Як працює система розподіленого уприскування палива MPI

В автомобілі немає такої системи, яка не була б потрібна. Але якщо розділити умовно їх на головні і другорядні, то в першу категорію ввійде паливна, запалювання, що охолоджує, мастила. Кожен двигун внутрішнього згоряння буде мати ту чи іншу модифікацію перерахованих систем.

Правда, якщо говорити про систему запалювання (про її устрій і те, який принцип роботи вона має, розповідається тут), То її отримує тільки бензиновий мотор або аналог, який здатний працювати на газі. У дизельного двигуна немає даної системи, але займання повітряно-паливної суміші має схожий принцип. ЕБУ визначає момент, коли потрібно активувати цей процес. Єдина відмінність в тому, що замість іскри в циліндр подається порція палива. Від високої температури сильно стисненого в циліндрі повітря солярка починає згоряти.

Паливна система може мати як моновприск (точковий метод розпилення бензину), так і розподілене уприскування. Детально про різницю цих модифікацій, а також про інші аналогах уприскування розповідається в окремому огляді. Зараз зосередимося на одній з найпоширеніших розробок, яку отримують не тільки бюджетні автомобілі, але і багато моделей преміум-сегмента, а також спорткари, що працюють на бензині (у дизеля використовується виключно безпосереднє уприскування).

Це багатоточкове уприскування або система MPI. Обговоримо пристрій даної модифікації, в чому різниця між нею і безпосереднім уприскуванням, а також які у неї переваги і недоліки.

Основний принцип роботи системи MPI

Перш ніж розібратися з термінологією і принципом роботи, слід уточнити, що система MPI ставиться виключно на інжектор. Тому тим, хто замислюється над можливістю модернізувати свій карбюраторний ДВС, слід подумати над тим, щоб скористатися іншими методами гаражного тюнінгу.

На європейському ринку моделі автомобілів з маркуванням MPI на силовий агрегат - не рідкість. Це скорочена назва системи multi-point-injection або багатоточкового уприскування палива.

Найперший інжектор прийшов на зміну карбюратора, завдяки чому управління збагаченням повітряно-паливної суміші і якістю наповнення циліндрів здійснюється вже не механічними пристроями, а електронікою. Впровадження електронних пристроїв обумовлено в першу чергу тим, що механічні пристосування мають певні обмеження по частині тонкого налаштування систем.

Електроніка справляється з цим завданням набагато ефективніше. Плюс обслуговування у таких автомобілів не таке часте, і в багатьох випадках воно зводиться до проведення комп'ютерної діагностики та скидання виявлених помилок (докладно ця процедура описана тут).

Тепер розглянемо принцип роботи, по якому паливо розпорошується для формування ВТС. На відміну від моновриску (вважається еволюційної модифікацією карбюратора), розподілена система оснащена для кожного циліндра індивідуальної форсункою. Сьогодні з нею порівнюється інша ефективна схема - безпосереднього вприскування для бензинових ДВС (в дизельних агрегатах альтернативи немає - в них солярка розпорошується безпосередньо в циліндр в завершенні такту стиснення).

Для роботи паливної системи електронний блок управління збирає дані з багатьох датчиків (їх кількість залежить від типу транспортного засобу). Ключовий сенсор, без якого не буде працювати жодна сучасна ТЗ, це датчик положення колінчастого валу (про нього докладно розповідається в іншому огляді).

У такій системі паливо подається на форсунку під тиском. Розпилення відбувається у впускний колектор (детально про систему впуску читайте тут), Як і в випадку з карбюратором. Тільки розподіл і змішування палива з повітрям відбувається набагато ближче до впускних клапанів газорозподільного механізму.

Коли виходить з ладу певний датчик, в блоці управління активується певний алгоритм аварійного режиму (який саме це залежить від зламався датчика). При цьому на приладовій панелі автомобіля загоряється повідомлення Check Engine або значок мотора.

Конструкція системи багатоточкового уприскування

Робота многоточечного розподіленого уприскування нерозривно пов'язана з подачею повітря, як і в інших паливних системах. Причина в тому, що бензин змішується з повітрям у впускному тракті, і щоб він не осідав на стінках труб, електроніка контролює стан дросельної заслінки, і відповідно до силою потоку форсунка буде вводити певний обсяг палива.

Креслення паливної системи з багатоточковим уприскуванням буде складатися з:

• Дросельної заслінки;
• Паливної рампи (магістралі, яка дає можливість розподілити бензин по форсунках);
• Форсунок (їх кількість ідентично числу циліндрів в конструкції двигуна);
• датчика ДМРВ;
• Регулятора тиску бензину.

Всі компоненти працюють за такою схемою. Коли відкривається впускний клапан, поршень виконує такт впуску (рухається до нижньої мертвої точки). Завдяки цьому в порожнині циліндра створюється розрідження, і відбувається всмоктування повітря з впускного колектора. Потік рухається через фільтр, а також проходить біля датчика масової витрати повітря і через порожнину дросельної заслінки (детальніше про її функції розповідається в іншій статті).

Щоб схема ТС функціонувала, паралельно з цим процесом виконується впорскування бензину в проходить потік. Форсунка влаштована так, що порція розпорошується на туман, завдяки чому забезпечується максимально ефективне приготування ВТС. Чим краще паливо змішається з повітрям, тим ефективніше буде згоряння, а також менше навантаження на вихлопну систему, ключовим компонентом якої є каталітичний нейтралізатор (про те, навіщо їм оснащується кожна сучасна машина, читайте тут).

Коли дрібні краплі бензину надходять в гарячу середу, вони більш інтенсивно випаровуються, і ефективніше змішуються з повітрям. Пари спалахують набагато швидше, завдяки чому в вихлопі міститься менше токсичних речовин.

Всі форсунки мають електромагнітний привід. Вони приєднані до магістралі, по якій під великим тиском подається паливо. Рампа в цій схемі потрібна для того, щоб в її порожнині накопичувалось кілька палива. Завдяки цьому запасу забезпечується різну дію форсунок, починаючи від постійного, і закінчуючи багатошаровим. Залежно від типу ТЗ інженери можуть впроваджувати різні типи подачі палива на кожен робочий цикл двигуна.

Щоб в процесі постійної роботи бензонасоса тиск в магістралі не перевищувало максимально допустимого параметра, в пристрої рампи є регулятор напору. Про те, як він працює, а також з яких елементів складається, читайте окремо. Скидання зайвого палива виробляється через зворотну магістраль в бензобак. Схожий принцип роботи має паливна система типу CommonRail, яка встановлюється на багатьох сучасних дизельних агрегатах (про неї докладно розповідається тут).

У рампу бензин надходить через паливний насос, а туди він всмоктується через фільтр з бензобака. Розподілений тип впорскування має важливу особливість. Розпилювач форсунок монтується максимально близько до впускних клапанів.

Жодна ТЗ не буде працювати без регулятора ХХ. Цей елемент встановлюється в зоні дії дросельної заслінки. У різних моделях авто конструкція даного пристрою може відрізнятися. В основному це невелика муфта з електродвигуном. Вона приєднана до обвідному каналу впускної системи. Коли дросель закритий, щоб двигун не заглох, необхідно забезпечити подачу невеликої кількості повітря. Мікросхема блоку управління налаштовується так, щоб електроніка була здатна самостійно регулювати обороти мотора в залежності від ситуації. Для холодного і прогрітого агрегату потрібно своя пропорція повітряно-паливної суміші, тому електроніка налаштовує різні обороти ХХ.

В якості додаткового пристрою в багатьох ТС встановлюється сенсор витрати бензину. Цей елемент посилає на маршрутний комп'ютер імпульси (в середньому на один літр таких сигналів близько 16 тисяч). Дана інформація не є максимально точною, так як вона з'являється на підставі фіксації частоти і часу спрацьовування розпилювачів. Щоб компенсувати похибка в розрахунках, програмне забезпечення використовує коефіцієнт емпіричного вимірювання. Завдяки цим даним на екрані бортового комп'ютера в машині відображається середня витрата палива, а в деяких моделях визначається, скільки автомобіль проїде в поточному режимі. Такі дані допомагають водієві планувати інтервали між заправками транспортного засобу.

Ще одна система, поєднана з роботою інжектора, це адсорбер. Детально про неї читайте окремо. Якщо коротко, то він дозволяє підтримувати тиск в бензобаку на рівні атмосферного, а пари бензину в процесі роботи силового агрегату спалюються в циліндрах.

Режими роботи MPI

Розподілене уприскування може працювати в різних режимах. Все залежить від програмного забезпечення, яке встановлено в мікропроцесорі блоку управління, а також від модифікацій форсунок. Кожен тип розпилення бензину має свої особливості роботи. Якщо коротко, то робота кожного з них зводиться до наступного:

• Режим одночасного уприскування. Такий тип інжекторів вже давно не використовується. Принцип наступний. Мікропроцесор налаштований на синхронне розпорошення бензину одночасно в усі циліндри. Система налаштована так, щоб при початку такту впуску в одному з циліндрів інжектор впорскував паливо в усі патрубки впускного колектора. Мінус такої схеми в тому, що 4-тактовий мотор буде працювати від послідовного спрацьовування циліндрів. Коли один поршень виконує такт впуску, в інших працює інший процес (стиснення, робочий хід і випуск), тому паливо потрібно виключно для одного казанка за весь цикл двигуна. Решта бензин просто перебував у впускному колекторі, поки не відкриється відповідний клапан. Така система використовувалася в 70-80-х роках минулого століття. В ті часи бензин коштував дешево, тому його перевитрата мало кого турбував. Також через надмірне збагачення суміш не завжди якісно горіла, і тому в атмосферу викидалося велику кількість шкідливих речовин.
• Попарний режим. В цьому випадку інженери скоротили витрати палива шляхом скорочення кількості циліндрів, які одночасно отримують необхідну порцію бензину. Завдяки такому поліпшенню вийшло скоротити шкідливі викиди, а також витрата палива.
• Послідовний режим або розподіл палива по фазах ГРМ. На сучасних машинах, які отримують розподільний тип паливної системи, застосовується дана схема. В цьому випадку електронний блок управління буде управляти кожною форсункою окремо. Щоб процес згоряння ВТС був максимально ефективним, електроніка забезпечує невелике випередження уприскування, перш ніж відкриється впускний клапан. Завдяки цьому в циліндр надходить вже готова суміш повітря і палива. Розпилення проводиться через одну форсунку за повний цикл мотора. У чотирициліндровому ДВС паливна система спрацьовує ідентично системі запалювання зазвичай в послідовності 1/3/4/2.

Остання система зарекомендувала себе пристойною економічністю, а також високим показником екологічності. З цієї причини для поліпшення уприскування бензину розробляються різні модифікації, в основу яких ліг принцип роботи фазованого розподілу.

Серед виробників паливних систем, що забезпечують розподільний уприскування бензину, компанія Bosch займає провідні позиції. В асортименті продукції є три різновиди ТЗ:

1. K-Джетронік. Це механічна система, що розподіляє бензин по розпилювачів. Спрацьовує вона безперервно. У транспортних засобах, вироблених концерном BMW, такі мотори мали абревіатуру MFI.
2. ДО-Джетронік. Дана система є модифікацією попередньої, тільки управління процесом здійснюється за допомогою електроніки.
3. L-Джетронік. Дана модифікація оснащується МДП-форсунками, які забезпечують імпульсну подачу палива при конкретному тиску. Особливість такої модифікації полягає в тому, що робота кожного розпилювача коригується залежно від налаштувань, запрограмованих в ЕБУ.

Перевірка багатоточкового уприскування

Порушення схеми подачі бензину відбувається через вихід з ладу одного з елементів. Ось за якими симптомами можна розпізнати несправність системи упорскування:

1. Двигун запускається з великими труднощами. У більш критичних ситуаціях мотор взагалі не заводиться.
2. Нестабільна робота силового агрегату, особливо на холостих обертах.

Варто звернути увагу на те, що дані «симптоми» не є характерними виключно для інжектора. Подібні проблеми відбуваються і в разі неполадок з системою запалювання. Зазвичай в таких ситуаціях допомагає комп'ютерна діагностика. Ця процедура дозволяє швидко визначити джерело збоїв, через якого багатоточкове уприскування відбувається неефективно.

У більшості випадків фахівець просто скидає помилки, які заважають блоку управління правильно налаштовувати роботу силового агрегату. Якщо комп'ютерна діагностика показала поломку або неправильну роботу механізмів розпилення, то перш ніж приступити до пошуку вийшов з ладу елемента, необхідно усунути високий тиск в магістралі. Для цього достатньо відключити мінусову клему акумулятора, і послабити затягування кріплення гайки в магістралі.

Існує ще один спосіб знизити напір в магістралі. Для цього від'єднується запобіжник бензонасоса. Далі мотор запускається, і працює, поки не затихне. У цьому випадку агрегат сам виробить натиск палива, що знаходиться в рампі. На завершення процедури запобіжник встановлюється на своє місце.

Сама система перевіряється в такій послідовності:

1. Проводиться візуальний огляд електричної проводки - чи немає окислення на контактах або пошкодження ізоляції кабелю. Через таких несправностей харчування може не надходити на виконавчі механізми, і система перестає працювати, або працює нестабільно.
2. Стан повітряного фільтра грає важливу роль в роботі паливної системи, тому важливо перевірити його.
3. Перевіряються свічки запалювання. За нагару на їх електродах можна розпізнати приховані неполадки (детально про це читайте окремо) Систем, від яких залежить робота силового агрегату.
4. Перевіряється компресія в циліндрах. Навіть якщо паливна система справна, при низькій компресії мотор буде менш динамічним. Про те, як перевіряється цей параметр, є окремий огляд.
5. Паралельно з діагностикою МС потрібно перевірити запалювання, а саме, чи коректно виставлено УОЗ.

Після того, як були усунуті неполадки в роботі уприскування, потрібно виконати її регулювання. Ось як виконується ця процедура.

Регулювання багатоточкового уприскування

Перш ніж розглянути принцип регулювання уприскування, варто врахувати, що кожна модифікація ТС має свої тонкощі роботи. Тому і настройка системи може відбуватися по-різному. Ось як виконується процедура у випадку з найпоширенішими модифікаціями.

Bosch L3.1, MP3.1

Перш ніж приступати до налаштування такої системи, потрібно:

1. Перевірити стан запалювання. У разі необхідності зношені деталі міняються на нові;
2. Переконатися, що дросель працює справно;
3. Встановлюється чистий повітряний фільтр;
4. Прогрівається мотор (поки не включиться вентилятор).

Спочатку налаштовується холостий хід. Для цього на дроселі є спеціальний регулювальний гвинт. Якщо повертати його за годинниковою стрілкою (закручується), то показник оборотів ХХ буде знижуватися. В іншому випадку - збільшуватися.

У згоді з рекомендаціями заводу-виготовлювача на систему встановлюються аналізатори якості вихлопу. Далі знімається заглушка з регулювального гвинта подачі повітря. Поворотом цього елемента налаштовується склад ВТС, про що буде вказувати аналізатор відпрацьованих газів.

Bosch ML4.1

В даному випадку холостий хід не виставляється. Замість цього до системи підключається згаданий в попередньому огляді прилад. Станом вихлопних газів за допомогою регулювального гвинта налаштовується робота многоточечного розпилення. Коли рука провертає гвинт по ходу годинникової стрілки, склад СО буде збільшуватися. При повороті в інший бік цей показник зменшується.

Bosch LU 2 Jetronic

Така система регулюється на число оборотів ХХ так само, як і перша модифікація. Налаштування збагачення суміші проводиться за допомогою алгоритмів, прошитих в мікропроцесорі блоку управління. Цей параметр коригується відповідно до імпульсами лямбда-зонда (детальніше про пристрій і його принцип роботи читайте окремо).

Bosch Motronic M1.3

Обороти холостого ходу в такій системі регулюються, тільки якщо газорозподільний механізм має 8 клапанів (4 на впуск, 4 на випуск). У 16-клапанники ХХ коригується електронним блоком управління.

8-клапанник регулюється по тій же схемі, що і попередні модифікації:

1. ХХ налаштовується гвинтом на дроселі;
2. Під'єднується аналізатор СО;
3. За допомогою регулювального гвинта налаштовується склад ВТС.

Деякі автомобілі оснащені такою системою, як:

• MM8R;
• Bosch Motronic5.1;
• Bosch Motronic3.2;
• Сагем-Лука 4GJ.

У цих випадках відрегулювати ні холості оберти, ні складу повітряно-паливної суміші не вийде. Виробник таких модифікацій не передбачив таку можливість. Всю роботу повинен виконувати ЕБУ. Якщо електроніка не змогла налаштувати роботу уприскування коректно, значить, є якісь системні помилки або поломки. Їх виявити можна тільки при діагностиці. У найскладніших ситуаціях некоректна робота ТС обумовлена ​​поломкою блоку управління.

Відмінності системи MPI

Конкурентом двигунів MPI є такі модифікації, як FSI (розроблений концерном VAG). Різниця у них тільки в місці розпилення палива. У першому випадку впорскування здійснюється перед клапаном в момент, коли поршень конкретного циліндра починає виконувати такт впуску. Розпилювач вмонтований в патрубок, що йде до конкретного циліндру. Повітряно-паливна суміш готується в порожнині колектора. Коли водій натискає на педаль газу, відповідно до зусиллями відкривається дросельний клапан.

Як тільки потік повітря досягає області дії розпилювача, проводиться впорскування бензину. Детально про пристрій електромагнітних форсунок можна прочитати тут. Раструб пристрою зроблений так, щоб порція бензину розподілялася на дрібні фракції, що покращує сумішоутворення. При відкритті впускного клапана порція ВТС надходить в працюючий циліндр.

У другому випадку для кожного циліндра покладається індивідуальна форсунка, яка встановлюється в голівці блоку циліндрів поряд зі свічками запалювання. У такій компоновці розпорошення бензину виробляється за тим же принципом, що і солярки у дизельного мотора. Тільки займання ВТС відбувається не за рахунок високої температури сильно стисненого повітря, а від електричного розряду, що утворюється між електродами свічки запалювання.

FSI-двигун

Між власниками транспортних засобів, в яких встановлюється мотор з розподільним і безпосереднім уприскуванням, часто ведуться дебати про те, який агрегат кращий. При цьому кожен з них наводить свої аргументи. Наприклад, прихильники MPI схиляються до такої системи, тому що її легше і дешевше обслуговувати і ремонтувати в порівнянні з аналогом типу FSI.

Безпосередній впорскування дорожчий в ремонті, а кваліфікованих фахівців, здатних на професійному рівні виконувати роботу, мало. Дана система використовується з турбонагнітачем, а мотори MPI виключно атмосферні.

Переваги та недоліки багатоточкового уприскування

Про достоїнства і недоліки багатоточкового уприскування можна говорити під призмою порівняння цієї системи з прямою подачею палива в циліндри.

До переваг розподіленого уприскування відносяться:

• Значна економія бензину, якщо порівнювати з цією системою моновприск або карбюратор. Також даний мотор буде відповідати екологічним стандартам, так як якість ВТС набагато вище.
• За рахунок доступності запчастин і великої кількості фахівців, які знаються на тонкощах роботи системи, її ремонт та обслуговування обходиться власнику дешевше, ніж тим, хто є щасливим власником авто з безпосереднім уприскуванням.
• Такий різновид паливних систем відрізняється стабільністю і високою надійністю за умови, що водій не ігнорує рекомендації по плановому технічному обслуговуванню.
• Розподілене уприскування менш вимогливий до якості палива, ніж система прямої подачі бензину в циліндри.
• При формуванні ВТС у впускному тракті і проходженні через капелюшок клапана ця деталь обробляється бензином, і очищається, завдяки чому на клапані не скупчуються відкладення, як це часто відбувається в ДВС з безпосередньою подачею суміші.

Якщо говорити про недоліки даної системи, то більшість з них стосуються комфорту роботи силового агрегату (завдяки пошаровому займання, яке використовується в преміальних системах, мотор менше вібрує), а також віддачі ДВС. Двигуни з прямим уприскуванням і обсягом, ідентичним з даним типом моторів, розвивають більше потужності.

Ще один мінус MPI полягає у високій вартості ремонту і запчастин в порівнянні з попередніми варіантами ТС. Електронні системи мають більш складний пристрій, через що і обслуговування їх більш витратна. Найчастіше власникам автомобілів з MPI мотором доводиться стикатися з чищенням форсунок і скиданням помилок електрообладнання. Втім, це потрібно робити також і тим, чия машина має паливну систему з прямим уприскуванням.

Але при порівнянні сучасних інжекторів стає очевидним, що завдяки безпосередній подачі палива в циліндри потужність силового агрегату трохи вище, вихлоп чистіше, а витрата палива трохи нижче. Незважаючи на ці переваги, така передова паливна система буде ще дорожче в обслуговуванні.

На закінчення пропонуємо невелике відео про те, чому багато автомобілістів бояться купувати автомобіль з безпосереднім уприскуванням:

Проблеми сучасних бензинових двигунів з безпосереднім уприскуванням TSI і TFSI

Питання та відповіді:

Що краще безпосереднє упорскування або розподілене впорскування? Безпосереднє упорскування. У ньому більший тиск палива, воно краще розпорошується. Це дає майже 20% економії і чистіший вихлоп (повніше згоряння ВТС).

Як працює розподілене упорскування палива? На кожну трубу впускного колектора встановлено форсунку. У момент виконання такту впуску розпорошується паливо. Чим ближче форсунка до клапанів, тим ефективніша паливна система.

Які бувають типи упорскування палива? Усього принципово відмінних типів упорскування два: моновпорскування (одна форсунка за принципом карбюратора) і багатоточковий (розподілений або безпосередній.