MPI-двигатель: устройство и принцип работы¶

MPI-двигатель (от англ. Multi-Point Injection — множественный впрыск) — бензиновый двигатель внутреннего сгорания с распределённым (точечным) впрыском топлива, в котором форсунки установлены непосредственно у впускных клапанов каждого цилиндра. Термин получил широкое распространение в практике концерна Volkswagen Group, где обозначает силовые агрегаты с многоточечным впрыском в противовес более ранним системам моновпрыска (Mono-Motronic) и более поздним двигателям с непосредственным впрыском (FSI, TSI).

¶Принцип работы

В системе MPI топливо подаётся из топливной рампы через отдельную форсунку на каждый цилиндр. Форсунка расположена во впускном коллекторе, непосредственно перед впускным клапаном. Электронный блок управления (ЭБУ) формирует импульсы, открывающие форсунку, причём длительность импульса (так называемое время впрыска) определяет количество подаваемого топлива. Топливо смешивается с воздухом уже во впускном тракте, и готовая топливовоздушная смесь поступает в цилиндр через открывающийся впускной клапан.

Контроль состава смеси осуществляется с помощью датчика кислорода (лямбда-зонда) в выпускном коллекторе, датчика массового расхода воздуха (ДМРВ), датчика положения дроссельной заслонки и датчика температуры. На основе этих сигналов ЭБУ корректирует продолжительность впрыска, обеспечивая стехиометрическое соотношение воздуха и топлива (примерно 14,7:1) либо обеднённую смесь в отдельных режимах.

¶Отличие от других систем впрыска

Моновпрыск (Single-Point Injection) применялся в 1980-е — начале 1990-х годов: одна форсунка устанавливалась вместо карбюратора над дроссельной заслонкой. Такая схема проще и дешевле, но обеспечивает неравномерное распределение смеси по цилиндрам и увеличенный расход топлива. MPI-система, имеющая по форсунке на каждый цилиндр, устраняет этот недостаток.

Непосредственный впрыск, в свою очередь, подаёт топливо прямо в цилиндр, что позволяет реализовать более сложные схемы смесеобразования и повысить степень сжатия, однако требует более дорогих форсунок, работающих под высоким давлением (до 200 бар и более), и топливного насоса высокого давления.

¶Конструктивные особенности

Топливная система MPI состоит из бака, электрического топливного насоса (погружного, низкого давления), топливного фильтра, рампы с форсунками и регулятора давления. Давление в рампе, как правило, поддерживается на уровне 3—4 бар, что существенно ниже, чем в системах непосредственного впрыска.

Форсунки MPI — электромагнитные. Их сопло выполнено так, чтобы обеспечить распыление топлива в виде факела, максимально совпадающего с потоком воздуха у впускного клапана. Ресурс форсунок при корректной работе системы и применении качественного топлива оценивается в 150—200 тысяч километров и более.

¶Применение

Двигатели MPI широко применялись на автомобилях концерна Volkswagen Group в 1990-е — 2000-е годы. Среди наиболее известных моделей:

• 1,4 MPI (EA111) — четырёхцилиндровый агрегат мощностью 55—80 л. с., устанавливавшийся на Volkswagen Polo, Skoda Fabia, Audi A2;
• 1,6 MPI (EA113) — мощностью 100—105 л. с., применялся на Volkswagen Golf, Jetta, Bora, Skoda Octavia, Audi A3;
• 2,0 MPI — мощностью 115—150 л. с., использовался на Volkswagen Passat, Transporter, а также на некоторых моделях SEAT.

Аналогичные системы распределённого впрыска применяют и другие производители: Toyota обозначает их как EFI (Electronic Fuel Injection), Honda — PGM-FI, Hyundai/Kia — MPI или CVVT (в сочетании с изменяемыми фазами газораспределения). В российском автомобилестроении двигатели с распределённым впрыском устанавливаются, в частности, на автомобилях ВАЗ (серия ВАЗ-21126, ВАЗ-21179 и другие), где система инжекторного впрыска пришла на смену карбюраторным версиям.

¶Достоинства и недостатки

К достоинствам MPI-двигателей относятся:

• равномерное распределение топлива по цилиндрам;
• более точная дозировка по сравнению с моновпрыском;
• устойчивая работа на холостом ходу;
• соответствие экологическим нормам Евро-2 — Евро-4;
• относительная простота конструкции и ремонтопригодность по сравнению с системами непосредственного впрыска;
• невысокая стоимость обслуживания.

К недостаткам относятся:

• более низкая, по сравнению с непосредственным впрыском, экономичность;
• невозможность реализации высоких степеней сжатия;
• потери топлива на стенках впускного коллектора;
• постепенный выход из строя из-за загрязнения форсунок и дроссельного узла.

¶Обслуживание

Профилактическая чистка форсунок MPI проводится каждые 30—60 тысяч километров — с помощью ультразвуковой установки либо промывки через топливную систему специальными составами. Дополнительно рекомендуется периодическая чистка дроссельной заслонки и замена топливного фильтра в соответствии с регламентом производителя. Запуск двигателя с изношенными форсунками проявляется в неустойчивом холостом ходе, провалах мощности, повышенном расходе топлива и неудовлетворительной работе на холодную.

Современные тенденции автомобилестроения привели к постепенному вытеснению чистых MPI-систем более экономичными двигателями с непосредственным впрыском и турбонаддувом, однако эксплуатируемый парк автомобилей с двигателями MPI остаётся значительным, в том числе в России.

¶Источники

• Руководство по эксплуатации Volkswagen Polo, Skoda Fabia (издания Volkswagen Group).
• Киселёв В. А. «Конструкция и расчёт автомобильных двигателей» — учебное пособие.
• Материалы технической документации Bosch по системам впрыска бензиновых двигателей.