Distribuované vstřikování: zařízení a výhody
O čem to mluvíme? Distribuované vstřikování paliva je dalším stupněm evoluce spalovacích motorů, které nahradily karburátorové a jednovstřikové motory. Jeho rozdílem je přítomnost vstřikovače pro přívod palivové směsi do každého válce, jehož činnost je řízena ECU. Tato konstrukce snížila spotřebu paliva a emise.
Co bych měl hledat? V současnosti se však distribuované vstřikování postupně stává minulostí a ustupuje technologicky vyspělejšímu přístupu – přímému vstřikování. Pro majitele automobilu jsou však důležité nejen ukazatele spotřeby paliva, ale také spolehlivost a udržovatelnost systému.
V tomto článku:
- Úlohy systému vstřikování paliva
- Distribuované injekční zařízení
- Typy distribuovaných vstřikovacích systémů
- Porovnání distribuovaného vstřikování s přímým vstřikováním
- Kombinace přímého a distribuovaného vstřikování
- Často kladené otázky o vícebodovém vstřikování
Úlohy systému vstřikování paliva
Pro pochopení rozdílu mezi přímým a distribuovaným vstřikováním paliva je nutné si připomenout základy spalovacího motoru a podrobněji prozkoumat konstrukci odpovídajících typů motorů.
Stručně řečeno, v systémech distribuovaného vstřikování paliva elektronická řídicí jednotka vyhodnocuje informace z více senzorů, aby vypočítala přesné množství paliva, které motor v danou chvíli potřebuje. V tomto případě se bere v úvahu mnoho faktorů: zatížení elektrárny, poloha škrtící klapky, spotřeba kyslíku atd.
Úlohy systému vstřikování paliva
Výsledkem je optimální poměr paliva a vzduchu ve směsi paliva a vzduchu. To zajišťuje nejen maximální výkon motoru, ale také snižuje množství škodlivých emisí do atmosféry, protože palivo téměř úplně shoří.
V rané fázi zavádění vstřikovacích motorů do automobilového průmyslu byly do většiny vozidel instalovány motory s distribuovaným vstřikováním. Ekologové však následně dokázali dosáhnout vývoje zařízení s vylepšeným designem a šetrnějším dopadem na životní prostředí. Tak se rozšířily elektrárny s přímým vstřikováním paliva.
Klíčové rozdíly mezi těmito dvěma typy motorů jsou následující:
- Distribuované vstřikování paliva je přívod paliva do motoru prostřednictvím vstřikovačů, ze kterých se dostává do sacího potrubí a následně přes sací ventil přímo do válců.
- Při přímém vstřikování je benzín dodáván přes vstřikovače přímo do spalovací komory a vzduch vstupuje přes sací ventil ze sacího potrubí.
Úlohy systému vstřikování paliva
Distribuované injekční zařízení
U systémů centrálního vstřikování je směs paliva a vzduchu dodávána do válců uvnitř sacího potrubí pomocí jediného vstřikovače.
Pokročilejší systémy používají samostatný vstřikovač na sacím traktu válce. Přes ně je přes elektronickou řídicí jednotku přiváděno přesně vypočítané množství benzínu do vstupního ventilu při smíchání paliva s kyslíkem vzniká hořlavá směs.
Motory s distribuovaným vstřikováním poskytují lepší palivovou účinnost, spotřebu paliva a snižují emise do atmosféry. Činnost vstřikovačů zajišťuje elektronická řídicí jednotka – minipočítač, který nepřetržitě analyzuje data přicházející ze senzorů a vypočítává přesné množství paliva potřebného v konkrétním okamžiku.
Produkty z kategorie
- Přítokový výkon, l/min 1400
- Objem přijímače, l 500
Na úvěr od 9 487/měsíc
Přidat do košíku Koupit 1 kliknutím
- Chladivo R134A
- Vakuová pumpa 120 l/min
Na úvěr od 10 747/měsíc
Přidat do košíku Koupit 1 kliknutím
- Počet kusů, ks 387
- Hmotnost, kg 110
Na úvěr od 9 313/měsíc
Přidat do košíku Koupit 1 kliknutím
- Napájecí napětí, V 380
- Rozsah provozního napětí 323–437 V
Na úvěr od 5 356/měsíc
Přidat do košíku Koupit 1 kliknutím
ECU také sleduje provozní parametry motoru a porovnává je s optimálními hodnotami uloženými v paměti. Při zjištění odchylek od normálních provozních podmínek motoru se na přístrojové desce řidiče rozsvítí speciální světelná kontrolka. Pokud dojde k vážným poruchám, odpovídající informace se zaznamenají také do paměti palubní řídicí jednotky.
Distribuovaný systém vstřikování paliva se skládá z následujících prvků:
- systém přívodu paliva a čištění;
- systém přívodu a čištění kyslíku;
- systém pro filtrování a spalování zbytků benzínu;
- elektronická jednotka se senzory;
- systém odvodu výfukových plynů a dodatečného spalování.
Typy distribuovaných vstřikovacích systémů
Pracovní postup systému distribuovaného vstřikování motoru závisí na typu softwaru nainstalovaného v ECU a také na typu vstřikovačů. Každý typ postřiku má své vlastní nuance, ale lze je obecně popsat následovně.
Režim simultánního vstřikování
Takové systémy se v současnosti nepoužívají. Podstatou jejich práce je, že ECU vyšle příkaz ke vstřikování paliva do všech válců najednou. V tomto případě při počátečním sacím zdvihu v jednom válci systém dodává palivo do všech potrubí sacího potrubí.
Nevýhodou této konstrukce je, že 4-taktní motor pracuje se sekvenčním spalováním válců. Zatímco jeden píst vykonává sací zdvih, ve zbývajících válcích probíhají další fáze činnosti (komprese, zdvih a výfuk). To znamená, že v jednu chvíli pracuje pouze jeden válec a v ostatních zůstává palivo, dokud se neotevře příslušný ventil.
Směs ne vždy zcela shořela, což vedlo ke zvýšeným emisím CO. Tento typ zařízení je typický pro vozidla vyrobená v 1970. a 1980. letech XNUMX. století, kdy byly ropné produkty levné a stav životního prostředí a jeho znečištění výfukovými plyny ještě nebyly důvodem k obavám.
Režim simultánního vstřikování
Párový režim
U takových motorů bylo zavedeno samostatné vstřikování paliva do každého válce. To umožnilo snížit objem nespáleného paliva a zlepšit účinnost.
Sekvenční režim (rozdělení paliva podle časování ventilů)
Takové systémy se používají ve všech dnes vyráběných vozidlech. Na nich ECU řídí činnost každého vstřikovače zvlášť. Pro zlepšení palivové účinnosti je palivo dodáváno mírně před otevřením sacího ventilu, což zajišťuje, že do sacího potrubí vstupuje hotová směs paliva a vzduchu. Postřik se provádí pomocí jedné trysky během celého pracovního cyklu motoru. U čtyřválcového motoru funguje palivový systém podobně jako zapalovací jednotka, typicky v pořadí 1/3/4/2.
Motory se sekvenčním vstřikováním jsou vysoce ekologické a ekonomické, proto se dnes aktivně vyvíjejí jejich pokročilejší modifikace.
Porovnání distribuovaného vstřikování s přímým vstřikováním
Pojďme se blíže podívat na vlastnosti motorů vybavených vstřikovacími systémy HPi, GDI, CGI, FSI a MPI:
- U motorů se systémem přímého vstřikování je tlak paliva výrazně vyšší než u systémů s distribuovaným přívodem paliva. K zajištění správného chodu motoru se používá vysokotlaké palivové čerpadlo.
- Vstřikovače v systému přímého vstřikování mají zařízení, které zajišťuje roztočení kapiček paliva na výstupu. Díky tomu se rychleji vypařují. V systému distribuovaného přívodu paliva zase vstřikovač zajišťuje vytvoření palivového hořáku.
Je zřejmé, že motory vybavené vstřikovacím systémem MPI mají jednodušší konstrukci. Také u elektráren s přímým vstřikováním závisí výkon na distribuci vzduchu uvnitř motoru a objemu paliva dodávaného do válců. V tomto ohledu se písty takových motorů vyznačují složitým profilovaným designem.
Porovnání distribuovaného vstřikování s přímým vstřikováním
Podobný úkol plní sací ventily, které jsou přítomny v konstrukci potrubí systému přímého vstřikování paliva. Systémy HPi, GDI, CGI a FSI tvoří směs paliva a vzduchu ve vrstvách. Pouze malá část benzínu, která se dostane do přímého kontaktu se zapalovací svíčkou, je zcela spálena, nebo může dojít ke zničení palivového mraku a obohacení směsi o kyslík. V MPI jsou sací potrubí paliva zodpovědná pouze za dodávku směsi paliva a kyslíku do spalovací komory, takže na rozdíl od motoru s přímým vstřikováním nemají klapky ani šroubový tvar.
To jsou hlavní vlastnosti motorů vybavených systémem distribuovaného vstřikování. Pokud se podíváme na konstrukci blíže, lze za nevýhodu považovat přítomnost složité soustavy vstřikovačů, vysokotlakého palivového čerpadla, speciálního pístu a speciálního sacího potrubí, neznamená to však, že by MPI v příštích letech zcela vypadl z provozu.
V určitém okamžiku však MPI ze scény zmizí. Důvod je stejný jako u ukončení výroby karburátorových motorů s centrálním palivovým systémem – nedostatečná účinnost motorů s distribuovaným vstřikováním a jejich negativní dopad na životní prostředí. Laboratorní studie ukázaly, že za stejných podmínek spotřebují motory s přímým plněním o 20–25 % méně paliva a zároveň zvýší výkon až o 10 %. Není divu, že všichni přední výrobci dnes investují do vývoje elektráren tohoto typu.
I při vysoké šetrnosti k životnímu prostředí však motory vybavené přímým vstřikováním stále produkují emise s vysokou koncentrací sazí. Právě tato vlastnost z nich dělá jediného skutečného konkurenta pro vznětové motory.
Porovnání distribuovaného vstřikování s přímým vstřikováním
Kombinace přímého a distribuovaného vstřikování
Distribuované vstřikování nebo přímé vstřikování – co je lepší? V posledních letech byla relevance tohoto problému snížena aktivním vývojem motorů, které mají oba systémy současně, to znamená, že vstřikovače jsou umístěny jak přímo ve válcích, tak před ventily na vstupu do sacího potrubí.
Distribuované vstřikování lze použít v šetrných režimech a při nutnosti zvýšit výkon se zapne přímý přívod paliva do spalovacího prostoru. Konkrétní provozní režim motoru závisí na nastavení elektronické řídicí jednotky a značce vozu. V takových systémech je velký prostor pro inženýrské experimenty.
Paralelní použití distribuovaného a přímého vstřikování by mělo otevřít možnost odstranění některých technických závad. Zejména sací ventily dostávají dostatečné mazání a chlazení, protože z rozdělovacího potrubí pochází malý objem paliva. Teoreticky by se měla zvýšit i životnost vstřikovačů, protože se jejich dva typy používají střídavě. To vše neruší hledání pokročilejších inženýrských metod využití chudých směsí a různých časů vstřikování.
Kombinovaná dodávka paliva v reálu nijak nezjednodušuje vstřikovací systém a nezvyšuje životnost součástí v něm obsažených. Zařízení obsahuje také vysokotlaké palivové čerpadlo, další vstřikovače a nastavení zařízení je poměrně složité. Dnes již najdete kombinované systémy, které běží na plyn, ale v provozu jsou velmi rozmarné a jsou poměrně drahé.
Často kladené otázky o vícebodovém vstřikování
Jaký typ vstřikování je vhodnější pro použití při vysokých rychlostech vozidla?
Když se vůz pohybuje vysokou rychlostí, elektronická řídicí jednotka obvykle zapne stechiometrický režim výroby směsi. Vyznačuje se zvýšenou spotřebou paliva, které se spotřebuje ve stejném množství jako při použití tradičního distribuovaného vstřikování.