Palivový systém benzínového motoru
V karburátorovém motoru Jako palivo se používá benzín. Benzín je vysoce hořlavá kapalina, která se získává ze surové ropy přímou destilací neboli krakováním. Benzín je jednou z hlavních složek hořlavé směsi. Za normálních podmínek spalování pracovní směs postupně zvyšuje tlak ve válcích motoru. Při použití paliva nižší kvality, než vyžadují technické parametry motoru automobilu, se rychlost hoření pracovní směsi může zvýšit až 100krát a dosahuje až 2000 m/s, takto rychlé hoření směsi se nazývá detonace. Tendence benzínu k výbuchu je konvenčně charakterizována oktanovým číslem: čím vyšší je oktanové číslo benzínu, tím méně je náchylný k výbuchu. Benzín s vyšším oktanovým číslem se používá v automobilových motorech s vyšším kompresním poměrem. Pro snížení detonace se do benzínu přidává ethylová kapalina.
Ve válcích motoru automobilu probíhá pracovní proces poměrně rychle. Pokud se například klikový hřídel otáčí rychlostí 2000 ot./min., je každý zdvih dokončen za 0,015 s. K tomu musí být rychlost spalování paliva 25-30 m/s. Spalování paliva ve spalovací komoře však probíhá pomaleji. Pro zvýšení rychlosti spalování je palivo rozdrceno na drobné částice a smícháno se vzduchem. Bylo zjištěno, že pro normální spalování 1 kg paliva je zapotřebí 15 kg vzduchu, směs s takovým poměrem (1:15) se nazývá normální. Při tomto poměru však nedochází k úplnému spálení paliva. Pro úplné spálení paliva je potřeba více vzduchu a poměr paliva ke vzduchu by měl být 1:18. Tato směs se nazývá chudá. Se zvyšujícím se poměrem rychlost spalování prudce klesá a při poměru 1:20 k zapálení vůbec nedochází. Ale největšího výkonu motoru je dosaženo s poměrem 1:13, v tomto případě je rychlost spalování blízká optimální. Tato směs se nazývá obohacená. S tímto složením směsi nedochází k úplnému spalování paliva, a proto s rostoucím výkonem roste spotřeba paliva.
Když motor běží, rozlišují se následující režimy:
1) nastartování studeného motoru;
2) provoz při nízkých otáčkách klikového hřídele (režim volnoběhu);
3) práce při částečném (středním) zatížení;
4) provoz při plném zatížení;
5) provoz s prudkým nárůstem zatížení nebo otáček klikového hřídele (zrychlení).
Pro každý jednotlivý režim musí být složení hořlavé směsi odlišné.
Palivový systém motoru je určen k přípravě a přivádění hořlavé směsi do spalovacích komor, palivový systém navíc reguluje množství a složení pracovní směsi.
Palivový systém karburátorového motoru obsahuje následující prvky:
1) palivová nádrž;
2) palivové potrubí;
3) palivové filtry;
4) palivové čerpadlo;
5) karburátor;
6) vzduchový filtr;
7) výfukové potrubí:
8) sací potrubí;
9) tlumič výfuku.
V moderních automobilech se místo palivových systémů karburátorů stále častěji používají systémy vstřikování paliva. Motory osobních automobilů mohou být vybaveny systémem distribuovaného vstřikování paliva nebo centrálním jednobodovým systémem vstřikování paliva.
Systémy vstřikování paliva mají oproti karburátorovým napájecím systémům řadu výhod:
1) absence dodatečného odporu proudění vzduchu v podobě difuzoru karburátoru, což přispívá k lepšímu plnění spalovacích prostorů válců a získání vyššího výkonu;
2) zlepšení vyplachování válců využitím možnosti delší doby překrytí ventilů (se sacím i výfukovým ventilem otevřeným současně);
3) zlepšení kvality přípravy pracovní směsi proplachováním spalovacích komor čistým vzduchem bez příměsí palivových par;
4) přesnější rozdělení paliva mezi válce, což umožňuje používat benzín s nižším oktanovým číslem;
5) přesnější výběr složení pracovní směsi ve všech fázích provozu motoru s přihlédnutím k jeho technickému stavu.
Kromě výhod má vstřikovací systém jednu významnou nevýhodu. Systém vstřikování paliva má vyšší stupeň složitosti při výrobě dílů a tento systém zahrnuje i mnoho elektronických součástek, což vede ke zvýšení ceny vozu a náročnosti jeho údržby.
Distribuovaný systém vstřikování paliva je nejmodernější a nejpokročilejší. Hlavním funkčním prvkem tohoto systému je elektronická řídicí jednotka (ECU). ECU je v podstatě palubní počítač vozidla. ECU zajišťuje optimální řízení motorových mechanismů a systémů a zajišťuje nejhospodárnější a nejefektivnější provoz motoru s maximální ochranou životního prostředí ve všech režimech.
Distribuovaný systém vstřikování paliva se skládá z:
1) subsystémy přívodu vzduchu se škrtícím ventilem;
2) subsystémy přívodu paliva se vstřikovači, jeden pro každý válec;
3) systémy pro dodatečné spalování výfukových plynů;
4) systémy pro zachycování a zkapalňování benzinových par.
Kromě řídicích funkcí má ECU funkce samoučící, diagnostické a autodiagnostické a do paměti ukládá i předchozí parametry a charakteristiky chodu motoru, změny jeho technického stavu.
Centrální jednobodový systém vstřikování paliva Od systému distribuovaného vstřikování se liší tím, že nemá samostatné (distribuované) vstřikování benzínu pro každý válec. Přívod paliva v tomto systému je realizován pomocí centrálního vstřikovacího modulu s jedním elektromagnetickým vstřikovačem. Přívod směsi paliva a vzduchu je regulován škrticí klapkou. Rozdělení pracovní směsi mezi válce se provádí stejným způsobem jako v palivovém systému karburátoru. Zbývající prvky a funkce tohoto palivového systému jsou stejné jako u systému distribuovaného vstřikování.