Впрыск mpi что это
Теория и практика впрыска: прямой против распределенного. Какой выбрать двигатель, чтобы не разориться
Если спросить, что происходит, когда водитель нажимает или отпускает педаль «газа», скорее всего, услышите от владельцев бензиновых автомобилей, что при этом увеличивается или уменьшается подача топлива в мотор. Однако назвать правильным такой ответ можно только с большой натяжкой.
В действительности же, воздействуя на педаль «газа», водитель уменьшает или увеличивает подачу воздуха в цилиндры. Топлива же будет подано ровно столько, сколько требуется для приготовления смеси воздуха и бензина, заданной программой управления для конкретного режима работы двигателя и его фактического температурного состояния.
У карбюраторных моторов, давно ставших экспонатами политехнических музеев, количество подаваемого бензина и вовсе определялось разряжением воздуха в пространстве за дроссельной заслонкой, положение которой задавалось нажатием на педаль «газа». Точность такого способа дозирования топлива была невысока, что сказывалось на экономичности карбюраторных двигателей, количестве вредных выбросов в окружающую среду и в конечном итоге сделало карбюраторы достоянием истории.
На смену пришел впрыск, где подача бензина самотеком из жиклеров под действием разряжения воздуха была заменена распылением с помощью форсунок, к которым топливо поступает под давлением, развиваемым топливным насосом.
На самом ли деле прямой впрыск настолько хорош, что делает поражение MPI неизбежным? Чтобы разобраться в этом вопросе, сравним обе системы питания.
И там и там в отличие от моновпрыска каждый цилиндр двигателя обслуживается отдельной форсункой, но при распределенном впрыске форсунки распыляют бензин во впускной коллектор.
При прямом впрыске бензин подается непосредственно в камеру сгорания цилиндра. Это главное, что отличает моторы, в зависимости от производителя помечаемые индексами GDI (Mitsubishi), FSI (Volkswagen), HPi (Peugeot), CGI (Mercedes-Benz) и так далее, от двигателей MPI.
Что же хорошего сулит подача бензина прямо внутрь цилиндра? Как ни странно, ничего, если подойти к этому вопросу с точки зрения конструкции двигателя. Проблема состоит в том, что при прямом впрыске на испарение бензина и перемешивание его паров с воздухом отводится примерно в 10 раз меньше времени, чем когда бензин распыляется во впускной коллектор, а в цилиндры поступает уже в смеси с воздухом после того, как открылись впускные клапана.
Как в условиях столь короткого промежутка времени, отводимого при прямом впрыске на смесеобразование, добиться, чтобы смесь получилась качественной, ведь именно от этого зависит, каким будет результат последующего сгорания?
Отсюда другие отличия GDI, FSI, HPi, CGI и иже с ними от MPI. Во-первых, давление, с которым форсунка при прямом впрыске распыляет бензин, в десятки раз превышает давление, действующее в системах питания с распределенным впрыском (порядка 50-120 бар против 3-4). Это предполагает наличие у двигателей с прямым впрыском топливного насоса высокого давления, в котором нет необходимости при распределенном впрыске.
Но и это еще не все. Важнейшую роль в организации рабочего процесса в моторах с прямым впрыском играет движение воздуха и порции впрыснутого бензина внутри цилиндра. Именно ради этого днище поршней в двигателях с прямым впрыском приобрело сложную профилированную форму, которая также принципиально отличает их от поршней MPI-моторов.
Той же цели служат и впускные каналы в коллекторах двигателей с прямым впрыском. В GDI, FSI и подобных им моторах поток воздуха из впускных каналов либо способствует так называемому послойному смесеобразованию, когда пригодным для нормального сгорания становится только небольшое облако смеси, расположенное возле свечи зажигания, либо разрушает расслоение, когда нужно, чтобы смесь стала стехиометрической. В двигателях MPI впускные каналы предназначены лишь для впуска бензовоздушной смеси в цилиндры, поэтому здесь нет необходимости придавать каналам винтовую форму, оснащать их заслонками, закрытыми или открытыми в зависимости от режима работы двигателя, как это делается при прямом впрыске.
Наш вердикт
Производители себе на уме, но если спросить у белорусских владельцев бензиновых автомобилей, какой мотор лучше, MPI или FSI, скорее всего, услышим в ответ дифирамбы в адрес первого и ничего хорошего о втором. И вот вам правда жизни: оценка системы питания, которой теоретики и аналитики прочат безоговорочную победу, может измениться на противоположную, если учесть, чем в наших условиях эксплуатации оборачивается ее сложность.
Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора
ABW.BY
Благодарим за консультации и помощь в организации фотосъемки «Ресурсный центр» на базе автомеханического колледжа имени академика М.С.Высоцкого
MPI двигатель: что это такое?
Multi Point Injection – бензиновый двигатель нового типа с предустановленной системой многоточечного топливного впрыска. В каждый цилиндр встроенный инжектор, вследствие чего горючая смесь равномерно и пропорционально распределяется по периметру. Изобретателем технологии принято считать инженеров компании Volkswagen. Они первые, кто разработал альтернативу карбюраторному типу. О том, как работает MPI двигатель, и насколько он эффективен, рассмотрим детальнее.
Насколько Multi Point Injection отвечает современности
Ряд автопроизводителей Европы, Азии считают, что такой тип не имеет будущего, так как стремительное развитие технологий быстро оставит позади «новинку». Отчасти это правда. Активно развивает и поддерживает MPI только концерн Фольксваген и его структурные подразделения, в том числе и Škoda. Визитная карточка: двигателя с объёмами 1.3, 1.4 и 1.6 л.
Главная особенность силового агрегата в отсутствии какого-либо турбированного нагнетателя. Конструкция проста и интуитивно понятна:
Multi Point Injection оснащен контуром водяного охлаждения горючей смеси. Звучит непривычно, это трудно представить, но система успешно работает. Наличие нестандартной конструкции объяснимо тем, что над головкой блока цилиндров повышенная температура, а топливо поступает под низким давлением. Последствия негативные, риск закипания, образования газовоздушной пробки. Без стороннего охладителя работа силового агрегата невозможна.
Преимущества MPI
Недостатки MPI
Автомобили с предустановленным MPI не считаются резвыми, быстрыми, активными. Скорее средний уровень для ценителей неспешного драйва, семейного отдыха.
Статистика продаж по СНГ и РФ, в том числе, показывает, что для владельцев приоритетным остается все же показатель мощности, нежели практичности.
Характерные признаки неисправности MPI
Частые причины поломок
Отличие TSI и MPI
«Twincharged Stratified Injection» (двойной наддув с послойным впрыском) – так расшифровывается аббревиатура TSI. Такую интерпретацию подали инженеры компании Volkswagen на начальном этапе. После, переименовали в Turbo Stratified Injection. Теперь аббревиатуру используют многие концерны, лишь с добавлением нескольких букв для отличия.
Отличия между двумя типами:
При возникновении поломок ремонт MPI обойдется в разы дешевле TSI. Этот фактор обладает весомой силой, для многих потенциальных владельцев он основополагающий.
Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:
Особенности двигателей MPI
Статья о двигателе MPI — особенности мотора, его эксплуатация, достоинства и недостатки. В конце статьи — видео о разборе мотора MPI. Статья о двигателе MPI — особенности мотора, его эксплуатация, достоинства и недостатки. В конце статьи — видео о разборе мотора MPI.
В конце прошедшего столетия двигатели MPI (Multi-Point-Injection) с многоточечным распределенным впрыском топлива пришли на смену карбюраторным и считались самой передовой технологией в моторостроении. Данная технология была разработана в концерне Volkswagen. Первый двигатель с системой MPI был установлен на модели Volkswagen Polo, а позднее ими стали оснащать модели Golf и Jetta.
Сегодня большинство опытных автовладельцев со стажем считают двигатели MPI давно устаревшими и почти раритетными. Такого же мнения придерживаются и специалисты из Volkswagen, считая данный тип двигателя уже не соответствующим современным европейским требованиям по экономичности и экологичности.
Однако несмотря на это, моторы MPI до сих пор имеют репутацию самых надежных и практичных из всех инжекторных агрегатов. Кроме того, технология MPI оказалась востребованной в России, где фирмой Volkswagen в 2015 году, на Калужском заводе была запущена производственная линия по сборке MPI-моторов серии EA211. Это стало возможным из-за более низких требований в России к экологичности двигателей по сравнению с Европой.
Топливная система
Каждому цилиндру – отдельный инжектор с форсункой!
Главная особенность инжекторных MPI-двигателей с распределенным впрыском топлива — это наличие у каждого цилиндра своего отдельного инжектора с форсункой. С помощью инжекторов осуществляется дозированный впрыск топлива в каждый отдельно взятый цилиндр, с распылением через форсунки. Такой способ позволяет равномерно распределять топливную смесь по всем цилиндрам. При этом, в отличие от TSI-двигателя, в конструкции MPI отсутствует топливная рейка и нет прямого впрыска топлива в цилиндр, который есть в системах FSI и TFSI.
Важно! Моторы с технологией MPI работают с опережением зажигания, из-за чего педаль газа становится очень чувствительной к воздействию.
Отсутствие турбонагнетателя
Еще одной значимой особенностью MPI-моторов является полное отсутствие в их конструкции турбонагнетателя при многоточечной системе впрыска. Вместо него MPI-моторы снабжены обычным бензонасосом с давлением в 3 атм. Порядок работы MPI-системы выглядит следующим образом:
Система распределения впрыска топлива состоит из следующих элементов:
Контур водного охлаждения
Контур водного охлаждения в MPI-двигателях предназначен для охлаждения горючей смеси. При работе агрегата головка цилиндров очень сильно нагревается, а топливо подается под небольшим давлением. В результате возникает большая опасность появления газо-воздушной пробки, что может привести к перегреву с закипанием. Наличие контура водяного охлаждения горючей смеси предотвращает возникновение такого перегрева.
Требования к топливно-воздушной смеси для MPI-двигателей
Топливно-воздушная смесь для MPI-двигателей должна иметь следующие качественные характеристики:
Механизм контроля гидропривода
Двигатели MPI оснащаются специальным механизмом контроля гидропривода, с муфтой с пресс-масленкой для ограничения дифферентов. Дополнительно указанный механизм контроля снабжен специальными мягкими опорами, которые автоматически настраиваются под рабочий режим двигателя и снижают шум с вибрацией.
Преимущества и недостатки MPI-моторов
Моторы MPI обладают следующими преимуществами:
В целом, топливная система управляется ЭБУ (электронным блоком управления) или, проще говоря, бортовым компьютером. Блок управления (ЭБУ) способен рассчитать (на основе информации с датчиков) не только момент впрыска, но и необходимое количество топлива для приготовления качественной топливно-воздушной смеси.
Помимо всего прочего, MPI-моторы неприхотливы к качеству топлива и способны эффективно работать на бензине АИ-92 даже с повышенным содержанием серы. Конструкция мотора очень проста, но является достаточно надежной, чтобы пробежать без серьезных поломок 300 тыс. км (при условии правильного технического обслуживания).
Кроме этого, простота конструкции двигателя позволяет сэкономить на его ремонте. Также конструкция MPI-двигателя выгодно отличается от более сложных конструкций двигателей TSI, имеющих достаточно сложные и дорогостоящие в ремонте насосы повышенного давления и турбокомпрессоры. Плюс, MPI-двигатель меньше и реже перегревается.
Преимущество MPI в сравнении с карбюратором и моноинжектором
Преимущество системы MPI обусловлено недостатками карбюраторов и моноинжекторов. Проще говоря, технология MPI была разработана для того, чтобы устранить недостатки карбюраторных и моноинжекторных технологий, которые не позволяли точно дозировать подачу топлива и снижать его потерю в процессе прогрева двигателя.
Технологически, подача топлива осуществлялась через карбюратор (или моноинжектор) напрямую во впускной коллектор, что приводило к повышенному расходу топлива и большей токсичности выхлопа. При холодном запуске мотора большая часть поступавшего топлива конденсировалась (оседала) на непрогретом коллекторе, в результате чего топливно-воздушную смесь нужно было переобогащать.
Недостатки MPI-моторов
В Интернете можно встретить негативные отзывы о MPI-моторах с объемом 1.6 л, которыми оснащалось большое число моделей VAG-Group (Volkswagen Polo Sedan, Skoda Yeti, Octavia). Однако наибольшая часть негатива касается только моторной модификации CFNA. Данная модификация двигателей начинает стучать и перерасходовать масло при холодном запуске даже после небольшого пробега. Но связаны эти неприятности не с инжекторным впрыском MPI, а со спецификой конструкции цилиндропоршневого блока.
Судя по тем же отзывам в Интернете, проблема со стуком при холодном запуске меньше коснулась моторной модификации CWVA (с таким же объемом 1.6 л). Но платой за устранение стука стал еще больший перерасход масла. Дело в том, что увеличение нагрузки на ЦПГ при холодном запуске конструкторы из Volkswagen решили компенсировать новыми маслосъемными кольцами, оставляющими на стенках цилиндров более толстый слой масла.
В условиях России
Моторы с технологией MPI прекрасно подходят для использования в российских условиях.
Вполне возможно, что указанные выше факторы стали причиной открытия производственной линии по выпуску MPI-двигателей на заводе в Калуге. Однако списывать двигатели MPI с европейского рынка еще рано. И подтверждением этому может служить замена немецкими производителями TSI-двигателей 1.2 литра на неприхотливые MPI-двигатели 1.6 литра.
Видео о разборке мотора MPI:
Устройство и принцип работы распределенного впрыска топлива MPI
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:
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:
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.
avtoexperts.ru
Молодое поколение водителей уже и не знает, что раньше инжекторных моторов не было – почти все бензиновые силовые агрегаты были карбюраторные. Но экология и развитие технологий вытеснили их, сегодня системы подачи топлива сплошь компьютерные. Но их развитие не остановилось. Современный автомобиль с бензиновым мотором может быть оборудован тремя типами впрыска – распределенным, непосредственным или комбинированным. Чем они отличаются и какой из них лучше рассмотрим в этой статье.
Распределенный впрыск (MPI)
Формально это не первый вид впрыска, и не он пришел на смену карбюратору. Был еще так называемый моновпрыск – топливо во впускной коллектор подавала одна форсунка. Несмотря на то, что управление у нее было электронным, по сигналам с датчиков, заметного преимущества моновпрыск перед карбюратором не дал: основная проблема с оседанием топлива на стенках коллектора сохранилась. Моновпрыск популярности не получил, а автомобильные инженеры сразу перешли к впрыску распределенному.
Основная его особенность – наличие индивидуальной форсунки на каждый цилиндр. Впрыск топлива происходит во впускной коллектор, в нем происходит смесь с воздухом. Форсунки расположены около впускных клапанов, топливу не нужно блуждать по недрам коллектора, смесь получается стабильной. Уже этот факт позволил снизить расход, повысить мощность и улучшить экологичность. Кроме того, система распределенного впрыска получилась недорогой – форсунки простые, бензонасос дешевый, все отточено и хорошо работает. Неудивительно, что распределенный впрыск до сих пор остается самым популярным, особенно на недорогих автомобилях, для которых себестоимость производства и цена владения имеют важное значение.
Минус у распределенного впрыска сегодня один – он достиг потолка по эффективности. Инженеры уже выжали максимум, дальше ни расход топлива снижать, ни мощность увеличить невозможно, поэтому конструкторам приходится искать новые варианты, чтобы укладываться во все более строгие экологические рамки и удовлетворять запросы покупателей, которые постоянно хотят более экономичные и более мощные автомобили.
Непосредственный впрыск (GDI)
Довольно очевидно, что главное направление улучшения характеристик – образование топливо-воздушной смеси прямо в цилиндре. Да, по сравнению с карбюратором и моновпрыском, потери топлива на проход по коллектору у распределенного впрыска заметно меньше, но они все равно есть. Что-то остается на коллекторе, что-то на впускных клапанах. Всего этого можно избежать если подавать бензин прямо в цилиндр. Так и происходит на моторах с непосредственным впрыском.
То, что это работает, хорошо видно по характеристикам. GDI-моторы мощнее и экономичнее собратьев с распределенным впрыском. Прибавка составляет порядка 5-10%, что не так уж и мало. Такой результат достигается не только за счет меньшей потери топлива, но и за счет гибкости, которую инженеры получают в настройке впрыска. Например, они могут «играть» с так называемым стехиометрическим числом – соотношением бензина и воздуха в смеси. Обедненные смеси, в которых мало бензина, но много воздуха, на распределенном впрыске невозможны – они просто напросто не смогут воспламениться по законам физики. У непосредственного впрыска эта проблема решена очень элегантно, бензин распыляется около свечи зажигания, рядом с ней смесь богатая, но по всему остальному цилиндру – бедная. Получается, что и с воспламенением проблем нет, и топлива используется меньше.
Еще одна перспективная тема для непосредственного впрыска – управлением моментом подачи топлива. В зависимости от нагрузки на мотор, топливо можно подавать на разных циклах движения поршня (например, на сжатии или на впуске) и получать нужный результат по соотношению мощность/экономичность. Эта сфера еще не до конца исследована и оставляет инженерам большой простор для улучшения показателей моторов.
Казалось бы, непосредственный впрыск намного лучше распределенного и должен был бы его уже вытеснить. Но оказалось все не так просто. У GDI-моторов нашлись и серьезные минусы.
Во-первых, сильно усложнилась конструкция. Форсунки более дорогие и сложные, обычного насоса в баке уже не хватает, требуется использовать дополнительный ТНВД, который повышает себестоимость системы. Кроме того, очень сильно возрастают требования к качеству топлива. Форсунки и ТНВД сильнее страдают от некачественного бензина, а ремонт оказывается очень дорогим. Неудивительно, что на дешевых машинах непосредственный впрыск встречается нечасто – он реально дороже в обслуживании чем распределенный.
Во-вторых, обнаружились и технические проблемы. То, что бензин не проходит через впускные клапана обратилось не только в плюсы, но и в минусы для самих клапанов. Они больше не смазываются и не охлаждаются бензином. Из-за этого на машинах с непосредственным впрыском на впускных клапанах часто образуется нагар, а это приводит к неправильной работе всего мотора. Яркий пример – двигатель ЕP6 (Prince), о котором мы уже рассказывали.
Не удивительно, что в России первые GDI-моторы получили так сказать «плохую прессу», с российским «серным» бензином ТНВД и форсунки служили недолго, а их замена всегда была дорогой. Сейчас качество топлива чуть выросло, да и агрегаты постепенно избавляются от детских болезней, но до сих пор нужно признать, что распределенный впрыск в целом чуть более надежный чем непосредственный.
Нельзя сказать, что перечисленные недостатки ставят крест на непосредственном впрыске, но то, что они сдерживают его развитие, это точно.
Комбинированный впрыск
Популярная тема последних 5-6 лет – использование на одном моторе обоих типа инжектора. То есть у машины есть два комплекта форсунок – один установлен перед клапанами во впускном коллекторе, а второй – прямо в цилиндрах. В зависимости от настройки ЭБУ, в разных режимах может работать как одна форсунка, так другая, или вообще обе сразу – тут тоже непаханное поле для экспериментов и улучшений. Обычно в простых режимах движения используются форсунки в коллекторе, а когда нужно поднажать и от мотора требуется максимум, то подключаются форсунки в цилиндрах. Может быть и чуть иначе, настройки у каждого мотора свои.
Объединение впрысков помогает решить технические проблемы. Если часть бензина идет из коллектора, то впускные клапана нормально охлаждаются и смазываются. Жизнь форсунок тоже по идее должна увеличиться, ведь они теперь используются по очереди. При этом все эксперименты с бедной смесью и временем впрыска на комбинированной системе тоже возможны.
Однако проблему сложности и долговечности комбинированный впрыск не решает. У него все равно есть ТНВД, дополнительные форсунки и очень замороченная настройка. Своими силами ремонтировать такие машины очень сложно. Есть и другие заморочки в обслуживании таких машин, например, при установке ГБО, уже есть «газовые» решения, которые могут работать и с комбинированным впрыском, но они дорогие и сложные в настройке и установке.
На сегодняшний момент с разными типами инжекторов сложилась понятная ситуация – есть отработанная и проверенная технология (мы имеем в виду распределенный впрыск), которая за годы использования избавилась от проблем, дешева и надежна, но которая исчерпала резервы к улучшению и уже не всегда устраивает по эффективности. И есть более перспективные технологии, сложные, пока менее надежные и заметно более дорогие, но дающие лучший результат и в целом более прогрессивные. Наверное, когда-то распределенный впрыск тоже будет отправлен на свалку истории, но у нынешних покупателей машин есть выбор – либо предпочесть надежность и дешевизну, либо мощность и экономию топлива. И не факт, какой из этих выборов лучше.