Пристрій та принцип роботи розподіленого упорскування палива MPI

Системи упорскування палива під тиском пройшли еволюційний шлях від простих механічних пристроїв до керованих електронікою розподілених, що індивідуально дозують паливо в кожен циліндр двигуна. Абревіатура MPI (Multi Point Injection) використовується для позначення принципу подачі бензину електромагнітними форсунками у впускний колектор максимально близький до зовнішньої сторони впускного клапана. В даний час це найпоширеніший і наймасовіший спосіб організації живлення бензинових моторів.

Що входить до складу системи

Головною метою такої побудови стало точне дозування циклової подачі палива, тобто обчислення і відсікання потрібної кількості бензину в залежності від повітряної маси, що подається в циліндри, та інших важливих поточних параметрів двигуна. Забезпечує цю наявність основних складових частин:

• паливний насос, як правило, розташовується в бензобаку;
• регулятор тиску та паливна магістраль, може бути одиночна або подвійна, із зворотним бензопроводом зливу;
• рампа з форсунками (інжекторами), керованими електричними імпульсами;
• блок управління двигуном (ЕСУД), фактично це мікрокомп'ютер із розвиненою периферією, постійною, перезаписуваною та оперативною пам'яттю;
• численні датчики, що стежать за режимами роботи двигуна, положенням органів керування та іншими системами автомобіля;
• виконавчі механізми та клапани;
• програмно-апаратний комплекс управління запаленням, повністю інтегрований до ЕСУД.
• додаткові засоби зниження токсичності.

Апаратура розподілена за внутрішнім простором автомобіля від багажника до підкапотного простору, вузли з'єднуються електропроводкою, комп'ютерними шинами даних, паливними, повітряними та вакуумними магістралями.

Функціонування окремих вузлів та обладнання в цілому

Бензин подається з бака під тиском розташованим там електричним насосом. Електромотор та насосна частина працюють у середовищі бензину, ним же охолоджуються та змащуються. Пожежна безпека забезпечується недоліком необхідного для займання кисню, перезбагачена бензином суміш із повітрям електричною іскрою не підпалюється.

Пройшовши двоступінчасту фільтрацію, бензин надходить у паливну рампу. Тиск підтримується стабільним за допомогою регулятора, вбудованого в насос або рампу. Надлишки зливаються назад у бак.

У потрібний момент електромагніти форсунок, закріплених між рампою і впускним колектором, від драйверів ЕСУД надходить електричний сигнал на відкриття. Паливо під тиском впорскується фактично на впускний клапан, одночасно розпорошуючись і випаровуючись. Оскільки перепад тисків на форсунці підтримується стабільним, то кількість бензину, що подається, визначається часом відкриття клапана форсунки. Зміна розрідження в колекторі враховується програмою контролера.

Час відкриття форсунки є розрахунковою величиною, що обчислюється на підставі даних, що отримуються від датчиків:

• масової витрати повітря або абсолютного тиску в колекторі;
• температури газу, що всмоктується;
• ступеня відкриття дросельної заслінки;
• наявності ознак детонаційного горіння;
• температури двигуна;
• частоти обертання та фаз положення колінчастого та розподільчих валів;
• наявності кисню у вихлопних газах до та після каталітичного нейтралізатора.

Крім того, ЕСУД по шині даних приймає інформацію від інших систем автомобіля, забезпечуючи реакцію двигуна у різних ситуаціях. У програмі блоку постійно підтримується моментна математична модель двигуна. Усі її константи записані багатовимірних картах режимів.

Крім безпосередньо управління упорскуванням, система забезпечує роботу інших пристроїв, котушок та свічок запалювання, вентиляції бака, стабілізації теплового режиму та багатьох інших функцій. ЕСУД має обладнання та програмне забезпечення для ведення самодіагностики та надання водію інформації про появу помилок та несправностей.

В даний час використовується тільки індивідуальне фазоване упорскування по кожному циліндру. У минулому форсунки працювали одночасно чи попарно, але це не оптимізувало процеси у двигуні. Після введення датчиків положення розподільних валів кожен циліндр отримав окреме управління і навіть діагностику.

Характерні ознаки, переваги та недоліки

Відрізнити MPI від інших інжекторних систем можна за наявності окремих форсунок із загальною рампою, спрямованих у колектор. Одноточковий упорскування мав єдиний інжектор, який зайняв місце карбюратора і зовні з ним схожим. Безпосереднє впорскування в камери згоряння має форсунки, що нагадують дизельну паливну апаратуру з насосом високого тиску, встановлені в головці блоку. Хоча іноді для компенсації недоліків прямого впорскування він забезпечується паралельно працюючою рампою для подачі частини палива колектор.

До розробки апаратури MPI призвела необхідність організації ефективнішого горіння в циліндрах. Паливо потрапляє в суміш максимально близько до камери згоряння, ефективно розпорошується та випаровується. Це дозволяє працювати на максимально збіднених сумішах, забезпечуючи економічність.

Точне комп'ютерне управління подачею створює можливість задовольнити постійно зростаючим нормам токсичності. При цьому апаратні витрати відносно невеликі, машини з MPI обходяться дешевше у виробництві, ніж із системами прямого упорскування. Вище та довговічність, а ремонт обходиться меншими витратами. Усім цим і пояснюється переважна перевага MPI у сучасних автомобілях, особливо бюджетних класів.