24), 25) Přímé vstřikování Gdi

Přímé vstřikování GDI Základní parametry motoru jsou ovlivněny zejména tvorbou zápalné směsi a průběhem spalování. Vývoj prošel cestou od karburátorů k nepřímému vícebodovému vstřikování benzinu ( MPI) do sacího potrubí, které se definitivně prosadilo v osmdesátých letech. V poslední době se stále více prosazuje přímé vstřikování benzinu do válců motoru. U zážehových motorů s přímým vstřikem benzinu odpadá škrcení v sání, které znamená energetickou ztrátu. To se samozřejmě promítá do účinnosti motoru, která je zde vyšší než u klasických zážehových motorů. Snížení spotřeby paliva se pohybuje kolem 15% až 20%. Záležitost přímého vstřikování benzinu ve spojení se spalováním chudé směsi však není tak jednoduchá, jak se zdá. V okamžiku zážehu musí být vytvořena v oblasti zapalovací svíčky směs takového složení, která je ještě schopna zažehnutí. Znamená to zajistit vhodné uspořádání spalovacího prostoru, správně umístnit vstřikovací ventil, vyvinout speciální zapalovací svíčky a vytvořit optimální tvar sacího kanálu. Poprvé se objevil řadový čtyřválcový motor 1,8 GDI s rozvodem DOHC a čtyřmi ventily na válec v roce 1996 v automobilu Mitsubishi Galant. Základní konstrukční odlišnosti oproti běžným MPI  Svislý sací kanál pro optimální nasměrování proudu vzduchu a účinnější plnění válce nasávaným vzduchem  Tvarované dno pístu; konstrukce pístu spolu se svislým sacím kanálem umožňuje směrovat proud směsi rovnoběžně s osou válce. Díky tomuto uspořádání lze spalovat velmi chudou směs v úsporném režimu provozu. Palivový systém Palivo je nasáváno elektrickým palivovým čerpadlem, umístěným přímo v palivové nádrži, a vytlačováno nízkým tlakem přes čistič paliva do vysokotlakého palivového čerpadla. Mechanicky poháněné vysokotlaké čerpadlo dopravuje palivo s přetlakem asi 5 MPa do rozdělovacího palivového potrubí. Rozdělovací palivové potrubí kromě toho, že rozděluje palivo do jednotlivých vysokotlakých vstřikovacích ventilů. Slouží i jako zásobník tlaku. Součástí rozdělovacího potrubí je vedle snímače tlaku paliva i řídící ventil tlaku paliva, který nastavuje tlak paliva podle hodnot uložených paměti řídící jednotky. Palivo je vstřikováno elektromagneticky ovládanými vysokotlakými vstřikovacími ventily do válců motoru. Tvar jehly ventilu umožňuje při vstřiku vytvořit rotující dutý kužel kapiček paliva, které se velmi dobře promísí s nasávaným vzduchem. Princip činnosti Aby bylo možné dosáhnout nízké spotřeby paliva, musí zážehový motor spalovat velmi chudou směs. Při plném zatížení není možné vystačit s chudou směsí a je třeba přejít na směšovací poměr odpovídající přibližně stechiometrickému složení směsi (14,7 : 1 ). Proto byly vytvořeny dva různé způsoby vytváření zápalné směsi, pracující s dvojicí sacích kanálů. Částečné zatížení ( úsporný režim ) Při částečném zatížení je výkon regulován kvalitativně, tj. změnou složení zápalné směsi. Nasávaný vzduch je veden zároveň obtokem kolem škrtící klapky, aby se zmenšily energetické ztráty. Pro spalování chudé směsi je důležité zejména dokonalé vrstvení směsi. Rozvrstvení směsi se dosahuje speciálním usměrněním proudu vzduchu, které umožňuje snadné zažehnutí, stabilní hoření a co nejlepší spálení velmi chudé směsi. Plnění válce vzduchem optimalizují svislé přímé plnící kanály. Oproti téměř vodorovnému sacímu kanálu, používanému u konvenčních motorů MPI, usměrňuje svislý kanál účinněji proud vzduchu svisle směrem na tvarované dno pístu. Výstupek na dně pístu přesměruje toto svislé proudění do silného protiproudu. Vysokotlaké vstřikovací ventily vstřikují palivo do proudu vzduchu na konci kompresního zdvihu těsně před zažehnutím směsi. To už je ve spalovacím prostoru značný tlak, paprsek vstřikovaného paliva se udrží pohromadě, vlivem výstupku na dně pístu a svislým vedením sacího kanálu se oblast bohaté směsi dostane až k zapalovací svíčce. Přitom rotační pohyb ve spalovacím prostoru má obrácený směr než u běžné přípravy směsi. Tak je možné zažehnout celkově velmi chudou směs se směšovacím poměrem až 40 : 1. Plné zatížení ( vysoký výkon ) Pokud motor pracuje s plným zatížením nebo při vysokých otáčkách, přejde z režimu pro menší spotřebu paliva do režimu pro vysoký výkon. Při plném zatížení proudí nasávaný vzduch potrubím přes škrtící klapku, která se však vychyluje stále v oblasti největšího otevření, takže vytváří jen malý odpor. Ke vstřiku benzinu přímo do válců dochází již v průběhu sacího zdvihu, a to při zachování stechiometrického směšovacího poměru 14,7 : 1. Rozprášené palivo vstříknuté během sání tvoří kužel ideální pro vytvoření stejnorodé ( homogenní ) směsi a účinné odpařování. Ochlazování vzduchu uvnitř válce odpařováním paliva pak dovoluje vysoký kompresní poměr 12,5 : 1, a tím i dosažení lepší tepelné účinnosti. Další výhodou je zmenšení citlivosti motoru na detonační spalování ( klepání motoru ). Ve srovnání s běžnými motory MPI má zážehový motor Mitsubischi GDI s přímým vstřikem lepší objemovou plnící účinnost. Svislé přímé sací potrubí a kanály umožňují hladší průběh sání vzduchu. Odpařování paliva, které probíhá ve válci především ke konci kompresního zdvihu, ochlazuje vzduch a přispívá k dosažení vysoké celkové účinnosti motoru. Zrychlení Při zrychlení přepne řídící jednotka motoru na dvojfázové vstřikování paliva. Nejprve se při sání vstříkne malé, pilotní množství benzinu. Hlavní dávka se vstřikuje až těsně před zážehem. Tím se předchází detonačnímu spalování, které se nejčastěji objevuje právě při zrychlení z nízkých otáček.