11) Palivová soustava vznětových motorů

Palivová soustava vznětových motorů Palivová soustava má za úkol dopravit - vstříknout do válce motoru přesně stanovené množství paliva v určitém okamžiku. Na její správné funkci závisí průběh hoření ve válci motoru, a tedy i dosažení požadovaného výkon u a hospodárný provoz motoru. Palivová soustava 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. Činnost palivové soustavy Podávací čerpadlo nasává palivo z nádrže a přes hrubý čistič paliva ( předčištění ) ho vytlačuje potrubím ( pod tlakem 0,2 až 0,4 MPa ) do jemného čističe paliva. Po vyčištění pokračuje palivo spojovacím potrubím do horní části – sacího kanálu vstřikovacího čerpadla, odkud přitéká nad píst vstřikovací jednotky. Píst vytlačuje palivo ( pod tlakem až 19,6 MPa ) přes výtlačný ventil a vysokotlaké potrubí ke vstřikovačům. Vstřikovače rozprašují palivo do jednotlivých válců. Přebytek paliva se vrací potrubím zpět do nádrže. Podávací čerpadla mohou být podle konstrukce : • Pístová • Membránová • Zubová V palivové soustavě vznětových motorů se nejčastěji používá pístové podávací čerpadlo a u zážehových motorů membránové podávací čerpadlo. Pístové podávací čerpadlo je připojeno ke vstřikovacímu čerpadlo a je poháněno vačkovým hřídelem. V tělese podávacího čerpadla se pohybuje píst pomocí tlačného čepu poháněného od vačkového hřídele. Zpětný pohyb pístu do výchozí polohy zajišťuje pružina pístu. Přitom vzniká podtlak a palivo proudí otevřeným sacím ventilem před píst. Pohybem tlačného čepu se přetlakem paliva v dutině pístu otevře výtlačný ventil a palivo proudí za píst. Dalším pohybem pístu zpět ( vlivem pružiny ) se výtlačný ventil uzavře a palivo se vytlačuje čelem pístu do výtlačného potrubí, které vede ke vstřikovacímu čerpadlu. Přitom se otevře sací ventil a děj se opakuje. Podávací čerpadlo má samočinnou regulaci množství paliva, které řídí pružina pístu. Při malé spotřebě paliva stoupne tlak ve výtlačném potrubí. Zvýšený tlak stlačí pružinu pístu, píst se posune doleva, a tím se oddálí od tlačného čepu. Pohyb pístu a sání paliva do čerpadla se přeruší. Podávací čerpadlo začne pracovat, až protitlak ve výtlačném potrubí klesne na takovou hodnotu, že síla tlaku paliva na píst bude v rovnováze se silou pružiny pístu. V horní části podávacího čerpadla je ruční čerpadlo, které se používá k čerpání paliva nezávisle na pohonu, tedy při stojícím motoru. Ruční čerpadlo ase používá hlavne k odvzdušnění palivové soustavy stojícím motoru. Ve spodní poloze pístu se jeho pístnice zašroubuje do víka a tím se ruční čerpadlo vyřadí z činnosti. Čističe paliva jsou u vznětových motorů složitější než u zážehových motorů, protože válce a písty vstřikovacích čerpadel se vyrábějí s přesností 0,002 až 0,004 mm. Špatně vyčištěná nafta může způsobit zadření pístů nebo ucpání trysek, a tím vyřadit motor z činnosti. Proto se nafta před vstupem do vstřikovacího čerpadla musí dokonale vyčistit. Palivová soustava vznětových motorů má dva čističe paliva: jeden – předčistič – na čištění hrubých nečistot je namontován před vstupem do palivového čerpadla, druhý na čištění jemných nečistot je namontován mezi dopravní čerpadlo a plnící komoru vstřikovacího čerpadla. Hrubý čistič paliva je lamelový nebo má sítovou filtrační vložku z jemného pletiva. Nečistota se usazuje do nádoby. Jemný čistič paliva se vyrábí jako jednoduchý, nebo i jako dvojitý. Čistící vložky jsou plstěné nebo papírové, z materiálů, které mají filtrační schopnost zachytit velmi jemné nečistoty. Palivo vstupuje do čističe přes vložku a zbavené nečistoty protéká do vnitřního prostoru, odkud je spodem vytlačováno do vstřikovacího čerpadla. Při výměně filtračních vložek je třeba čistič paliva odvzdušnit odvzdušňovacím šroubem na víku čističe. Vstřikovací zařízení je zařízení motoru, které se skládá ze vstřikovací soupravy, čističe paliva, potrubí a vstřikovačů. 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. 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. 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. Regulátor vstřikovacího čerpadla řídí dávkování paliva vstřikovaného čerpadlem do válce motoru. Podle funkce se rozlišuje regulátor výkonnostní, regulátor omezovací regulátor výkonnostní univerzální