Intensywny rozwój systemów wtrysku paliwa w silnikach samochodów osobowych przypada na lata 80 ubiegłego wieku. To wówczas układy gaźnikowe zaczęły być wypierane przez lepsze pod wieloma względami układy wtrysku paliwa. Co ciekawe – systemy tego typu znane były znacznie wcześniej, bo już przed II wojną światową występowały w silnikach samolotów.
Na początku lat 60-tych układy wtryskowe zaczęto stosować w silnikach pojazdów wyższej klasy. Przez kilkadziesiąt lat układy zasilania – gaźnikowy i wtryskowy funkcjonowały równocześnie. Gaźnikowy, jako tańszy, stosowany był w samochodach popularnych, wtrysk paliwa zarezerwowany był dla aut sportowych i luksusowych.
Gwałtowny postęp w budowie układów elektronicznych (zwłaszcza elementów półprzewodnikowych) i związany z nim spadek cen sprawiły, że na początku lat 90 gaźniki praktycznie zniknęły z siników nowych samochodów. Nawet starsze konstrukcje silników bez poważniejszych zmian konstrukcyjnych można było przerobić na systemy wtrysku jednopunktowego.
W nowoczesnych silnikach dominuje wtrysk bezpośredni paliwa do cylindra, który jako pierwszy wprowadził koncern Mitsubishi w 1995 roku (GDI ang. Gasoline Direct Injection). Obecnie, praktycznie każdy koncern motoryzacyjny stosuje technikę wtrysku bezpośredniego, choć inaczej nazywaną np. VAG – FSI, TSI, TFSI, Renault – TCe, PSA – HPI, THP, Mercedes – CGI.
Konsekwencją wprowadzenia wtrysku bezpośredniego było upowszechnienie turbodoładowania i zmniejszenie pojemności skokowej silników. Jeszcze pod koniec lat 90 silnik 1.4 VW Polo 6N osiągał moc 60 KM, współczesny Polo V 1.4 TSI osiąga moc… 180 KM! Taki przyrost mocy możliwy był w znacznej mierze dzięki zastosowaniu wtrysku bezpośredniego i turbodoładowania.
Przez kilkadziesiąt lat powstało wiele różnych systemów wtrysku paliwa. Bardzo ogólny podział przedstawia poniższy schemat:
* – układy wtryskowo-zapłonowe
Uwzględniając sposób rozmieszczenia wtryskiwaczy układy wtryskowe możemy podzielić na:
- wtrysk pośredni do przewodu (kolektora) dolotowego, występujący w dwóch odmianach:
- jednopunktowy inaczej monwtrysk (SPI – ang. single point injection) – w którym jeden centralnie umieszczony wtryskiwacz zasila wszystkie cylindry. O ile w małych silnikach rozwiązanie to było wystarczające, to w przypadku silników o dużych pojemnościach pojawiły się problemy z równomiernym napełnianiem cylindrów.
- wielopunktowy (MPI – ang. multipoint injection) – w tym systemie wtryskiwacze umieszczone są tuż przed zaworami dolotowymi, a ich liczba odpowiada (z pewnymi wyjątkami) liczbie cylindrów.
- wtrysk bezpośredni do cylindra – wtryskiwacze umieszczone są w głowicy (podobnie jak świece) i umożliwiają bezpośredni wtrysk paliwa do komory spalania. Dzięki takiemu rozwiązaniu unikamy strat i możemy efektywniej tworzyć mieszankę paliwowo-powietrzną.
Ze względu na sposób sterowania pracą wtryskiwaczy w systemach wtrysku wielopunktowego możemy wyróżnić wtrysk:
- równoczesny tzw. full group , w którym wszystkie wtryskiwacze otwierane są jednocześnie
- półsekwencyjny (semisekwencyjny), w którym wtryskiwacze sterowane są parami np. wtryskiwacz cylindra 1 z 4, a 2 z 3.
- sekwencyjny, w którym wtryskiwacze sterowane są niezależnie.
Można z pewnym uproszczeniem przyjąć, że wtryskiwacz paliwa to zawór elektromagnetyczny, którego zadaniem jest dostarczyć odpowiednią ilość paliwa w stosunku do powietrza przepływającego w układzie dolotowym. Ilość powietrza regulowana jest za pomocą przepustnicy, która zmienia swoje położenie pod wpływem naciśnięcia na pedał gazu. Im bardziej dodamy „gazu” tym przepustnica bardziej się otworzy powodując zwiększenie ilości powietrza dostarczanego do silnika. Aby zachować właściwy skład (tzw. stechiometryczny) mieszanki paliwowo-powietrznej, układ wtryskowy musi zwiększyć dawkę paliwa. Odbywa się to najczęściej przez wydłużenie czasu otwarcia wtryskiwaczy.
Konstrukcja układu wtryskowego musi zapewnić odpowiednie wymieszanie powietrza z paliwem i równomierne dostarczenie mieszanki do cylindrów. W nowocześniejszych konstrukcjach wtrysk może następować w kilku fazach, możliwe jest także tworzenie mieszanek uwarstwionych, co przynosi znaczne korzyści jeśli chodzi o zmniejszenie zużycia paliwa.