12) Údržba, diagnostika a opravy pal.soustavy vznětových motorů

Údržba, diagnostika a opravy palivové soustavy vznětového motoru Palivová soustava vznětových motorů musí plnit stejné požadavky jako u motorů zážehových, tj. dodat palivo ve správném množství, formě a okamžiku tak, aby bylo co nejlépe využito tlaku vzniklého spáleném paliva. Proces tvorby hořlavé směsi a jejího zapálení je však zcela odlišný. Protože vznětový motor nemá škrtící klapku, nasává vždy stejný objem vzduchu a výkon motoru se mění s množstvím paliva. To znamená, že vznětový motor pracuje vždy v oblasti chudé směsi ( λ ˃ 1 ), s proměnlivou hodnotou přebytku vzduchu. Průběh spalování paliva u vznětového motoru je následující : od začátku vstřiku do vznícení prvních částic paliva je do spalovacího prostoru motoru dopraveno určité množství paliva, které pak po vznícení prvních částic paliva velmi prudce shoří. Tím vznikne tlakový ráz, který se projevuje akusticky a je typický pro vznětový motor. Zbytek vstřikovaného paliva, které je do spalovacího prostoru motoru dodáváno již při probíhajícím tlakovém rázu, začíná hořet těsně po výstupu ze vstřikovací trysky, téměř bez prodlevy vznícení a plynule. V této fázi vstřiku je tedy možné ( do určité míry ) regulovat průběh hoření změnou rychlosti vstřikování druhé části dávky paliva. Detonační hoření na začátku vstřiku je příčinou tvrdého běhu motoru, který je nežádoucí. Nejtvrdší běh nastáván u studeného motoru, po zahřátí je běh motoru měkčí. Tento problém se řeší různými způsoby, nejčastěji vstřikováním paliva do komůrky, použitím žhavení, rozdělením vstřikované dávky do dvou ( nebo více ) dílčích vstřiků. U starších motorů jsou všechny funkce a regulace palivové soustavy provedeny a řízeny mechanicky. Proto jsou tyto soustavy konstrukčně složité, výrobně náročné, jejich správné seřízení a nastavení je komplikované a přitom jejich regulační možnosti jsou omezené. Moderní palivové soustavy vznětových motorů jsou řízeny elektronicky. Díky tomu umožňují rychlou a přesnou regulaci, hospodárný provoz motoru a nízké emise ve všech provozních režimech. Nízkotlaká část palivové soustavy Podávací ( dopravní ) čerpadla zajišťují dopravu paliva z nádrže ke vstřikovacímu čerpadlu. Nejčastěji jsou pístová nebo lamelová, používají se také čerpadla válečková lamelová a zubová, poháněná mechanicky nebo elektromotorem. Pístové podávací čerpadlo bývá umístěno na tělese řadového vstřikovacího čerpadla a poháněno excentrickým kotoučem na vačkovém hřídeli vstřikovacího čerpadla. Kromě toho také umožňuje ruční čerpání paliva. Palivo je vedeno přes palivový filtr do vstřikovacího čerpadla, kde je umístěn přetlakový ventil, který udržuje potřebný tlak pro plnění vysokotlakého čerpadla. Přebytečné palivo odchází přetlakovým ventilem do zpětného potrubí a podle uspořádání soustavy je vedeno buď zpět do nádrže, nebo do sací větve dopravního čerpadla. Lamelové dopravní čerpadlo je součástí rotačního vstřikovacího čerpadla. Nasává palivo z nádrže přes palivový filtr a dodává je do prostoru, odkud je plněno vstřikovací čerpadlo. Přetlakový ventil udržuje tlak potřebný pro plnění vysokotlakého čerpadla, škrtící ventil odpouští část paliva do zpětného potrubí. Tím je zajištěno vnitřní chlazení čerpadla. Válečkové lamelové čerpadlo je poháněno elektromotorem. Může být umístěno přímo v nádrži nebo v potrubí od nádrže k palivovému filtru. Zubové palivové čerpadlo se používá u některých motorů u systému Common Rail. Je buď součástí vysokotlakého čerpadla a má s ním společný pohon, nebo je umístěno samostatně na motoru a má vlastní pohon. Podávací čerpadla kromě péče o čistotu ( vnější i vnitřní ) nevyžadují žádnou preventivní údržbu. Kontrola podávacího čerpadla se dělá nepřímo, kontrolu tlaku v nízkotlaké části palivového systému nebo kontrolou množství zpětného paliva. Za všech režimů musí být dodávka podávacího čerpadla vyšší než potřeba vysokotlakého čerpadla. Palivový filtr je velmi důležitý, protože velmi přesné součásti vysokotlaké části palivové soustavy mohou být nečistotami v palivu snadno poškozeny. Palivový filtr musí být navíc vybaven sběrným prostorem na vodu. Nejnověji bývají palivové filtry pro osobní automobily vybaveny čidlem, které pomocí kontrolky upozorňuje řidiče na nutnost vypuštění vody z filtru. Údržba, kontrola a seřizování mechanicky řízené vysokotlaké části palivové soustavy Preventivní údržba zahrnuje zejména :  Udržování vnější i vnitřní čistoty a s tím spojené pravidelné čištění hrubého filtru a výměna jemných palivových filtrů  Pravidelnou kontrolu množství oleje ve skříni vstřikovacího čerpadla a regulátoru otáček a jeho výměnu podle předpisu výrobce  Pravidelnou kontrolu a seřízení otevíracích tlaků vstřikovačů a kontrolu jejich těsnosti  Orientační kontrolu funkce palivové soustavy podle činnosti motoru Kontrola a seřízení otvíracích tlaků se provádí orientačně přímo na motoru tak, že se odpojí vysokotlaké potrubí od jednotlivých vstřikovačů a postupně se připojuje přenosná zkoušečka vstřikovacích tlaků. Tlakoměr přístroje ukáže otvírací tlak, sleduje se kolísání ( kmitání ) tlaku a zvukový projev trysky během vstřiku. Typický a správný zvuk je „vrzání„ , které je způsobeno pulzacemi tlaku a jimi vyvolanými kmity jehly trysky. Kontrola a seřízení otvíracích tlaků demontovaných vstřikovačů se provádí pomocí stacionární zkoušečky trysek. Vstřikovač se připojí k vysokotlaké trubce zkoušečky. Sleduje se otvírací tlak, kolísání tlaku a zvukový projev trysky během vstřiku. Případné seřízení otvíracího tlaku se provede nastavením předpětí pružiny vstřikovače. Kontrola průchodnosti otvorů víceotvorové trysky demontovaných vstřikovačů se provádí pomocí stacionární zkoušečky trysek. Po kontrole ( seřízení ) otvíracího tlaku se tryska do sucha otře a ve vzdálenosti 2 až 5 cm od trysky se kolmo k ose trysky umístí filtrační ( savý ) papír. Provede se jeden krátký výstřik a podle stop paliva na papíru se kontroluje, zda palivo vystřikuje všemi otvory a zda není některý z paprsků paliva deformovaný ( to by svědčilo o plném nebo částečném ucpání některého otvoru. Lze tak rozeznat i různý úhel jednotlivých otvorů. Pročistit otvory trysek lze speciálním nástrojem po demontáži trysky ze vstřikovače, nebo v ultrazvukovém čistícím přístroji. Kontrola těsnosti trysky se dělá na stacionární zkoušce trysek. Po kontrole ( seřízení ) otvíracího tlaku se tryska do sucha otře. K trysce se přiloží čistý filtrační papír a pozvolna se zvyšuje tlak na filtračním papíru se velmi dobře zjistí i nepatrný únik paliva. Až do dosažení otvíracího tlaku se nesmí objevit palivo na špičce trysky. Montáž vstřikovačů do motoru je třeba dělat opatrně a pečlivě. Vždy musí být zcela čistý prostor pro vstřikovač, zejména dosedací plocha, která utěsňuje tlak ve spalovacím prostoru. Pokud je pod vstřikovačem těsnící kroužek, má být použit vždy nový. Je – li vstřikovač upevněn pomocí třmenu se dvěma šrouby, je nutné dotahovat oba šrouby rovnoměrně. Při nerovnoměrném dotahování dojde k prohnutí vstřikovače, což má za následek okamžité uváznutí, nebo brzké zadření jehly trysky. Proto se má po montáži vstřikovače provést kontrola správného namontování pomocí přenosné zkoušečky vstřikovačů. Zjišťuje se, zda tryska vydává typický „ vrzavý „ zvuk, který svědčí o volném pohybu jehly v trysce. Orientační kontrola funkce palivové soustavy podle činnosti motoru spočívá ve sledování běhu a kouřivosti motoru naprázdno, ve sledování chování motoru při startu, akceleraci, při trvalém zatížení. Černý kouř signalizuje neúplné spalování paliva a znamená tedy, že okamžitá dávka paliva je nadměrná. U dobře seřízených motorů se nesmí černý kouř vyskytovat vůbec. Obvykle se černý kouř vyskytuje krátce při akceleraci nebo při trvalém zatížení. Světlý kouř, někdy lehce namodralý, se vyskytuje typicky krátce po startu studeného motoru. Pokud po zahřátí motoru světlý kouř zmizí, je to normální projev motoru. Výskyt světlého kouře u zahřátého motoru signalizuje závadu, obvykle pronikání chladící kapaliny do spalovacího prostoru. Modrý kouř u studeného i teplého motoru signalizuje spalování oleje. Olej se do spalovacího prostoru může dostávat přes opotřebené pístní kroužky a vložky válců nebo přes opotřebená vodítka ventilů. Je – li zjištěna některá uvedená odchylka od normálních projevů motoru, je to důvod k důkladné kontrole palivové soustavy a celého motoru. Kontrola a seřizování vstřikovacího čerpadla mechanicky řízené palivové soustavy Vstřikovací čerpadlo této soustavy mění dodávku ( množství ) paliva pro každý válec, nastavením čerpadla vůči motoru ( klikovému hřídeli ) je určen okamžik vstřiku ( předvstřik ); některá čerpadla také pomocí tzv. přesuvníku vstřiku mění ( zvětšují ) předvstřik s otáčkami. Vstřikovací čerpadlo má pro každou samostatnou sekci ( výtlačnou jednotku ), která dodává palivo do vstřikovače, na který je připojena. Výtlačná jednotka je pístová ( plunžrová ) s konstantním zdvihem pístu. Píst je zdvihán vačkou a vracen pružinou. V horní části pístu je podélná drážka a vybrání, které má regulační hranu ve tvaru šroubovice. Pootáčením pístu vůči plnícímu otvoru v tělese se mění aktivní část zdvihu, po kterou je palivo vytlačováno přes výtlačný ventil do vysokotlakého potrubí ke vstřikovači. Množství dodávaného paliva vstřikovacím čerpadlem do motoru je řízeno odstředivým regulátorem v závislosti na otáčkách, zatížení motoru a poloze plynového pedálu. Regulátor zároveň chrání motor před překročením maximálních otáček při poklesu jeho zatížení. Podle provedení a funkce jsou regulátory výkonnostní a omezovací. Výkonnostní regulátory se používají u motorů, které mají pracovat delší dobu v ustáleném režimu, se stálým výkonem, např. zemědělské traktory a stacionární motory |( kompresory aj. ). U automobilů se používají regulátory omezovací. Vačkový hřídel vstřikovacího čerpadla s omezovacím regulátorem má na konci závaží, která se otáčejí otáčkami hřídele. Do klidové polohy jsou závaží přitlačována dvěma nestejně dlouhými a nestejně silnými pružinami. Pracuje – li motor s omezovacím regulátorem a plynový pedál je uvolněn ( na volnoběh ) a zvyšují – li se otáčky, stlačuje vzrůstající odstředivá síla závaží delší slabší pružinu a závaží se pootáčejí na svých čepech, dokud se neopřou o kratší silnější pružinu. Tento pohyb je přenášen na ozubenou regulační ( hřebenovou ) tyč čerpadla, která pootáčením pístů výtlačných jednotek mění ( snižuje ) dodávku paliva ( všem válcům stejně ). Pokud otáčky motoru začnou klesat, stlačuje pružina závaží zpět a tento pohyb způsobí zvyšování dodávky paliva. Tak je motor udržován v rozmezí otáček vymezeném změnou síly slabší pružiny. Pružina je předpjata tak, aby tímto způsobem udržovala volnoběžné otáčky motoru. Předpětí kratší silnější pružiny závaží regulátoru je nastaveno tak, že v celém rozsahu otáček motoru odstředivá síla závaží pružina nepřemůže, závaží se tedy nemůže pohybovat ( rozestupovat ) a měnit dodávku paliva. Dodávka paliva se může měnit pouze změnou polohy plynového pedálu, který je také spojen s regulační tyčí. Řidič tedy může otáčky motorů ovládat nezávisle na regulátoru. Jestliže dojde k takovému odlehčení motoru, že při dané dodávce paliva ( odpovídající poloze pedálu ) otáčky překročí maximální hodnotu, přemůže odstředivá síla závaží i druhou pružinu, závaží se začnou rozestupovat a tento pohyb způsobí snížení dodávky paliva. Tak je motoru zabráněno překročení otáček, které odpovídají nastavené síle obou regulačních pružin. Poruchy vstřikovací soustavy s mechanicky regulovaným vstřikovacím čerpadlem mohou být nejčastěji způsobeny : 1) Opotřebením přesných součástí ( píst a válec výtlačné jednotky, výtlačný ventil, jehla a těleso trysky ). Opotřebení je nejčastěji způsobeno nečistotami v palivu. To má za následek změnu ( snížení ) dodávaného množství paliva, která se projeví ztrátou pružnosti motoru a nerovnoměrným chodem, zejména při volnoběhu. 2) Změnou seřízení a nastavení vstřikovacího čerpadla a vstřikovačů. Ke změně může dojít samovolně, např. uvolněním spojky v pohonu čerpadla se změní předvstřik. Není vyloučen ani zásah řidiče ( zvýšení nastavené dodávky paliva ). To má za následek zvýšení spotřeby paliva a prudké zhoršení emisí. 3) Zanedbáním preventivní údržby. Například u čerpadel se samostatnou olejovou náplní dochází k znehodnocení oleje naftou, která se do oleje dostane kolem pístů výtlačných jednotek. Takový olej ztratí mazací schopnost a dochází k opotřebení ( např. vačky, zdvihátka ) nebo zadírání ( závaží regulátoru ). To má za následek neklidný volnoběh ( typické „houpání“ motoru, tj. slyšitelné kolísání otáček ), může dojít až k havárii vstřikovacího čerpadla. Kontrola a seřízení dodávaného množství a rovnoměrnosti dodávky se provádí na zkušebním zařízení ( stolici ), na kterém se kontrolované vstřikovací čerpadlo připojí na přívod zkušební hydraulické kapaliny, na měřiče množství dodaného paliva z jednotlivých výtlačných jednotek a na pohon plynule proměnlivými otáčkami. Zkušební hydraulická kapalina je pečlivě upravená motorová nafta. Měřiče dodaného množství jsou kalibrované odměrné nádoby pro přesné měření objemu. Palivo je do nich vstřikováno kalibrovanými vstřikovači zkušební stolice přes třícestné ventily. Ventily jsou ovládány pomocným zařízením, které sleduje počet otočení vačkového hřídele zkoušeného čerpadla ( tedy počet vstřiků ) a umožňuje předvolit počet vstřiků, které budou přivedeny do odměrné nádoby. Měřením množství paliva dodaného při ustálených otáčkách za větší počet vstřiků ( obvykle 200 ) se zvýší přesnost měření. Kontrola dodávaného množství a rovnoměrnosti dodávky se provádí tak, že se vstřikovací čerpadlo pohání konstantními otáčkami, ovládací páka čerpadla se nastaví na plnou dodávku a odměří se dodávka každé výtlačné jednotky za předvolený počet vstřiků. Stejně se měří dodávka při jiných otáčkách. Naměřené hodnoty musí odpovídat hodnotám předepsaným výrobcem. Seřízení dodávaného množství a rovnoměrnosti dodávky se provádí pro každou výtlačnou jednotku zvlášť. Dodávka jednotky se mění změnou polohy ( pootočením ) pístu vůči válci a vůči ozubené regulační tyči. Seřizuje se samostatně každá výtlačná jednotka. Jestliže je píst a válec výtlačné jednotky opotřeben, nelze dodávku správně seřídit. Motor s takovýmto vstřikovacím čerpadlem pracuje zcela neuspokojivě a je nutno vyměnit přesné součásti výtlačných jednotek. Nepřímo lze opotřebení přesných součástí výtlačných jednotek zjistit zkouškou těsnosti. Při zkoušce těsnosti se nechá na píst a válec trvale působit tlak ( stejný nebo vyšší než je otevírací tlak trysek ) a tlakoměrem se sleduje velikost poklesu tlaku za určitou dobu. Kontrola a seřízení rozdělení vstřiků do jednotlivých válců, tzv. seřízení do kruhu se dělá na zkušební stolici. Okamžik vstřiku prvního válce se bere za výchozí ( nulovou ) hodnotu a měří se úhel pootočení vačkového hřídele čerpadla od této polohy do okamžiku vstřiku další jednotky. Podle počtu válců musí být tento úhel 90°- řadový čtyřválec, úhel 60°- řadový šesti válec. Pokud je tomu tak, stačí potom při montáži vstřikovacího čerpadla na motor nastavit základní předvstřik podle prvního válce a ostatní válce budou mít předvstřik stejný. Kontrolu lze provádět také pomocí stroboskopu. Seřízení rozdělení vstřiků se provede změnou polohy pístů výtlačných jednotek vůči vačkám hřídele čerpadla. Většinou se to dělá kalibrovanými podložkami různé tloušťky pod písty. Některá čerpadla zde mají seřizovací šroub. Kontrola a seřízení regulovaných otáček se liší u regulátoru omezovacího a výkonnostního. U běžnějších omezovacích regulátorů se kontroluje, zda při předepsaných otáčkách se začnou pohybovat závaží regulátoru, což se projeví pohybem regulační tyče. Do pouzdra tyče se zašroubuje přípravek s číselníkovým úchylkoměrem a jeho dotyk se opře o čelo tyče. Na úchylkoměru se sleduje, při jakých otáčkách se začne tyč pohybovat. Seřízení regulovaných otáček se dělá změnou předpětí pružin závaží regulátoru. Předpětí je nutné seřídit rovnoměrně na obou závažích. Seřízení maximální dodávky paliva se provádí nastavením dorazu regulační tyče. Zjistí se potřebná poloha dorazu, při které dodávají všechny výtlačné jednotky předepsané maximální množství paliva. Potom se doraz nastaví na zjištěnou hodnotu, namontuje a zajistí. Kontrola a seřízení předvstřiku při montáži čerpadla se provádí podle značek pro horní úvrať prvního válce a značek pro hodnotu základního předvstřiku. Při montáži čerpadla na motor se podle značek na motoru nastaví píst prvního válce o hodnotu základního předvstřiku před horní úvrať při kompresním zdvihu. Že je píst prvního válce na konci kompresního zdvihu , se ověří podle polohy rozvodu ( ventilů ). Vstřikovací čerpadlo se nastaví do polohy začátku vstřiku prvního válce. Čerpadlo se namontuje na motor. Musí následovat kontrola předvstřiku. Na vstřikovací čerpadlo musí být namontována všechna palivová i olejová potrubí, čerpadlo musí být naplněno palivem a odvzdušněno. Na vývod čerpadla pro první válec se namontuje přípravek se skleněnou kapilárou. Nastaví se plná dodávka paliva a pomalým otáčením motorem se v kapiláře vytvoří volná hladina paliva. Motorem se pomalu otáčí dál až do okamžiku, kdy se hladina v kapiláře začne zvedat. V této poloze se kontroluje, zda odpovídá poloha značek pro základní předvstřik. Pokud poloha neodpovídá, upraví se předvstřik pootočením celého čerpadla vůči motoru nebo pootočením vačkového hřídele čerpadla vůči hnacímu hřídeli ve spojce.