Fungování systému přípravy směsi u vznětových motorů

U vznětových motorů se palivo vstřikuje až na konci komprese pomocí vysokotlakého vstřikovacího systému (tlak až 205 MPa = 2050 barů) jemně rozptýlené vstřikovací tryskou ve dvou až třech stupních do spalovacího prostoru, ve kterém je vzduch ohřátý na teplotu 500 až 900 °C. Okamžik vstřiku závisí na otáčkách a zatížení. Systém vstřiku paliva má za úkol připravit směs paliva se vzduchem v optimálním poměru tak, aby bylo dosaženo co nejnižší spotřeby, nejmenšího obsahu škodlivin ve výfukových plynech a největšího výkonu. Tomu napomáhají elektronicky řízené systémy, o kterých se více dočtete v článku.

Common Rail - historie a fakta

I když je všeobecně přijímaným faktem, že systém sdružených vstřikovačů Common Rail je relativní novinkou, tento systém byl poprvé použit už v roce 1916 v diesel-elektrických ponorkách britského námořnictva třídy G. Dále se Common Rail využíval ve velkých strojích, jako jsou lodě nebo lokomotivy. Pro svoji velikost však byl používán pouze u velkých motorů.

Švýcar Robert Huber pracoval v šedesátých letech minulého století na nasazení Common Railu pro automobilový průmysl. Systém dále zdokonalil Dr. Marco Ganser na ETH Zürich, cože je přední technické učení ve Švýcarsku. Dále se vývoji věnovala celá řada firem, v kamionu se poprvé objevil Common Rail od firmy Denso v roce 1995 ve vozidle Hino Ranger. První osobní vůz s tímto systémem byla Alfa Romeo 156 s motorem 2.4 JTD. Jen o chvíli později, ten samý rok, uvedl Mercedes-Benz svůj model s Common Rail technologií, modelu C generace W202. Nyní je tento systém k dostání od malého modelu Fiat Panda, po exkluzivní limuzínu Audi A8.

Fungování systému Common Rail

Princip fungování je v přítomnosti vysokotlaké vstřikovací lišty (rail), která je společná pro všechny vstřikovače (common). Vysoký tlak v zásobníku je udržován pumpou. Díky vysokému tlaku paliva je možné směs lépe rozprášit, díky tomu lépe shoří, což má za následek lepší emise, nižší spotřebu, vyšší výkon a točivý moment, menší hluk. Systémy Common Rail pracují v dnešní době až s tlaky 2 500 barů.

Další možností zlepšení účinnosti motoru je přeplňování. Tomuto tématu jsme se věnovali v tomto článku.

Dieselový motor může mít spalovací komoru dělenou. Tu najdeme u tzv. komůrkových motorů, kterým se říká také vznětové motory s nepřímým vstřikováním paliva. Dělenými spalovacími prostory se rozumí dva samostatné objemy. Palivo se vstříkne do komůrky v hlavě válce motoru. Komůrka je spojena s druhou částí spalovací komory, která se nachází ve dně pístu. Průchod mezi komorami je řešen kanálky.

Nákres vznětového motoru

Komůrkové diesely

• Nižší maximální tlaky méně namáhají součástky a motor má měkčí chod.
• Menší nároky na vstřikovače a tím i na palivo (staré komůrkové diesely od Mercedesu pojedou i na rostlinný olej a na rozdíl od moderních motorů s citlivými Common Rail vstřikovači to přežijí).
• Nižší vstřikovací tlaky – výhoda i nevýhoda (relativně měkčí chod, ale nižší efektivita a výkon).
• Stačí jednoduché jednomotorové trysky.
• Problém s praskáním hlav válců – rozdíly teplot, staré naftové motory musely běžet na volnoběh po startu, aby se prohřály. U dnešních Common Rail motorů se doporučuje hned jet, protože by mohl být problém s mazáním motoru a zanášením filtru DPF.

Nevýhody vznětových motorů s nepřímým vstřikováním

• Vyšší spotřeba paliva.
• V chladném počasí obtížné starty, protože nasávaný vzduch je studený stejně jako písty a válce, to odebírá energii ze směsi paliva, pokud je teplota nižší než nula, tak nestačí jen vzduch stlačit a vstříknout do něj palivo, aby se směs vznítila.

Výhody vznětových motorů s přímým vstřikem paliva

• Nižší měrná spotřeba paliva,
• lépe startují v chladu,
• hlava motoru je jednodušší.

Nevýhody vznětových motorů s přímým vstřikem

• Vyšší maximální tlaky systému PD ve válci motoru způsobují tvrdý chod.
• Pro zjemnění chodu je třeba palivo co nejlépe rozprášit, což klade vysoké nároky jak na palivo, tak na systém vstřikování paliva (vstřiky, vysokotlaká palivová pumpa).
• Vysoké pracovní tlaky vedou k jemným pevným částicím, které se zachytávají ve filtru pevných částic.

Tvary pracovních prostorů vznětových motorů