Системы впрыска топлива под давлением прошли эволюционный путь от простых механических устройств до управляемых электроникой распределённых, индивидуально дозирующих топливо в каждый цилиндр двигателя. Аббревиатура MPI (Multi Point Injection) используется для обозначения принципа подачи бензина электромагнитными форсунками во впускной коллектор, максимально близко к внешней стороне впускного клапана. В настоящее время это самый распространённый и массовый способ организации питания бензиновых моторов.
Что входит в состав системы
Главной целью такого построения стало точное дозирование цикловой подачи топлива, то есть вычисление и отсечка нужного количества бензина в зависимости от подаваемой в цилиндры воздушной массы и прочих важных текущих параметров двигателя. Обеспечивает это наличие основных составных частей:
- топливный насос, как правило, располагается в бензобаке;
- регулятор давления и топливная магистраль, может быть одиночная или двойная, с обратным бензопроводом слива;
- рампа с форсунками (инжекторами), управляемыми электрическими импульсами;
- блок управления двигателем (ЭСУД), фактически это микрокомпьютер с развитой периферией, постоянной, перезаписываемой и оперативной памятью;
- многочисленные датчики, следящие за режимами работы двигателя, положением органов управления и другими системами автомобиля;
- исполнительные механизмы и клапаны;
- программно-аппаратный комплекс управления зажиганием, полностью интегрированный в ЭСУД.
- дополнительные средства снижения токсичности.
Аппаратура распределена по внутреннему пространству автомобиля от багажника до подкапотного пространства, узлы соединяются электропроводкой, компьютерными шинами данных, топливными, воздушными и вакуумными магистралями.
Функционирование отдельных узлов и оборудования в целом
Бензин подаётся из бака под давлением расположенным там электрическим насосом. Электромотор и насосная часть работают в среде бензина, им же охлаждаются и смазываются. Пожарная безопасность обеспечивается недостатком необходимого для воспламенения кислорода, переобогащённая бензином смесь с воздухом электрической искрой не поджигается.
Пройдя двухступенчатую фильтрацию, бензин поступает в топливную рампу. Давление в ней поддерживается стабильным с помощью регулятора, встроенного в насос или рампу. Излишки сливаются обратно в бак.
В нужный момент на электромагниты форсунок, закреплённых между рампой и впускным коллектором, от драйверов ЭСУД поступает электрический сигнал на открытие. Топливо под давлением впрыскивается фактически на впускной клапан, одновременно распыляясь и испаряясь. Поскольку перепад давлений на форсунке поддерживается стабильным, то количество подаваемого бензина определяется временем открытия клапана форсунки. Изменение разрежения в коллекторе учитывается программой контроллера.
Время открытия форсунки является расчётной величиной, вычисляемой на основании данных, получаемых от датчиков:
- массового расхода воздуха или абсолютного давления в коллекторе;
- температуры всасываемого газа;
- степени открытия дроссельной заслонки;
- наличия признаков детонационного горения;
- температуры двигателя;
- частоты вращения и фаз положения коленчатого и распределительных валов;
- наличия кислорода в выхлопных газах до и после каталитического нейтрализатора.
Кроме того, ЭСУД по шине данных принимает информацию от прочих систем автомобиля, обеспечивая реакцию двигателя в различных ситуациях. В программе блока непрерывно поддерживается моментная математическая модель двигателя. Все её константы записаны в многомерных картах режимов.
Помимо непосредственно управления впрыском, система обеспечивает работу иных устройств, катушек и свечей зажигания, вентиляции бака, стабилизации теплового режима и многих других функций. ЭСУД имеет оборудование и программное обеспечение для ведения самодиагностики и предоставления водителю информации о появлении ошибок и неисправностей.
В настоящее время используется только индивидуальный фазированный впрыск по каждому цилиндру. В прошлом форсунки работали одновременно или попарно, но это не оптимизировало процессы в двигателе. После введения датчиков положения распредвалов каждый цилиндр получил отдельное управление и даже диагностику.
Характерные признаки, достоинства и недостатки
Отличить MPI от прочих инжекторных систем можно по наличию отдельных форсунок с общей рампой, направленных в коллектор. Одноточечный впрыск располагал единственным инжектором, занявшим место карбюратора и внешне с ним схожим. Непосредственный же впрыск в камеры сгорания имеет форсунки, напоминающие дизельную топливную аппаратуру с насосом высокого давления, установленные в головке блока. Хотя иногда для компенсации недостатков прямого впрыска он снабжается параллельно работающей рампой для подачи части топлива в коллектор.
К разработке аппаратуры MPI привела необходимость организации более эффективного горения в цилиндрах. Топливо попадает в смесь максимально близко к камере сгорания, эффективно распыляется и испаряется. Это позволяет работать на максимально обеднённых смесях, обеспечивая экономичность.
Точное компьютерное управление подачей создаёт возможность удовлетворить постоянно возрастающим нормам по токсичности. При этом аппаратные затраты относительно невелики, машины с MPI обходятся дешевле в производстве, чем с системами прямого впрыска. Выше и долговечность, а ремонт обходится меньшими затратами. Всем этим и объясняется подавляющее преобладание MPI в современных автомобилях, особенно бюджетных классов.
