Urządzenie i zasada działania wielopunktowego wtrysku paliwa MPI

Ciśnieniowe układy wtrysku paliwa ewoluowały od prostych urządzeń mechanicznych do sterowanych elektronicznie układów rozproszonych, które indywidualnie dozują paliwo do każdego cylindra silnika. Skrót MPI (Multi Point Injection) oznacza zasadę dostarczania benzyny przez wtryskiwacze elektromagnetyczne do kolektora dolotowego, jak najbliżej zewnętrznej strony zaworu dolotowego. Obecnie jest to najczęstszy i masowy sposób organizacji zasilania silników benzynowych.

Co zawiera system

Głównym celem tej konstrukcji było dokładne dawkowanie cyklicznego zasilania paliwem, czyli obliczenie i odcięcie wymaganej ilości benzyny w zależności od masy powietrza dostarczanego do cylindrów oraz innych ważnych aktualnych parametrów silnika. Zapewnia to obecność głównych składników:

• pompa paliwa jest zwykle umieszczona w zbiorniku gazu;
• regulator ciśnienia i przewód paliwowy, może być pojedynczy lub podwójny, ze spustem powrotu paliwa;
• rampa z wtryskiwaczami (wtryskiwaczami) sterowanymi impulsami elektrycznymi;
• jednostka sterująca silnika (ECU), w rzeczywistości jest to mikrokomputer z zaawansowanymi urządzeniami peryferyjnymi, pamięcią stałą, wielokrotnego zapisu i o swobodnym dostępie;
• liczne czujniki monitorujące tryby pracy silnika, położenie kontrolek i innych układów pojazdu;
• siłowniki i zawory;
• kompleks oprogramowania i sprzętu do kontroli zapłonu, w pełni zintegrowany z ECM.
• dodatkowe środki zmniejszające toksyczność.

Sprzęt jest rozmieszczony we wnętrzu samochodu od bagażnika do komory silnika, węzły są połączone przewodami elektrycznymi, komputerowymi magistralami danych, przewodami paliwowymi, powietrznymi i podciśnieniowymi.

Funkcjonowanie poszczególnych jednostek i urządzeń jako całości

Benzyna jest dostarczana ze zbiornika ciśnieniowego za pomocą znajdującej się tam pompy elektrycznej. Silnik elektryczny i część pompowa pracują w środowisku benzyny, są nią również chłodzone i smarowane. Bezpieczeństwo przeciwpożarowe zapewnia brak tlenu niezbędnego do zapłonu, mieszanka z powietrzem wzbogaconym benzyną nie zapala się od iskry elektrycznej.

Po dwustopniowej filtracji benzyna dostaje się do szyny paliwowej. Ciśnienie w nim jest utrzymywane na stałym poziomie za pomocą regulatora wbudowanego w pompę lub szynę. Nadmiar jest odprowadzany z powrotem do zbiornika.

W odpowiednim momencie elektromagnesy wtryskiwaczy, zamocowane między rampą a kolektorem dolotowym, otrzymują sygnał elektryczny od sterowników ECM, aby się otworzyły. Paliwo pod ciśnieniem jest faktycznie wtryskiwane do zaworu wlotowego, jednocześnie rozpylając i odparowując. Ponieważ spadek ciśnienia na wtryskiwaczu jest utrzymywany na stałym poziomie, ilość dostarczanej benzyny zależy od czasu otwarcia zaworu wtryskiwacza. Zmianę podciśnienia w kolektorze uwzględnia program sterownika.

Czas otwarcia dyszy jest wartością wyliczoną obliczoną na podstawie danych otrzymanych z czujników:

• masowy przepływ powietrza lub ciśnienie bezwzględne w kolektorze;
• temperatura gazu dolotowego;
• stopień otwarcia przepustnicy;
• obecność śladów spalania detonacyjnego;
• temperatura silnika;
• częstotliwość obrotów i fazy położenia wału korbowego i wałków rozrządu;
• obecność tlenu w spalinach przed i za katalizatorem.

Ponadto ECM odbiera informacje z innych systemów pojazdu za pośrednictwem magistrali danych, zapewniając reakcję silnika w różnych sytuacjach. Program blokowy w sposób ciągły utrzymuje model matematyczny momentu obrotowego silnika. Wszystkie jego stałe są zapisane w wielowymiarowych mapach trybów.

Oprócz bezpośredniego sterowania wtryskiem układ zapewnia obsługę innych urządzeń, cewek i świec zapłonowych, odpowietrzenie zbiornika, stabilizację termiczną i wiele innych funkcji. ECM posiada sprzęt i oprogramowanie do przeprowadzania autodiagnostyki oraz dostarczania kierowcy informacji o wystąpieniu błędów i usterek.

Obecnie stosuje się tylko indywidualny wtrysk fazowy dla każdego cylindra. W przeszłości wtryskiwacze pracowały jednocześnie lub parami, ale nie optymalizowało to procesów zachodzących w silniku. Po wprowadzeniu czujników położenia wałka rozrządu każdy cylinder otrzymał oddzielne sterowanie, a nawet diagnostykę.

Cechy charakterystyczne, zalety i wady

MPI można odróżnić od innych układów wtryskowych obecnością pojedynczych dysz ze wspólną rampą skierowaną do kolektora. Wtrysk jednopunktowy miał pojedynczy wtryskiwacz, który zajął miejsce gaźnika i był do niego podobny z wyglądu. Wtrysk bezpośredni do komór spalania posiada dysze przypominające urządzenia do diesla z pompą wysokiego ciśnienia zamontowaną w głowicy bloku. Chociaż czasami, aby zrekompensować wady bezpośredniego wtrysku, jest on wyposażony w równoległą rampę roboczą do dostarczania części paliwa do kolektora.

Potrzeba zorganizowania wydajniejszego spalania w cylindrach doprowadziła do rozwoju urządzeń MPI. Paliwo dostaje się do mieszanki jak najbliżej komory spalania, skutecznie rozpyla i odparowuje. Pozwala to pracować na najbardziej ubogich mieszankach, zapewniając wydajność.

Precyzyjna, skomputeryzowana kontrola paszy umożliwia spełnienie stale rosnących norm toksyczności. Jednocześnie koszty sprzętu są stosunkowo niskie, maszyny z MPI są tańsze w produkcji niż z systemami bezpośredniego wtrysku. Wyższe i trwałe, a naprawy kosztują mniej. Wszystko to wyjaśnia przytłaczającą dominację MPI w nowoczesnych samochodach, zwłaszcza w klasach budżetowych.