устал спорить, доказывать сотрясать воздух перед человеком, который считает что на м10 был мотроник. А м40 - это м10 с мотроником. М10 не бывает мотроникового М40 и М10 разные двигатели Л-джетроник не стоял на м40. А стоял на м10.(Антон).

Ответ - во-первых, я нигде и не утверждал, что на М10 стоял Мотроник, или что М40=М10+Мотроник - это просто твоя невнимательность или намеренная ложь.Доказывать тут и нечего. Если ты имеешь ввиду мои слова ... менять карб на Мотроник, то смотри свои собственные слова - это ж ты сказал:)

Во-вторых, повторюсь, мой сынишка 5 лет тоже разбирает игрушки. Не думаю, что такое занятие дает понимание о всех процессах, которые происходят в этих игрушках. Кое-чему он, конечно, научится - например, узнает, как правильно пользоваться отверткой или гаечным ключом, или что для любого отверстия всегда должна вставляться втулка:)). Но если, дай Бог, он выберет в дальнейшем учебу в техническом ВУЗе, то у него только в этом случае появится настоящее понимание всех сложных процессов, происходящих то ли в игрушках, то ли в автомобильных двигателях. Все непонятные детали просто будут в образованной голове складываться в одну понятную и логичную картинку.

Анализ характеристик двигателей М10 и М40 1,8 л.

Modell 316
(bis 8/83) 316
(ab 9/83) 316i KAT
(9/87-8/88) 318i
(bis 8/83) 318i
(ab 9/83) 318i Kat
(10/84-8/87) M40 316i/
316i KAT
(ab 9/88)

M40 318i/
318i KAT
(ab 9/87)

M42 318is
(ab 9/89)
Bohrung 89 mm 89 mm 89 mm 89 mm 89 mm 89 mm 84 mm 84 mm 84 mm
Hub 71 mm 71 mm 71 mm 71 mm 71 mm 71 mm 72 mm 81 mm 81 mm
Hubraum (Steuerformel) 1754 1754 1754 1754 1754 1754 1585 1783 1783
Verdichtung 9,5 9,5 8,2 10,0 9,5 8,2 9,0 8,8 10,0
Leistung 66 kW 66 kW 75 kW 77 kW 77 kW 75 kW 75/73 kW 85/83 kW 100 kW
bei Drehzahl 5500 5500 5800 5800 5800 5800 5500 5500 6000
Drehmoment 140 Nm 140 Nm 140 Nm 145 Nm 145 Nm 140 Nm 143/141 Nm 165/162 Nm 172 Nm
bei Drehzahl 4000 4000 4500 4500 4500 4500 4250 4250 4600
Vergaser 2B4 Vergaser 2BE Einspritzung elektronisch L-Jetronic Einspritzung mechanisch K-Jetronic Einspritzung elektronisch L-Jetronic Einspritzung elektronisch L-Jetronic Motronic 1.3 Motronic 1.3 Motronic 1.7
Hubraum (effektiv) 1766 1766 1766 1766 1766 1766 1596 1796 1796
Что мы имеем в результате анализа таблиц?( Для равноправия инжекторные двигатели будем рассматривать без катализатора).

Следующее.

1. При установке L-Jetronic в М10В18 с 1983 г. (ab 9/83) мощность увеличилась на 15 л.с., что составляет 17% - 90 против 105 л.с. При одинаковой степени сжатия 9,5. 15% и 15 л.с. - достаточно существенно и объясняется именно применением впрыска. Ну, это первое.

2. Теперь рассмотрим L-Jetronic на М10 в сравнении с Мотроником на М40. Само собой - М10 и М40 имеют разные конструкции систем смазки и охлаждения, другой коленвал (стальной кованый на М40 против литого чугунного в М10), различные размеры поршней и их рабочий ход. Эти отличия не могут привести к увеличению можности и относятся к желанию Концерна повысить надежность двигателя и технологичность его изготовления. Т.е., посмотрим, как повлияла установка Мотроника.

Что имеем в сравнении? М40В18 - 115 л.с., М10В18 - 105 л.с. Разница - в 10 л.с. или 10%.Причем, степень сжатия на М40 - 8,8, на М10 - 9,5. М40 имеет объем на 30 см.куб.больший объем. Т.о., можно принять, что увеличение объема компенсируется уменьшением степени сжатия.

3. Теперь посмотрим, на сколько отличаются мощности двигателя с полностью электронной системой управления от карбюраторной - сравним М10В18 с карбюратором и М40В18. Разница в мощности - 25 л.с. или 27%. Еще раз - изменение систем смазки и охлаждения не влияет на мощность.

4. Из дискуссии в конференции. Карб/впрыск не является кардинально определяющей мощность двигателя (Антон)

Ответ. Естественно, не является. Наиболее кардинальный способ увеличить мощность без увеличения объема - форсировка путем увеличения степени сжатия, как на спортивных двигателях. Но если речь о серийных машинах, ресурс которых должен быть одинаковым - дает существенную прибавку к мощности - не менее 10% (см.анализ свойств двигателей в разделе ниже). Причем, если ставится задача еще более увеличить мощность с сохранением ресурса, надежности и том же расходе топлива - двигатель существенно модернизируется - начиная от диаметра цилиндров и рабочего хода, кончая модернизацией системы смазки и охлаждения.

Выводы

Установка системы впрыска вместо карбюраторной - существенно увеличивает мощность - минимум на 10% на М10 и 27% при сравнении М10 и М40 с одинаковым рабочим объемом (разницу 30 см.куб компенсирует уменьшенная степень сжатия М40).

Почему двигатель с инжектором имеет характеристики лучшие, чем при тех же условиях карбюраторный. Механическая инжекторная система и интегрированная система управления впрыском ╧Мотроник - почему с Мотроником мощность больше.
В этой части попробуем разобраться, почему впрыск с электронной системой управления дает прирост мощности по сравнению с механической инжекторной системой, и уж тем более, с карбюраторной системой питания и каовы вообще ресурсы улучшения бензиновых ДВС.

Общая задача разработчиков двигателей для автомобилей общего применения (не специальных, для гонок) состоит в том, чтобы повысить мощность при том же расходе топлива, либо уменьшить расход топлива при той же мощности. Другими словами, речь идет о повышении КПД. В настоящее время КПД бензиновых двигателей общего применения составляет 21-28%.

Вполне естественно, что задачу можно решить только лишь путем совершенствования конструкции двигателя.

Инжектор вместо карбюратора

Первое, что приходит в голову - дозировать поступление бензина цилиндры каким-либо точным способом. Решение очевидно - применение электрического впрыскивающего устройства - форсунки. Первые впрысковые системы как раз имели одну общую форсунку для подачи топлива - система с центральным впрыском. Развитием этого решения стало появление распределенного впрыска - на каждый цилиндр по форсунке. А в дальнейшем - и системы прямого впрыска - топливо подается непосредственно в цилиндры.

Чем это это лучше и как сказывается на КПД?

Появляется возможность точного управления подачей топлива, появляется возможность подавать топливо именно в нужные моменты, учитывать обороты двигателя, температуру и влажность наружного воздуха, атмосферное давление, температуру двигателя и его частей, точно управлять моментом зажигания. Становится возможным измерять динамические параметры - массу поступающего в систему воздуха и его скорость.

Применение инжектора дает, по общим оценкам, повышение КПД в среднем на 15%. Эти самые проценты могут использоваться для экономии топлива либо для повышения мощности.

Фактические значения мы можем видеть на примере двигателей BMW улучшение параметров от 15 до 28%.

Полвека назад единственным устройством для приготовления питательной смеси из воздуха и бензина был карбюратор. В начале 50-х инженеры придумали новый способ, получивший название впрыск или инжектор (от англ. injection). Устройством на его основе был оборудован двигатель легендарного Mercedes-Benz 300SL -- Крыло чайки, 1954 года.

По сравнению с традиционным карбюратором впрыск изначально обладает гораздо большими возможностями. Работа карбюратора основана на всасывании топлива из промежуточной поплавковой камеры через калиброванные отверстия -- жиклеры. В инжекторе бензин подается под высоким давлением из бензобака и распыляется (впрыскивается) через электромагнитные клапаны-форсунки. В инжекторе процесс более управляем.

Подача топлива и воздуха осуществляется раздельно. Объем воздуха измеряется специальным устройством -- аэромассметром (он же расходомер, он же датчик расхода воздуха). Эти данные поступают в электронный блок управления (ECU). Последний получает также информацию о других текущих параметрах двигателя с многочисленных датчиков: температуры двигателя и воздуха, скорости вращения коленвала, степени и скорости открытия дроссельной заслонки. На основе этой информации и в соответствии с заложенной в него программой электронный блок рассчитывает наиболее оптимальное количество топлива для конкретного режима. И подает электрический импульс нужной продолжительности на форсунки, которые открываются и распыляют бензин на каждый цилиндр персонально.

Современные системы впрыска, как правило, имеют обратную связь -- так называемый лямбда-зонд (или кислородный датчик). Он отслеживает количество свободного кислорода в выхлопе и, в зависимости от его объема, дает блоку управления сигнал на обогащение или обеднение смеси. За счет этого достигается более эффективное и полное сгорание смеси, а также более чистый выхлоп.

По сравнению с карбюраторной, инжекторная система дает и другие преимущества. Во-первых, улучшается наполнение цилиндров рабочей смесью, как следствие -- повышается литровая мощность и крутящий момент двигателя. Во-вторых, позволяет приблизить состав смеси к теоретическому идеалу -- 14,7 л воздуха на 1 л бензина, что необходимо для самого полного и эффективного сгорания. При этом состав смеси в цилиндрах относительно друг друга становится более равномерен (в карбюраторных моторах разница между цилиндрами доходит до 17 проц., а инжекторных не превышает 7 проц.). В-третьих, появляется возможность установки сложных систем очистки выхлопа. Впрыск позволяет более оперативно реагировать на потребности двигателя при смене режимов работы -- улучшаются динамические характеристики автомобиля.

Какие возможности повышения КПД имеются еще? Есть ли уже примеры?

Есть. Решение от BMW называется VANOS. Что это такое?

В двух словах - это устройство, позволяющее изменять фазы открытия и закрытия клапанов двигателя. Причем, отдельно впускных и выпускных. Это дает возможность в зависимости от режимов работы применять так называемое перекрытие фаз. Если чип-тюнинг обычного инжекторного двигателя позволяет только лишь изменить углы опережения зажигания и просто пперевести режим работы двигателя в более напряженный, то VANOS оптимизирует работу двигателя без уменьшения его ресурса. Практически это дает прирост мощности на 2,5 литровом двигателе до 20 л.с.- со 170 до 190 л.с.

Далее. Следующее решение от BMW - ДВС БЕЗ распределительных валов. Да-да, уже идут такие двигатели. Впрыск осуществляется непосредственно в цилиндры, а выпуск - применением клапанов с электроуправлением. Применение прямого впрыска дает возможность применять сверхбедные смеси. При этом КПД двигателя может возрасти еще на 10 - 18%. За счет чего? За счет меньшей отдачи тепла в атмосферу системой озлаждения и выхлопной системой.

se_bmw

Использованы мателиалы разных источников - литература и интернет.

Привожу здесь дискуссию, начавшуюся с моей теме в форуме о принципах работы катализатора и опасности доверять свой авто случайным неавторизованным сервисам. На всякий случай, привожу все без изъятий.

Антон - ответ на тему о работе катализатора.

Отзовусь. 3. ...По сигналу лямбда-зонда смесь обогащается при увеличении в выхлопе СО. Имхо обедняется смесь при увеличении ЦО. Но это деталь. Я не знаю, к чему ты вывел в свет свои базары с ламерюгой жестким, но впишусь по поводу чип-тюннинга. Давай так, я подниму на 12 л.с. мощность одного оч.распространенного двжика от БМВ. При этом это будет модернизация системы питания. БЕЗ залезания в блок етс. Если я это сделаю, ты оплачиваешь стоимость работ+100баксов бонус+прилюдное признание того, что у БМВ есть разные соображения при организации сис-мы питания. Впрочем, я итак знаю, что ты это утопишь в потоке слов. Поэтому сразу раскрою тайну: чем ты обяснишь различия в мощности 12 л.с. у м10б18 с пирбургом 2БЕ (Хинт: его зовут экотроник) и л-джетроником? И если ты это сделаешь, то я сниму шляпу и вообще пойму что ты круче всех. П.С. А что за сервис на наклонной?

Мои пояснения - подробности работы катализатора.

98 % того, что тут есть, ты мог бы и сам при желании прочесть в книжках и справочниках. Но ты не захотел, поэтому я тебе помогу.

1.Со второго. Я прилюдно признаю -у BMW в самом деле есть разные соображения по организации системы питания. Но я не уверен, что эти соображения они тебе как-то сообщали - сам понимаешь, время щас такое..сложное очень.. Скорее всего, это соображения дяди Васи с классного сервиса, не имеющего права говорить от имени BMW.

Что модернизировать будем? Я так понимаю, что карб на Мотроник менять? Так тут и объяснять нечего. Кстати, это ж не чип-тюнинг никакой, а полная замена топливной системы. И опять же - вопрос - чем ТЫ конкретно измеряешь вот это увеличение мощности? Каким таким прибором? Если модернизация в системе питания состоит в замене карбюратора на Мотроник - вопросов нет. Чтоб тебе снять шляпу и скушать ее - просто глянь на характеристики двигателей в таблице - одинаковый объем с карбом и с Мотроником. Как бы с Мотроником - мощнее по определению.

Карбюраторный: 316/318 с 1983 по 1989 184EB 1766(1754) 77кВ 105лс (Здесь у меня ошибка - мощность этого двигателя с карбюратором 2ВЕ - 66кВ 90 л.с. - но это еще один аргумент в подтверждение того, что впрыск дает большую мощность:))

Мотроник: 318i/518i R-Cat с 1987 по 1993 184E1 1795(1783) 83кв 113лс

От те объяснение, есть вопросы? Или таки увеличение расхода воздуха и топлива и изменением углов зажигания? Хе, милай... То ж будет совсем другой компот. Эт не оптимизация, а насилие. Про это я уже писал в статейке. Кстати, ни одного возражения не было здесь.

2. Про работу кат-ра.При увеличении СО смесь обогащается - ну прочти ты книжку, ради бога, к примеру - Устройство, обслуживание и ремонт автомобилей BMW 3-й серии, Каунас, 1997 г., ред.Шегин А.Б., ISBN 5-8439-01088-3, стр.68. Или в инете поиском найди что-нить... Цитата: ...дожигание в катализаторе возможно только, если в отработавших газах имеется достаточная доля бензина... Принцип работы в том, что кат. дожигает СО при температуре около 800 гр(это яркое красное каление, у тебя штаны в выхл.системе так ведь не греются, правда?). Если СО повышается - значит, температура снизилась и нужно обогатить смесь. Повышение темп. достигается попаданием бензина на катализатор - происходит хим реакция катализа с выделением тепла. Мне приходилось заниматься именно катализаторами в НИИ, профессия такая была. Еще цитата, если уж мне веры нет : ... Чтобы вообще при температуре от 300 до 800 гр. в катализаторе могло происходить дожигание, в смеси должно быть больше топлива, чем требуется для чмстого сгорания. Поэтому, при эксплуатации катализатора следует рассчитывать на повышение расхода топлива на 5%. Еще вопросы будут?

3. Базар с ламерюгой. Тут в форуме было сообщение о сервисе на ул.Наклонной, ╧17, кажется. Вот там ему эту лабуду и вложили в мозг. Так чтоб все знали про тех спецов и были поосторожнее. Извиняюсь, что подробно - но как просили. А вот твой поток слов к технике и здравому смыслу очень мало отношения имеет - ну, не читаешь ты книжек, так - нахватаешься у специалистов....Хотя б в таблицу заглянул справочную, или что...

(ну, тут я уже не понял, к чему это все. Речь-то шла о том, что не все правильно понимают работу катализатора).

Антон:

2) Мои соображения по поводу питания двигла БМВ оч.просты: смена карба на простой инжектор (***джетроники и мотроники1.0/1.1/1.3/1.7 Kстати! Раз такой знающий и книжки кромя никто не читает, прояви себя, расскажи народу разницу популярно.

***) прироста по мощности не дает. Вся разница в том, что впрыск технологичнее. Спорить будешь?

3) Книжек, кстати, ты таки не читаешь.Я очень четко упомянул название м10. На м10 мотроника нет и не было. Речь шла о л-джетронике. Так что теперь я имею право говорить о твоем ничегонезнании. Но не буду. Просто объясню, того что ты не знаешь. На одном двигателе м10б18 с 83 по 88 год имелось: карб: 90 л.с.,140 нм и впрыск 105 л.с. 142 н.м. При всех остальных одинаковых параметрах. Тогда как на м20б20 с 77 по 81 год с карбом солекс 4а1 (у меня такая была) было 122.2hp@6000 лошадей. А на л-джеторнике 126hp@6000,на мотрониковой M20 129hp@6000. Каково? Разница - проценты? Причем не 10, 2-3. Так что на одном двигателе разные системы питания разницы существенной не имеют. Ты же упомянул м10 и м40 с одинаковым объемом.

4) Я тебя милаями, перцами, пельменями, снежками и проч. называть не буду. И меня прошу больше не называть. Хорошо.?

5) О катализаторе. Я рад что ты не поленился меня образумить. Правда я более чем не категорично