Benzínové vstřikovače

Vývoj a použití.

Zásobování benzinových motorů palivem prošlo v posledních desetiletích značným vývojem. Od počátků tohoto typu motorů se konstruktéři snažili zlepšit účinnost jejich napájení s cílem dosáhnout vyšší účinnosti, výkonu a nižší spotřeby paliva. Od jednoduchých karburátorů přes mechanické a elektronické vstřikovací systémy až po pokročilé technologie přímého vstřikování mělo každé řešení své jedinečné výhody a nevýhody. Dnešní technologie přímého vstřikování (GDI) představují vrchol přesnosti a účinnosti, i když vývoj v této oblasti stále pokračuje a usiluje o ještě vyšší účinnost a ekologičnost. Pokročilé systémy vstřikování dokáží lépe řídit proces spalování, což vede k podstatně nižším emisím. Díky tomu jsou automobily šetrnější k životnímu prostředí a splňují přísnější emisní normy. 

Mezníkem ve vývoji technologie vstřikování paliva bylo zavedení vstřikovacích systémů v 60. letech 20. století, kdy společnost Bosch představila systém D-Jetronic, první elektronický systém vstřikování paliva, který umožňoval přesnější dávkování paliva pomocí senzorů a elektronické řídicí jednotky. V následujících desetiletích byla tato technologie postupně zdokonalována a v 80. letech 20. století se objevily pokročilejší systémy, jako například L-Jetronic, který jako první využíval měřič hmotnostního průtoku vzduchu. 

Na trhu se objevily systémy s jedním centrálním vstřikovačem nahrazujícím karburátor (odtud název jednobodové vstřikování), ale jejich místo poměrně rychle zaujaly systémy, v nichž je palivo dodáváno do každého válce samostatným vstřikovačem (tzv. vícebodové vstřikování). Potřeba přesného řízení motoru a snížení spotřeby paliva vedla k vývoji sekvenčního řízení vstřikovačů, tj. samostatného otevírání a zavírání každého vstřikovače. Následoval vývoj sériově vyráběných systémů přímého vstřikování benzinu, které dále snížily spotřebu paliva a přispěly ke snížení emisí výfukových plynů.

Konstrukce a princip činnosti.

Vstřikovací systém benzinového motoru se skládá z několika základních součástí:

1. Palivová nádrž
2. Palivové čerpadlo
3. Palivový filtr
4. Vysokotlaké čerpadlo (v systémech přímého vstřikování)
5. Regulační ventil tlaku paliva
6. Palivová lišta
7. Snímač(e) tlaku a teploty paliva
8. Vstřikovače paliva
9. Elektronická řídicí jednotka motoru a řada snímačů a akčních členů 

Benzínový vstřikovač obsahuje následující součásti:

1. Pouzdro vstřikovače
2. Regulační ventil (elektromagnetický nebo piezoelektrický)
3. Spire
4. Tryska
5. Vstupní filtr a těsnění

Vstřikovače benzinu jsou posledním článkem vstřikovacího systému a jsou zodpovědné za přesné dodávání správné dávky paliva do válců motoru. Palivo nasávané z nádrže je do systému čerpáno pod tlakem a následně čištěno průchodem přes filtr. V systémech nepřímého vstřikování jde palivo do nádrže a odtud do vstřikovačů. V systémech přímého vstřikování je mezi palivovým filtrem a akumulátorem (lištou) čerpadlo, které vytváří vysoký tlak paliva. Palivo je vstřikováno po otevření vstřikovače, což se děje přivedením napětí do akčního členu, kterým je obvykle cívka. V některých řešeních, zejména v systémech přímého vstřikování, jsou přítomny piezoelektrické vstřikovače. Proces začíná v elektronické řídicí jednotce motoru (ECU), která na základě signálů z různých snímačů (např. snímače hmotnostního průtoku vzduchu, snímače polohy klikového hřídele, snímače teploty motoru atd.) rozhoduje o množství paliva, které má být do motoru vstříknuto. ECU vyšle elektrický impuls do cívky solenoidu vstřikovače, který vytvoří elektromagnetické pole. Magnetické pole přitahuje jádro elektromagnetu, které je spojeno s jehlou (jehlovým ventilem). Magnetická síla překoná odpor pružiny, která za normálních okolností drží jehlu zapalování v zavřené poloze, a nadzvedne ji, čímž se vstřikovač otevře. Když se jehla zvedne, otevře se průtoková cesta pro palivo. Palivo pod vysokým tlakem protéká tryskou vstřikovače a je rozstřikováno do spalovacího prostoru nebo sacího potrubí. Tryska vstřikovače je konstruována tak, aby vytvářela jemnou mlhu paliva pro lepší promíchání se vzduchem a účinnější spalování. Jakmile skončí elektrický impuls vyslaný řídicí jednotkou, přestane elektromagnetickou cívkou protékat proud. Magnetické pole zmizí a pružina vrátí jehlu do uzavřené polohy. Tímto způsobem se vstřikovač uzavře, čímž se přeruší tok paliva.

Hlavním úkolem vstřikovače je dodávat správně odměřenou dávku paliva do válce motoru. Dávka paliva musí být přesně rozprášena a nasekána, aby bylo zajištěno správné odpařování, smíchání se vzduchem a spalování. K tomu musí být vstřikovač přesně a rychle ovládán a musí být zásobován palivem pod dostatečně vysokým tlakem. 

Proces regenerace.

Benzínové vstřikovače bohužel nejsou repasovatelné v plném slova smyslu. Je to dáno především jejich konstrukcí - většinu z nich nelze rozebrat bez nenávratného poškození, takže přístup ke komponentům je nemožný. Z tohoto důvodu neexistují žádné postupy repasování a výrobci nedodávají náhradní díly.

U většiny benzinových vstřikovačů proto můžeme hovořit pouze o jejich čištění a kontrole dávkování a kvality rozprašování paliva.

Vstřikovače vyjmuté z motoru se podrobí prvnímu vizuálnímu posouzení. V této fázi se zkontroluje vnější stav vstřikovačů a vyhledají se viditelná poškození. Vstřikovače se umístí do ultrazvukové lázně, která účinně odstraní nahromaděné nečistoty a usazeniny. Proces využívá ultrazvukové vlny ke generování mikroskopických bublinek, které implodují a odstraňují nečistoty z povrchu vstřikovače. Zkušební stolice vstřikovačů, které používáme, jsou rovněž vybaveny funkcí zpětného proplachu, která odstraňuje usazeniny a nánosy z vnitřku vstřikovače.

Po vyčištění se vstřikovače testují na speciálních zkušebních stolicích, které simulují provozní podmínky v motoru. Zde se kontroluje těsnost, dávkování paliva a kvalita rozprašování paliva. Zkoušky se provádějí při různých tlacích, aby se zajistilo, že vstřikovač pracuje správně v celém provozním rozsahu.

Pokud není vstřikovač mechanicky poškozen nebo opotřebován a je elektricky funkční, má jeho čištění uspokojivé výsledky a umožňuje jeho dlouhodobé používání.

Příčiny a typy poškození.

Nejčastějšími příznaky poškozených benzinových vstřikovačů jsou:

1. Nerovnoměrný chod motoru
2. Ztráta výkonu motoru
3. Zvýšená spotřeba paliva
4. Ztráta zapalování
5. Kontrolka motoru svítí

Nejčastější příčiny selhání benzinových vstřikovačů:

1. Kontaminace, špatná kvalita paliva
2. Hromadění sedimentu
3. Vliv nadměrného tepla
4. Mechanické opotřebení
5. Problémy s eklektickými prvky