Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для точной подачи небольших порций топлива в двигатель внутреннего сгорания в определенный момент времени. Характеристики этой системы оказывают влияние на мощность, экологические и экономические показатели двигателя транспортного средства. Различные конструкции и варианты исполнения системы впрыска могут существенно отличаться, что свидетельствует о их эффективности и области применения.

Небольшой экскурс в историю создания

Внедрение инжекторной подачи топлива в полном масштабе началось в 1970-х годах как логичный ответ на увеличение выбросов загрязняющих компонентов в атмосферу. Эта система была заимствована из авиационной отрасли и считалась более экологически безопасной, чем карбюраторный двигатель. В то время карбюраторный двигатель использовал механическую систему подачи топлива сформированной за счет разницы в давлении. Первая механическая система впрыска обладала низкой эффективностью из-за отсутствия высоких технологий. К концу 1990-х годов ситуация изменилась с появлением электронных систем управления двигателями. Электронный блок управления обеспечивал более точный контроль над объемом впрыскиваемого топлива и составом топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска на бензиновых двигателях

Выделяется совокупность базовых видов систем топливного впрыска, различающиеся между собой по методике формирования топливовоздушной смеси.

Центральный впрыск или же моновпрыск

В подобных системах присутствует одна форсунка, размещенная во впускном коллекторе. Подобные варианты впрыска используются только на старых моделях легковых автомобилей. Она состоит из следующих компонентов:

• Регулятор давления, который поддерживает постоянное значение рабочего давления в 0,1 МПа и предотвращает образование воздушных пробок в системе подачи топлива.
• Форсунка впрыска, предназначенная для импульсной подачи бензина во впускной коллектор мотора.
• Дроссельная заслонка, используемая для регулирования объема атмосферного воздуха, поступающего в камеру сгорания. Может быть оснащена механическим или электрическим приводом.
• Блок управления, состоящий из блока памяти и микропроцессора, отвечает за контроль параметров топливного впрыска.
• Датчик положения коленвала мотора, датчик положения дроссельной заслонки, температурные датчики и другие.

Работа системы впрыска бензина с одной форсункой основана на следующей схеме:

• Двигатель запущен.
• Датчики системы считывают и передают сведения о состоянии системы в блок управления.
• Блок управления сравнивает полученные данные с эталонной характеристикой, после чего рассчитывает подходящий момент и длительность открытия форсунки.
• Сигнал о открытии форсунки передается на электромагнитную катушку, что активирует подачу топлива на впускной коллектор, где происходит смешивание с атмосферным воздухом.
• Полученная смесь топлива и воздуха поступает в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

В системе с распределенным впрыском используются аналогичные компоненты, но в данной конструкции применяются выделенные форсунки для каждого отдельного цилиндра. Они могут открываться попарно, по отдельности или все одновременно. Впускной коллектор смешивает воздух и бензин, но отличие от моновпрыска заключается в подаче топлива только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Система с распределенным впрыском работает с помощью электроники (KE-Jetronic, L-Jetronic), обеспечивающей полное управление. Эти конструкции, произведенные компанией Bosch, являются универсальными и получили широкое распространение в автомобилях различных марок.

Принцип действия распределенного топливного впрыска основан на следующих механизмах:

• Подача воздуха в двигатель.
• Использование датчиков для определения объема воздуха, его температуры, скорости вращения коленвала и параметров положения дроссельной заслонки.
• Полученные данные передаются в электронный блок управления, где определяется оптимальное количество топлива для поданного воздуха.
• Сигнал передается для открытия соответствующих форсунок в нужный момент времени.

Непосредственный топлевный впрыск (GDI)

Данное конструктивное исполнение предусматривает подачу бензина отдельными форсунками непосредственно в камеры сгорания каждого цилиндра двигателя под давлением, а также одновременную подачу атмосферного воздуха. Такая система впрыска создает необходимую концентрацию топливовоздушной смеси вне зависимости от режима работы двигателя. Это позволяет снизить объем опасных выбросов и вредных компонентов, попадающих в атмосферу, так как смесь почти полностью сгорает.

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и внутреннее устройство, она также зависит от качества топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Функционирование форсунков возможно только при обеспечении повышенного давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

В отношении структуры системы непосредственного впрыска имеется конкретный набор компонентов:

1. Топливный насос, работающий под высоким давлением;
2. Регулятор давления топлива;
3. Топливная рампа;
4. Предохранительный клапан, установленный на топливной рампе для защиты элементов системы от превышения допустимого уровня давления;
5. Датчик высокого давления;
6. Форсунки.

Электронная система впрыска этого типа производится компанией Bosch и обозначается как MED-Motronic. Ее функционирование основывается на принципах, которые сильно зависят от типа смесеобразования:

• Послойное – используется на двигателях средних и низких оборотов. Подача воздуха в камеру сгорания происходит со значительной скоростью. Впрыск топлива производится близко к свече зажигания, а затем происходит смешивание с воздухом и воспламенение смеси.
• Стехиометрическое. Нажатие на педаль газа вызывает открытие дроссельной заслонки, а вместе с этим происходит подача воздуха и впрыск топлива, вследствие чего смесь воспламеняется, чтобы полностью сгореть.
• Гомогенное. В цилиндрах создается интенсивное воздушное движение, а впрыск бензина осуществляется в момент впуска воздуха.

Непосредственный топливный впрыск в бензиновом двигателе представляет собой наиболее перспективное направление в развитии и усовершенствовании систем впрыска. Впервые его применили в 1996 году на автомобилях Mitsubishi Galant, а в настоящее время его используют для установки и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Поскольку неисправности, связанные с системой топливного впрыска, возникают достаточно часто и имеют множество причин, то рекомендуется сначала провести диагностику с помощью автомобильного сканера, чтобы выявить ошибки. Если нет желания посещать сервисный центр, то можно выполнить это при помощи специального универсального устройства Rokodil ScanX Pro.

Данный сканер также позволяет регулировать положение дроссельной заслонки, проверять систему выхлопных газов и считывать параметры работы двигателя, а также выполнять множество других функций.