Жесткие требования нормы Евро 6 по снижению снижение выбросов твердых частиц в 10 раз, уменьшения выбросов токсичных веществ и СО2 за счет снижения расхода топлива привело к необходимости применения двойной (бинарной) системы впрыска бензиновых двигателей. Такая система состоит из системы впрыска во впускной трубопровод и системы впрыска в цилиндры двигателя.
Схема системы показана на рис. 6.24, а отдельные ее компоненты на рис. 6.25.
позиции соответствуют позициям рис. 9.50. 13 – датчик температуры воздуха на впуске с датчиком давления во впускном коллекторе; 14 – дроссельная заслонка.
Система впрыска во впускной коллектор (MPI). В состав системы впрыска во впускной коллектор MPI входит собственный датчик давления — датчик низкого давления топлива 5. Подача топлива осуществляется подкачивающим топливным насосом 4 в топливном баке 3 и регулируется по потребности. Подкачивающий топливный насос G6 подключён к блоку управления топливного насоса и управляется через него блоком управления двигателя. Топливная рампа MPI изготовлена из пластмассы. Форсунки 7 MPI установлены в пластмассовом впускном коллекторе.
Топливо в систему впрыска MPI поступает от имеющегося на насосе высокого давления штуцера низкого давления. Это позволяет охлаждать насос высокого давления при работе двигателя. Для уменьшения пульсаций, передаваемых насосом высокого давления в рампу, в штуцере низкого давления на насосе высокого давления установлен дроссель.
Система впрыска высокого давления (FSI). Эта система включает в себя топливный насос высокого давления 9, рампу, датчик высокого давления 10, форсунки непосредственного впрыска 12. Впрыск топлива форсунками осуществляется непосредственно в цилиндры двигателя под давлением 200 кгс/ см2.
Алгоритм работы двойной системы впрыска заключается в следующем. Прежде всего, по специальной характеристике определяется, должен ли двигатель работать в режиме MPI (впрыск во впускной коллектор) или FSI (непосредственный впрыск).
На холодном двигателе (температура ОЖ ниже примерно 45 °C в зависимости от температуры масла) всегда используется режим непосредственного впрыска, как и при любом запуске двигателя. При длительной работе в режиме впрыска во впускной коллектор топливо в форсунках высокого давления может закоксовываться. Чтобы этого не происходило, система в таких случаях периодически на короткое время включает непосредственный впрыск, промывая таким образом форсунки высокого давления.
При пуске двигателя производится трёхкратный непосредственный впрыск в такте сжатия. Для прогрева нейтрализатора выполняется двукратный непосредственный впрыск, один раз в такте впуска и один раз в такте сжатия. При этом момент впрыска несколько смещается в сторону «поздно». По мере прогрева двигателя (> 45 °C) на частичных нагрузках производится переключение на впрыск во впускной коллектор. На прогретом двигателе впрыск топлива до камеры сгорания даёт оптимальную гомогенизацию топливовоздушной смеси. Другими словами, у топлива есть больше времени, чтобы смешаться с воздухом и частично испариться. В результате смесь сгорает быстро и оптимально (с точки зрения КПД). Кроме того, не происходит затрат мощности двигателя на привод насоса высокого давления.
На высокой нагрузке производится двукратный непосредственный впрыск, один раз в такте впуска и один раз в такте сжатия.
При выходе одной из двух систем впрыска из строя другая система обеспечивает работу двигателя в аварийном режиме. Автомобиль тем самым сохраняет возможность двигаться и не требует эвакуации.
Система впрыска во впускной коллектор MPI, установленная в дополнение к системе непосредственного впрыска, обладает существенными преимуществами:
- Вследствие более гомогенного смесеобразования, уровень выбросов твёрдых частиц двигателем на порядок уменьшается.
- В диапазоне низких нагрузок возможна большая степень открытия дроссельной заслонки. Это снижает расход топлива.
- Меньшее попадание топлива на стенки в процессе впрыска позволяет сократить количество топлива, оказывающегося в моторном масле.
- При пуске двигателя впрыск топлива может начинаться раньше (так как нет необходимости ждать, пока механический ТНВД создаст высокое давление топлива, низкое давление в системе MPI достигается быстрее), что означает более быстрый пуск холодного двигателя.
- Уменьшение шумности на холостом ходу, поскольку на холостом ходу используется преимущественно впрыск во впускной коллектор (MPI), а форсунки MPI работают тише, чем FSI.
- Вплоть до средних нагрузок для уменьшения выбросов твёрдых частиц выбирается режим MPI.
- В направлении полной нагрузки реализуется смешанный режим с малой долей MPI, в результате чего происходит равномерная базовая гомогенизация рабочей смеси и снижаются выбросы СO2.