Wtryskiwacze benzyny – budowa i zasada działania

Ich zadaniem jest rozdrobnienie benzyny na możliwie małe krople (rys. 1) oraz wprowadzenie ich do:

- kolektora dolotowego – układy pośredniego wtrysku benzyny, jedno lub wielopunktowe,

- komory spalania – układy bezpośredniego wtrysku benzyny.

Aby benzyna mogła zostać spalona, jej krople muszą najpierw odparować. Benzyna w stanie płynnym nie spala się! Pary benzyny powinny następnie utworzyć z powietrzem mieszankę palną. Jest to mieszanka, która jest się w stanie zapalić od iskry lub od płomienia, powstałego wcześniej w komorze spalania. Mieszanka powinna ulec spaleniu w komorze spalania, choć są stany pracy silnika, w których zależy nam, aby jej część spaliła się w konwerterze katalitycznym, dla podniesienia jego temperatury. 

Sięgając pamięcią wstecz warto przypomnieć sobie układ wtryskowy benzyny, firmy Bosch, typu K-Jetronic. Był to układ typu wielopunktowego. o tzw. wtrysku ciągłym benzyny, co oznacza, że wtryskiwacze, w sposób ciągły wtryskiwały benzynę do kolektora dolotowego, do przestrzeni przed zaworami dolotowymi. Przekrój wtryskiwacza układu K-Jetronic przedstawia rys. 2a. 

Jest to wtryskiwacz o konstrukcji całkowicie mechanicznej, bez elementów elektrycznych. Otwiera się on samoczynnie (rys. 2a), gdy ciśnienie benzyny przekroczy ciśnienie otwarcia, wynoszące ok. 0,35 MPa. Benzyna wypływa przez zawór iglicowy, którego iglica wykonuje drgania o wysokiej częstotliwości – rys. 2a pokazuje zawór iglicowy w pozycji otwartej, a rys. 2b w pozycji zamkniętej. Drgania, podobne do „szurania nogami", są słabo słyszalne. Po wyłączeniu silnika, zawór iglicowy zamyka wypływ benzyny. Wtryskiwacze układu K-Jetronic nie posiadają możliwości regulacji wielkości dawki paliwa. Regulacja ta jest przeprowadzana w tzw. rozdzielaczu paliwa. 

Od wielu lat, w konstrukcjach silników są stosowane tylko wtryskiwacze, w których przepływ benzyny jest sterowany sygnałem elektrycznym, tzw. elektromagnetyczne – rys. 3. Włączenie przepływu prądu przez cewkę elektromagnesu 3, powoduje powstanie pola magnetycznego. które unosi kotwicę elektromagnesu 7, a wraz z nią iglicę 9 wtryskiwacza. Jej stożkowa końcówka 12 otwiera lub zamyka wylot benzyny z końcówki rozpylacza. Po wyłączeniu przepływu prądu przez cewkę elektromagnesu 3, zanika pole magnetyczne. a sprężyna 6 przesuwa iglicę 9 wtryskiwacza. Następuje zamknięcie wypływu paliwa. 

Wtryskiwacz jest więc otwarty tylko przez okres przepływu prądu przez cewkę elektromagnesu 3. Pracę wtryskiwacza w układzie wtrysku benzyny i wielkości charakterystyczne dla niej, przedstawia schematycznie rys. 4. Objętość dawki benzyny Vwb[mm3], wtryśniętej przez wtryskiwacz elektromagnetyczny podczas jednego wtrysku, obIiczamy z wzoru: 

Vwb=tw*Qb

w którym: 

tw - czasu wtrysku benzyny [s]  

Qb - objętościowe natężenie przepływu benzyny przez wtryskiwacz [mm3/s]. 

W praktyce warsztatowej przyjmujemy, że czas wtrysku benzyny tw, czyli czas, przez który benzyna jest wtryskiwana przez otwarty wtryskiwacz, jest równy czasowi trwania impulsu otwierającego wtryskiwacz. W rzeczywistości, czas wtrysku benzyny różni się od czasu trwania impulsu otwierającego, bowiem należy uwzględnić bezwładność wtryskiwacza podczas otwierania i zamykania, która wynika z zasad fizyki. Ta różnica jest uwzględniona w programie sterownika. 

Może się jednak zdarzyć, że ta różnica stopniowo zwiększy się. Czasy otwarcia wtryskiwacza będą się różnić nadmiernie od tych, które wyznacza program sterownika. 

Może to być spowodowane: 

- zanieczyszczaniem wtryskiwacza, jeśli utrudnia ono ruch iglicy 9 wtryskiwacza

- uszkodzeniem cewki elektromagnesu 3 wtryskiwacza lub uszkodzeniem jej obwodu sterującego. 

Objętościowe natężenie przepływu benzyny przez wtryskiwacz Qb - druga z wielkości ujęta we wzorze nr 1, zależy od wymienionych poniżej wielkości. 

- Różnica ciśnień Δp, pomiędzy ciśnieniem benzyny w listwie paliwowej, a ciśnieniem powietrza pp które panuje w przestrzeni wypełnionej powietrzem, do której jest wtryskiwana benzyna. Przedstawia ją wzór: 

Δp=pb - pp

Im większa jest wartość różnicy ciśnień, tym większe jest objętościowe natężenie przepływu benzyny przez wtryskiwacz. Przy stałej wartości czasu wtrysku rośnie wówczas objętość dawki benzyny Vwb wtryśniętej przez wtryskiwacz - patrz wzór 1.  Odwrotna zależność jest też prawdziwa. 

- Opór przepływu benzyny przez wtryskiwacz, np. wskutek nieuniknionego zanieczyszczenia. Jego wzrost, zmniejsza objętościowe natężenie przepływu benzyny przez wtryskiwacz Przy stałej wartości czasu wtrysku maleje objętość benzyny wtryśniętej przez wtryskiwacz - patrz wzór 1. Usunięcie zanieczyszczeń obniża opór przepływu benzyny przez wtryskiwacz, a w konsekwencji zwiększa objętość dawki wtryśniętej benzyny. W układach wtrysku benzyny, zależnie od ich typu, są stosowane różne rodzaje wtryskiwaczy: 

- wtryskiwacze dla jednopunktowych (rys. 5a) lub wielopunktowych (rys. 5b i c) układów pośredniego wtrysku benzyny 

- wtryskiwacze (rys. 5d) układów bezpośredniego wtrysku benzyny; 

- wtryskiwacze zasilane paliwem z boku (rys. 5a i b) lub od góry (rys. 5c i d). 

Pracują one przy różnych ciśnieniach zasilania paliwem oraz są sterowane różnymi impulsami sterującymi - dotyczy to szczególnie wtryskiwaczy układów bezpośredniego wtrysku benzyny. 

Zdjęcia i tekst pochodzą z artykułów „Wtryskiwacze benzyny – budowa i zasada działania” w dodatku technicznym do Wiadomości IC Diagnostyka i czyszczenie wtryskiwaczy benzyny 37/Grudzień 2010