Motory s přímým vstřikováním benzínu (GDI – Gasoline Direct Injection) se staly základem moderní automobilové výroby. Díky nim výrobci dosahují lepšího výkonu a nižší spotřeby paliva při dodržování stále přísnějších emisních norem. Navzdory všem výhodám však mají motory GDI závažnou konstrukční slabinu, která může vést k nákladným poruchám a zkrácení životnosti pohonné jednotky.

Jak funguje přímé vstřikování GDI?

V motoru GDI je palivo vstřikováno přímo do spalovací komory pod vysokým tlakem, podobně jako u dieselových motorů. To umožňuje přesné řízení okamžiku vstřikování a složení palivo-vzduchové směsi, což se promítá do energetické účinnosti a nižší úrovně emisí oxidu uhelnatého (CO) a oxidu uhličitého (CO2). Moderní motory GDI mohou pracovat s velmi chudou směsí a dosahují vysoké účinnosti při nižší spotřebě paliva.

Karbon – tichý nepřítel moderních motorů

Největší nevýhodou technologie GDI je absence proplachování sacích ventilů palivem. Ve starších motorech s nepřímým vstřikováním palivo protékalo sacími kanály a omývalo ventily, čímž účinně odstraňovalo veškeré nečistoty. V GDI tento mechanismus neexistuje – palivo se dostává přímo do válce a ventily zůstávají vystaveny kontaktu s olejovými výpary a sazemi z recirkulačního systému výfukových plynů a odvětrávání.

V důsledku toho se již po ujetí 40–60 tisíc km může na sacích ventilech začít usazovat tvrdý karbon. Tento proces postupuje pozvolna, zhoršuje průtok vzduchu a narušuje chod motoru. Mezi příznaky patří:

• pokles výkonu a dynamiky,
• nerovnoměrný chod při volnoběhu,
• potíže se studeným startem,
• zvýšená spotřeba paliva,
• zobrazení chyb motoru (např. příliš chudá směs).

Jedním z méně zřejmých, ale charakteristických signálů, které mohou svědčit o nutnosti vyčistit sací systém, je slyšitelné klepání při jízdě se zahřátým motorem a zcela otevřenou škrticí klapkou. Při plném zatížení, zejména při zrychlování z nízkých otáček, může řidič zaslechnout znepokojivý kovový zvuk. Jedná se o efekt detonačního spalování způsobeného nesprávným prouděním vzduchu, které je narušeno karbonovými usazeninami v kolektoru a na ventilech.

Čištění ventilů a kolektoru sání – nákladná povinnost

Odstranění karbonových usazenin není jednoduchý ani levný proces. Nejčastěji se používá mechanicko-chemické čištění. Tento proces však vyžaduje demontáž sacího potrubí a vyčištění sacích kanálů v hlavě, což je velmi pracné.

Stojí za zmínku, že karbon se usazuje nejen na samotných ventilech, ale také uvnitř kolektoru sání. Proto účinné čištění obvykle zahrnuje i samotné potrubí, zejména pokud je jeho vnitřek pokrytý lepkavou směsí sazí, oleje a prachu.

Obtížnost takové operace závisí do značné míry na umístění sacího potrubí. U motorů, kde je potrubí umístěno na straně stěny motorového prostoru, je demontáž mnohem obtížnější, a tudíž i dražší. Nutnost odšroubovat mnoho pomocných prvků a omezený přístup jsou faktory, které prodlužují dobu práce a zvyšují náklady.

Dual injection – účinné spojení dvou světů

Odpovědí na problém karbonizace v motorech GDI je technologie dual injection, tedy spojení přímého a nepřímého vstřikování paliva. V tomto řešení má motor dva vstřikovací systémy:

• přímé vstřikování – pracující ve většině provozních režimů,
• nepřímé vstřikování – aktivuje se periodicky za účelem propláchnutí ventilů, snížení teploty v sání a podpory provozu při nízkém a středním zatížení.

Tento systém umožňuje spojit výhody GDI s výhodami klasických systémů MPI (Multi Point Injection) a účinně zabraňuje tvorbě karbonových usazenin. Systém duálního vstřikování se používá mimo jiné v motorech Toyota (např. Dynamic Force), Mazda (Skyactiv-G), Hyundai a Kia.

Proč je důležité věnovat pozornost typu vstřikování?

Pro průměrného uživatele může být rozdíl mezi GDI a MPI čistě technický. V praxi však znamená větší nebo menší riziko nákladných oprav. Motory s duálním vstřikováním jsou zpravidla dražší na výrobu a konstrukčně složitější, ale z dlouhodobého hlediska se ukážou jako odolnější a méně problematické.

Přímé vstřikování paliva je průlomová technologie, která významně ovlivnila vývoj benzínových motorů. Bohužel má i své stinné stránky, především náchylnost k usazování karbonu na sacích ventilech a uvnitř sběrného potrubí. Příznaky problémů mohou být nenápadné, ale znepokojivé zvuky při zatížení nebo pokles výkonu by měly být důvodem ke kontrole stavu sání. Dual injection kombinuje výkon GDI s odolností klasického vstřikování, a právě tímto směrem se ubírá vývoj moderních pohonných jednotek.