О чем речь? Распределенный впрыск топлива – очередной виток эволюции ДВС, который пришел на смену карбюраторным и моновпрысковым моторам. Его отличие в наличие форсунки для подачи топливной смеси у каждого цилиндра, работой которых управляет ЭБУ. Такая конструкция снизила расход топлива и выбросы в атмосферу.
На что обратить внимание? Тем не менее на данный момент распределенный впрыск постепенно уходит в прошлое, уступая более технологичному подходу – прямому впрыску. Однако для владельца авто важны не только показатели экономичности, но и надежность и ремонтопригодность системы.
В этой статье:
Задачи системы впрыска топлива
Чтобы понять разницу между непосредственным и распределенным впрыском топлива, необходимо вспомнить основы работы двигателя внутреннего сгорания и рассмотреть подробнее конструкцию моторов соответствующих типов.
Вкратце, в системах распределенного впрыска топлива электронный блок управления, оценивая информацию от множества датчиков, рассчитывает точный объем топлива, который необходим двигателю в конкретный момент времени. При этом учитывается множество факторов: нагрузка на силовую установку, положение дроссельной заслонки, потребление кислорода и т. д.
Задачи системы впрыска топлива
В результате получается оптимальное соотношение горючего и воздуха в топливно-воздушной смеси. Это не только обеспечивает максимальную производительность мотора, но и позволяет снизить количество вредных выбросов в атмосферу, так как топливо сгорает практически полностью.
На раннем этапе внедрения инжекторных двигателей в автомобилестроении именно моторы с распределенным впрыском устанавливались на большей части ТС. Однако в последующем экологи смогли добиться разработки устройств, имеющих усовершенствованную конструкцию и оказывающих более щадящее воздействие на окружающую среду. Так распространились силовые установки с непосредственным впрыском горючего.
Ключевые отличия между двигателями указанных двух типов заключаются в следующем:
- Распределенный впрыск топлива – это подача горючего в двигатель посредством форсунок, из которых оно попадает во впускной коллектор и далее непосредственно в цилиндры через впускной клапан.
- При непосредственном впрыске бензина он подается через форсунки непосредственно в камеру сгорания, а воздух поступает через впускной клапан из впускного коллектора.
Задачи системы впрыска топлива
Устройство распределенного впрыска
В системах центрального впрыска топливно-воздушная смесь подается в цилиндры внутри впускного коллектора при помощи единственной форсунки.
Двигатели с распределенным впрыском обеспечивают лучшую топливную эффективность, экономичность расхода горючего, а также снижают выбросы в атмосферу. Работу форсунок обеспечивает электронный блок управления – мини-компьютер, в непрерывном режиме анализирующий данные, поступающие от датчиков, и рассчитывает точный объем топлива, которое требуется в конкретный момент.
Также ЭБУ проводит мониторинг параметров работы двигателя, сопоставляя их с оптимальными значениями, сохраненными в памяти. При обнаружении отклонений режима работы мотора от нормального на приборной панели водителя включается специальный световой индикатор. При наличии серьезных неисправностей соответствующая информация также записывается в память бортового ЭБУ.
Система распределенного впрыска топлива состоит из следующих элементов:
- система подачи и очистки горючего;
- система подачи и очистки кислорода;
- система фильтрации и сжигания остатков бензина;
- электронный блок с датчиками;
- система вывода и дожигания выхлопных газов.
Виды систем распределенного впрыска
Порядок работы системы распределенного впрыска двигателя зависит от типа программного обеспечения, установленного в ЭБУ, а также от вида форсунок. Все типы распыления отличаются своими нюансами, в общих чертах описать их можно следующим образом.
Режим одновременного впрыска
Такие системы в настоящее время не используются. Суть их работы в том, что ЭБУ подает команду на впрыск топлива во все цилиндры сразу. При этом на начальном такте впуска в одном цилиндре система подает топливо во все патрубки впускного коллектора.
Минус такой конструкции в том, что 4-тактный двигатель функционирует от последовательного включения цилиндров. В то время, когда один поршень выполняет такт впуска, в остальных цилиндрах протекают другие стадии работы (сжатие, такт и выпуск). То есть фактически в один момент работает только один цилиндр, а в других остаток топлива остается до момента, пока не откроется соответствующий клапан.
Смесь не всегда прогорала полностью, что приводило к повышенному выбросу СО. Подобное устройство характерно для ТС, производившихся в 1970-1980-е годы, когда нефтепродукты имели низкую стоимость и еще не вызывало столько беспокойства состояние окружающей среды, ее загрязнение выхлопами топлива.
Режим одновременного впрыска
Попарный режим
В таких моторах был внедрен раздельный впрыск топлива в каждый цилиндр. Это позволило снизить объем несгоревшего горючего и повысить экономичность.
Последовательный режим (распределение горючего по фазам газораспределения)
Такие системы используются на всех выпускающихся в наши дни ТС. На них ЭБУ выполняет управление работой каждой форсунки в отдельности. Для повышения топливной эффективности горючее подается с небольшим опережением открытия впускного клапана, что обеспечивает поступление во впускной коллектор готовой топливно-воздушной смеси. Распыление осуществляется посредством одной форсунки за весь цикл работы мотора. В четырехцилиндровом ДВС топливная система функционирует аналогично блоку зажигания, как правило, в порядке 1/3/4/2.
Моторы с последовательным впрыском отличаются высокой экологичностью и экономичностью, поэтому сегодня ведется активная разработка их более совершенных модификаций.
Сравнение распределенного впрыска с непосредственным
Рассмотрим подробнее особенности моторов, оснащенных системой впрыска HPi, GDI, CGI и FSI и MPI:
- В моторах с прямой системой впрыска давление топлива существенно выше, чем в системах с распределенной подачей топлива. Для исправной работы двигателя используется топливный насос высокого давления.
- Форсунки в системе прямого впрыска имеют устройство, обеспечивающее раскручивание капель топлива на выходе. В результате они испаряются быстрее. В свою очередь, в распределенной системе подачи горючего форсунка обеспечивает образование топливного факела.
Очевидно, что моторы, оснащенные системой впрыска MPI, имеют более простое устройство. Также в силовых установках с прямым впрыском производительность зависит от распределения воздуха внутри двигателя и объема подаваемого в цилиндры горючего. В этой связи поршни таких моторов отличаются сложной профилированной конструкцией.
Сравнение распределенного впрыска с непосредственным
Схожую задачу выполняют и впускные клапаны, которые присутствуют в устройстве коллектора системы непосредственной подачи горючего. HPi, GDI, CGI и FSI-системы формируют топливно-воздушную смесь послойно. До конца сжигается только малая часть бензина, которая непосредственно соприкасается со свечой зажигания, либо может происходить разрушение топливного облака, обогащающее смесь кислородом. В MPI впускные коллекторы для горючего отвечают только за подачу соединения горючего с кислородом в камеру сгорания, поэтому у них нет заслонок и винтовой формы в отличие от двигателя с непосредственным впрыском.
Таковы основные особенности двигателей, оснащенных системой распределенного впрыска. Если рассмотреть конструкцию внимательнее, то наличие сложной системы форсунок, топливного насоса высокого давления, специального поршня и особого впускного коллектора можно считать недостатком, однако это не значит, что MPI в ближайшие годы полностью выйдут из эксплуатации.
Тем не менее в определенный момент MPI сойдут со сцены. Причина этому та же, что и для снятия с производства карбюраторных двигателей с центральной системой подачи бензина – недостаточная экономичность моторов с распределенным впрыском и их негативное влияние на экологию. Лабораторные исследования показали, что при прочих равных условиях у двигателей с прямым питанием расходуется на 20-25 % меньше горючего при росте мощности до 10 %. Неудивительно, что все ведущие производители сегодня вкладываются в разработку силовых установок именно этого типа.
При этом даже при высокой экологичности двигатели, оснащенные прямым впрыском, все равно производят выхлопы с большой концентрацией сажи. Именно эта особенность делает их единственным реальным конкурентом для моторов, работающих на дизельном топливе.
Сравнение распределенного впрыска с непосредственным
Совмещение прямого и распределенного впрыска
Распределенный впрыск или непосредственный – что лучше? В последние несколько лет актуальность этого вопроса снижается активной разработкой моторов, имеющих обе системы одновременно, то есть форсунки располагаются как непосредственно в цилиндрах, так и перед клапанами на входе во впускной коллектор.
Распределенный впрыск может использоваться на щадящих режимах, а при необходимости увеличить мощность включается прямая подача топлива в камеру сгорания. Конкретный режим работы мотора зависит от настроек электронного блока управления и марки авто. Простор для инженерных экспериментов в таких системах очень широк.
Параллельное использование распределенного и прямого впрыска должно открывать возможность для избавления от некоторых технических дефектов. В частности, впускные клапаны получают достаточную смазку и охлаждение, так как небольшой объем горючего поступает из коллектора. Срок службы форсунок также в теории должен вырасти, так как два их типа задействуются поочередно. Все это не отменяет поиска более совершенных инженерных способов применения обедненной смеси и различного времени впрыска.
В действительности комбинированная подача топлива нисколько не упрощает работу впрыска и не увеличивает срок службы входящих в нее конструктивных компонентов. Устройство также включает в себя топливный насос высокого давления, лишние форсунки, а настройка оборудования достаточно сложна. Сегодня уже можно встретить комбинированные системы, работающие на газе, но они очень капризны в эксплуатации и стоят весьма недешево.
Часто задаваемые вопросы о распределенном впрыске
Какой тип впрыска предпочтительнее для использования на высоких скоростях авто?
При движении авто на повышенных скоростях электронный блок управления обычно включает режим изготовления стехиометрической смеси. Она отличается повышенным расходом горючего, которое тратится в тех же количествах, что и при использовании традиционного распределенного впрыска.
Какая система впрыска лучше подходит для прогрева двигателя?
При низких температурах на холостом ходу мотор с прямой подачей топлива медленно достигает оптимального рабочего состояния, а горючее расходуется в повышенном количестве.
Какой тип подачи топлива надежнее?
В целом моторы с распределенным впрыском многоточечным оказываются стабильнее в работе. Они имеют как более простую конструкцию, так и большую долговечность деталей. В особенности это касается подержанных автомобилей.
В ходе эволюции инжекторных двигателей было разработано несколько методов подачи топлива. Системы распределенного впрыска за долгие годы были избавлены от «детских болезней» конструкции, и сегодня они отличаются повышенной надежностью и доступной стоимостью, однако возможности для дальнейшего усовершенствования их конструкции на сегодняшний день практически исчерпаны.
С другой стороны, моторы с прямой подачей топлива могут обеспечить повышенную производительность силовой установки, но их цена ощутимо выше, при этом они не отличаются надежностью. Непосредственный впрыск считается более перспективной технологией, которая со временем станет стандартом на большинстве массовых моделей автомобилей.
Соответственно, каждый автолюбитель должен делать выбор исходя из собственных приоритетов: либо максимальная мощность любой ценой, либо высокая надежность при лимитированной производительности. В последнем случае некоторые ограничения позволяют значительно экономить на обслуживании, ремонте и запасных частях.
