Після переходу від механічного карбюратора до електронних систем впорскування палива інженери розробили цілий ряд рішень. Сьогодні сучасний інжекторний двигун може оснащуватися наступними системами уприскування палива:

• розподілене впорскування;
• безпосереднє впорскування (пряме впорскування);
• комбінований впорскування палива.

При цьому найбільш поширеними можна вважати перші два варіанти. Розподілений впорскування з’явився раніше безпосереднього, така система цілком може вважатися перевіреною часом, надійною і довговічною. У свою чергу, поява прямого вприскування обумовлено посиленням екологічних норм, а також підвищенням потужності двигуна з одночасним зменшенням фізичного обсягу камери згоряння (даунсайзинг).

Важливо розуміти, як розподілений, так і безпосередній впорскування палива мають свої переваги і недоліки. Розподілений уприскування-менш економічний, витрата палива у мотора з такою системою може бути вище на 15-20%.  Безпосереднє уприскування палива-більш сучасна і економічна система, при цьому на моторах з прямим уприскуванням палива циліндри і ГРМ набагато сильніше схильні до нагарообразованию. Детальніше читайте в нашій статті.

Зміст статті

• Як працює система впорскування палива в інжекторному двигуні
  • Розподілене впорскування палива: плюси і мінуси
  • Безпосереднє впорскування палива: переваги та недоліки
  • Безпосереднє впорскування палива або розподілене: що краще
• Поради та рекомендації
• Підбити підсумок

Як працює система впорскування палива в інжекторному двигуні

Щоб зрозуміти, що краще, розподілене уприскування або безпосереднє уприскування палива, необхідно розглянути загальний принцип роботи, а також відмінності і особливості кожної із зазначених систем живлення двигуна.

Якщо просто, така система під управлінням ЕБУ двигуном на основі показань від цілої групи електронних датчиків точно розраховує кількість палива, яке необхідно двигуну в певний момент часу. Окремо враховується навантаження на мотор, положення дросельної заслінки, тиск і витрата повітря і т. д.

В результаті вдається отримати точне дозування і приготувати найбільш підходящу суміш палива і повітря стосовно до того чи іншого режиму роботи силового агрегату. Завдяки такому електронному управлінню вдається зробити двигун економічним і екологічним, так як суміш найбільш наближена до оптимальних параметрів і згорає в циліндрах найбільш повноцінно.

На початковому етапі, тобто відразу поле застарілого карбюратора і мноінжектора, всі двигуни стали оснащувалися розподіленим уприскуванням палива. Однак пізніше, особливо під тиском екологів і з урахуванням зростання цін на паливо, стали з’являтися більш складні системи безпосереднього уприскування пального. Якщо розглядати основні відмінності:

• розподілене впорскування (системи типу MPI)-подача пального реалізована через форсунки у впускний колектор, після чого паливно-повітряна суміш проникає в циліндри мотора через впускний клапан.
• безпосередній впорскування (системи типу GDI, TSI) – пальне впорскується через форсунки відразу в камеру згоряння, повітря надходить з впускного колектора через впускний клапан.

Розподілене впорскування палива: плюси і мінуси

Завдяки наявності окремої форсунки для кожного циліндра, системи розподіленого уприскування (багатоточковий уприскування) довгий час вважалися еталоном надійності і економічності. Паливні форсунки, які розташовуються над впускними клапанами кожного циліндра, дозволяють реалізувати точне дозування і рівномірний розподіл паливно-повітряної суміші по циліндрах мотора.

Крім схеми розташування форсунок, також системи безпосереднього уприскування можуть відрізнятися за алгоритмами роботи. Іншими словами, відрізняється момент подачі керуючого сигналу на відкриття форсунок від ЕБУ (момент уприскування палива), час відкриття форсунок і т. д.

Момент паливного вприскування може бути одночасним, попарно-паралельним або фазованим. При одночасному уприскуванні все форсунки відкриваються в єдиний момент часу (один повний робочий цикл двигуна) і впорскують пальне. При цьому рішення не найкраще, так як витрата палива в цьому випадку збільшений.

Попарно-паралельний впорскування відрізняється від одночасного тим, що відкриваються тільки ті форсунки, які розташовані над циліндрами, що переходять в такти впуску і випуску. Дана схема більш економічна, також двигун працює більш ефективно і стабільно, віддача від мотора підвищується.

У свою чергу, фазований впорскування є найбільш сучасним, продуктивним і економічним рішенням. Фазований уприскування передбачає, що кожна форсунка спрацьовує окремо, уприскування палива здійснюється в той момент, коли в кожному окремому циліндрі починається такт впуску.

Основний плюс такої системи незалежно від типу – клапана двигуна активно омиваються паливом, що перешкоджає утворенню нагару на клапанах. В результаті впуск залишається чистим, що дозволяє двигуну нормально працювати протягом сотень тисяч кілометрів пробігу.

До недоліків можна віднести те, що розподілений уприскування, навіть з урахуванням високоточного спрацьовування форсунок, все одно не дозволяє отримати ідеальну паливно-повітряну суміш стосовно до всіх режимів роботи ДВС. Це призводить до того, що двигун з такою системою дещо поступається в плані потужності і економічності аналогам з безпосереднім уприскуванням.

Безпосереднє впорскування палива: переваги та недоліки

Безпосереднє впорскування також називають прямим впорскуванням палива. Якщо в системах розподіленого уприскування суміш спочатку надходить в колектор над впускним клапаном, в системах з прямим уприскуванням пальне відразу подається безпосередньо в камеру згоряння. Це означає, що у впускний колектор паливо не надходить.

Безпосередній впорскування точніше, ніж розподілений, пальне краще дозується. Високоточні форсунки дозволяють забезпечити пошарове, стехіометричне гомогенне або гомогенне сумішоутворення.

В результаті вище якість ТВЗ (паливно-повітряної суміші), паливний заряд згорає більш ефективно. Мотор з такою системою економічніше на 15-20% і трохи могутніше. Також паливо згорає більш повноцінно, вихлоп менш токсичний, що дозволяє додатково поліпшити показники в плані екології.

Здавалося б, рішення ідеальне, проте на практиці така система менш надійна сама по собі, а також страждає і двигун. В результаті загальна надійність і ресурс мотора зменшуються. Основна проблема-утворення нагару у впускному колекторі і на впускних клапанах, а також активне забруднення паливних форсунок.

Причина нагарообразования полягає в тому, що відсутність прямої подачі палива на клапан призводить до швидкого скупчення відкладень, так як тарілка клапана не омивається пальним. У свою чергу, нагар може привести до різних наслідків, аж до зависання клапана і його прогару.

Також можна додати до цього складність самої системи прямого вприскування, проблеми засмічення форсунок (закоксовування), розпилювачі яких встановлені безпосередньо в камері згоряння. Якщо форсунки забруднюються, відбувається втрата потужності мотора, витрата палива збільшується, двигун працює з перебоями.

Безпосереднє впорскування палива або розподілене: що краще

Якщо проводити порівняння розподіленого і безпосереднього уприскування палива, прямий уприскування має цілий ряд очевидних переваг, які перекреслюється одним головним недоліком – надійність і ресурс самого мотора.

При цьому частково вдається відстрочити появу проблем наступними способами:

• заправка виключно високоякісного палива;
• експлуатація автомобіля в оптимальних режимах (обороти середні і вище);
• додаванням різних присадок-очищувачів в паливо для очищення форсунок від нагару і т. д.

На практиці, перші неполадки можуть з’являтися на моторах з системою прямого вприскування вже на 50-60 тис.км пробігу. Як правило, причина в забрудненні форсунок і паливного насоса високого тиску. На пробігах близько 100-120 тис. км. вже потрібно розбирання для механічного очищення впускного колектора, клапанів, форсунок і т. д.

У свою чергу, мотори з розподіленим уприскуванням менш вимогливі до якості масла і палива, мають більш просту систему харчування, яку простіше почистити і обслужити при такій необхідності. Головний їх недолік-відчутно більше споживання пального і менша віддача від мотора в порівнянні з аналогами, оснащеними прямим уприскуванням.

• Виходить, якщо розглядати до покупки новий автомобіль або стару машину з прозорою історією обслуговування і невеликим пробігом (до 50-60 тис.км.), варіант з безпосереднім уприскуванням цілком можна розглянути для покупки. Головне, провести комплексну діагностику паливної апаратури, зробити ендоскопію циліндрів і т. д.

Якщо ж пробіг наближається до 100 тис.км. або перевищує даний показник, слід бути готовим до досить вагомих витрат, які будуть пов’язані з поглибленою діагностикою системи харчування і самого мотора, можливою заміною дорогих форсунок, ТНВД, чищенням клапанів і впуску від нагару. Також пильну увагу потрібно буде приділяти стану стінок циліндрів, поршнів, клапанів і самої ГБЦ.

• У випадку з моторами, оснащеними розподіленим уприскуванням, окремої уваги на пробігах близько 100-150 тис.км. можуть зажадати хіба що самі паливні форсунки і впускний колектор. Якщо двигун нормально обслуговувався і правильно експлуатувався, а також не має конструктивних дефектів і вроджених проблем, від системи харчування також не слід очікувати підступу.

При цьому сервісне обслуговування таких систем, а також вартість окремих елементів (наприклад, паливних форсунок) часто помітно нижче аналогічних рішень для систем прямого вприскування. Це означає, що таку машину буде простіше заправляти, обслуговувати і ремонтувати.

Поради та рекомендації

Розібравшись з тим, яку систему харчування вибрати в тому чи іншому випадку, розподілений уприскування палива або безпосередній, що краще і чому, також необхідно приділити увагу питанню збільшення терміну служби більш сучасної системи прямого уприскування палива.

• Якщо ви вже володієте або тільки що придбали автомобіль з прямим уприскуванням, необхідно пам’ятати, що відкладення на клапанах формуються в результаті заправки неякісним паливом. Також мотори з прямим уприскуванням оснащені паливним насосом високого тиску, гранично чутливим до наявності забруднень. Важливо! Паливний фільтр, а також сіточку на вході в насос низького тиску потрібно регулярно міняти!
• Розпилювачі форсунок стоять в камері згоряння і швидко закоксовуються, так як знаходяться в агресивному середовищі і працюють у вкрай важких умовах. Промивати такі форсунки рекомендується на спеціальному стенді кожні 40-50 тис.км пробігу.
• Рекомендуємо також прочитати статтю про те, як почистити двигун від нагару. З цієї статті ви дізнаєтеся про причини, за якими закоксовується мотор, а також про способи очищення двигуна від нагару і на що слід звертати увагу в рамках експлуатації авто з двигуном, схильним до нагарообразованию.
• У мотори з прямим уприскуванням потрібно заливати тільки рекомендоване моторне масло, яке буде мінімально забруднювати камеру згоряння і впускні клапани. Потрібно стежити за показниками зольності масла (не вище 1,1 %) при підборі і міняти таке масло строго за регламентом або скорочувати міжсервісні інтервали на 25-40%.Двигуни з безпосереднім уприскуванням палива можуть бути схильні до раннього запалювання, так як паливо впорскується в циліндр під високим тиском і може потрапляти на стінку циліндра, не випарувавшись. Далі паливо змішується з моторним маслом на стінці циліндра і частинками нагару, поле чого така суміш може спалахувати вибухоподібно. З цієї причини потрібно уважно стежити за найменшими ознаками детонації мотора.
• При їзді з високою швидкістю (наприклад, по трасі) ЕБУ двигуном зазвичай переводить алгоритми роботи форсунок в режим приготування стехіометричної суміші. На такій суміші економічність прямого вприскування різко знижується. У плані витрати палива дана система в такому режимі буде витрачати стільки ж пального, скільки і звичайний розподілений уприскування.
• Двигуни з безпосереднім уприскуванням гірше прогріваються взимку без навантаження. Це означає, що в режимі холостого ходу непрогрітий двигун «на холодну» не відрізняється економічністю, при цьому довго виходить на робочі температури.

Підбити підсумок

З урахуванням вищесказаного стає зрозуміло, що кожна із зазначених систем живлення двигуна має як певні переваги, так і недоліки. Цілком очевидно, що прямий впорскування є більш ефективним рішенням в порівнянні з розподіленим уприскуванням. Однак, це справедливо тільки за умови повної справності самої системи безпосереднього уприскування палива.

Якщо ж говорити про автомобілі з пробігом, а також про надійність і ресурсі в цілому, більш прості і в достатній мірі економічні двигуни з розподіленим уприскуванням палива можна вважати більш надійними як в плані системи уприскування, так і в плані загального ресурсу.

Рекомендуємо також прочитати статтю про те, які плюси і мінуси мають двигуни TSI і коробки DSG. З цієї статті ви дізнаєтеся про переваги і недоліки такої зв’язки від VAG, а також що потрібно знати при покупці машини з коробкою ДСГ і мотором TSI (TFSI).

Наостанок відзначимо, що безпосереднє уприскування також можна вважати сьогодні проміжною ланкою систем живлення двигуна внутрішнього згоряння. Фактично, дана система має всі шанси повторити долю моноінжектора, який був перехідним елементом між застарілим карбюратором і инжекторной системою розподіленого уприскування.

Причина-поява ще більш сучасної комбінованої системи уприскування палива (системи типу TFSI). Такі системи дозволили перевершити розподілене уприскування, а також позбутися від цілого ряду недоліків, які притаманні прямому уприскуванню палива в циліндри двигуна.