Vstrekovanie paliva (zážihový motor)

Vstrekovanie paliva je spôsob prípravy zmesi zážihového spaľovacieho motora spaľujúceho zmes pripravenú z ľahkoodpariteľných kvapalných palív a vzduchu. Palivo pod tlakom prechádza cez dýzu s malým priemerom, následkom čoho dôjde k jeho rozprášeniu na drobné čiastočky a rýchlemu odparovaniu. Alternatívnym spôsobom prípravy zmesi pre zážihový motor je využitie karburátora. Tento spôsob dominoval zážihovým motorom mnoho rokov. Až s rozvojom mikroelektroniky a vďaka svojim výhodám sa koncom osemdesiatych rokov 20. storočia stalo vstrekovanie paliva štandardným spôsobom prípravy zmesi.

História 
Vstrekovacie zariadenia sa používali už v počiatočných obdobiach vývoja spaľovacích motorov pre lietadlové motory. Okrem dobrého rozprášenia paliva poskytovali aj nezávislosť na gravitácii, atmosférického tlaku a polohe motora. Prvé vstrekovacie zariadenia pre vozidlové motory sa objavili na trhu v 60. rokoch 20. storočia v USA. Tieto zariadenia boli sprvu mechanické, neskôr s pokračujúcim rozvojom a miniaturizáciou počítačov elektromechanické, a dnes sú prevažne elektronické. Prvý plne elektronicky riadený systém vstrekovania zaviedla do výroby spoločnosť Bosch v roku 1967 pod názvom D-Jetronic. 

Prvé vstrekovacie zariadenia pracovali s otvoreným regulačným obvodom a preberali len rolu systému prípravy zmesi. Ostatné komponenty motora aj naďalej plnili svoju funkciu (napríklad rola odstredivej a podtlakovej regulácie rozdeľovača pri určovaní predstihu zážihu). V roku 1976 došlo k rozšíreniu zariadení s uzavretým regulačným obvodom - s lambda-sondou a trojcestným katalyzátorom. Tento posun umožnil lepšie riadiť a znižovať emisie motora. Riadiaca jednotka vstrekovacieho systému začala postupne preberať okrem úlohy prípravy zmesi aj ďalšie úlohy spojené s riadením motora napr. riadenie predstihu zapaľovania, recirkuláciu výfukových plynov, diagnostiku motora. V roku 1979 spoločnosť Bosch uviedla systém Motronic - digitálny systém riadenia motora.

Prvé elektrické vstrekovacie systémy boli osadzované jednou vstrekovacou tryskou umiestnenou obvykle v mieste, kde býval karburátor. Neskôr umožnilo zvýšenie výkonu počítačového riadiaceho systému montáž viacerých trysiek, obvykle jednej na každý valec, pričom trysky sa presunuli bližšie k valcom. Ďalší vývoj viedol k vysokotlakovým vstrekovacím systémom s priamym vstrekom s vstrekovacou tryskou umiestnenou priamo na valci. V roku 2000 je na trh uvedený systém DI-Motronic a v roku 2005 DI-Motronic 2.generácie, opäť od spoločnosti Bosch, určené pre riadenie zážihových motorov s priamym vstrekom.

Základné rozdelenie 
Vstrekovacie systémy pre zážihové motory sa rozdeľujú na dve základné skupiny. Príslušnosť k jednotlivej skupine je ľahko rozlíšiteľná podľa umiestnenia vstrekovacích jednotiek vzhľadom k spaľovaciemu priestoru, podľa toho dostali aj svoje pomenovanie. Z umiestnenia vstrekovačov vyplývajú zásadné rozdiely v príprave zmesi, čo sa prejaví na rozdielnych výkonových a prevádzkových vlastnostiach motorov.

Nepriamy vstrek paliva 

Systémy s nepriamym vstrekom paliva majú za sebou dlhú históriu a patria k štandardnej výbave zážihových motorov. Ich základnou úlohou je pripraviť čo najhomogénnejšiu zmes paliva so vzduchom v správnom pomere. Pre bežné motory vybavené trojcestným katalyzátorom je správny stechiometrický pomer, t. j. súčiniteľ prebytku vzduchu λ = 1. Vstrekovacie tlaky sú 0,2 až 1 MPa.

Priamy vstrek paliva 

Priamy vstrek paliva patrí medzi moderné systémy. Na rozdiel od nepriameho vstreku, sa vyžaduje vyšší vstrekovací tlak a motor môže pracovať aj s veľmi chudobnou zmesou 1:30 až 1:50. Motor je konštruovaný tak, aby bola len v okolí elektród zapaľovacej sviečky v okamihu zážihu zmes v zápalnom zložení (blízka stechiometrickému pomeru). V ostatných častiach valca je prebytok vzduchu. Takéto riešenie umožňuje
znížiť spotrebu paliva a odstrániť, alebo znížiť nepriaznivý vplyv regulácie škrtiacou klapkou. Správne rozloženie zmesi v spaľovacom priestore sa riadi buď vírením zmesi, hranou piesta, prispôsobením sacích ventilov alebo prispôsobením vstrekovacej trysky ktorá jedným vstrekovacím lúčom vytvára zápalnú zmes v okolí zapaľovacej sviečky

Výhody vstrekovania paliva  
V porovnaní s karburátorovým spôsobom prípravy zmesi má vstrekovanie paliva nasledovné výhody:
 vyšší maximálny výkon
 nižšia spotreba paliva
 nižšie emisie, najmä pri prechodových režimoch
 lepšia atomizácia paliva
 menší hydraulický odpor nasávacieho traktu motora
 dobrá rovnomernosť rozdelenia zmesi
 dobré spúšťanie motora
 správna funkcia pri ľubovoľnej polohe motora
 zvýšená bezpečnosť z hľadiska možnosti vzniku požiaru.
Najmä stále prísnejšie požiadavky na plnenie noriem emisií dopravných prostriedkov, ako aj požiadavky na lepšiu ekonomiku prevádzky a dynamické vlastnosti motorov umožnili vstrekovacím systémom vytlačenie karburátorov.

Pozri aj 
 Vstrekovanie paliva

Zdroje 
Hromádko J.,Hromádko J., Hönig V., Miler P.: Spalovací motory. Grada Publishing a.s. 2011. 
Trnka J., Urban J.: Spaľovacie motory. Alfa Bratislava, 1992.

Systémy prípravy zmesi spaľovacích motorov