Bezpośredni wtrysk paliwa

Funkcja

W przeciwieństwie do wtrysku do kolektora dolotowego stosowanego w silnikach benzynowych, w silnikach z bezpośrednim wtryskiem benzyny mieszanka paliwowo-powietrzna powstaje bezpośrednio w komorze spalania. W tym celu paliwo jest wtryskiwane pod wysokim ciśnieniem, sięgającym nawet 200 barów, do komory spalania, do której świeże powietrze jest doprowadzane przez zawór dolotowy. Proces ten zapewnia

• optymalizację zawirowań
• poprawę chłodzenia komory spalania.

Ponadto umożliwia to wyższy stopień sprężania, co w sumie prowadzi do wyższej sprawności całego silnika. Wzrost sprawności można przy tym interpretować z jednej strony jako zmniejszenie zużycia paliwa, a z drugiej strony jako poprawę dynamiki jazdy. Obecny trend w zakresie zastosowań bezpośredniego wtrysku benzyny zmierza w kierunku „downsizingu” i doładowania turbosprężarką. Termin „downsizing” oznacza zmniejszenie parametrów technicznych i jest w dużej mierze wspierany przez układy bezpośredniego wtrysku paliwa oparte na wtryskiwaczach elektromagnetycznych lub piezoelektrycznych. Dzięki temu zapewniają one obecnie najwyższą precyzję wtrysku hydraulicznego w połączeniu z elastycznymi czasami sterowania. Przez czasy sterowania rozumie się czas otwarcia zaworu. Kompleksowa technologia systemu obejmuje, oprócz wtryskiwaczy, również wydajne pompy wysokociśnieniowe o ciśnieniu paliwa do 20 MPa (200 bar) oraz inteligentną elektronikę silnika.

Bezpieczeństwo

Bezpośredni wtrysk paliwa w połączeniu ze zmniejszeniem pojemności silnika lub doładowaniem turbosprężarką pozwala uzyskać lepszą reakcję silnika i większą dynamikę jazdy. Dodatkowy wzrost momentu obrotowego nawet o 50 procent przy niskich obrotach ma decydujący wpływ na poprawę elastyczności i przyspieszenia. Dzięki temu możliwe jest na przykład skrócenie drogi potrzebnej do wyprzedzania. Podsumowując, zapewnia to większe bezpieczeństwo.

Ochrona środowiska

Nowoczesne systemy bezpośredniego wtrysku benzyny pozwalają osiągnąć potencjał oszczędności sięgający nawet 15 procent w zakresie zużycia paliwa i emisji CO2. Oszczędności te w znacznym stopniu przyczyniają się do ochrony środowiska, jednak ze względów technologicznych są czasami postrzegane jako coś negatywnego. Wprawdzie emisja CO₂ ulega znacznemu zmniejszeniu, jednak w silnikach benzynowych z bezpośrednim wtryskiem powstaje więcej ultradrobnych cząstek stałych. Mogą one mieć szkodliwy wpływ na zdrowie, przez co filtry cząstek stałych stają się obecnie istotnym zagadnieniem również w przypadku silników benzynowych. Na razie należy poczekać na rozwój sytuacji w tej dziedzinie, który zresztą zostanie zintensyfikowany przez przyszłe normy emisji w ramach ochrony środowiska.

Utrzymanie wartości

Bezpośredni wtrysk paliwa stanowi już obecnie stan techniki. Jednocześnie jest to warunek konieczny do spełnienia przyszłych wymagań dotyczących

• zużycia paliwa,
• emisji CO₂ i hałasu, a także
• charakterystyki pracy.

Utrzymanie wartości pojazdów jest zapewnione dzięki intensywnym pracom rozwojowym w zakresie koncepcji downsizingu oraz przyszłych norm emisji spalin. W przypadku silnika benzynowego na pierwszy plan wysuwają się następujące aspekty:

• stabilność spalania
• przestrzeganie limitów dotyczących liczby cząstek stałych
• Emisja CO₂

Bezpośredni wtrysk benzyny okazał się idealną metodą w połączeniu z downsizingiem i turbodoładowaniem. Czynnikiem sprzyjającym upowszechnieniu tej technologii są rosnące wymogi prawne dotyczące zużycia paliwa w połączeniu z coraz surowszymi przepisami dotyczącymi emisji spalin. Sprzyjają one ponadproporcjonalnemu wzrostowi liczby pojazdów z bezpośrednim wtryskiem benzyny.

Dla kierowców posiadających silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny przestrzeganie terminów przeglądów jest szczególnie ważne: wtryskiwacze i pompy wysokociśnieniowe to precyzyjnie dostrojone podzespoły, których działanie jest wrażliwe na jakość paliwa i częstotliwość wymiany oleju. Również filtr cząstek stałych silnika benzynowego, montowany w wielu silnikach z bezpośrednim wtryskiem, wymaga szczególnej uwagi w przypadku przeważającej eksploatacji na krótkich trasach. Wykwalifikowany warsztat samochodowy może sprawdzić stan tych elementów w ramach przeglądu i w razie potrzeby dokonać ich ukierunkowanej wymiany. W przypadku wtryskiwaczy i pomp wysokociśnieniowych eksperci zalecają stosowanie wyłącznie markowych części zamiennych, ponieważ tylko one gwarantują dokładne dawki i ciśnienia wtrysku, niezbędne do wydajnej i niskoemisyjnej pracy silnika.