Распределённый впрыск топлива¶
Распределённый впрыск топлива — способ подачи топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, при котором топливо впрыскивается поочерёдно в каждый цилиндр через индивидуальные форсунки (инжекторы), установленные во впускном коллекторе непосредственно перед впускными клапанами. Термин противопоставляется центральному впрыску (одиночной форсунке на общий коллектор) и непосредственному впрыску (топливо подаётся напрямую в цилиндр).
¶Принцип работы
Система распределённого впрыска состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД) или электрического бензонасоса, топливной рампы (рейки), индивидуальных форсунок и электронного блока управления (ЭБУ). Бензонасос подаёт топливо под давлением (обычно 3–6 бар для бензиновых систем) в рампу, откуда оно распределяется по форсункам. ЭБУ на основе данных от датчиков — положения дроссельной заслонки, расхода воздуха, температуры двигателя, детонации, содержания кислорода в выхлопных газах — управляет временем и продолжительностью открытия форсунок.
Форсунка представляет собой электромагнитный клапан: при подаче управляющего импульса от ЭБУ игла поднимается, и топливо распыляется через сопло под давлением. Момент впрыска и длительность импульса (так называемое «время открытия форсунки») определяют количество подаваемого топлива. Впрыск, как правило, осуществляется во впускной такт, когда впускной клапан открыт или вот-откроется, что обеспечивает смешивание топлива с воздухом и наполнение цилиндра.
¶Классификация
По типу управления различают:
- Механический (моно) впрыск — ранняя разновидность, где количество топлива определяется механическим дозатором, а не электроникой. Применялся на автомобилях 1970-х — начала 1980-х годов.
- Электронный распределённый впрыск — наиболее распространённая разновидность, в которой форсунками управляет ЭБУ. Обозначается как EFI (Electronic Fuel Injection), MPI (Multi Point Injection) или, по классификации Bosch, L-Jetronic, Motronic и другие.
По фазе впрыска выделяют:
- Непрерывный — форсунка открыта постоянно, а объём топлива регулируется давлением. Применялся в системах K-Jetronic.
- Импульсный (прерывистый) — форсунка открывается на строго определённое время в каждый цикл. Наиболее распространённый вариант.
По числу впрысков за рабочий цикл:
- Однотактный — один впрыск на такт впуска.
- Многотактный — несколько коротких впрысков за цикл, что улучшает гомогенность смеси.
¶Преимущества перед центральным впрыском
Распределённый впрыск по сравнению с центральным (одной форсункой на коллектор) имеет ряд преимуществ:
- Точное дозирование топлива для каждого цилиндра с учётом индивидуальных различий в наполнении.
- Снижение потерь топлива на стенках впускного коллектора — топливо подаётся ближе к клапану.
- Более равномерное распределение смеси по цилиндрам, что снижает токсичность выхлопа и позволяет эффективнее работать катализатору.
- Возможность реализации обратной связи по датчику лямбда-зонда и поддержания стехиометрического состава смеси.
¶Распределённый и непосредственный впрыск
Главное отличие распределённого впрыска от непосредственного (GDI, FSI) — место подачи топлива. В системах GDI топливо впрыскивается напрямую в цилиндр под давлением 50–350 бар, что позволяет реализовать стратифицированное наполнение и работу на обеднённой смеси на малых нагрузках. Распределённый впрыск проще конструктивно, дешевле в обслуживании, но уступает GDI по экономичности и мощности. Многие современные двигатели сочетают оба типа, переключаясь между режимами.
¶Применение
Распределённый электронный впрыск стал стандартом для бензиновых двигателей в 1990-е годы и применяется на подавляющем большинстве легковых автомобилей. В России системы распределённого впрыска устанавливались на многие отечественные модели: «Газель» (двигатели ЗМЗ-405, ЗМЗ-406), «Волга», «УАЗ» с моторами ЗМЗ и Chrysler, а также на иномарки, собиравшиеся в РФ. На автомобилях ВАЗ система распределённого впрыска (инжектор) пришла на смену карбюратору в конце 1990-х — начале 2000-х годов; первыми инжекторными моделями стали ВАЗ-2110 и ВАЗ-2114.
¶Неисправности
Типичные проблемы системы распределённого впрыска: загрязнение форсунок (образование отложений на сопле), износ уплотнительных колечек форсунок (приводит к подсосу воздуха), отказы электромагнитных клапанов, негерметичность топливной рампы, неисправности датчиков (ДМРВ, ДПДЗ, датчик кислорода). Для профилактики применяется чистка форсунок ультразвуком и замена топливного фильтра по регламенту.
¶История
Электронный распределённый впрыск был разработан компанией Bosch: система L-Jetronic поступила в серийное производство в 1973 году, а её модификация Motronic, объединяющая управление впрыском и зажиганием, — в 1979-м. В СССР первые системы электронного впрыска применялись на автомобилях «Волга» (ГАЗ-3102 с системой Bosch, середина 1980-х) и на экспортных модификациях «Жигулей».
Источники:
- Кирпичников А. И. «Топливные системы двигателей внутреннего сгорания»
- Хомич А. И. «Конструкция автомобилей»
- Bosch Automotive Handbook
- Материалы технической документации Bosch Motronic