W silnikach z zapłonem iskrowym, czyli zasilanych benzyną, gaźniki służyły przez długie lata jako urządzenia odpowiedzialne za tworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej. Z czasem całkowicie wyparły je systemy wtrysku paliwa, które można łatwiej kontrolować. Jedynymi niszami, gdzie można jeszcze spotkać gaźniki, są silniki motocyklowe oraz małe silniki do sprzętu ogrodowego lub modelarskie.
Wraz z wprowadzeniem katalizatorów w układzie wydechowym samochodu przygotowanie odpowiedniej mieszanki zaczęło spoczywać na układach wtrysku paliwa. Było to spowodowane możliwością ich regulacji na podstawie odczytów sondy mierzącej zawartość tlenu w spalinach. Do określenia dokładnej ilości chwilowo wtryskiwanego do cylindra paliwa oprócz informacji o poziomie tlenu w spalinach komputer sterujący potrzebuje także danych o chwilowej ilości zasysanego do silnika powietrza oraz o jego temperaturze. Informacje te są pozyskiwane z masowego przepływomierza powietrza oraz czujnika temperatury cieczy chłodzącej.
W układach wtrysku benzyny odróżnić można dwa sposoby tworzenia mieszanki. Pierwszy to sposób zewnętrzny, a drugi wewnętrzny. Zewnętrzny sposób tworzenia mieszanki polega na jej produkcji na zewnątrz cylindra, czyli w kolektorze dolotowym. Taki sposób tworzenia mieszanki jest typowy dla silników z pośrednim wtryskiem paliwa do kolektora ssącego. Również systemy z pojedynczym wtryskiwaczem (tzw. monowtryskiem) otrzymują do spalenia mieszankę stworzoną w kolektorze ssącym. Wewnętrzne tworzenie mieszanki odbywa się przez wtryśnięcie dawki paliwa bezpośrednio do cylindra. Jest to typowe dla silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny.
Bezpośredni wtrysk benzyny
W przypadku wewnętrznego tworzenia mieszanki do cylindra zostaje zassane samo powietrze. Na podstawie jego ilości i warunków pracy komputer sterujący oblicza niezbędną do wtryśnięcia dawkę paliwa. Wtrysk następuje dopiero wtedy, gdy powietrze zostaje sprężone. W przypadku silników Diesla (ZS) taki system tworzenia mieszanki jest stosowany praktycznie od samego początku ich istnienia. W pierwszych konstrukcjach stosowano tak zwaną komorę wstępną do której wtryskiwane było paliwo. Równolegle do komory wstępnej stosowano komorę wirową oraz wtrysk bezpośredni do komory w denku tłoka.
W silnikach benzynowych (ZI) system bezpośredniego wtrysku do cylindra jest stosowany od dawna. Tego typu rozwiązanie zastosowano po raz pierwszy w silnikach lotniczych przez wynalazcę tego systemu - Leona Levavasseura w 1902 roku. Podczas II wojny światowej system bezpośredniego wtrysku benzyny był montowany w produkowanych w Niemczech silnikach lotniczych o wysokiej mocy. W samochodach użyto tego rozwiązania po raz pierwszy w Mercedesie 300SL z 1955 roku. Po długiej przerwie bezpośredni wtrysk benzyny w silniku samochodowym pojawił się ponownie, tym razem jako układ GDI w Mitsubishi w 1995 roku.
W porównaniu do zasilania gaźnikowego wtrysk bezpośredni ma praktycznie same zalety. Zapewnia bowiem mniejsze zużycie paliwa, większą moc przy takiej samej pojemności skokowej silnika, lepsze właściwości użytkowe w skrajnych temperaturach i lepszą reakcję na zmianę obciążenia. Dzięki dokładnej kontroli ilości wtryskiwanego paliwa znacznie też zredukowano emisję substancji szkodliwych do atmosfery. By katalizator działał prawidłowo, konieczne jest utrzymanie odpowiedniego stosunku wagowego ilości paliwa do ilości powietrza. W silnikach benzynowych stosunek ten wynosi 1:14,7: by spalić 1 kg benzyny, trzeba zużyć 14,7 kg powietrza zawierającego 21% tlenu i 78% azotu. Dzięki układom wtrysku paliwa możliwe stało się dokładne regulowanie składu mieszanki w celu zachowania odpowiednich w niej proporcji lub ewentualnej ich zmiany.
Zmiana proporcji w mieszance następuje podczas rozruchu zimnego silnika i podczas jazdy z rozgrzanym silnikiem. Aby zwiększyć oszczędność paliwa, teoretycznie możliwe byłoby zwiększenie ilości powietrza tworzącego mieszankę, tak aby była bardziej uboga. Jednak ze względu na palność paliwa, prędkość rozchodzenia się płomienia i czas spalania zastosowano pewne ograniczenia. W dzisiejszych silnikach benzynowych na jeden kg paliwa stosuje się od 15 do 18 kg powietrza - czyli do spalenia 1 litra
benzyny zużywanych jest ok. 10 000 litrów powietrza.
[...]
Więcej informacji na temat systemów przygotowania mieszanki paliwowej w najnowszym „autoEXPERCIE" 1/2013.