28) - 30) Řadové vstřikovací čerpadlo

Řadové vstřikovací čerpadlo – popis částí Vstřikovací zařízení je zařízení motoru, které se skládá ze vstřikovací soupravy, čističe paliva, potrubí a vstřikovačů. Palivové systémy se dělí podle druhu vstřikovacího čerpadla na : 1. Řadová vstřikovací čerpadla – mají pro každý válec motoru jeden element čerpadla; 2. Samostatná jednoválcová vstřikovací čerpadla – nemají vlastní vačkový hřídel, odpovídají však principem činnosti řadovým vstřikovacím čerpadlům ( používají se u malých motorů, lokomotiv se vznětovými motory, lodních motorů a stavebních strojů ); 3. Rotační vstřikovací čerpadla – s axiálním pístem S radiálními písty 4. Sdružené vstřikovací jednotky – jsou poháněny buď přímo přes zdvihátko, nebo nepřímo přes vahadlo z vačkového hřídele motoru ( jejich vstřikovací jednotka a tryska tvoří montážní celek zasazený do hlavy motoru ); 5. Systém čerpadlo – vedení – tryska – pracuje na stejném principu jako sdružená vstřikovací jednotka, ale tryska a čerpadlo jsou propojeny krátkým vysokotlakým vedením; 6. Speciální dvoupístová čerpadla – pro těžké naftové motory a čerpadla pro vysoké tlaky paliva; 7. Zásobníkový vstřikovací systém ( Common Rail ) – má vytváření tlaku oddělené od vstřikování paliva Palivové systémy se dělí podle způsobu regulace na systémy : • S mechanickou regulací • S elektronickou regulací Palivová soustava motoru s řadovým vstřikovacím čerpadlem se rozděluje na dvě základní části :  Zařízení pro dopravu a čištění paliva – sem patří palivová nádrž, palivové potrubí, podávací čerpadlo a čistič paliva  Vstřikovací zařízení – sem patří vstřikovací čerpadlo s vačkovým hřídelem, které se skládá z jedné nebo více vstřikovacích jednotek a příslušenství, tj. regulátor, spojka, přesuvník vstřiku, přidavač paliva a vstřikovače. Součástí vstřikovací soupravy je vstřikovací čerpadlo, které musí v krátkém časovém intervalu několika setin vteřiny a při vysokém tlaku dodat každému válci velmi malé množství paliva s hmotností několika mg. Každý válec motoru má samostatné pístové čerpadlo, které se nazývá vstřikovací jednotka. Všechny vstřikovací jednotky jsou umístěny ve společné hliníkové skříni a jsou ovládány vačkovým hřídelem. Vačkový hřídel je poháněn od klikového hřídele motoru, např. u čtyřdobého motoru se otáčí polovičními otáčkami klikového hřídele. Požadavky na vstřikovací čerpadlo a) Každý píst čerpadla musí přesně odměřit a vytlačit potřebnou dávku paliva. Například do válce průměrně velkého motoru nákladního automobilu, který má objem 1,5 dm3, je možno při plném výkonu vstříknout maximálně 0,075 až 0,8 cm3 paliva. Při menším výkonu je vstřikované množství paliva menší a při běhu naprázdno nezatíženého motoru je vstřikovaná dávka asi 1/5 maximální dávky. Tyto malé dávky musí každý píst čerpadla nejen přesně odměřit, ale i stlačit na vysoký tlak. b) Píst čerpadla musí dokonale utěsnit vysoký tlak dopravovaného paliva a přitom se musí ve válci lehce pohybovat. Píst těsní ve válci tím, že píst i válec jsou přesně vyrobeny broušením a lapováním a je mezi nimi minimální vůle. Čerpadla automobilových motorů s průměrem pístu 6 až 10 mm mají mezi pístem a válcem vůli 0,0015 až 0,003 mm. Netěsnost mezi pístem a válcem se vyplní palivem, které píst těsní a současně i maže. c) Všechny písty musí dopravovat stejné dávky paliva, aby výkon všech válců byl stejný. d) Změna dávek paliva, kterou se mění výkon motoru, musí být u všech pístů stejná a musí probíhat současně. Proto je pohyb regulačních zařízení všech vstřikovacích jednotek odvozen od jedné regulační tyče. e) Počet výtlačných zdvihů pístu, neboli otáčky vačkového hřídele, musí být u dvoudobých motorů stejné jako otáčky klikového hřídele a u čtyřdobých motorů poloviční. f) Čističe paliva se zařazují dva, tři, někdy i čtyři za sebou, aby se dosáhlo maximální čistoty paliva. g) Teoreticky správně vyčištěné palivo by nemělo obsahovat větší mechanické nečistoty než 0,002 až 0,003 mm. h) Pohon vstřikovacího čerpadla musí být upraven tak, aby bylo možné seřídit počátek vstřiku ( základní předstřik ). i) Pokud je požadováno, musí být možné předstřik měnit i za chodu motoru. Základní částí vstřikovacího čerpadla je vstřikovací jednotka. Skládá se z válce a pístu. Správná funkce vstřikovací jednotky je podmíněna přesností výroby pístu a válce. Jejich vzájemná vůle je jen několik tisícin milimetru. Tato přesnost je potřebná pro správnou funkci vstřikovacího čerpadla, které odměřuje přesné dávky paliva a v přesně stanoveném okamžiku je pod vysokým tlakem ( až 19,6 MPa) vstřikuje do spalovacího prostoru válce. Přesně odměřené množství paliva vytlačí píst výtlačným ventilem do vysokotlakého potrubí k vstřikovači a tryskou do válce motoru. Přebytečné palivo odchází přepadovým potrubím zpět do nádrže. Množství vytlačeného paliva se reguluje ozubenou regulační tyčí, která natáčí ozubený prsten regulační objímky, a tím i píst vstřikovacího čerpadla. U některých vstřikovacích čerpadel se používají tzv. vkládané vstřikovací jednotky, které se jako montážní celek zasunou do skříně vstřikovacího čerpadla. Výhoda spočívá v jednoduchosti oprav a snadnosti seřízení. Hlava pístu vstřikovací jednotky má dvě regulační hrany, svislou a vodorovnou, které umožňují regulovat množství vstřikovaného paliva, neboli velikost dávky. Obě hrany jsou na jedné straně spojeny, čímž vzniká šroubovitá regulační hrana. Výtlak paliva trvá jen tak dlouho, dokud šroubovitá hrana pístu neodkryje otvor pro odtok přebytečného paliva. Z prostoru nad pístem palivo odtéká svislou drážkou a dále otvorem ve válci do odpadního potrubí. Teoretický počátek dopravy paliva (TPD) nastává v okamžiku, kdy horní hrana pístu zakryje sací otvor. Teoretický konec dodávky paliva (TKD) nastává v okamžiku, kdy regulační hrana pístu odkryje přepouštěcí otvor. Teoretický výtlak nastává při pohybu pístu mezi body TPD a TKD. Místo TPD se někdy udává geometrický počátek dopravy paliva. Skutečný počátek dopravy paliva nastává dříve. Pro seřizování a nastavení čerpadla se používá TPD. Podle konstrukce pístu a umístění regulačních hran se písty dělí na :  Písty s konstantním počátkem dopravy paliva – horní hrana pístu je rovná a spodní šroubovitá ( nejčastěji používané );  Písty s konstantním koncem dopravy paliva – horní hrana pístu je šroubovitá a spodní rovná ( vzhledem k horní úvrati pístu motoru je zde změna počátku dopravy paliva; používá se u motorů, které pracují s malým rozmezím pracovních otáček );  Písty s proměnným počátkem i koncem dopravy paliva ( jsou konstrukčně i výrobně náročné, používají se zřídka ). Regulační tyč je uložena v horní části vstřikovacího čerpadla a je ovládána pedálem akcelerátoru a odstředivým regulátorem otáček. V dolní části vstřikovacího čerpadla je uložen vačkový hřídel, kterým se pohánějí písty vstřikovacích jednotek. V horní části vstřikovací jednotky je umístěn výtlačný ventil, který zabraňuje zpětnému toku paliva ze vstřikovací trubky zpět do válce vstřikovací jednotky a současně odlehčuje vstřikovací trubku od působení vysokého tlaku. Snížení tlaku ve vstřikovací trubce a ve vstřikovací trysce řídí ukončení vstřikování paliva, které má být co nejrychlejší bez odkapávání paliva. To by způsobovalo zvýšenou spotřebu paliva a kouření motoru. Dalším úkolem výtlačného ventilu je zmenšovat množství dodávaného paliva při vyšších otáčkách motoru. Vstřikovací trubka může ovlivňovat okamžik počátku vstřikování paliva, protože tlaková vlna se při počátku šíří v palivu stejnou rychlostí, jako se v palivu při stejných podmínkách šíří zvuk. Proto při nestejné délce vstřikovacích trubek mohou nastat rozdíly počátku skutečného výstřiku paliva mezi jednotlivými válci, i když je vstřikovací čerpadlo správně nastaveno. Vzhledem k rychlosti šíření tlakových vln musí mít vstřikovací trubky stejné délky a stejnou světlost bez místního zúžení. Tloušťka stěn musí být volena tak, aby trubky co nejméně pružily. Jejich vnitřní průměr bývá 1,5 až 5 mm, vnější 5 až 15 mm. Vstřikovací trubky musí odolávat vysokým tlakům, a proto se vyrábějí z ocelových bezešvých trubek s vysokou pevností. K výtlačnému hrdlu vstřikovacího čerpadla a ke vstřikovači se vstřikovací trubka připevňuje těsnícím kuželem a přesuvnou maticí. Těsnící kužel je na trubku buď nasunutý a připájený mosazí, nebo se vylisuje přímo na konec trubky. V druhém případě musí být mezi těsnící kužel a přesuvnou matici vložena ocelová podložka.