Jak działa wtrysk pośredni benzyny

Silniki benzynowe montowane we współczesnych samochodach mogą różnić się wieloma parametrami m.in. pojemnością skokową, liczbą cylindrów, sposobem doładowania czy rodzajem wtrysku. W dzisiejszym artykule pokażę Ci jak działa wtrysk pośredni benzyny, przybliżę jego budowę oraz najważniejsze wady i zalety. 

Zaczynając od podstaw, układ zasilania silnika paliwem ma za zadanie dostarczyć paliwo z baku do cylindrów za pośrednictwem układu wtryskowego. 

W układzie wtryskowym pośrednim wtryskiwacze paliwa są zawsze umieszczone przed cylindrem w kolektorze ssącym, a nie w samym cylindrze jak ma to miejsce w przypadku wtrysku bezpośredniego. Wtrysk pośredni dzieli się na dwa rodzaje: jednopunktowy (SPI) oraz wielopunktowy (MPI).

WTRYSK POŚREDNI JEDNOPUNKTOWY (SPI)

We wtrysku jednopunktowym znajdziesz tylko jeden wtryskiwacz dostarczający paliwo do wszystkich cylindrów. Jest on umieszczony w kolektorze ssącym przed przepustnicą.

Paliwo tłoczone jest ze zbiornika paliwa przez pompę elektryczną. Następnie po oczyszczeniu w filtrze paliwa trafia do zespołu wtryskiwacza – najpierw do regulatora ciśnienia, a następnie samego wtryskiwacza.

Potem paliwo jest podawane przez wtryskiwacz pod ciśnieniem ok. 1 bara do zespołu przepustnicy, gdzie tworzy mieszankę paliwowo-powietrzną.
Ilość wtryskiwanego paliwa jest zależna od czasu otwarcia wtryskiwacza. Minimalny czas otwarcia wynosi ok. 0,8ms na biegu jałowym (luzie) oraz przy ciepłym silniku. Gdy zapotrzebowanie na paliwo jest duże, wtryskiwacz podaje paliwo praktycznie cały czas.
Na ostatnim etapie mieszanka paliwowo-powietrzna wędruje przez kolektor dolotowy aż do poszczególnych cylindrów. 

WTRYSK POŚREDNI JEDNOPUNKTOWY-WADY I ZALETY

Pierwszą poważną wadą jest zastosowanie tylko jednego wtryskiwacza w całym układzie, przez co każdy z cylindrów dostaje podobną ilość paliwa bez względu na indywidualne zapotrzebowanie. Dodatkowo ze względu na różną drogę od wtryskiwacza do poszczególnych cylindrów rozdział mieszanki i jej skład jest niejednakowy. Gdy silnik jest zimny paliwo nie jest w stanie odparować i skrapla się na ściankach kolektora. Następnie w takiej formie trafia do komory spalania, co powoduje wysoką toksyczność i małą efektywność. Gdy silnik jest rozgrzany paliwo odparowuje i toksyczność znacząco maleje. To wszystko w konsekwencji skutkuje stosunkowo wysokim poziomem spalania. 

Praktycznie jedynymi plusami tego systemu jest bardzo prosta budowa oraz niskie koszty naprawy.

Niestety wtrysk pośredni jednopunktowy ma zbyt wiele wad, które spowodowały, że rozwiązanie to nie jest już stosowane od wielu lat. Jednymi z ostatnich samochodów z takim wtryskiem były Ranault Clio I czy Polonez. Wtrysk jednopunktowy został zastąpiony wtryskiem wielopunktowym. 

WTRYSK POŚREDNI WIELOPUNKTOWY (MPI)

W systemie wtrysku pośredniego wielopunktowego każdy cylinder ma swój osobny wtryskiwacz, który umieszczony jest w kanale dolotowym, bezpośrednio przed zaworem ssącym.

Ten niepozorny zabieg dał inżynierom naprawdę duże pole do popisu, a dokładniej możliwość sterowania każdym wtryskiem indywidualnie w zależności od aktualnych warunków pracy. W początkowych fazach rozwoju wtrysku pośredniego technologia mocno ograniczała możliwości sterowania, przez co wtrysk następował jednocześnie bez względu na aktualne położenie wału korbowego czy pozycję zaworów, co było bardzo nieefektywne. W kolejnym etapie rozwoju stosowano już wtrysk grupowy. Wtryskiwacze podawały paliwo parami – jednocześnie na cylinder 1 i 3, a następnie 2 i 4. We wczesnych systemach stosowano również dodatkowy wtryskiwacz, który był potrzebny do rozruchu zimnego silnika. Zrezygnowano z niego w systemie LE-Jetronic. W kolejnym rodzaju wtrysku, czyli wtrysku sekwencyjnym paliwo jest podawane osobno dla każdego cylindra w kolejności zapłonu, czyli przykładowo po kolei cylinder 1, 3, 4, 2. W tym systemie początek i czas (długość) wtrysku są jednakowe dla każdego cylindra. 

W 1879 do produkcji wprowadzono system Bosch M-Motronic, który rozwinął się aż do dzisiejszego sterownika silnika ECU, w którym każdy wtryskiwacz jest sterowany indywidualnie.

Sterownik odbiera sygnały z całej masy czujników m.in. sonda lambda, czujnika położenia wału, przepływomierza, czujników temperatury itd. Następnie na podstawie zebranych informacji dobiera odpowiednie proporcje paliwa oraz powietrza, ustala moment wtrysku, czy moment zapłonu. Dzięki temu może powstać mieszanka o składzie odpowiadającym aktualnym warunkom pracy i minimalnej toksyczności spalin. 

WTRYSK POŚREDNI WIELOPUNKTOWY-WADY I ZALETY

W porównaniu z wtryskiem jednopunktowym system wielopunktowy ma praktycznie same zalety. Dzięki zastosowaniu osobnego wtryskiwacza na cylinder możliwe stało się precyzyjne sterowanie wieloma parametrami w zależności od warunków pracy i zapotrzebowania. W konsekwencji zmniejszyło to zużycie paliwa, znacząco poprawiło dynamikę przy zachowaniu małej toksyczności spalin. Za wadę można uznać znaczne skomplikowanie konstrukcji, które doprowadziło do wyższych kosztów serwisowania i samej produkcji.

Jednak wtrysk pośredni benzyny staje się powoli przeżytkiem. W dzisiejszych czasach stosuje się już coraz częściej wtrysk bezpośredni, który do tej pory był kojarzony głównie z dieslami. W tym systemie wtryskiwacz powędrował z kanału dolotowego do samego cylindra. To jednak temat na osobny artykuł, który pojawi się już niebawem.