Benzínové vstrekovače

História a aplikácia.

Zásobovanie benzínových motorov palivom prešlo v posledných desaťročiach značným vývojom. Od prvých dní tohto typu motorov sa inžinieri snažili zlepšiť účinnosť ich napájania s cieľom dosiahnuť vyššiu účinnosť, výkon a nižšiu spotrebu paliva. Od jednoduchých karburátorov cez mechanické a elektronické vstrekovacie systémy až po pokročilé technológie priameho vstrekovania, každé riešenie malo svoje jedinečné výhody a nevýhody. Dnešné technológie priameho vstrekovania (GDI) predstavujú vrchol presnosti a účinnosti, hoci vývoj v tejto oblasti stále pokračuje a usiluje sa o ešte vyššiu účinnosť a ekologickosť. Pokročilé systémy vstrekovania dokážu lepšie riadiť proces spaľovania, čo vedie k výrazne nižším emisiám. Vďaka tomu sú vozidlá šetrnejšie k životnému prostrediu a spĺňajú prísnejšie emisné normy. 

Medzníkom vo vývoji technológie vstrekovania paliva bolo zavedenie systémov vstrekovania paliva v 60. rokoch 20. storočia, keď spoločnosť Bosch predstavila systém D-Jetronic, prvý elektronický systém vstrekovania paliva, ktorý umožňoval presnejšie dávkovanie paliva pomocou snímačov a elektronickej riadiacej jednotky. V nasledujúcich desaťročiach sa táto technológia postupne zdokonaľovala a v 80. rokoch 20. storočia sa objavili pokročilejšie systémy, ako napríklad L-Jetronic, ktorý ako prvý využíval merač hmotnostného prietoku vzduchu. 

Na trhu boli systémy s jedným centrálnym vstrekovačom, ktorý nahrádzal karburátor (preto názov jednobodové vstrekovanie), ale ich miesto pomerne rýchlo zaujali systémy, v ktorých sa palivo dodáva do každého valca prostredníctvom samostatného vstrekovača (tzv. viacbodové vstrekovanie). Potreba presného riadenia motora a zníženia spotreby paliva viedla k vývoju sekvenčného riadenia vstrekovačov, t. j. samostatného otvárania a zatvárania každého vstrekovača. Nasledoval vývoj sériovo vyrábaných systémov priameho vstrekovania benzínu, ktoré ďalej znížili spotrebu paliva a prispeli k zníženiu emisií výfukových plynov.

Konštrukcia a princíp fungovania.

Vstrekovací systém benzínového motora sa skladá z niekoľkých základných komponentov:

1. Palivová nádrž
2. Palivové čerpadlo
3. Palivový filter
4. Vysokotlakové čerpadlo (v systémoch priameho vstrekovania)
5. Regulačný ventil tlaku paliva
6. Palivová lišta
7. Snímač(-e) tlaku a teploty paliva
8. Vstrekovače paliva
9. Elektronická riadiaca jednotka motora a rad snímačov a akčných členov 

Benzínový vstrekovač obsahuje tieto komponenty:

1. Puzdro vstrekovača
2. Regulačný ventil (solenoidový alebo piezoelektrický prvok)
3. Hrot
4. Dýza
5. Vstupný filter a tesnenia

Benzínové vstrekovače sú posledným článkom vstrekovacieho systému a sú zodpovedné za presné dodávanie správnej dávky paliva do valcov motora. Palivo nasávané z nádrže sa pod tlakom prečerpáva do systému a následne sa čistí prechodom cez filter. V systémoch nepriameho vstrekovania sa palivo dostáva do zásobníka a odtiaľ do vstrekovačov. V systémoch priameho vstrekovania je medzi palivovým filtrom a akumulátorom (lištou) čerpadlo, ktoré vytvára vysoký tlak paliva. Palivo sa vstrekuje po otvorení vstrekovača, čo sa uskutočňuje uvedením aktuátora, ktorým je zvyčajne cievka, pod napätie. V niektorých riešeniach, najmä v systémoch priameho vstrekovania, sú prítomné piezoelektrické vstrekovače. Proces sa začína v elektronickej riadiacej jednotke motora (ECU), ktorá na základe signálov z rôznych snímačov (napr. snímač hmotnostného prietoku vzduchu, snímač polohy kľukového hriadeľa, snímač teploty motora atď.) ECU vyšle elektrický impulz do cievky solenoidu vstrekovača, ktorý vytvára elektromagnetické pole. Magnetické pole priťahuje jadro elektromagnetu, ktoré je spojené s ihlou (ihlovým ventilom). Magnetická sila prekoná odpor pružiny, ktorá za normálnych okolností drží ihlu v zatvorenej polohe, a zdvihne ju, čím sa vstrekovač otvorí. Keď sa ihla zdvihne, otvorí sa prietoková cesta pre palivo. Palivo pod vysokým tlakom prúdi cez trysku vstrekovača a je rozstrekované do spaľovacej komory alebo do sacieho potrubia. Vstrekovacia dýza je navrhnutá tak, aby vytvárala jemnú hmlu paliva pre lepšie premiešanie so vzduchom a účinnejšie spaľovanie. Keď sa elektrický impulz vyslaný riadiacou jednotkou ECU skončí, prúd prestane pretekať cez solenoid. Magnetické pole zanikne a pružina vráti ihlu do zatvorenej polohy. Týmto spôsobom sa vstrekovač uzavrie, čím sa preruší tok paliva.

Hlavnou úlohou vstrekovača je dodať správne odmeranú dávku paliva do valca motora. Časť paliva musí byťpresne rozprášená, aby sa zabezpečilo správne odparovanie, miešanie so vzduchom a spaľovanie. Na to musí byť vstrekovač presne a rýchlo ovládaný a musí byť zásobovaný palivom pod dostatočne vysokým tlakom. 

Proces regenerácie.

Benzínové vstrekovače sa bohužiaľ nedajú v plnom zmysle slova repasovať. Je to spôsobené najmä ich konštrukciou - väčšinu z nich nemožno rozobrať bez nenapraviteľného poškodenia, takže prístup k súčiastkam je nemožný. Z tohto dôvodu neexistujú žiadne postupy repasovania a výrobcovia nedodávajú náhradné diely.

V prípade väčšiny benzínových vstrekovačov preto môžeme hovoriť len o ich čistení a kontrole dávkovania a kvality rozstreku paliva.

Vstrekovače vybraté z motora sa podrobia prvotnému vizuálnemu posúdeniu. V tejto fáze sa skontroluje vonkajší stav vstrekovačov a vyhľadajú sa všetky viditeľné poškodenia. Vstrekovače sa umiestnia do ultrazvukového kúpeľa, ktorý účinne odstraňuje nahromadené nečistoty a usadeniny. Proces využíva ultrazvukové vlny na vytváranie mikroskopických bublín, ktoré implodujú a odstraňujú nečistoty z povrchu vstrekovača. Nami používané skúšobné stolice vstrekovačov sú vybavené aj funkciou spätného preplachovania na odstránenie usadenín a nánosov z vnútra vstrekovača.

Po vyčistení sa vstrekovače testujú na špeciálnych skúšobných zariadeniach, ktoré simulujú prevádzkové podmienky v motore. Tu sa kontroluje únik, dávkovanie paliva a kvalita rozprašovania paliva. Testy sa vykonávajú pri rôznych tlakoch, aby sa zabezpečila správna funkčnosť vstrekovača v celom jeho prevádzkovom rozsahu.

Ak vstrekovač nie je mechanicky poškodený alebo opotrebovaný a je elektricky funkčný, jeho čistenie má uspokojivé výsledky a umožňuje jeho dlhodobé používanie.

Príčiny a typy poškodenia.

Najčastejšie príznaky poškodených benzínových vstrekovačov sú:

1. Nerovnomerný chod motora
2. Strata výkonu motora
3. Zvýšená spotreba paliva
4. Problém so štartovaním
5. Svietiaca kontrolka motora

Najčastejšie príčiny poruchy benzínových vstrekovačov:

1. Kontaminácia, zlá kvalita paliva
2. Hromadenie sedimentov
3. Vplyv nadmerného tepla
4. Mechanické opotrebenie
5. Problémy s elektronikou