Сейчас уже мало кто знает, что такое карбюратор. Однако еще не так давно первые автомобили без этого устройства казались чудом техники. Единственная форсунка подавала тогда бензин во впускной трубопровод. Позднее, для улучшения равномерности подачи топлива, стали устанавливать форсунки на каждый цилиндр: факел шел прямо на впускной клапан. Такую систему назвали распределенным впрыском топлива или MPI (multi point Injection – многоточечный впрыск топлива).
Редакция
На дизелях изначально использовали впрыск топлива в цилиндр или в соединенную с ним камеру. Неудивительно, что такие же решения со временем начали использоваться и в системах питания бензиновых двигателей. Официальное обозначение непосредственного впрыска, согласно SAE, — DFI (Direct Fuel Injection). А на практике названий у подобной системы великое множество: в русском языке их два – прямой впрыск и непосредственный впрыск. Автопроизводители предпочитают использовать собственные аббревиатуры. У Mercedes-Benz – CGI, у Peugeot — HPi, у Renault — IDE, у Mazda — DISI и так далее.
Распределенный впрыск топлива проще и надежнее непосредственного. Давление не более 3-4 бар обеспечивает топливный насос, стоящий в баке. Скромное давление позволяет устанавливать форсунки в пластмассовый впускной трубопровод. Рампа, подающая к ним топливо, также может быть пластмассовой. Бензин поступает на впускной клапан (или клапаны) на такте впуска. Это позволяет охлаждать их и очищать, смывая сажу, копоть и всяческие маслянистые отложения. Форсунки в такой системе имеют большой ресурс и сравнительно невысокую цену; их можно легко демонтировать для промывки или замены.
Недостатки? В общем-то, поначалу казалось, что их нет, однако же совершенство не знает границ. Вскоре инженеры решили, что раз гомогенная смесь воздуха с топливом не позволяет добиться послойного смесеобразования, то она никогда не сможет обеспечить соблюдение самых современных требований к экологичности и экономичности двигателя. Партии зеленых активно подгоняли разработчиков, закручивая экологические гайки.
Очевидно, что обеспечить послойное смесеобразование позволяет форсунка, направляющая факел топлива прямо в цилиндр. При этом в зоне свечи смесь может быть более богатая, а вот в остальном объеме цилиндра – сильно обедненная. Например, небольшая порция может подаваться на середине хода такта сжатия, а остальная часть – практически в конце такта. Отметим, что степень сжатия у моторов с прямым впрыском можно несколько увеличить, не опасаясь детонации. Очень часто в современных моторах такой впрыск совмещают с турбонаддувом. Все это позволяет подобным двигателям обеспечивать низкий расход топлива и минимальные выбросы вредных веществ.
Недостатки? Сколько угодно! Топливо к сложным и дорогим форсункам под давлением, достигающим 100 бар и более, подает отдельный насос высокого давления. Он повышает шумность работы мотора, увеличивает его стоимость и снижает надежность. Распылители форсунок, находящиеся в условиях высоких температур и давлений, склонны к закоксовыванию, особенно на топливе не самого высокого качества. Впускные клапаны уже не омываются топливом, а потому со временем зарастают огромным количеством отложений, особенно если двигатель уже не первой свежести. Это ухудшает наполнение цилиндров. А попадание отложений на фаску клапана может вызвать его прогар.
Есть еще один минус, довольно неожиданный. Мотор с прямым впрыском медленно прогревается в сильные морозы. Причина очевидная: он очень экономичный, а потому на прогрев уходит меньшее количество топлива, чем в «обычных» моторах. То же самое по части прогрева наблюдают и дизелеводы.
Чтобы исключить недостатки и сложить достоинства обеих схем, некоторые производители используют решение, предполагающее установку форсунок в камеру сгорания и во впускной тракт. При это удается добиться обеднения смеси для повышения экономичности, не давая зарастать впускным клапанам отложениями. Примером может служить система D4-S от компании Toyota.
А возврата к карбюраторам уже точно не будет. Разве что в мире разом исчезнут все полупроводники…
