Nepriame vstrekovanie paliva: O aký typ vstrekovania ide?

Nepriame vstrekovanie paliva je systém prípravy zmesi pre zážihový spaľovací motor, spaľujúci homogénnu zmes z ľahkoodpariteľných kvapalných palív a vzduchu. Nepriame vstrekovanie paliva a aj tvorba zmesi prebieha pred sacím ventilom, v potrubí alebo sacom kanáli. Palivo sa teda nevstrekuje priamo do valcov a práve preto sa toto vstrekovanie nazýva ako nepriame.

Pri tomto type vstrekovania paliva prechádza palivo pod tlakom cez dýzu vstrekovača s malým priemerom, vďaka čomu dochádza k rozprášeniu paliva na jemné čiastočky a jeho rýchlemu odparovaniu, čo v konečnom dôsledku urýchľuje tvorbu zmesi. Hlavnou úlohou systému nepriameho vstrekovania paliva je pripraviť čo najhomogénnejšiu zmes, so správnym pomerom vzduchu a paliva. Pre zážihové motory je správny stechiometrický pomer zmesi, pri ktorej je súčiniteľ prebytku vzduchu λ = 1.

Obsah

• Nepriame vstrekovanie paliva môžeme rozdeliť
• Jednobodové vstrekovanie paliva SPI
• Viacbodové vstrekovanie paliva MPI
• Nepriame vstrekovanie paliva vs karburátor

Vstrekovací systém nepriameho vstrekovania je vybavený elektronickou riadiacou jednotkou, ktorá pomocou snímaču otáčok zisťuje polohu kľukového hriadeľa. Vo vhodnom momente, pri otváraní sacieho ventilu, dá riadiaca jednotka pokyn vstrekovačom na vstreknutie paliva do prúdiaceho vzduchu. Dávka vstreknutého paliva sa upravuje podľa aktuálneho prietoku vzduchu, meraného pomocou váhy vzduchu, aby sa tak dosiahlo vhodné zloženie zmesi.

Riadiaca jednotka si však pomáha aj pomocou lambda sondy, ktorá kontroluje zloženie výfukových plynov a zisťuje súčiniteľ prebytku vzduchu, podľa čoho upravuje dávku paliva. Čím viac je plynový pedál stlačený, tým väčší je prietok vzduchu a tým dlhšie sú dávky paliva (vstrekuje sa viac paliva).

Nepriame vstrekovanie paliva môžeme rozdeliť:

Podľa konštrukcie vstrekovacieho zariadenia:

• mechanické

• elektromechanické

• elektronické

Podľa počtu vstrekovacích trysiek:

• jednobodové vstrekovanie paliva SPI

• viacbodové vstrekovanie paliva MPI

Podľa spôsobu práce:

• kontinuálne

• diskontinuálne

• simultánne

• skupinové

• sekvenčné

• individuálne

Podľa miesta vstrekovania paliva:

• do sacieho potrubia (väčšinou SPI)

• pred sací ventil (väčšinou MPI)

Jednobodové vstrekovanie paliva SPI:

Pri tomto type vstrekovania sa palivo vstrekuje pomocou jedného vstrekovacieho ventilu do spoločnej komory pred škrtiacou klapkou. Vstrekovací tlak paliva dosahuje 0,1 až 0,15 MPa (1 až 1,5 bar) nad hodnotou tlaku v sacom potrubí. Pri vidlicových motoroch je jednobodové vstrekovanie paliva riešené dvoma vstrekovacími ventilmi (pre každý rad valcov jeden so samostatnou komorou škrtiacej klapky).

Výhody jednobodového vstrekovania SPI:

• konštrukčná jednoduchosť

• dobré rozptýlenie paliva

• odparovanie paliva na horúcich stenách sacieho potrubia (zlepšuje sa tak príprava zmesi)

Nevýhody jednobodového vstrekovania SPI:

• vzdialenosť vstrekovacieho ventilu od spaľovacieho priestoru (predĺžený čas prípravy zmesi)

• nerovnomerné rozdelenie zmesi pre jednotlivé valce

• kondenzovanie paliva na studených stenách sacieho potrubia

• pomalá reakcia na zmenu pracovných podmienok motora

Viacbodové vstrekovanie paliva MPI:

Pri tomto type vstrekovania sa palivo vstrekuje pomocou vstrekovacích ventilov priradených k jednotlivým valcom. To znamená, že ku každému jednému valcu je priradený jeden vstrekovací ventil. Palivo sa vstrekuje pred sací ventil, čím sa zabezpečí rovnaké zloženie pracovnej zmesi pre každý jeden valec. Pri viacbodovom vstrekovaní MPI je vstrekovací tlak paliva 0,2 až 0,3 MPa (2 až 3 bar) nad hodnotou tlaku v sacom potrubí.

Výhodou viacbodového vstrekovania je okrem presného dávkovania množstva paliva pre každý jeden valec aj presné časovanie vstreku paliva. Časovanie vstreku a okamih vstreku paliva je totiž veľmi dôležitý pre optimalizáciu spotreby a emisií.

Pri viacbodovom vstrekovaní paliva MPI môžeme podľa okamihu vstreku paliva rozdeľovať vstrekovanie paliva na:

Simultánne vstrekovanie:

Všetky vstrekovacie ventily vstrekujú palivo súčasne, bez ohľadu na prebiehajúci zdvih valcov. Dávka paliva rozdelená na dve časti, aby sa však vykompenzovali rozdiely v čase prípravy zmesi pre jednotlivé valce. To znamená, že polovica dávky paliva sa vstrekne pri jednom otočení kľukového hriadeľa a druhá polovica dávky paliva pri druhom otočení kľukového hriadeľa.

Skupinové vstrekovanie:

Vstrekovacie ventily jednotlivých valcov sú rozdelené do skupín. Tieto skupiny vstrekovacích ventilov vstrekujú do valcov celú dávku paliva súčasne počas jedného cyklu.

Sekvenčné vstrekovanie:

Vstrekovacie ventily vstrekujú palivo cez sací ventil jednotlivo, podľa poradia zapaľovania s rovnakým predstihom pre všetky valce. Celá dávka paliva sa vstrekuje len raz počas jedného cyklu pred začiatkom sacej fázy.

Individuálne vstrekovanie:

Pracuje podobne ako sekvenčné vstrekovanie, avšak umožňuje ovplyvňovať dobu vstreku a predvstrek paliva individuálne pre každý valec. Individuálne vstrekovanie paliva umožňuje vyrovnávať nepravidelný chod motora spôsobený rozdielnými podmienkami pri plnení valcov.

Nepriame vstrekovanie paliva vs karburátor:

Pri vstrekovacom zariadení sa na rozdiel od karburátora (palivo je vysávané podtlakom v jeho hrdle) palivo vstrekuje do prúdu čistého vzduchu pretlakom. Pri tomto vstrekovaní paliva je možné dosiahnuť lepšie rozprášenie paliva vo vzduchu čo vedie k tvorbe homogénnejšej zmesi. Rýchlosť odparovania paliva taktiež nie je závislá od tvaru a dĺžky sacieho potrubia, či rýchlosti prúdenia vzduchu ako pri karburátore, ale môže byť priamo ovplyvnená vstrekovacím tlakom, či dĺžkou a počtom vstrekov.

Vo všeobecnosti platí, že čím vyšší je vstrekovací tlak, tým lepšie sa palivo rozpráši, vďaka čomu má motor vyšší výkon, nižšiu spotrebu, no taktiež je ekologickejší.