Что лучше распределенный впрыск или непосредственный?

Так, системы впрыска присутствуют как на бензиновых, так и на дизельных моторах, но их устройство и принцип работы существенно отличаются друг от друга. В данной статье хотелось бы уделить внимание одной из разновидностей таких систем – многоточечному (распределенному) впрыску, который устанавливается на бензиновых двигателях.

 Принцип работы многоточечного впрыска

Вся деятельность системы распределенного впрыска базируется на подаче топлива в цилиндры отдельной форсункой, то есть у каждого цилиндра она своя. Исходя из принципа работы, все такие системы принято разделять на две группы – систему непрерывного впрыска и систему импульсной подачи топлива, контроль за работой которых осуществляется механическим или электронным путем. Надо отметить, что способ управления – это еще один классификационный критерий.

Наиболее известными конструкциями такого рода являются системы K-Jetronic (механическая система непрерывной подачи топлива), L-Jetronic (система импульсного впрыска, имеющая электронное управление) и KE-Jetronic (механическая система непрерывной подачи топлива, снабженная электронным управлением), а основным их производителем выступает известная фирма Bosch.

Согласно еще одной классификации, система распределенного впрыска топлива может быть:

— одновременной (на практике встречается нечасто) – за один оборот коленвала все форсунки срабатывают одновременно;

— попарно-параллельной – за один оборот коленвала, форсунки срабатывают парами (один раз за оборот);

— фазированной или последовательной, когда за один оборот коленвала каждая форсунка регулируется отдельно, и ее открытие происходит один раз – непосредственно перед тактом впуска.

В наше время фазированный впрыск является самым распространенным вариантом многоточечной системы, так как используется практически всеми автопроизводителями. Благодаря тому, что каждая форсунка управляется в индивидуальном порядке, ее открытие происходит в наиболее удачный момент, то есть непосредственно перед началом такта впрыска. Время этого момента заранее заложено программой блока управления. Обычно в ней предусмотрены два дополнительных режима: режим прогрева и аварийный, при активации которых последовательный впрыск меняется на попарно-параллельный. В ходе прогрева двигателя такая особенность позволяет мотору работать в интенсивном режиме и на сравнительно высоких оборотах.

В аварийном режиме, когда один из датчиков, отвечающих за количество впрыскиваемого топлива, ломается, силовой агрегат может продолжать работать в условиях разных нагрузок. Зачастую, причиной активации аварийного режима является поломка основного датчика, показания которого учитываются блоком управления в ходе определения необходимой дозы топливной жидкости (имеется ввиду датчик положения распредвала или, как его еще называют, – датчик фаз).

Контроль и управление системой впрыска на выпускаемых сегодня транспортных средствах осуществляется с помощью специального компьютера, именуемого электронным блоком управления, а чтобы вычислить оптимальный момент для открытия форсунок и длительность такого состояния, ему необходима информация от различных датчиков.

Один из важнейших показателей – объем поступающих в двигатель воздушных потоков, измеряющихся датчиком массового расхода воздуха. Также, в ходе вычисления количества требуемого топлива, компьютер опирается и на другую информацию: например, на температурные характеристики двигателя и всасываемых потоков воздуха, скорость вращения коленвала, угол открытия дросселя и динамику этого процесса.

Определив нужное количество топливной жидкости, то есть то, которое при имеющейся массе воздуха сможет полностью сгореть, компьютер посылает форсункам соответствующий сигнал (длительный электронный импульс), приняв который, они открываются. В процессе подачи сигнала форсунки остаются открытыми, и топливо под большим давлением впрыскивается в коллектор.

 Проверка многоточечного впрыска

Если какой-то компонент системы распределенного впрыска топлива выходит из строя (неважно, форсунки это, датчик или РСМ), подача в цилиндры соответствующего количества топливной жидкости нарушается, вследствие чего может возникнуть несколько характерных проблем:

— во-первых, двигатель либо вообще не будет запускаться, либо будет запускаться с определенными трудностями;

— во-вторых, работа мотора на холостых оборотах, да и при всех остальных режимах, не сможет характеризироваться особой устойчивостью.

Конечно, указанные причины могут свидетельствовать о многих проблемах, но если проведение основной диагностики (включая проверку системы зажигания, регулировку двигателя и прочих узлов) не принесло желаемых результатов, то обследование элементов системы многоточечного впрыска – это следующий шаг на пути к определению причины названных неполадок.

Обратите внимание! Прежде чем переходить к диагностике любого узла топливной системы, необходимо снять в ней давление. Стандартный метод выполнения указанной задачи предусматривает всего два действия: снятие с аккумулятора «массы» и ослабление соединительной гайки в топливной магистрали. Правда, есть еще один альтернативный способ достижения цели. Его суть заключается в удалении реле топливного насоса или его предохранителя, после чего нужно запустить мотор в режиме холостого хода и дать ему поработать до остановки. После прекращения работы снятые детали (предохранитель или реле) возвращаются на прежние места.

Порядок выполнения проверки системы многоточечного впрыска следующий:

1. В первую очередь необходимо проверить, надежно ли подключены провода и подтвердить (или опровергнуть) наличие коррозии;

2. Дальше выполняется диагностика состояния воздушного фильтра и свечей зажигания;

3. Давление компрессии в цилиндрах тоже может повлиять на неполадки в работе распределенного впрыска, поэтому стоит уделить внимание и ей;

4. В завершение проверки полезно будет обратить внимание на то, правильно ли установлен угол опережения зажигания.

Регулировка многоточечного впрыска

Регулировка многоточечного впрыска на разных топливных системах может иметь свои особенности, поэтому сейчас будет описан процесс настройки на нескольких наиболее известных ее вариантах.

1. BОSCH L3. 1 и MP3. 1

Перед выполнением регулировки на этих системах, необходимо установить скорость холостого хода и выполнить несколько требований. Во-первых, состояние системы зажигания должно быть удовлетворительным, что включает правильную регулировку и замену изношенных деталей. Также, в точной настройке нуждается дроссель и его выключатель. Во-вторых, следует очистить воздушный фильтр, прогреть двигатель и настроить вентилятор таким образом, чтобы он включился и выключился один раз.

Сам процесс регулировки многоточечного впрыска начинается с настройки скорости холостого хода с помощью винта поворота дросселя: поворот по часовой стрелке будет уменьшать скорость, а поворот в обратную сторону – увеличивать ее. После выполнения указанных действий, в соответствии с инструкцией производителя на автомобиль устанавливают анализатор выхлопных газов, а затем, путем вращения винта-измерителя воздушного потока выполняется регулировка состава топливной смеси (чтобы получить доступ к винту, с него следует снять заглушку).

2. BOSCH ML4. 1

В этой системе скорость холостого хода не регулируется, а управляется клапаном регулятора скорости холостого хода. В этом случае для настройки работы многоточечного впрыска необходимо установить уже упомянутый анализатор выхлопных газов и отрегулировать состав топливной смеси (СО) посредством вращения винта-измерителя воздуха. Поворот винта по часовой стрелке увеличивает содержание СО, а поворот против нее – уменьшает.

3. BOSCH LU2-JETRONIC

Здесь регулировка скорости холостого хода выполняется так же, как и в системе Bosch L3.1, описанной выше. Состав топливной смеси регулируется устройством автоматически в соответствии с сигналами датчика кислорода.

4. BOSCH MOTRONIC М 1. 3

Если на вашем автомобиле установлен этот вариант системы многоточечного впрыска, то знайте, что скорость холостого хода можно отрегулировать только на 8-клапанных двигателях, а на 16-клапанных этот показатель настраивается ЭБУ.

Порядок выполнения регулировочных работ такой же, как и в предыдущих вариантах:

— настройка скорости холостого хода с помощью винта поворота дросселя: поворот по часовой стрелке – уменьшение скорости, против нее – увеличение;

— установка анализатора выхлопных газов;

— регулировка состава топливной смеси посредством винта — измерителя воздушного потока (для получения к нему доступа нужно предварительно снять заглушку).

5. MM8P, SAGEM-LUCAS 4GJ, BOSCH MOTRONIC 5.1, BOSCH MOTRONIC 3.2

Если на вашем автомобиле установлена одна из этих систем, то выполнить регулировку не получится, ведь она здесь попросту не предусмотрена, а при несоответствии показателей норме, это может означать только одно – поврежден сам блок управления.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

В настоящее время такие системы не выпускаются, но по дорогам нашей страны ещё долго будут колесить (если им помогут диагносты) автомобили АУДИ, МЕРСЕДЕС, ВОЛЬВО (БМВ и ПОРШЕ уже вымерли). Конечно система примитивная, но не забывайте, что начало выпуска подобных систем — 70-е годы. Наш автопром выпускал в то время только карбюраторные бензиновые двигатели и, к счастью, не стал выпускать ам с механическим впрыском топлива.

Добавим, что такие системы использовались производителями ам из-за слабого развития электроники в то время. Были попытки выпускать автомобили с электронными системами управления и электрическими форсунками в 70-е годы, но ненадежная элементная база часто приводила к отказам электроники и некоторые производители (МЕРСЕДЕС, АУДИ, ВОЛЬВО, РЕНО) пошли по пути использования систем механического впрыска топлива и шли по нему до начала 90 х годов. В ремонте такие системы требуют высокой точности регулировки. Выпускали такие системы только Европейские производители.

Первая схема системы механического впрыска топлива, использующего электромеханический регулятор противодавления и механический регулятор давления топлива приведена ниже. Кратко опишем работу системы.

Система подачи топлива такая же, как и у систем электронного впрыска топлива, только используются более мощные топливные насосы, т. к. рабочее давление топлива до 6,5 bar. Система зажигания с отдельным блоком управления, но с такими же датчиками оборотов на маховике или в трамблёре.

Рис. Электросхема системы управления двигателем автомобиля VW Джетта (82-92): 4 — «лямбда» регулятор, 6 — клапан холостого хода, 9 — регулятор оборотов на этапе прогрева двигателя, 10 — модуль зажигания (коммутатор), 11 — катушка зажигания, 14 — топливный насос высокого давления, 15 — подкачивающий топливный насос, 16 — пусковая форсунка, 27 — регулятор противодавления топлива, 37 — кислородный датчик, 40 — датчик оборотов в распределителе зажигания, 48 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 62 — термовыклютатель, 87 — стартер, 90 — главное (системное) реле, 91 — реле бензонасоса, 101 — блок управления впрыском, 102 — блок управления холостым ходом.

Рассмотрим устройство и принцип построения системы механического впрыска топлива. На рисунке приведена электрическая схема системы «К Jetronic» автомобиля VW Джетта 1,8 л.

Рис. Рабочая схема ам VW Джетта (82-92): 1 — форсунка, 2 — пусковая форсунка, 3 — клапан холостого хода, 4 — перепускной клапан, 5 — расходомер воздуха, 6 — дозатор-распределитель, 7 — регулятор давления топлива, 8 — термовыключатель, 9 — электровакуумный переключатель, 10 — датчик положения дроссельной заслонки, 11 — топливный фильтр, 12 — демпфер, 13 — винт регулировки СО, 14 — регулятор противодавления топлива, 15 — дополнительный топливный бак, 16 — топливный насос высокого давления, 17 — подкачивающий топливный насос, 18 — основной топливный бак.

При вращении двигателя стартером напряжение одновременно поступает на пусковую форсунку, которая кратковременно вступает в работу и обогащает топливовоздушную смесь при низких температурах. Длительность работы пусковой форсунки зависит от термовременного выключателя, который не позволяет «залить» двигатель при продолжительно включённом стартере.

Одновременно вступают в работу системы зажигания и холостого хода. Дополнительное количество воздуха, необходимое для обеспечения горения обогащенной топливовоздушной смеси подаётся через обводной воздушный канал регулятора прогрева 9(19). На холодном двигателе обводной канал открыт, а по мере прогрева перекрывается шторкой.

За счёт разрежения, создаваемого движущимися поршнями, пройдя через фильтрующий элемент, воздух своим потоком поднимает круглую пластину 5 и связанное с ним коромысло, которое, поднимаясь, давит на плунжер дозатора-распределителя топлива. Плунжер поднимается и перепускает топливо в верхние камеры дозатора, откуда оно и попадает к форсункам. Между коромыслом и плунжером дозатора-распределителя установлена пластина с эксцентриком, регулировочным винтом которой можно изменять степень поднятия плунжера и, тем самым, изменять соотношение воздух — топливо, т.е. регулировать состав смеси(СО).

Если система исправна, то топливо через форсунки впрыскивается во впускной коллектор и далее попадает через впускные клапаны в цилиндры, возникают первые «вспышки» двигатель начинает работать, движение поршней становится быстрее, за счёт движения масла происходит уплотнение в цилиндрах, повышается разрежение во впускном коллекторе и воздух всё сильнее поступает (засасывается) в двигатель. Напомним, что это система постоянного впрыска, т.е. форсунка «льёт» постоянно, невзирая на то, открыт или закрыт впускной клапан.

В системе используется регулятор противодавления топлива 14(20), который «облегчает» поднятие плунжера дозатора-распределителя топлива на режимах прогрева двигателя и режимах полной нагрузки, когда необходимо впрыскивать большее количество топлива.

В системах разных производителей использовались конструктивные особенности. По положению дроссельной заслонки и оборотам двигателя определялся режим принудительного холостого хода — форсунки переключались на режим минимального впрыска топлива; по положению дроссельной заслонки определялся режим максимальных нагрузок, часть давления топлива снималась с надплунжерного пространства в обратную магистраль, плунжер поднимался легче и топлива к форсункам поступало больше; по сигналам кислородного датчика определялся состав отработанных газов и если смесь постоянно «бедная» или «богатая» блок управления направлял корректирующие импульсы на «лямбда» клапан, который предназначен для перепуска части топлива в обратную магистраль и, тем самым, производилась корректировка состава смеси.

В 80 с годы систему «К» доработали, добавили некоторые узлы с электрическим управлением, поэтому добавилась буква «Е» и получилась системы «КЕ». Такие системы выпускались с индексами «КЕ-Jetronic» и «КЕ-Motronic», причем «Motronic» было несколько модификаций.

На электрической схеме приведённой на рисунке показана система «КЕ-Jetronic» ам ФОРД Эскорт 1,6RS. Отличительной особенностью систем «КЕ» от «К», является использование принципиально другого дозатора топлива с электрическим регулятором давления топлива и датчиком положения коромысла расходомера воздуха. Использование новых элементов позволило продлить жизнь системам механического впрыска топлива до начала 90-х, хотя уже в 80 с годы почти все производители перешли на использование систем электронного впрыска топлива.

Рис. Электросхема системы управления двигателем ам ФОРД Эскорт 1,6RS: 3 — топливный насос высокого давления, 6 — клапан холостого хода, 9 — регулятор оборотов на этапе прогрева двигателя, 11 — катушка зажигания, 16 — пусковая форсунка, 21 — регулятор давления топлива, 24 — переключатель, изменяющий степень наддува турбиной, 40 — датчик оборотов в распределителе зажигания, 42 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 43 — датчик температуры воздуха, 45 — датчик детонации, 48 — термовыключатель, 50 — датчик положения расходомера воздуха, 53 — датчик положения дроссельной заслонки в закрытом положении, 54 — датчик положения дроссельной заслонки в открытом положении, 87 — стартер, 93 — главное(системное) реле, 101 — блок управления впрыском, 103 — блок управления зажиганием.

Система работает следующим образом. При вращении двигателя стартером датчик оборотов — 40(21)(в данном случае датчик на эффекте Холла) передаёт сигналы в ЭБУ зажиганием — 103(21). Питание на датчик Холла подаётся через ЭБУ. Реле бензонасоса 93(21) замыкает контакты подачи «+» на включение бензонасоса только после получения сигнала от ЭБУ на ножку 1. Этот же сигнал одновременно является управляющим для блока управления впрыском.

Включается бензонасос — 3(21) и создаёт рабочее давление в системе(за 2-3 сек.). В системах «КЕ» использовался блок управления зажиганием, который «анализировал» сигналы от датчиков температуры, датчика детонации, положения дроссельной заслонки, положение расходомера воздуха и подавал импульс на катушку зажигания в рассчитанное время. Катушка зажигания повышает напряжение и по высоковольтному проводу передаёт импульсы напряжения на крышку разносчика напряжения, от которого по высоковольтным проводам напряжение попадает к свечам зажигания каждого цилиндра.

Рис. Рабочая схема ам ФОРД Эскорт l,6RS: 1 — форсунка, 2 — термовыключатель, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 — пусковая форсунка, 5 — клапан холостого хода (прогрева), 6,11 — регулятор давления топлива, 7,15 — электрогидравлический регулятор давления топлива, 8 — датчик положения расходомера воздуха, 9 — узел дроссельной заслонки, 10 — топливный насос высокого давления, 12 — демпфер, 13 — топливный фильтр, 14 — воздушный фильтр, 16 — датчик положения дроссельной заслонки (х.х.), 17 — датчик положения дроссельной заслонки (максим, нагрузка), 18 — впускной коллектор, 19 — дозатор-распределитель, 20 — винт регулировки СО.

Эти системы быстрее реагировали на изменившиеся условия работы двигателя, но все-равно значительно уступали системам дискретного (электронного) впрыска топлива. Использование систем механического впрыска топлива требовало чёткой работы всех составляющих элементов и точной ручной регулировки. При всех недостатках, в своё время это был значительный шаг вперёд в разработке и применении новых систем питания и управления двигателем.

Чем же отличается распределенный впрыск топлива от непосредственного?

А вот в чем. Как уже было сказано выше, при распределенном впрыске, смесь поступает в коллектор в область впускного клапана. А при непосредственном впрыске, прямо в камеру сгорания, минуя впускной коллектор.

Непосредственный впрыск

Непосредственный впрыск более точен и подаваемое давление топливной смеси выше, чем у распределенного впрыска. Такой принцип экономичнее (до 20%!экономии топлива). экологичнее (топливо лучше сгорает). Но все же такой тип системы не лишен недоствтков и конструкторы пошли дальше.

А вот что из этого вышло, и какие технологии появились в результате, в Комбинированная система впрыска топлива TFSI.

 

 

Многие путают MPI с распределенным впрыском в целом, куда также входит система непосредственного впрыска GDI (FSI, DISI, TSI), при которой подача топлива осуществляется напрямую в каждый цилиндр. Это важное различие, поскольку Multi-point injection предполагает образование топливовоздушной смеси в каналах впускного коллектора перед впускными клапанами.

Помимо этого, двигатели с многоточечным распределенным впрыском являются атмосферными, без использования наддува. А это означает, что такие двигатели имеют менее жесткие требования к качеству топлива.

Распределенный впрыск топлива: экономно и экологично

Не секрет, что распределённый впрыск топлива (инжекция)  – это современная технология, тесно связанная со сложной электроникой. Главной её «фишкой» является наличие индивидуальной форсунки у каждого цилиндра бензинового мотора.

Но, на самом деле, похожие системы, правда, имеющие механическое управление, появились ещё в конце ХIХ – начале ХХ веков. Использовались они в авиации, в гоночных машинах и иногда их интерпретации даже выходили на массовый автомобильный рынок.

Настоящий же бум распределенный впрыск пережил с появлением доступных микропроцессоров в конце 80-х годов и пользуется уважением у производителей транспортных средств и по сей день.

Перейдём к принципу работы и разновидностям системы распределенного впрыска (кстати, её ещё называют многоточечной системой).

Как мы уже упомянули, ключевой особенностью данной технологии являются топливные форсунки, которые устанавливаются по одной перед впускными клапанами каждого цилиндра двигателя.

Таким образом, в отличие от моновпрыска, удаётся добиться равномерного распределения топливно-воздушной смеси по цилиндрам, а также точной её дозировки.

В целом данная схема расположения форсунок позволила инженерам значительно повысить экологичность моторов, а также сделать их менее прожорливыми. Контролирует весь этот ансамбль электронный блок управления (ЭБУ).

Он при помощи многочисленных датчиков, передающих данные о температуре, положении педали газа, количестве поступающего воздуха и прочих параметрах, вычисляет оптимальный объём бензина для впрыска и в нужный для этого момент подаёт управляющий сигнал на открытие форсунок.

Основной принцип работы системы MPI

Обозначение MPI расшифровывается как Multi-point injection, что означает «многоточечный впрыск». Наиболее часто такая маркировка встречается на европейских автомобилях.

Конструкция системы многоточечного впрыска

Она состоит из следующих элементов:

• дроссельная заслонка;
• распределительная магистраль или топливная рампа;
• электромагнитные форсунки (инжекторы);
• датчик массового расхода воздуха или датчик давления и температуры воздуха;
• регулятор давления топлива.

Схема распределенного впрыска

В такой системе питания воздух из атмосферы проходит через воздушный фильтр, датчик массового расхода воздуха и затем через дроссельную заслонку попадает во впускной коллектор. Далее он распределяется по каналам цилиндров.

В свою очередь, топливо подается при помощи насоса через топливный фильтр и рампу к форсункам. Последние расположены вблизи впускных клапанов цилиндров, что снижает потери топлива и вероятность его оседания во впускном коллекторе. Работу форсунок контролирует ЭБУ двигателя. Количество топлива, которое должно поступить через форсунки, блок управления рассчитывает на основе информации о режимах, нагрузке и оборотах двигателя, а также на основе информации о количестве поступившего в систему воздуха, полученной от целого комплекса датчиков (температуры, давления). В соответствии с расчетами, ЭБУ подает импульсные сигналы на электромагнитные форсунки, приводя их в работу.

Помимо управления режимами работы инжекторов, блок управления проводит регулярную диагностику состояния системы впрыска и при обнаружении неисправностей выдает соответствующий сигнал об ошибке на приборной панели («Check Engine»).

Режимы работы MPI

В зависимости от режима работы форсунок различают несколько видов системы:

• Одновременный впрыск. В такой системе все инжекторы открываются одновременно, подавая топливо в каждый цилиндр. Такая схема представляет собой усовершенствованный моновпрыск, поскольку ЭБУ управляет процессом открытия и закрытия всех форсунок как открытием одной. С другой стороны, объем подаваемого топлива для каждого отдельного цилиндра может быть разным.
• Попарный впрыск. Открытие электромагнитных форсунок происходит парами, но при этом одна работает на такте впуска, а вторая в момент выпуска отработавших газов. В настоящее время такая схема применяется только на этапе запуска мотора или в аварийной режиме.
• Индивидуальный впрыск. Это наиболее часто используемая схема, при которой каждая форсунка срабатывает по отдельности на такте впуска. Для обеспечения их работы в системе предусмотрен датчик фаз газораспределения. Он устанавливается на распределительном валу и определяет время срабатывания каждой форсунки в зависимости от положения вала. Впрыск топлива в каждый цилиндр происходит один раз за один рабочий цикл двигателя. Классическая последовательность работы форсунок: 1-3-4-2