Rozstanie z gaźnikiem, czyli ewolucja zasilania silników - cz. 1

Towarzyszył silnikowi spalinowemu praktycznie od początku jego historii. Kres świetności tego podzespołu nastał na przełomie lat 80. i 90. ubiegłego wieku. Gaźnik, bo o nim mowa, musiał w końcu ulec coraz tańszym i doskonalszym układom wtryskowym.

Kluczowym elementem każdego gaźnika jest zwężka (2). Zgodnie z Równaniem Bernoulliego powietrze (1) w miejscu przewężenia zwiększa swoją prędkość, a zmniejsza ciśnienie. Obniżone ciśnienie pozwala na wyciągnięcie paliwa z dyszy (6) znajdującej się w środku zwężki - po drugiej stronie przewodu z paliwem znajduje się komora pływakowa (3) pod ciśnieniem atmosferycznym. Pracuje w niej pływak (4), który przymykając zaworek (5), dba o stałą wysokość lustra paliwa. Gaźnik widoczny na rysunku nazywany jest górnossącym. Częściej można spotkać gaźniki dolnossące, w których powietrze płynie w dół, a przepustnica (7) znajduje się poniżej zwężki.

Niestety charakterystyka takiego elementarnego gaźnika nie odpowiada dobrze potrzebom silnika: przy małych obrotach niskie podciśnienie powoduje zbytnie zubożenie mieszanki, przy wysokich następuje nadmierne wzbogacenie. Rozwiązanie tego problemu wymusiło skomplikowanie budowy gaźnika. Pojawiły się kanały obejściowe, tzw. oszczędzacze, układy biegu jałowego czy w końcu gaźniki dwustopniowe.

Zjawisko nasiliło się w silnikach wysokoobrotowych. Dlatego w niektórych dawnych samochodach sportowych i motocyklach można spotkać gaźnik z iglicą. Przymyka ona wypływ z dyszy i unosi się wraz z otwieraniem przepustnicy.

Właśnie w lotnictwie i sporcie motorowym zaczęto poszukiwać alternatywy dla gaźnika. Powstały pierwsze silniki ze skomplikowanymi, czyli bardziej zawodnymi, układami wtrysku mechanicznego. Dlaczego podjęto takie ryzyko?

To zasługa kilku wad gaźnika:

• zwężka obniżała stopień napełnianie cylindrów, redukując tym samym moc,
• trudno było utrzymać stały poziom paliwa w komorze pływakowej podczas znacznych przeciążeń,
• wyposażenie silnika w doładowanie nastręczało trudności.

Doładowanie silnika wyposażonego w gaźnik można zrealizować na dwa sposoby: montując sprężarkę za lub przed gaźnikiem. Jeśli gaźnik znajdzie się za sprężarką, to musi być hermetyczny - całość będzie znajdowała się pod ciśnieniem. Jeśli będzie przed, to przez sprężarkę będzie przepływać mieszanka paliwowo-powietrza, która może wybuchnąć - podczas sprężania następuje wzrost jej temperatury.

Są jednak dyscypliny sportu, w których gaźnik "trzyma się" dobrze, choć czasami to wynik uwarunkowań regulaminowych. Przykładem stosowania gaźnika w sporcie jest NASCAR czy motocyklowy Speedway.

Prawdziwy zmierzch gaźników nastał wraz z wprowadzeniem katalizatora trójfunkcyjnego. Jest on wspaniałym urządzeniem utleniającym tlenek węgla II (CO) i węglowodory (THC), a jednocześnie redukującym tlenki azotu (NOx). Niestety ma jedną wadę: by pracował prawidłowo, w silniku musi być spalana mieszanka stechiometryczna. Czyli na każdy kilogram benzyny musi przypadać 14,7 kg powietrza.

Uzyskanie prawidłowej wartości składu mieszanki jest trudne, ponieważ:

• gaźnik regulowany jest tylko w fabryce i ew. przez mechanika i nic \nie wie\ o temperaturze powietrza;
• skład mieszanki doprowadzanej do każdego z cylindrów nieco się różni - zwykle jeden gaźnik zasila 4 cylindry;
• nie ma kontroli składu spalin wydobywających się z cylindrów, w układach wtryskowych odpowiednią rolę pełni sonda lambda;
• z ww. powodu nie ma także żadnej kompensacji zużycia dysz, musi zostać dokonana okresowa regulacja.

Zdarzały się samochody wyposażone w gaźnik i katalizator, np. Fiat 126elx. Swój krótki epizod miały też gaźniki sterowane elektronicznie (np. Pierburg 2EE) współpracujące ze sondą lambda. Nie były one konkurencyjne dla tanich i prostych elektronicznych układów wtrysku jednopunktowego.

Dawniej nie dzielono silników na silniki z zapłonem samoczynnym (Diesla) i silniki z zapłonem iskrowym. Te drugie nazywano po prostu gaźnikowymi.

Wciskając pedał "gazu", miało się świadomość, że żadna elektronika nie ingeruje w pracę silnika, a pompka przyspieszenia spokojnie wtryskuje paliwo - nie zważając na kwestie ochrony środowiska. Za to dusigrosze, nie patrząc na nadmierną emisję NOx, mogli regulować silniki do pracy na mieszance ubogiej. Do indywidualizacji charakteru silnika wystarczyły tylko śrubokręt i wolne popołudnie.