Vstrekovanie paliva (zážihový motor)

dýza

Vstrekovanie paliva je spôsob prípravy zmesi zážihového spaľovacieho motora spaľujúceho zmes pripravenú z ľahkoodpariteľných kvapalných palív a vzduchu. Palivo pod tlakom prechádza cez dýzu s malým priemerom, následkom čoho dôjde k jeho rozprášeniu na drobné čiastočky a rýchlemu odparovaniu. Alternatívnym spôsobom prípravy zmesi pre zážihový motor je využitie karburátora. Tento spôsob dominoval zážihovým motorom mnoho rokov. Až s rozvojom mikroelektroniky a vďaka svojim výhodám sa koncom osemdesiatych rokov 20. storočia stalo vstrekovanie paliva štandardným spôsobom prípravy zmesi.

História

Vstrekovacie zariadenia sa používali už v počiatočných obdobiach vývoja spaľovacích motorov pre lietadlové motory. Okrem dobrého rozprášenia paliva poskytovali aj nezávislosť na gravitácii, atmosférického tlaku a polohe motora. Prvé vstrekovacie zariadenia pre vozidlové motory sa objavili na trhu v 60. rokoch 20. storočia v USA. Tieto zariadenia boli sprvu mechanické, neskôr s pokračujúcim rozvojom a miniaturizáciou počítačov elektromechanické, a dnes sú prevažne elektronické. Prvý plne elektronicky riadený systém vstrekovania zaviedla do výroby spoločnosť Bosch v roku 1967 pod názvom D-Jetronic.

Prvé vstrekovacie zariadenia pracovali s otvoreným regulačným obvodom a preberali len rolu systému prípravy zmesi. Ostatné komponenty motora aj naďalej plnili svoju funkciu (napríklad rola odstredivej a podtlakovej regulácie rozdeľovača pri určovaní predstihu zážihu). V roku 1976 došlo k rozšíreniu zariadení s uzavretým regulačným obvodom - s lambda-sondou a trojcestným katalyzátorom. Tento posun umožnil lepšie riadiť a znižovať emisie motora. Riadiaca jednotka vstrekovacieho systému začala postupne preberať okrem úlohy prípravy zmesi aj ďalšie úlohy spojené s riadením motora napr. riadenie predstihu zapaľovania, recirkuláciu výfukových plynov, diagnostiku motora. V roku 1979 spoločnosť Bosch uviedla systém Motronic - digitálny systém riadenia motora.

Prvé elektrické vstrekovacie systémy boli osadzované jednou vstrekovacou tryskou umiestnenou obvykle v mieste, kde býval karburátor. Neskôr umožnilo zvýšenie výkonu počítačového riadiaceho systému montáž viacerých trysiek, obvykle jednej na každý valec, pričom trysky sa presunuli bližšie k valcom. Ďalší vývoj viedol k vysokotlakovým vstrekovacím systémom s priamym vstrekom s vstrekovacou tryskou umiestnenou priamo na valci. V roku 2000 je na trh uvedený systém DI-Motronic a v roku 2005 DI-Motronic 2.generácie, opäť od spoločnosti Bosch, určené pre riadenie zážihových motorov s priamym vstrekom.

Základné rozdelenie

Vstrekovacie systémy pre zážihové motory sa rozdeľujú na dve základné skupiny. Príslušnosť k jednotlivej skupine je ľahko rozlíšiteľná podľa umiestnenia vstrekovacích jednotiek vzhľadom k spaľovaciemu priestoru, podľa toho dostali aj svoje pomenovanie. Z umiestnenia vstrekovačov vyplývajú zásadné rozdiely v príprave zmesi, čo sa prejaví na rozdielnych výkonových a prevádzkových vlastnostiach motorov.

Nepriamy vstrek paliva

Systémy s nepriamym vstrekom paliva majú za sebou dlhú históriu a patria k štandardnej výbave zážihových motorov. Ich základnou úlohou je pripraviť čo najhomogénnejšiu zmes paliva so vzduchom v správnom pomere. Pre bežné motory vybavené trojcestným katalyzátorom je správny stechiometrický pomer, t. j. súčiniteľ prebytku vzduchu λ = 1. Vstrekovacie tlaky sú 0,2 až 1 MPa.

Priamy vstrek paliva

Priamy vstrek paliva patrí medzi moderné systémy. Na rozdiel od nepriameho vstreku, sa vyžaduje vyšší vstrekovací tlak a motor môže pracovať aj s veľmi chudobnou zmesou 1:30 až 1:50. Motor je konštruovaný tak, aby bola len v okolí elektród zapaľovacej sviečky v okamihu zážihu zmes v zápalnom zložení (blízka stechiometrickému pomeru). V ostatných častiach valca je prebytok vzduchu. Takéto riešenie umožňuje znížiť spotrebu paliva a odstrániť, alebo znížiť nepriaznivý vplyv regulácie škrtiacou klapkou. Správne rozloženie zmesi v spaľovacom priestore sa riadi buď vírením zmesi, hranou piesta, prispôsobením sacích ventilov alebo prispôsobením vstrekovacej trysky ktorá jedným vstrekovacím lúčom vytvára zápalnú zmes v okolí zapaľovacej sviečky

Výhody vstrekovania paliva

V porovnaní s karburátorovým spôsobom prípravy zmesi má vstrekovanie paliva nasledovné výhody:

• vyšší maximálny výkon
• nižšia spotreba paliva
• nižšie emisie, najmä pri prechodových režimoch
• lepšia atomizácia paliva
• menší hydraulický odpor nasávacieho traktu motora
• dobrá rovnomernosť rozdelenia zmesi
• dobré spúšťanie motora
• správna funkcia pri ľubovoľnej polohe motora
• zvýšená bezpečnosť z hľadiska možnosti vzniku požiaru.

Najmä stále prísnejšie požiadavky na plnenie noriem emisií dopravných prostriedkov, ako aj požiadavky na lepšiu ekonomiku prevádzky a dynamické vlastnosti motorov umožnili vstrekovacím systémom vytlačenie karburátorov.

Pozri aj

• Vstrekovanie paliva

Zdroje

• Hromádko J.,Hromádko J., Hönig V., Miler P.: Spalovací motory. Grada Publishing a.s. 2011.
• Trnka J., Urban J.: Spaľovacie motory. Alfa Bratislava, 1992.