Работа бензиновых двигателей с электронным впрыском

Электронный впрыск позволяет сделать двигатель более мощным и экономичным. По уровню загазованности он гораздо лучше карбюраторных двигателей. Достаточно сказать, что стрелки приборов отечественных газоанализаторов, которые используются на СТО, при замере уровня выхлопных газов исправного японского двигателя с электронным впрыском уверенно показывают 0%. Японские двигатели со впрыском можно разделить на две группы: двигатели с многоточечным впрыском (MPI — multi point injection), которую обычно именуют EFI — электронный впрыск топлива; и двигатели с одним рабочим инжектором. В этом случае этот впрыск именуется Ci — центральный впрыск.

В системе EFI перед впускным клапаном (или клапанами) каждого цилиндра установлен топливный инжектор, который представляет собой просто электрически управляемый «краник». На катушку соленоида топливного инжектора приходит импульс от блока управления впрыском (блока EFI или просто компьютера), и она открывает инжектор на время, зависящее от длительности управляющего импульса. Поскольку все топливные инжекторы подключены к топливной магистрали, где находится бензин под довольно высоким давлением (около 2,5 кг/см²), созданным электрическим бензиновым насосом, то, когда электромагнитный клапан инжектора откроется, этот бензин, «вытекая» из инжектора, тут же превращается в «туман». Этим достигается очень хорошее перемешивание топлива с воздухом, и, следовательно, повышаются эксплуатационные качества двигателя. К тому же топлива подается ровно столько, сколько в данный момент необходимо. Почти у всех двигателей «Toyota» с многоточечным впрыском импульсы управления на все инжекторы приходят одновременно, т.е. каждый такт в четырехцилиндровом двигателе все четыре инжектора «пшикнут», и таким образом, во впускном коллекторе постоянно «висит» аэрозольное облако бензина.




Вторая группа двигателей с впрыском — это двигатели с одним инжектором. Как уже говорилось выше, японцы обозначают эту систему «Ci» — центральный впрыск. В этой системе один инжектор заменяет собой целый карбюратор, и в зависимости от режима работы двигателя на него подаются импульсы разной длительности, то есть он подает разное количество топлива. Расположен этот инжектор во впускном коллекторе, вернее, в самом его начале, и в целом вся система с «Ci» выглядит как карбюратор, но более эстетично: нет такого количества трубок и рычажков, какое мы видим на современном карбюраторе. В целом по эксплуатационным качествам система «Ci» и система EFI одинаковы. Недостатком EFI можно назвать более сложную конструкцию всех ее элементов, что, как и любое усложнение, не повышает ее надежности: больше деталей — меньше надежность. Но, с другой стороны, при выходе из строя одного или двух инжекторов работоспособность двигателя сохраняется, а в системе «Ci» этого нет. Мало того, что через инжектор в системе «Ci» протекает большее количество топлива, так еще и малейшая неточность в работе инжектора сказывается сразу на всем двигателе. На практике инжектор системы «Ci» порой доставляет больше хлопот, чем все вместе взятые инжекторы в системе EFI. К тому же, в системе EFI топливо, которое превращается в аэрозоль непосредственно перед входом в цилиндр, даже при очень низких температурах не успевает, в отличие от системы «Ci», конденсироваться на стенках впускного коллектора. Эти достоинства системы EFI и определили применение на новых автомобилях более дорогой системы многоточечного впрыска. Этот вид впрыска может обозначаться не только как EFI, но и как EPI, EGI, PGM-FI.






При работе двигателя на холостом ходу на инжекторы подаются очень короткие импульсы тока, поэтому, если подсоединить тестер, он покажет только около 0,5 вольт, хотя амплитуда импульсов, естественно, больше. Для того, чтобы компьютер узнал, на какое время надо открыть инжектор, ему необходимо в основном знать, каковы температура двигателя и температура воздуха, каково количество поступающего в данный момент воздуха, а также положение дроссельной заслонки. Для этого существуют различные датчики, информацию от которых обрабатывает компьютер. На новых автомобилях вместо датчика расхода воздуха, который не очень-то надежен (сказывается постоянный контакт с воздухом, в котором может быть все что угодно: пыль, влага, кислота и т.д.), устанавливаются датчики вакуума. Зная значение вакуума, обороты двигателя, положение дроссельной заслонки, компьютер вычислит количество воздуха и, исходя из этого, «плеснет» нужное количество бензина. Всякое поступление воздуха во впускной коллектор (и нештатный подсос воздуха) тут же вызывает увеличение длительности импульса на инжекторе, в камеры сгорания поступает больше бензина, двигатель тут же увеличивает обороты. Поэтому если в вашем автомобиле большие обороты холостого хода, значит, где-то подсасывает воздух. Если это нештатная ситуация, то компьютер, отрабатывая заложенную в него программу, часто не способен обеспечить устойчивость всей системы регулирования смесеобразования. Поэтому обороты двигателя могут «плавать», т.е. циклически меняться. Это может быть у всех двигателей (и карбюраторных): если обороты холостого хода «плавают», значит, есть подсос воздуха через какое-нибудь уплотнение. Исключения, конечно же, могут быть, но это из области теории. Совсем новые машины (после 1988 года) еще более «компьютеризированы». В них, например, на трамблере нет ни центробежного автомата опережения зажигания, ни вакуумного опережения, да и коммутатора может не быть — все это заложено в компьютер. На некоторых автомобилях могут вообще отсутствовать высоковольтные провода и трамблер — в каждом подсвечнике встроена своя катушка зажигания.




Конечно, такой автомобиль со всеми его электронными «штуками» предполагается эксплуатировать на дорогах с развитым сервисным обслуживанием.

Для повышения удельной мощности двигателя, т.е. его форсирования, японцы также применяют увеличение степени наполнения цилиндров топливной смесью. Для этого используют турбонаддув: больше в цилиндры влетит воздуха — значит можно больше «влить» туда же топлива. Чтобы еще больше увеличить количество подаваемого воздуха, воздух после турбины охлаждают, чем увеличивают его плотность. Для увеличения топливного заряда, подаваемого в цилиндры, применяют еще две вещи. Первое — это, конечно, «твинкамовские» головки блока цилиндров. Два распредвала (TWIN САМ) устанавливают для того, чтобы можно было управлять четырьмя клапанами на каждый цилиндр. В этом случае уменьшается сопротивление потокам топливной смеси и выхлопным газам. Хотя встречаются двигатели и с одним распредвалом, который управляет тремя и четырьмя клапанами на каждый цилиндр. И второе — это впускной коллектор с изменяемой геометрией. В нем часть каналов впускного коллектора перекрывается заслонками на некоторый угол, зависящий от оборотов двигателя. Этим добиваются «резонансного впуска», т.е. улучшают наполнение цилиндров топливной смесью.