PROJEKT ŘEMESLO - TRADICE A BUDOUCNOST. Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/ PŘEDMĚT TECHNOLOGIE OPRAV

Transkript

1 PROJEKT ŘEMESLO - TRADICE A BUDOUCNOST Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/ PŘEDMĚT TECHNOLOGIE OPRAV Obor: Autotronik Ročník: 4.ročník Zpracoval: Mgr.Rostislav Juřička

2 PROJEKT ŘEMESLO - TRADICE A BUDOUCNOST Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/ TÉMA PALIVOVÁ SOUSTAVA VZNĚTOVÉHO MOTORU Předmět: Technologie oprav Obor: Autotronik Ročník: 4.ročník

3 Zpracoval: Mgr.Rostislav Juřička Prohlášení Prohlašuji, že jsem tento výukový materiál vypracoval samostatně, a to na základě poznatků získaných praktickými zkušenostmi z pozice učitele ve Střední odborné škole Josefa Sousedíka Vsetín, a za použití níže uvedených informačních zdrojů a literatury. Tento výukový materiál byl připravován se záměrem zkvalitnit a zefektivnit výuku minimálně v 10 vyučovacích hodinách. Ve Vsetíně dne podpis autora

4 Obsah Prohlášení... 3 Palivová soustava vznětových motorů... 5 Řadové vstřikovací čerpadlo Vstřikovací trysky Palivová soustava s jednopístovým vstřikovacím čerpadlem s rozdělovačem paliva Elektronické řízení vznětového motoru Elektronicky řízené jednopístové vstřikovací čerpadlo s rozdělovačem (VE-EDEC) Rotační vstřikovací čerpadlo s radiálními písty (Bosch VP44) Sdružené vstřikovače (vstřikovací jednotky) Palivová soustava vznětového motoru s tlakovým zásobníkem Common Rail Žhavící soustava Zdroje... 97

5 Palivová soustava vznětových motorů Obr. 1. Palivová soustava motoru Palivová soustava se rozděluje na tři základní části: 1. nízkotlakou část, jejímž úkolem je nasát palivo z nádrže a přes palivové čističe jej dopravit do sacího kanálu vstřikovacího čerpadla. Na konci sacího kanálu je přetlakový ventil, který udržuje v nízkotlaké části mírný přetlak. 2. vysokotlakou část, která svojí činností vyvolává požadovaný vstřikovací tlak, pod kterým je palivo vstřikováno do komůrky nebo přímo do válce motoru. 3. přepadová část, Přebytečné palivo je odváděno odpadovým potrubím zpět do nádrže vozidla.

6 Hlavní části palivové soustavy vznětového motoru Obr. 2. Hlavní části palivové soustavy vznětového motoru s řadovým vstřikovacím čerpadlem Části a činnost palivové soustavy Princip činnosti Dopravní podávací čerpadlo nasává palivo z nádrže a vytlačuje jej přes čistič paliva do vstřikovacího čerpadla. V sacím potrubí dopravního čerpadla je podtlak 20 kpa, ve výtlačném potrubí je tlak 100 kpa až 150 kpa. Vstřikovací čerpadlo dodává palivo vysokotlakým potrubím do vstřikovací trysky upevněné ve vstřikovači. Ve vysokotlakém potrubí je tlak 25 Mpa až 120 Mpa,případně i více a je závislý zejména na druhu motoru a způsobu vstřikování. Palivo, které zbývá po regulaci ve vstřikovacím čerpadle a palivo, které proniká vlivem netěsnosti do horní části vstřikovače, se vrací zpětným potrubím do nádrže. Palivová nádrž Palivová nádrž musí být odolná proti korozi a při dvojnásobku provozního přetlaku, ale minimálně přetlaku 0,3 baru, těsná. Vznikající přetlak musí samostatně unikat vhodným otvorem, bezpečnostním nebo

7 podobným ventilem. Palivo nesmí vytékat plnícím uzávěrem nebo zařízením pro vyrovnání tlaku ani na šikmé ploše, při jízdě zatáčkou nebo nárazech. Palivová nádrž musí být oddělena od motoru tak, aby ani při nehodě nedošlo ke vznícení. Palivové potrubí Pro nízkotlakou část mohou být použity vedle ocelových trubek také pružná vedení s výztuží z ocelového pletiva, která jsou těžko hořlavá. Musejí být uspořádány tak, aby byla minimalizována mechanická poškození a aby se odkapávající nebo odpařující palivo ani nehromadilo ani nemohlo vznítit. Palivová vedení nesmějí být při krutu vozidla, pohybu motoru nebo podobném manévru omezena ve své funkci. Všechny díly vedoucí palivo musejí být chráněny proti ohrožení provozním teplem. U autobusů nesmějí palivová vedení ležet v prostoru pro cestující nebo řidiče a palivo se nesmí dopravovat vlivem zemské tíže. Dopravní palivová čerpadla Dopravní (podávací) čerpadla slouží k dopravě paliva z palivové nádrže do plnící komory vstřikovacího čerpadla. Mezi palivovou nádrží a podávacím čerpadlem je zařazen uzavírací kohout a hrubý čistič paliva. Mezi podávacím čerpadlem a vstřikovacím čerpadlem je zařazen nejméně jeden jemný čistič paliva. Zvýšená tlaková hladina paliva ve vstřikovacím čerpadle, vyvolaná použitím dopravního čerpadla, se příznivě projeví zlepšením objemové účinnosti, rovnoměrností dodávky paliva a stability funkce vstřikovacího zařízení. Bohatý průtok paliva plnící komorou vstřikovacího čerpadla přispívá i k dobrému chlazení vstřikovacích jednotek. Dělení dopravních čerpadel podle konstrukce: 1. pístová 2. membránová 3. zubová 4. odstředivá 5. jiná Pohon dopravního čerpadla je zajištěn dvojím způsobem a to od vačky vstřikovacího čerpadla nebo od vačkového hřídele motoru. V palivové soustavě vznětových motorů je nejčastěji používáno pístové dopravní čerpadlo. Pístová dopravní čerpadla Pístová čerpadla bývají obvykle na boku skříně vstřikovacího čerpadla. Pokud má vstřikovací čerpadlo vlastní pohon, pohání se dopravní čerpadlo jednou z vaček vačkového hřídele nebo zvláštním výstředným kotoučem, umístěným mezi vačkami. Má-li vstřikovací čerpadlo cizí pohon, pohání se podávací čerpadlo vačkovým hřídelem ventilového rozvodu nebo má vlastní pohon. Jednočinné pístové čerpadlo Tato čerpadla bývají obvykle řešena tak, že s rostoucím protitlakem vlivem zmenšení odběru paliva vstřikovacím čerpadlem se zdvih pístu čerpadla zmenšuje, čímž se snižuje dávka paliva. Dosahuje se toho, tím že tlak ve výtlačném potrubí se přivádí i nad píst (7) a pružina (11), která působí vlastní čerpací zdvih, se neuvolní do plného zdvihu.

8 Obr.3.Konstrukční provedení jednočinného pístového čerpadla Princip činnosti - sání a výtlak : Píst (7) se pohybuje směrem nahoru, otevřeným sacím ventilem (10) se přes předřazený čistič (9) nasává palivo do prostoru (8) pod píst (7). Současně čelo pístu (7) vytlačuje palivo z výtlačného prostoru (6) do palivového potrubí výstupem (2) a dále do jemného čističe paliva. Protože na píst (7) působí shora tlak paliva ve výtlačném potrubí, bude sací (a tedy i výtlačný) zdvih pístu tímto tlakem ovlivněn (čím větší tlak, tím menší množství paliva se nasaje a vytlačí). Obr.4. Princip činnosti sání a výtlak

9 - přepouštění : Píst (7) se pohybuje směrem dolů a otevřeným výtlačným ventilem (12) se palivo přepouští do sacího (8) do výtlačného prostoru (6) nad píst (7). Rovněž tento zdvih je závislý na velikosti předchozího sacího zdvihu, takže může za určitých okolností nastat situace, že se nepřepustí žádné palivo. Čerpadlo může být poháněno vačkou nebo výstředníkem (u rychloběžných motorů). Obr.5. Princip činnosti přepouštění Obr. 6. Schéma jednočinného pístového čerpadla s přepouštěním Dvojčinné pístové čerpadlo - princip činnosti :

10 - zdvih zprostředkovaný výstředníkem Palivo se nasává horním sacím ventilem ze sacího prostoru (3) do prostoru nad píst a současně se vytlačuje spodním výtlačným ventilem z prostoru pod pístem do výtlačného prostoru (4), Obr.7. Princip činnosti dvojčinného pístového čerpadla - zdvih zprostředkovaný výstředníkem - zdvih zprostředkovaný pružinou Palivo se nasává spodním sacím ventilem pod píst a vytlačuje z prostoru nad pístem horním výtlačným ventilem. Z uvedeného popisu je zřejmé, že čerpadlo dodává palivo během jedné otáčky výstředníku dvakrát. Tím se dosahuje zvětšení výkonu, který je potřebný zejména u motorů s velkým zdvihovým objemem, případně počtem válců. Obr.8. Princip činnosti dvojčinného pístového čerpadla - zdvih zprostředkovaný pružinou V současné době se používají dva druhy těchto čerpadel: elektricky poháněné válečkové komorové čerpadlo zubové čerpadlo poháněné přes mechanický převod vačkovým hřídelem.

11 Dodává v závislosti na otáčkách 40 l 120 l paliva za hodinu. Je to více, než je potřeba ke vstřikování. Nadbytečné palivo se vrací přes chladič do palivové nádrže. Chlazení je nutné, protože se palivo ve vysokotlakém okruhu silně ohřívá. Musí dodávat palivo při tlaku 0.3 MPa 0,7 MPa při 50% - 60% jmenovitém napětí akumulátoru. Protože tento požadavek při jmenovitém napětí vede k tomu, že se při volnoběhu a částečném zatížení čerpá několikanásobek potřebného množství paliva, přechází se k tomu, že se stejnosměrné elektromotory pro elektrická palivová čerpadla napájejí přes řídící jednotku šířkově modulovaným pulzním proudem. Změnou šířky pulzů a tím i otáček motoru se může čerpané množství přizpůsobit provozním podmínkám, čímž lze ušetřit hnací výkon, zamezit zbytečnému zahřívání paliva a prodloužit životnost čerpadel. Tato čerpadla se skládají z (obr. 8): o uzavíracího víka s elektrickými konektory, zpětným ventilem a výstupní přípojkou čerpadla o elektromotoru s vinutou kotvou a buzením s permanentními magnety o vlastního čerpadla Obr.9 Elektrické podávací čerpadlo Válečkové výstředníkové čerpadlo (obr. 52) je čerpadlo objemové. V objemových čerpadlech se nasává palivo do rotujících komůrek zvětšujících svůj objem, který se pak zmenšuje při pohybu k vysokotlaké straně. Objemová čerpadla dosahují výstupního tlaku více než 0,4 MPa a mají při poklesu napětí dostatečně vysoký čerpací výkon. Jsou relativně hlučná a vydávají silné pulzační zvuky.

12 Obr.10 Elektrické výstředníkové čerpadlo

13 Kontrola podávacích čerpadel Nejčastější závady čerpadla : - vniknutí nečistot (popř. vznik úsad) a následné přidírání až úplné zadření - netěsnost pojistného ventilu (vytlačené palivo je netěsným ventilem odvedeno zpět na sací stranu čerpadla) - zkrat nebo přerušení vinutí rotoru (proudové přetížení, chod bez paliva) - uvolnění vlastního čerpadla na hřídelce rotoru (protáčení hřídelky) Nejčastější závady el. obvodu čerpadla : - přechodový odpor na kontaktech - přerušené vedení - vadná kostra Veškeré závady je možné zjistit napojením osciloskopu. Nastavení osciloskopu : - tlak paliva do 5Bar (tlakovou sondu napájet 12V) - napájení do 20V - ukostření do 20V - el. proud čerpadla do 20A - kostra osciloskopu a tlakové sondy na mínus pól akumulátoru - volně běžící časová základna s možností ukládat min. 4s do paměti (vzorkovací rychlost 2 až 20 khz) Ch 1 (modrá) - tlak paliva Ch 2 (červená) - napájení čerpadla Ch 3 (zelená) - ukostření čerpadla Ch 4 (hnědá) - el. proud čerpadla GND - záporný pól akumulátoru Pos.1 - okamžik přivedení el. proudu zapnutím zapalování (18A). El. proud dosáhl takové úrovně, která je zapotřebí k roztočení čerpadla. Rozdíly mezi jednotlivými typy benzínových čerpadel jsou minimální. Je-li čerpadlo např. přidřené, bude tato hodnota proudu výrazně vyšší. Pos.2 - úbytky v napájecím i kostřícím vedení (1V) byly způsobeny nárůstem el. proudu. Je-li problém ve vedení, projeví se to zvýšeným úbytkem napětí (nižší napájení nebo vyšší napětí na kostře. Pos. 3 - rotor čerpadla se točí ještě bez zátěže (4A - není vytvořen tlak paliva), tlak paliva postupně narůstá. Pos.4 - tlak paliva dosáhl předepsané hodnoty (3bar), čerpadlo běží pod zátěží tlaku paliva (5A). Čím má čerpadlo menší odpor při stlačování paliva, tím je menší el. proud. Pos.5 - Ř.J. rozpojila relé, které napájí čerpadlo. Pos.6 - dotáčející se čerpadlo vyrábí el. napětí. Pos.7 - pulzace tlaku paliva způsobené dotáčejícím se čerpadlem a pohyby regulátoru tlaku. Po uzavření regulátoru tlaku a zpětného ventilu v čerpadle již tlak nesmí výrazně klesat (těsnost soustavy)

14 Obr.11 Záznam s osciloskopu Pokud se motor sporadicky zastavuje: možná závada může být v elektrickém vedení k palivovému čerpadlu, nejčastěji to bývají el. spoje,které se často zanáší z důvodů špatného umístění pod podlahou automobilu a oxidují. Projevuje se to špatným napájením čerpadla a jeho nepravidelným chodem. To může mít za následek sporadickou závadu, která se objevuje jen někdy a proto se špatně odhaluje pomocí diagnostického přístroje. Odstranění závady: důkladné vyčistění nebo výměna kontaktů a kontrola celého el. obvodu čerpadla. Pokud motor nedosahuje dostatečného výkonu (nedostatečný tlak, množství paliva) možná závada může být v mechanické části palivového čerpadla nebo netěsností.

15 Palivové čističe : Jsou velmi důležitou součástí palivového systému vznětového motoru. Druhy palivových čističů (filtrů) Prvním stupněm je hrubý čistič paliva, který je součástí dopravního čerpadla. Tento čistič zachycuje nejhrubší nečistoty, kaly a vodu, která se do soustavy dostává z nádrže. Filtr tohoto čističe je sítko z jemného pletiva nebo se používají lamelové čističe. Kal se usazuje v skleněné nádobě. Sítkový čistič: Je hrubý čistič, je řazen před dopravní čerpadlo. Zbavuje palivo hrubých nečistot a sedimentací vody. Obr.12 Hrubý čistič paliva Jemné čističe: Čističe s palivovou čistící vložkou o Čističe svinutou čistící vložkou o Hvězdicový čistič Dělené čističe Vícestupňové čističe Čističe s možností předehříváním paliva Paralelní čističe

16 Druhý stupeň filtrace paliva zajišťuje jemné čističe paliva jedno i vícestupňové. Nádoba čističe je osazena výměnnou vložkou z plsti, papíru nebo materiálu s filtrační schopností zachycovat velmi jemné nečistoty. Některé palivové čističe jsou opatřeny přetlakovým ventilem, kterým je odváděn vzduch a nadbytečné palivo zpět do nádrže. Obr. 13 Jemný čistič paliva a) Čistící (filtrační) vložky Skládají se často z jemného filtračního papíru. Ten lze vyrobit s potřebnou velikostí pórů (4 ƞm 5 ƞm pro rozdělovací vstřikovací čerpadla, 8 ƞm 10 ƞm pro řadová vstřikovací čerpadla) a rozmístěním pórů. Velkého povrchu papírového filtru se dosahuje skládáním filtračního papíru. To umožňuje dlouhou dobu života. U papírových čistících vložek rozlišujeme tyto výměnné vložky: - vinutá čistící vložka (obr. 14)

17 Obr. 14 Vinutá čistící vložka U vinuté čistící vložky je filtrační papír navinut kolem trubice. Každý papírový pás je nahoře slepen s dalším vnějším a dole s dalším vnitřním pásem tak, aby směrem ven vznikaly otevřené kapsy. Palivo protéká čističem shora dolů (axiálně). Částečky nečistot zůstávají v kapsách ve tvaru V. Voda se hromadí na dně kapes tvaru V tak dlouho, dokud se svou hmotností neprotlačí přes filtrační papír. Kapička zůstane vzhledem k povrchovému napětí uzavřená. Kvůli své vysoké hustotě klesá do vodní sběrné nádrže. Vyčištěné palivo vytéká středovou trubkou nahoru. - hvězdicovitá čistící vložka (obr. 15) Obr.15 Hvězdicovitá čistící vložka U hvězdicovité vložky je papír složený do hvězdice přiložen kolem děrované středové trubky. Záhyby papíru jsou nahoře a dole uzavřeny krycími víčky.

18 Palivo protéká čističem zvnějšku dovnitř (radiálně). Případné částečky nečistot zůstávají na povrchu čističe a klesají dolů. Voda nemůže proniknout jemnými póry čističe, a protože má vyšší hustotu než nafta, teče po vnější straně filtračního papíru dolů a shromažďuje se v zásobníku vody v krytu čističe. Vyčištěné palivo protéká otvory středové trubky dovnitř a potom dále směrem nahoru. b) Komorový čistič (obr. 16) Obr.16 Komorový čistič U tohoto čističe je na víku čističe našroubována čistící komora, která se skládá z plechové nádoby s integrovanou papírovou filtrační vložkou, čistící vložkou z umělé střiže nebo plstěné trubicové vložky. Čistící komora může mít např. 4 vtokové otvory pro nevyčištěné palivo a jeden odtokový otvor pro vyčištěné palivo. Odtokový otvor je opatřen závitem a slouží zároveň jako šroubové spojení čistící komory na víko čističe. Výměna čističe se provádí tak, že se vymění nepoužitelná čistící komora. Odšroubuje se z víka čističe a nahradí se novou. Ta se našroubuje rukou, dokud nedosedne těsnící kroužek. Poté se dotáhne o čtvrt otáčky. Nakonec je třeba vstřikovací zařízení odvzdušnit a zkontrolovat těsnost těsnícího kroužku čističe. Aby se oddělila voda, která se do palivové nádrže dostala nevhodným skladováním nafty nebo nedostatečnou pečlivostí při tankování, používají se komorové čističe se zásobníkem vody (obr. 17). Odloučenou vodu lze vidět při použití průhledného víka nebo ji rozezná zabudovaný snímač (elektronická sonda vodivosti) a oznámí kontrolkou na palubní desce. Výpustný šroub na nádobě čističe umožňuje, aby mohla být nashromážděná voda vypuštěna.

19 Obr.17 Palivový komorový čistič se zásobníkem vody

20 c) Dvojitý palivový čistič (obr. 18) Obr. 18 Dvojitý komorový čistič se zásobníkem vody U tohoto čističe teče palivo po vyčištění v 1. nádobě (hrubý čistič) dále společným víkem obou nádob čističů do jemného čističe. U plstěné trubicové vložky hrubého čističe je středová trubice obklopena síťovitým kovovým pláštěm. Tuto čistící vložku lze několikrát vyprat v naftě nebo petroleji. Při tomto postupu se čistící vložka nechá úplně nasáknout, a poté se stlačeným vzduchem zevnitř ven vyfouká. d) Paralelní palivový čistič Používá se pro větší vznětové motory. Vzhledem se od dvojitého palivového čističe neliší. Ale ve víku čističe je přitékající palivo rozděleno tak, že každá z obou čistících komor vybavených jemnou čistící vložkou obdrží zároveň palivo k vyčištění. Tímto způsobem se zdvojnásobí účinná čistící plocha a zvýší se možný průtok paliva. Předehřívací zařízení paliva Jsou často do palivové soustavy zabudována bezprostředně před palivovým čističem, aby se zabránilo ucpání čistící vložky vylučováním parafínu při nízkých teplotách. Parafíny obsažené v naftě se vylučují od teplot paliva pod cca 4 C jako voskovité šupinky; ty mohou ucpat póry filtru. Aby se tomuto jevu zabránilo, je palivo

21 např. zahříváno. To se provádí tak, že chladicí kapalina protéká výměníkem tepla, který je řízen termostatem (obr. 19). Pro předehřívání paliva se rovněž používají elektrické topné prvky, např. jako mezipříruba mezi víkem čističe a filtrační komorou (obr. 17). Jako topné prvky se používají především samočinně se regulující rezistory s negativním teplotním součinitelem. Elektrické předehřívání se navíc většinou zapíná termospínačem při teplotě pod +5 C a vypíná při teplotě nad +15 C. Obr.19 Předehřívání paliva tepelným výměníkem v okruhu chladicí kapaliny Pracovní zásady Vyčištění nebo výměna čističů při slábnoucím výkonu motoru. Vypouštění zásobníku vody podle potřeby. Odvzdušnění vstřikovacího zařízení při každém čištění krytu čističe a při výměně čističe. Palivový čistič a vodu z palivového čističe shromažďovat s ohledem na životní prostředí a likvidovat jako speciální odpad. Čistící komoru vyměňovat podle údajů výrobce (interval výměny asi km).

22 Celý nízkotlaký systém dopravy musí být dokonale odvzdušněný. Odvzdušnění provádíme pomocí ručního čerpadla, které bývá ve většině případů umístěno na dopravním čerpadle. Odvzdušnění provádíme v tomto pořadí: - odvzdušňování provádíme po jakémkoliv porušení těsnosti a zavzdušnění palivového systému - příčinu netěsnosti odstraníme (výměna potrubí, hadice těsnění, apod.) - povolíme odvzdušňovací šrouby na čističi - dvoustupňový čistič odvzdušňujeme ve směru toku paliva (nejprve hrubý a potom jemný čistič paliva) - dopravním čerpadlem čerpáme tak dlouho, dokud odvzdušňovacím otvorem nevytéká palivo bez vzduchových bublinek - po odvzdušnění čističe odvzdušňujeme čerpadlo stejným způsobem (pokud se čerpadlo neodvzdušňuje automaticky) palivové čističe odvzdušňovací šrouby na víku čističe vstřikovací čerpadlo sací kanál odvzdušňovací šrouby na tělese čerpadla, na výstupu. Zavzdušnění je nejčastější závadou, kdy nedostatečné množství paliva je příčinou nedostatečné funkce vstřikovačů a snížení výkonu motoru. Příčinou zavzdušnění je: na sací části netěsnost potrubí (závada se nemusí projevit únikem paliva, ale soustavným zavzdušňováním celého systému). na nízkotlaké, výtlačné části se projeví již jako unikání paliva.

23 Vstřikovací zařízení - vysokotlaká část palivového systému Vstřikovací čerpadlo musí zajistit v úseku několika setin sekundy dostatečné množství paliva ve stanoveném tlaku pro příslušný vstřikovač konkrétního válce motoru a vstřik paliva v přesném úhlu natočení klikového hřídele. Příslušný tlak je vstřikovacím tlakem. Jeho velikost se řídí nastavením vstřikovacího tlaku na vstřikovači válce motoru. Spojení čerpadla se vstřikovači je provedeno vysokotlakým potrubím, toto potrubí jsou bezešvé silnostěnné ocelové trubky zakončené kuželovým koncem se šroubením. Světlost potrubí je v rozsahu 1,5 až 2mm odpovídá vnějšímu průměru 6mm. Matice pro upevnění je opatřena závitem M14 x 1,5mm nebo M12 x 1,5mm. Těsnící kužel je možné při jeho deformaci a nebo ulomení obnovit

24 Řadové vstřikovací čerpadlo Obr 20 Řadové vstřikovací čerpadlo První skupinu tvoří čerpadla, která mají pro každý válec motoru samostatnou vstřikovací jednotku. Ta je uložena ve společném bloku čerpadla jako celek spolu s regulátorem. Požadavky na čerpadla: o každý píst musí přesně odměřit a dopravit požadované palivo do spalovacího prostoru válce motoru o změny dávky paliva musí proběhnout u všech pístů součastně o pohon čerpadla musí být řešen tak, aby umožnil nastavení základního předvstřiku pro první válec motoru o charakteristika vstřiku musí zaručovat optimální průběh tvoření směsi Základní části vstřikovacího čerpadla je vstřikovací jednotka, která se skládá: válec a píst vstřikovacího čerpadla (element) pružina pístu zpětný (výtlačný) ventil pružina zpětného (výtlačného) ventilu výtlačné hrdlo

25 ozubený prsten regulační objímky elementu zdvihátko s kladkou vačka Obr.21 Základní části vstřikovacího čerpadla Každá vstřikovací jednotka (obr. 11) se skládá z válce čerpadla. Píst čerpadla je do válce čerpadla zalícován tak přesně, že těsní i při velmi vysokých tlacích a nízkých otáčkách. Tato velmi malá vůle (2 3 µm), která je potřebná kvůli vysokým tlakům, umožňuje pouze společnou výměnu celých vstřikovacích jednotek. Píst vstřikovací jednotky má kromě podélné drážky a prstencovité drážky šroubovité vyfrézování, kterým je tvořena regulační hrana. S její pomocí lze regulovat čerpané množství. Plnicím otvorem se přivádí palivo o tlaku asi (0,1 0,15) MPa do vysokotlakého prostoru.

26 Obr.22 Vstřikovací jednotka řadového vstřikovacího čerpadla Vačka vačkové hřídele pohybuje přes zdvihátko s kladkou pístem vstřikovací jednotky během výtlačného zdvihu nahoru. Sací zdvih se provádí pružinou pístu. Mazání mezi pístem a válcem vstřikovací jednotky provádí motorová nafta. Uzavření směrem nahoru tvoří pružinou zatížený výtlačný ventil. Přes válec vstřikovací jednotky je nasunuta regulační objímka se sevřeným ozubeným prstenem (obr. 21). Dva podélné výřezy ve spodní části regulační objímky slouží jako vedení pro pístový čep. Regulační objímka je neustále v záběru s regulační tyčí. Posunutím regulační tyče se písty vstřikovací jednotky během provozu vstřikovacího čerpadla pootáčejí. Tím lze plynule měnit čerpané množství (dávku). Regulační tyč se ovládá většinou tyčovým ústrojím plynového pedálu a regulátorem počtu otáček Obr.23 Řez vstřikovací jednotkou řadového vstřikovacího čerpadla

27 Některá vstřikovací čerpadla mají vstřikovací jednotky vkládané, jejich výhodou je jednoduchá demontáž a montáž včetně seřízení. Obr. 24 Vstřikovací jednotka vkládaná Regulace množství paliva: Podle podmínek, v jakých motor pracuje se řídí množství vstřikovaného paliva u pístových vstřikovacích čerpadel třemi možnými způsoby. a) změnou zdvihu pístu vstřikovacího čerpadla b) omezením množství vytlačovaného paliva škrcením na sání nebo výtlaku c) regulační hranou na pístu vstřikovacího čerpadla Obr.25 Vstřikovací element

28 Druhy elementů: s konstantním začátkem s konstantním koncem s proměnlivým začátkem i koncem Tyto elementy mohou být pravotočivé nebo levotočivé Obr. 26 Natáčení pístu ve válci Odměřování množství čerpaného paliva: Přítok paliva Z prostoru sání proudí palivo přes plnicí otvor do vysokotlakého prostoru válce vstřikovací jednotky. Jakmile horní hrana pístu uvolní plnicí otvor (obr. 13), proudí palivo, které je pod přepravním tlakem, do vysokotlakého prostoru nad pístem čerpadla. Začátek vstřiku Při pohybu pístu nahoru uzavře horní hrana pístu plnicí otvor; začíná výtlačný zdvih. Tlak se zvyšuje ve vstřikovací jednotce, přes výtlačný ventil ve vysokotlakém potrubí a v držáku trysky až ke vstřikovací trysce. Pokud se překročí určitá hodnota tlaku, tak se otevře vstřikovací ventil a palivo se pod vysokým tlakem (do asi 120 MPa) tryskou vstřikuje do spalovacího prostoru. Konec vstřiku

29 Toho je dosaženo, jakmile regulační hrana uvolní plnicí otvor. Od tohoto okamžiku je vysokotlaký prostor válce vstřikovací jednotky spojen podélnou a prstencovitou drážkou se sacím prostorem. Tlak poklesne, vstřikovací ventil a výtlačný ventil se uzavřou. Píst pohybující se dále nahoru tlačí palivo přes podélnou a prstencovitou drážku z tlakového prostoru plnicím otvorem zpět do sacího prostoru. Výtlačný zdvih Je to dráha pístu mezi uzavřením plnicího otvoru horní hranou pístu a otevřením plnicího otvoru regulační hranou. Je to tedy část zdvihu, při které se palivo pod vysokým tlakem dopravuje ke vstřikovací trysce. Řídí se podle okamžité polohy regulační hrany vzhledem k plnicímu otvoru. V každé poloze je začátek výtlaku stejný. Konec výtlaku je však, v závislosti na čerpaném množství, různý. Podle polohy regulační hrany vzniká mezi horní hranou pístu a regulační hranou různě dlouhý výtlačný zdvih, a je tedy různé čerpané množství. Pokud je píst přetočen natolik, že plnicí otvor ústí do podélné drážky pláště pístu, tak nemůže ve vysokotlakém prostoru vznikat žádný tlak; to se označuje jako nulový výkon, např. při vypínání motoru. Zdvih pístu vstřikovací jednotky zůstává stále stejný. Čerpané množství (dávka paliva) se řídí pootáčením pístu vstřikovací jednotky. Při pohybu pístu dolů nejdříve uzavírá plnicí otvor regulační hrana a v dalším průběhu vzniká ve válci čerpadla podtlak. Teprve když horní hrana pístu opět plnicí otvor uvolní, proudí palivo z prostoru sání do vysokotlakého prostoru. Obr.27 Odměřování množství čerpaného paliva Používají se i vstřikovací jednotky, u kterých může být druhou, nahoře umístěnou regulační hranou na pístu vstřikovací jednotky (obr. 28) začátek čerpání změněn v závislosti na zatížení. Při nízkém zatížení se začátek čerpání trochu zpožďuje. Dosahují se tím lepší hodnoty emisí. Obr.28 Píst vstřikovací jednotky s přidanou regulační hranou Výtlačný ventil Výtlačný ventil má následující úkoly:

30 - odlehčit vysokotlaké potrubí na konci vstřiku, aby bylo zaručeno rychlé uzavření vstřikovací trysky - zachování zbytkového tlaku ve vysokotlakém potrubí - zabránit dokapu, popřípadě dostřiku vstřikovací trysky Uzavírá vysokotlaké potrubí, které musí být neustále naplněno palivem bez bublinek, proti vstřikovací jednotce, dokud nezačne výtlačný zdvih. Během výtlačného zdvihu je výtlačný ventil otevřený. Na konci vstřikování je vyšším tlakem ve vysokotlakém potrubí a silou pružin ventil uzavřený. Přitom se do vedení ventilu ponoří krátká válcovitá stopka, odlehčovací pístek, nazývaný také odlehčovací váleček, a okamžitě uzavře vysokotlaké potrubí proti vstřikovací jednotce. Pokud přitom klesne kuželka ventilu na své místo, tak se zvětší objem, který je k dispozici palivu ve vysokotlakém potrubí, o objem odlehčovacího pístku. To způsobí rychlý pokles tlaku v potrubí, a tedy rychlé uzavření vstřikovacího ventilu. Obr.29 Výtlačný ventil s odlehčovacím pístkem Regulátor otáček Je proveden jako odstředivý regulátor. Pracuje v závislosti na otáčkách motoru a mění množství paliva vstřikovaného vstřikovacím čerpadlem. Regulátory vstřikovacích čerpadel 1. N - omezovací, 2. V výkonnostní N omezovací regulátor nám omezuje maximální otáčky motoru, udržuje volnoběžné otáčky motoru. V výkonnostní regulátor nám omezuje maximální otáčky motoru, udržuje volnoběžné otáčky motoru a udržuje nastavené otáčky motoru, jak při zatížení, tak i při odlehčení zátěže motoru. Tyto regulátory se používají např. u elektrocentrál, kompresoru, kombajnu a všude tam, kde potřebujeme jmenovité otáčky.

31 U řadového vstřikovacího čerpadla pro užitkové automobily se používá většinou omezovací. Omezovací regulátor udržuje konstantní otáčky chodu naprázdno a omezuje maximální otáčky motoru. Otáčky chodu naprázdno se musí udržovat konstantní, aby motor na základě minimálního vstřikovaného množství běžel klidně a spolehlivě. Maximální otáčky musí být omezeny, aby se zabránilo tomu, že by se motor dostal do oblasti nadměrných otáček ( přetáčení ), což by mohlo způsobit zničení motoru. V oblasti mezi chodem naprázdno a maximálními otáčkami není regulace potřebná, protože v této oblasti ovládá řidič plynovým pedálem regulační tyč a nastavuje tak zatížení. Tím se určuje množství vstřikovaného paliva a potřebný točivý moment motoru.

32 Obr.30 Regulátor otáček Tento regulátor je vybaven dvěma odstředivými závažími a je poháněn vačkovou hřídelí vstřikovacího čerpadla. V každém odstředivém závaží je umístěna jedna pružina chodu naprázdno a druhá pružina regulace maximálních otáček (šroubové pružiny). Radiální dráhy odstředivých závaží přeměňují dva páry dvojitých pák na axiální pohyby přestavovacího čepu. Ty se přenáší na vodící kámen. Vodící kámen, ve kterém je uložen dolní konec regulační páky, je veden přímočaře vodícím čepem a vytváří pomocí regulační páky a spojovací páky, spojení s regulační tyčí. Protože regulační páka (obr. 17) má posuvný střed otáčení, může se měnit převodový poměr páky. S tím se při chodu naprázdno (malé odstředivé síly) dosahuje při malé tažné síle na přestavovacím čepu relativně velké přestavovací síly na regulační tyči. Pokud se sešlápne plynový pedál, tak se pohybuje i přestavovací páka a přenáší pohyb přes páku excentru a spojovací posuvný čep na regulační páku a regulační tyč. Se zvyšujícími se otáčkami při částečném zatížení se odstředivá závaží pohybují směrem ven a dosedají na miskách pružin pro regulaci maximálních otáček, ale nestlačují je. Regulátor v této provozní oblasti nepůsobí. Pokud se překročí přípustné maximální otáčky, např. při plném zatížení, tak se stlačí pružiny pro regulaci maximálních otáček a regulátor táhne tímto pohybem regulační tyč zpět a snižuje vstřikované množství.

33 Obr.31 Regulátor při nejvyšších otáčkách (plné zatížení) Pokud se překročí přípustné maximální otáčky, např. při plném zatížení, tak se stlačí pružiny pro regulaci maximálních otáček a regulátor táhne tímto pohybem regulační tyč zpět a snižuje vstřikované množství. Doraz regulační tyče Má za úkol omezovat vstřikované množství při plném zatížení tak, aby motor při plném zatížení pracoval bez kouření (mez kouření). Protože množství kyslíku naplněného ve válci postačuje ke spálení pouze určitého množství paliva, musí se zabránit tomu, aby bylo vstříknuto příliš velké množství paliva. Doraz regulační tyče omezuje dráhu regulační tyče. Často je pružný. Obr.32 Pružný doraz regulační tyče Pružný doraz regulační tyče se používá tehdy, pokud motor potřebuje ke spouštění větší množství vstřikovaného paliva než při plném zatížení. Pružina se při spouštění může regulační tyčí stlačit plynovým pedálem trochu více (poloha na plný plyn), aby se docílilo vyššího vstřikovaného množství. Pokud překročí počet otáček motoru asi 800 l/min, tak se regulátorem otáček vrátí vstřikované množství na hodnotu pro plné zatížení.

34 Při spouštění se plynový pedál uvede do polohy pro plné zatížení. Korekce Přizpůsobuje množství vstřikovaného paliva vstřikovacím čerpadlem při plném zatížení tak, aby odpovídalo množství paliva, které lze spálit bez kouření. Korekce může být: pozitivní negativní Pozitivní korekce Sací motor může při plném zatížení se zvyšujícím se počtem otáček spalovat kvůli sníženému plnění vzduchem, kvůli ztrátám při sání, méně paliva bez kouření. Vstřikované množství (obr. 33) se však se zvyšujícím se počtem otáček zvyšuje, motor by kouřil při otáčkách vyšších než asi 1500 l/min. Musí se proto redukovat vstřikované množství, což se označuje jako pozitivní korekce. Dociluje se jí korekční pružinou ze souboru regulačních pružin regulátoru odstředivých sil Obr.33 Pozitivní korekce Negativní korekce Přeplňované motory získávají se zvyšujícím se počtem otáček na základě plnícího tlaku vyšší plnění vzduchem. Mohou tak spalovat bez kouření více paliva (obr. 34). Může se proto zvýšit vstřikované množství, aby se docílilo vyššího výkonu při provozu bez kouření. Toho lze dosáhnout i dorazem plného zatížení. Obr.34 Negativní korekce Samočinný přesuvník vstřiku (obr. 35)

35 Posouvá začátek vstřiku při zvyšujících se otáčkách na dřívější okamžik, protože zpoždění vznícení je u vznětového motoru se zvyšujícími se otáčkami nevýhodné. Ke vznícení paliva pak dochází ve správném okamžiku. Bez přesuvu začátku vstřiku dochází k: tvrdšímu průběhu spalování zvýšenému podílu škodlivin ve výfukových plynech zvýšené hlučnosti zvýšenému zatížení klikového mechanizmu snížení výkonu Musí však být zaručeno, aby na píst působil maximální spalovací tlak ve správném okamžiku (asi 4 až 6 úhlu kliky za horní úvratí). To se provádí pomocí přesuvníku vstřiku, kterým se může během provozu motoru pootočit hřídel vstřikovacího čerpadla (hnací hřídel oproti klikové hřídeli až o 8 úhlu kliky). Tím se posunuje začátek vstřikování při zvyšujících se otáčkách směrem dopředu a při snižujících se otáčkách směrem dozadu. Obr. 35 Samočinný přesuvník vstřiku Konstrukce a činnost Samočinný přesuvník vstřiku se skládá ze skříně s odstředivými závažími a z otočně ve skříni uloženého přestavovacího bubnu s přestavovacím kotoučem, se kterým je spojeno jádro. K přesouvání využívá odstředivou sílu, a proto pracuje v závislosti na otáčkách. Pokud se zvýší otáčky, tak se pohybují dvě odstředivá závaží směrem ven a tlačí přitom se svými válečky na zakřivené dráhy přestavovacího kotouče. Tím se přestavovací kotouč a s ním pevně spojené jádro pootáčí ve směru otáčení hřídele čerpadla. Protože jádro přesuvníku vstřiku je pevně spojeno s vačkovou hřídelí vstřikovacího čerpadla, přetáčí se ve směru otáčení vačkové hřídele čerpadla. Tak se vačková hřídel vstřikovacího čerpadla přetáčí ve směru dříve. To má za následek posunutí začátku vstřiku, a tím i posunutí začátku spalování na dřívější okamžik.

36 Obr.36 Umístění přesuvníku na vstřikovacím čerpadle Přesuvník vstřiku je poháněn klikovou hřídelí společně se vstřikovacím čerpadlem. Pohon řadových vstřikovacích čerpadel Řadová vstřikovací čerpadla se upevňují šrouby většinou přestavitelně pomocí čelní příruby s podélnými otvory na klikovou skříň. Mohou být ale také připevněna na rovné základní desce nebo na půlkruhové vaně pomocí šroubů nebo přítlačné pásky. Přiřazení polohy vačkové hřídele řadového vstřikovacího čerpadla k poloze klikové hřídele motoru musí probíhat tak, aby byla neustále zaručena shoda odpovídající polohy klikové hřídele motoru s příslušným okamžikem vstřikování. Pořadí vstřikování řadového vstřikovacího čerpadla a pořadí kompresních zdvihů motoru musí být rovněž sladěno. Pro přenos točivého momentu a otáček se proto, podle konstrukce motoru, používají ozubená kola nebo řetězová kola a válečkové řetězy. Otáčky čerpadla u čtyřdobých motorů odpovídají otáčkám vačkové hřídele, u dvoudobých motorů otáčkám klikové hřídele. Mazání vstřikovacích čerpadel Vhodné mazání má rozhodující vliv na provozuschopnost vstřikovacího čerpadla. Používají se tři základní druhy mazání : a) Olejovou náplní ve vstřikovacím čerpadle Olejová náplň je rozřeďována palivem. Není-li za provozu pravidelně prováděná kontrola, doplňování a výměna oleje stanovená výrobcem dochází ke značnému zkrácení životnosti vstřikovacího čerpadla. Kladka a vačka je mazána roztřikem, přičemž otáčení vačky se většina oleje dostává na skříň čerpadla, kde vytváří prstec a olej pak chybí tam, kde je nejvíce zapotřebí. b) Napojením vstřikovacího čerpadla na mazací okruh motoru

37 Zabezpečuje bez obslužné mazaní celého mechanismu včetně regulátoru otáček. Systém má však tyto nevýhody: o Mazání čerpadla je vázáno na kvalitu mazacího oleje motoru, což není nejvhodnější. S mazacím olejem za provozu, který je zahřátý na značnou teplotu se přivádí do čerpadla teplo. o Olej přiváděný od motoru je potřeba filtrovat v mikrofiltrech snadno se zanášejí a vyžadují častou kontrolu a údržbu c) Vlastním tlakovým mazacím okruhem Seřizování - zkouška vstřikovacího čerpadla Špatné nastavení vstřikovacího čerpadla ovlivní velmi negativně výkon motoru, množství spalin a spotřebu paliva. Dílčí testy: 1, Seřízení geometrického počátku dopravy okamžik, kdy horní hrana pístku překryje plnící otvor ve válci čerpadla. Poloha pístku čerpadla se udává ve vztahu k horní úvrati pístu v prvním válci motoru ( stupeň otočení klikového hřídele) nebo ke zdvihu vačky. Neodpovídá li zdvih pístku předepsané hodnotě, provede se seřízení přímo na čerpadle pootočením vačkové hřídele vůči zdvihátkům. 2, Seřízení čerpadla do kruhu je to seřízení jednotlivých pístků čerpadla tak, aby následovaly v přesném úhlovém rozestupu za sebou podle pořadí vstřiku. Seřízení se provádí na čerpadle prostřednictvím seřizovacího elementu většinou vloženého mezi zdvihátko a vlastní pístek. Tolerance nastavení ±1/3. 3, Seřízení stejnosti dávky zde se měří a nastavuje objem paliva vytlačený pístkem při určitém vysunutí regulační tyče. Konkrétní postup i hodnoty nastavení určuje výrobce čerpadla. Obecně se však kontroluje několik důležitých bodů. Při jmenovitých otáčkách a poloze regulační tyče STOP nesmí čerpadlo dodávat žádné palivo. Při volnoběžných otáčkách by rozdíl mezi objemy jednotlivých dávek měl být maximálně 15%. Při jmenovitém výkonu by se rozdíly měly pohybovat na úrovni 1-3% předepsaného množství. Seřízení se provádí podle konstrukce čerpadla buď natáčením pístku vůči válci nebo válce vůči pístku. Zkoušky na těsnost palivového systému: 1, Těsnost pístku čerpadla je určena vůlí mezi válcem a pístkem ( 0,003-0,008 mm). Při měření těsnosti se ručně načerpá nafta nad pístek v předepsané poloze na určitou hodnotu tlaku a zjišťuje se úroveň poklesu tlaku. Na výstupní potrubí připojíme tlakoměr s potrubím (výtlačný ventil musí být vyjmutý). Nastavíme maximální dávku paliva a během 4 až 6 otáček by měl vystoupit tlak na 40 až 50 MPa. Zkoušku provádíme v různých polohách pístku ve válečku, tj. při nastavení různých dávek paliva. 2, Těsnost výtlačných ventilků zjišťuje se v závislosti na provedení (existují rovnoobjemové a rovnotlaké). Provádí se jako první, protože podmiňuje funkci celého vstřikovacího čerpadla. Pístek

38 výtlačného ventilu musí utěsnit tlak nafty, která je nad ním. Zkoušíme tak, že k výstupnímu šroubení připojíme tlakoměr s potrubím. Nastavíme maximální dávku paliva a několika otáčkami načerpáme naftu na tlak asi 15 MPa. Přestaneme-li čerpat nesmí ručička manometru klesat, nebo je dovolen pokles tlaku asi o 2 MPa za minutu. Je-li pokles větší, zabrousíme kuželové sedlo výtlačného ventilu jemnou pastou, nebo ventil vyměníme. 3. Seřízení dodávky nafty tj. úhlu předvstřiku Kontrolu provádíme: a) zkušební kapilárou b) stroboskopickou lampou Předvstřik seřídíme na spojce mezi hnacím hřídelem a vačkovým hřídelem vstřikovacího čerpadla. U přírubových čerpadel natáčením vstřikovacího čerpadla v oválných otvorech příruby. Seřizování vstřikovacích čerpadel na seřizovací stolici Obr. 37 Seřizovací stolice vstřikovacích čerpadel 1. Montáž vstřikovacího čerpadla na seřizovací stanici Čerpadlo na příslušné konzoly a rychloupínáním zajistíme. Na vstup do sací komory napojíme přívod od dopravního čerpadla pomocí průtokového šroubu (nízkotlaký okruh). Na konci sací komory připevníme odpadové potrubí kombinovaným průtokovým šroubem s přetlakovým ventilem. Na začátku a na konci sací komory bývá z pravidla odvzdušňovací šroub. Tyto šrouby se používají na začátku k odvzdušnění potrubí na přívodu k sací komoře a na konci k odvzdušní sací komory. Po odvzdušnění sací komory provedeme montáž vysokotlakého potrubí, kterým spojíme vstřikovací jednotku se vstřikovačem.

39 2. Vlastní seřizování vstřikovacího čerpadla Po zapnutí hlavního vypínač se rozběhne dopravní čerpadlo a začne dodávat do nízkotlakého okruhu palivo. Tlak paliva seřídíme na 100kPa a nízkotlaký okruh odvzdušníme odvzdušňovacím šroubem na konci sací komory. Zapnutím hlavního vypínače zapneme i okruh pro hlavní motor pro roztočení vstřikovacího čerpadla. Pomocí páky pro nastavování otáček vstřikovacího čerpadla, nastavíme otáčky na 500ot/min a odvzdušníme vysokotlaký okruh. (Všechna seřízení se provádí na plný plyn, není-li stanoveno jinak). Odvzdušnění vysokotlakého okruhu je ukončeno, jestliže skleněné baňky do kterých jsou vyústěny vstřikovače jsou čiré (průhledné). 3. Kontrola a úhlové rozdělení pomocí stroboskopu A. Po kontrole počátku výtlaku a označení na těle vstřikovacího čerpadla provedeme následující úkony. B. Pomocí stroboskopu a pomocí zařízení pro ovládání zpožďovácího zařízení pro stroboskop nastavíme značení na těle čerpadla a náboji čerpadla do jedné roviny. C. Stroboskopem upravíme délku vstřiku na 5 až 7mm D. Na dělícím kruhu nastavíme pomocí jezdce s ryskou šestinásobek ( u šestiválce) E. Pomocí zpožďovacího zařízení se přesuneme ve směru otáčení vstřikovacího čerpadla o dále (u šestiválce). F. Provedeme kontrolu v baňce pro příslušný válec a seřídíme vstřik na 5-7mm G. Na dělícím kruhu přečteme skutečnou hodnotu dále pokračujeme podle bodu D,E,F až zkontrolujeme všechny válce. 4. Kontrola stop otáček a. počet zdvihů vstřikovací jednotky nastavíme na 500 i více b. na čerpadle nastavíme o 100 otáček méně než jsou stop otáčky a zapneme počítání zdvihů c. zvyšujeme otáčky a sledujeme pohyb paliva v měřící nádobce až se zastaví d. přečteme otáčky na otáčkoměru stop otáčky 5. Kontrola dodávky a. Kontrolu dodávky provedeme podle seřizovacího předpisu a každou kontrolu provedeme dvakrát popřípadě seřídíme. b. Startovací dodávka c. Startovací dodávka se provádí při startovacích otáčkách to je ot/min. na vstřikovacím čerpadle a 100 zdvizích vstřikovací jednotky. Množství dodávky se uvádí v minimální hodnotě to znamená, že naměřené množství nesmí být nižší než je uvedená hodnota v seřizovací tabulce.

40 Vstřikovací trysky Obr.38 Vstřikovací trysky

41 Obr.39 Vsřikovač s čepovou tryskou Vstřikovač se skládá: 1. držák vstřikovací trysky 2. vstřikovací tryska 3. pružina 4. seřizovací šroub s pojistnou maticí 5. podložka pružiny 6. tyčinka Značení trysek Každá tryska má na sobě označení v podobě číslic a písmen, které mám udávají celkovou charakteristiku trysky. Např: DOP 140 S 530 tryska otvorová D tryska pro vznětové motory (diesel) OP otvorová prodloužená 140 vrcholový úhel kužele paprsku paliva S velikost 5 počet otvorů 30 velikost otvorů v setinách mm

42 Obr.40 Vstřikovací tryska otvorová prodloužená DC 30 S 6 15 tryska čepová D tryska pro vznětový motor C čepová 30 vrcholový úhel rozstřiku paliva S velikost 6 průměr jehly v mm 15 průměr válcové části čípku v desetinách milimetru

43 Obr.41 Vstřikovací tryska čepová Jednopružinový vstřikovač (obr. 42a) Ze vstřikovacího čerpadla se přivádí palivo vysokotlakým vedením do přívodu paliva v držáku ventilu, ve kterém je nalisován bezúdržbový čistič paliva a odtud pak do tlakové komůrky vstřikovací trysky, ve které tlačí na nadzvedací kužel jehly proti tlaku pružiny. Je-li zvedací síla vyvolaná tlakem paliva větší než tlak pružiny na tlačný čep, zvedne se jehla trysky z kuželového sedla a z otevřené trysky vytryskne palivo. Při každém zdvihu unikne mezi jehlou a tělesem trysky malé množství paliva, potřebné k mazání a chlazení uložení jehly do prostoru s pružinou a pak přes odvod paliva a zpětné vedení do palivové nádrže. Poklesne-li tlak paliva, vtlačí pružina jehlu zpět do sedla a uzavře ústí trysky se vstřikovacími otvory.

44 Obr.42 Jednopružinový a dvoupružinový vstřikovač Dvoupružinový vstřikovač (obr. 42b) Dvoupružinová konstrukce byla vyvinuta pro otvorové trysky motorů s přímým vstřikem. Pružiny mají různé tuhosti a jsou nastaveny tak, že se při rostoucím tlaku nejprve jehla zvedne proti tlaku měkčí pružiny (při tlaku nad 18 MPa), k dorazu tužší pružiny (zdvih H2). Výstup paliva se tím otevře jen málo a dojde k vystříknutí malého množství paliva pod malým tlakem (první stupeň vstřiku, resp. předvstřik nebo pilotní vstřik). Další přicházející palivo stlačí prostřednictvím dorazového pouzdra a talíře pružiny druhou (tužší) pružinu (hlavní vstřik) a zdvih jehly se zvětší (Hcelk = H2 + H1). Při dvoustupňovém vstřikování (pilotní a hlavní dávka) je spalování pomalejší, podobně jako u motorů s nepřímým vstřikem. Z toho plynou tato zlepšení: menší hlučnost motoru stabilní volnoběžné otáčky snížení škodlivých emisí Tepelná ochrana vstřikovacích trysek: Teplota čela trysky může při provozu přesáhnout 250 C. Tím dochází k popouštění a měknutí zakalené oceli a vymačkání sedla trysky. Sedlo ztrácí těsnost a pronikající horké plyny mohou vést až k zadření jehly. Tepelná ochrana trysky může mít podobu tepelně izolační objímky (obr. 23) nebo tepelně izolačního kroužku před čelem trysky a může snížit teplotu čela trysky až o 50 C. Těsnící kroužek utěsňuje vnitřní prostor vstřikovače od spalovacího prostoru.

45 Obr. 43 Tepelně izolační objímka Vstřikovací tryska Vstřikovací tryska by měla palivo vstřikovat tak, aby při daném tvaru spalovacího prostoru docházelo k optimální tvorbě směsi. Vstřikovací tlak, stupeň rozprášení i tvary vystřikovaných paprsků musí optimálně odpovídat tvaru spalovacího prostoru. Vstřikovací trysky ovlivňují: směšovací poměr a průběh spalování výkon motoru složení výfukových plynů hlučnost spalování Konstrukce Vstřikovací tryska se skládá z tělesa trysky a jehly (obr. 43). Jsou vyrobeny z ušlechtilé oceli a na důležitých plochách jsou lapovány. Tolerance jsou 0,002mm až 0,03 mm. Mohou být proto vyměněny pouze společně. Funkce Jehla trysky je tlačena jednou nebo dvěma pružinami držáku do sedla. Tlakem paliva na nadzvedací kužel jehly vzniká zvedací síla FH. Je-li větší než tlačná síla pružiny FD, zvedne se jehla ze sedla a palivo vystříkne. Klesne-li tlak (úbytkem paliva), převáží síla pružiny a tryska se uzavře. Druhy vstřikovacích trysek otvorové čepové

46 Obr.43 Otvorová a čepová tryska Otvorová tryska Používají se výhradně pro přímé vstřikování. Rozlišují se dva druhy otvorových trysek (obr. 44): otvorové trysky s kanálkem otvorové trysky se sedlem Obr. 44 Otvorové vstřikovací trysky

47 Tryska má až 8 otvorů, jejichž osy leží na povrchu kužele s vrcholovým úhlem φ. Úhel i směr kužele výstřiku závisí na tvaru spalovacího prostoru. Průměr otvorů je v závislosti na vystřikovaném množství paliva 0,15 mm (u osobních automobilů) až 0,4 mm (u užitkových automobilů a autobusů). Vlastnosti Z hlediska nízkých emisí nespálených uhlovodíků je důležité, aby byl prostor s palivem pod sedlem trysky co nejmenší. Tomuto požadavku lépe vyhovuje tryska bez kanálku pod sedlem, to je tryska se sedlem, která má sedlo přímo v oblasti otvorů. Otvírací tlak trysky Leží mezi 20 MPa až 30 MPa (podle výrobce). Otevírací tlak však nelze zaměňovat za maximální vstřikovací tlak, který je při vysokých otáčkách a velkém zatížení motoru mnohem vyšší. Při maximálním zdvihu pístu rozdělovače palivového čerpadla může tlak dosáhnout až 200 MPa. Čepová tryska (obr. 45) Čepové trysky se používají pro nepřímé vstřikování u komůrkových vznětových motorů. Otevírací tlak těchto trysek leží většinou mezi 8 a 12,5 MPa. Na rozdíl od otvorových trysek prochází jehla jediným vstřikovacím otvorem a tvaruje vystřikující paprsek paliva tvarem čepu na konci jehly. Obr.45 Čepová tryska Kontrola a seřízení trysek Základní kontrolou trysky je kontrola na těsnost. Při této kontrole zjišťujeme jestli tryska při vstřikování neodkapává. Dále kontrolujeme rozprach trysky a pokud je víceotvorová, tak jestli rozprašují všechny otvory. Dále kontrolujeme nastavení vstřikovacího tlaku, který je důležitý pro správné vytvoření rozprachu. Seřizování tlaku trysek Vstřikovací tlak trysek se provádí více způsoby: Seřízení se provádí pomocí seřizovacího šroubu, který působí na pružinu a na jehlu trysky. Po nastavení vstřikovacího tlaku se seřizovací šroub zajistí pojistnou maticí. Seřízení pomocí podložek, které se podkládají nebo ubírají pod pružinou, která působí na jehlu trysky, až se dosáhne požadovaného vstřikovacího tlaku. Postup při seřizování: 1. Tester vstřikovačů (obr. 46) Slouží ke kontrole těsnosti, otevíracího tlaku a tvaru paprsku paliva vymontovaného vstřikovače. 2. Předpoklady kontroly

48 Vstřikovač je třeba očistit a přesvědčit se o volné pohyblivosti jehly. 3. Zkouška pohyblivosti jehly Jehla by se měla v tělese trysky (vymontovaném) posouvat vlastní vahou. Jehly bychom se měli dotýkat kvůli nebezpečí koroze jen na tlačném čepu. 4. Zkouška těsnosti Tryska je těsná, nepropustí-li při tlaku o 2 MPa menším, než je otevírací tlak, během 10 s ani kapku paliva. 5. Nastavení otevíracího tlaku Otevírací tlak určuje tlačná pružina svým předpružením, které je možné měnit nastavovacími podložkami různé tloušťky nebo pomocí seřizovacího šroubu, který působí na pružinu a na jehlu trysky. 6. Poslechová zkouška Při nastavení otevíracího tlaku udávaného výrobcem se kontroluje pohledem tvar kužele vystřikovaného paliva a také zvuk (cvaknutí) provázející otevření ventilu. Po otevření trysky a vystříknutí paliva klesne tlak a jehla dosedne tlakem pružiny zpět do sedla. S přítokem paliva narůstá tlak a otevření následované zavřením se opakuje za typického cvakavého zvuku. Není-li toto cvakání zřetelně slyšet, je vedení jehly v tělese trysky opotřebované. Obr 46 Ruční tester vstřikovačů

49 Bezpečnost a ochrana zdraví při práci Na seřizovací stolici NC 50 Obr.47 Seřizovací stolice NC - 50 Zasažení vystřikovaným paprskem paliva je vzhledem k vysokému tlaku při výstřiku nebezpečné, protože palivo může vniknout hluboko do kůže a může dojít k otravě krve. Při testování vstřikovačů je nutné používat ochranné brýle. Je také předepsané odsávací zařízení, protože mlha rozprášeného paliva je při vdechování škodlivá zdraví. Palivová soustava s jednopístovým vstřikovacím čerpadlem s rozdělovačem paliva Druhou skupinou tvoří čerpadla jednopístová, kdy pro všechny válce motoru vyvolává vstřikovací tlak jediný píst. Palivo je rozdělováno ve stanoveném pořadí pro jednotlivé válce speciálním děličem a u nových konstrukcí navíc řízeno elektronicky. Jedná se o rotační čerpadla pro vznětové motory. Nejvíce používaná čerpadla jsou od firmy Bosch nebo Lucas. Obr. 48 Jednopístkové vstřikovací čerpadlo Toto vstřikovací čerpadlo se zvláště hodí pro tříválcové až šestiválcové vznětové motory osobních automobilů. K hlavním vlastnostem patří: - malá váha

50 - možnost nezávislého umístění - nezávislost na mazacím systému vozidla - stačí jediná vysokotlaká jednotka - vhodnost pro elektronickou regulaci - kompaktní konstrukce Konstrukce Jednopístové vstřikovací čerpadlo s rozdělovačem paliva má tyto části (obr. 28): hnací hřídel lamelové podávací čerpadlo zařízení pro axiální pohyb pístu (kladkový kruh a axiální vačka) vysokotlaká jednotka (píst rozdělovače) pákový regulační systém s regulačním šoupátkem k regulaci dávkování paliva odstředivý regulátor dávkování paliva hydraulicky ovládaný přesuvník vstřiku (časování vstřiku) Obr.49 Palivová soustava se vstřikovacím čerpadlem s rozdělovačem paliva Hnací hřídel jednopístového vstřikovacího čerpadla s rozdělovačem je uložen v čele skříně čerpadla. Na hnacím hřídeli jsou nasazeny postupně rotor lamelového podávacího čerpadla, ozubené kolo pohánějící odstředivý regulátor a křížový kotouč, který unáší v rotačním pohybu souosou čelní vačku, jejíž unášecí hranoly zapadají do obvodových zářezů křížového kotouče (má 4 zářezy do kříže). Čelní vačka je nasazena na vyrovnávací kotouč pístu rozdělovače, kterým otáčí a zároveň jej axiálně posunuje podle toho, jak sleduje její čelně zvlněný povrch pevné kladky kladkového kruhu, na který je přitlačována vratnými pružinami pístu. Těleso rozdělovače tvoří píst rozdělovače s vyrovnávacím kotoučem, můstek s vratnými pružinami, regulační šoupátko a hlava rozdělovače s přírubou. V hlavě rozdělovače je namontován elektromagnetický zastavovací ventil a výtlačný ventil s držákem. Lamelové (křídlové) podávací (dopravní) palivové čerpadlo

51 Je umístěno ve skříni vstřikovacího čerpadla. Při každé otáčce dopraví stejné množství paliva z palivové nádrže do vnitřního prostoru skříně čerpadla. Výkon čerpadla (100 l/h až 180 l/h) stačí k zásobování vysokotlakého čerpadla (rozdělovače) i k chlazení a mazání mechanizmů čerpadla. Funkce Rotor čerpadla, spojený pevně s hnacím hřídelem, je umístěn excentricky ve válcovém vnitřním pouzdru čerpadla. Čtyři výsuvné lamely tvoří při otáčení komory s měnícím se objemem. Při zmenšování objemu se zvyšuje tlak v komoře. Na podtlakové (sací) straně je palivo nasáváno (z palivové nádrže) a na přetlakové (výtlačné) straně je palivo vtlačováno do vnitřního prostoru celého vstřikovacího čerpadla. Obr.50 Lamelové čerpadlo Redukční ventil Zajišťuje, že vnitřní tlak ve vstřikovacím čerpadle narůstá proporcionálně s otáčkami motoru. Zároveň působí jako omezovací tlakový ventil nastavený na 1,2 MPa a při překročení otevře další přepouštěcí otvor na sací stranu dopravního lamelového čerpadla. S rostoucími otáčkami narůstá výkon lamelového čerpadla a tím i tlak uvnitř vstřikovacího čerpadla. Větší průtočné množství vyžaduje větší stlačení pružiny ventilu a tím i větší tlak. Obr. 51 Redukční ventil

52 Škrtící tryska Přepouští malými otvory v trysce malé množství paliva závislé na tlaku z vnitřního prostoru vstřikovacího čerpadla zpět do palivové nádrže. Pomocí redukčního (tlakového regulačního) ventilu u lamelového čerpadla a škrtící trysky ve víku vstřikovacího čerpadla se nastavují tyto regulační tlaky: - pro volnoběh přibližně 0,3 MPa - pro jmenovité otáčky přibližně do 0,8 MPa Obr.52 Škrtící ventil Vysokotlaké čerpadlo (rozdělovač) Z vnitřního prostoru vstřikovacího čerpadla se dostává palivo přívodním kanálem přes plnící drážku rotujícího pístu rozdělovače do vysokotlakého prostoru. Přivedení paliva (obr. 53a) Z vysokotlakého prostoru před rotujícím pístem se dostává palivo kanálem v ose pístu a rozdělovací drážkou přes výtlačný kanál k odpovídajícímu vstřikovači. Axiální pohyb pístu je závislý na tvaru axiální vačky, která má stejný počet zvýšení jako motor válců a je při otáčení odtlačována pevnými kladkami kladkového kruhu proti síle dvou vratných pružin.

53 Obr.53 Princip činnosti rozdělovače paliva Při otáčení rozdělovacího pístu se rozdělovací drážka natáčí postupně proti výtlačným kanálkům ke vstřikovačům jednotlivých válců. Stlačení paliva (obr. 53b) Začíná po uzavření přívodního kanálu axiálním i otočným pohybem pístu. Vytlačení paliva (obr. 53b) Začíná, jakmile se rozdělovací drážka natočí proti výtlačnému kanálu vedoucímu k některému z válců. Tlakem paliva se zvedne ze sedla jehla trysky a palivo vstříkne do válce. Konec vstřiku (obr. 53c) Vysune-li se píst z regulačního šoupátka tak, že se odkryjí otvory příčného přepouštěcího kanálu, vyteče zbývající palivo z vysokotlakého prostoru do vnitřního prostoru čerpadla. Po dosažení horní úvrati se píst vrací zpět do dolní úvrati a tím se opět uzavře přepouštěcí kanál regulačním šoupátkem. Vysokotlaký prostor se opět plní do okamžiku dalšího vstřiku. Vícerežimový odstředivý regulátor otáček Konstrukce (obr. 54) Na hřídeli regulátoru je pevně nasazeno hnací ozubené kolo, hrníčkové těleso a volně regulační pouzdro a čtyři odstředivá závaží. Regulátor je poháněn zrychlujícím ozubeným převodem z hnacího hřídele čerpadla. Úlohy regulátoru otáček

54 regulace volnoběhu regulátor zabraňuje poklesu volnoběžných otáček pod požadovanou hodnotu Horní omezení otáček regulátor zabraňuje překročení maximálních povolených otáček za cenu omezení výkonu motoru Omezení při provozních otáčkách regulátor udržuje při proměnném zatížení řidičem požadované otáčky motoru změnami dávkování paliva pro vstřikovače Funkce Odstředivá závaží se naklápějí odstředivými silami od osy otáčení a vysouvají axiálně regulační pouzdro proti síle pružiny spouštěcí páky a přesouvají pomocí spouštěcí páky regulační šoupátko na pístu rozdělovače. Tím se zmenšuje doba vstřiku a tedy i množství vstřiknutého paliva. Požadavek řidiče se přenáší z ovládací páky regulační pružinou na napínací páku a ta tlačí na pružinu spouštěcí páky. Tím se snižuje účinek odstředivého regulátoru na omezení dávkování paliva. Obr.54 Odstředivý regulátor (volnoběh) Volnoběh Regulační pružina není napnutá a účinek zvýšení otáček na pohyb regulačního šoupátka je maximální. Regulátor udržuje konstantní otáčky. Omezení provozních otáček Regulační pružina je napnutá a snižuje účinek odstředivého regulátoru. Při velkých otáčkách a velkém tlaku regulačního pouzdra je však regulace účinná a zabraňuje překročení maximálních povolených otáček. Přesuvník vstřiku (obr. 55) Nastavuje předstih vstřiku úměrně otáčkám (od 300/min výše), tj. úměrně vnitřnímu tlaku paliva v čerpadle (stlačujícímu píst proti pružině). Přesuvník natáčí kladkový kruh až o 12 natočení vačkového hřídele (tj. až o 24 natočení klikového hřídele motoru). Tím se optimalizuje výkon, spotřeba i škodlivé emise. Konstrukce Přesuvník je umístěn v dolní části čerpadla příčně pod kladkovým kruhem. Jeho píst natáčí pomocí otočného smykadla v pístu a čepu kladkový kruh.

55 Princip činnosti V klidovém stavu je píst přesuvníku držen pružinou ve výchozí poloze. S narůstajícími otáčkami narůstá tlak v čerpadle a tím také tlak na píst, který se (nad 300/min) začne posouvat a natáčet kladkový kruh pomocí radiálního čepu, který prochází otočným smykadlem v pístu. Natáčením při vzrůstajících otáčkách se zvětšuje časový předstih zdvihů axiální vačky a tím i pístu rozdělovače a tím i předstih vstřikování. Obr.55 Přesuvník vstřiku a akcelerátor studeného startu Přídavná zařízení vstřikovacího čerpadla Kompenzátor přeplňování Koriguje dávkování paliva v závislosti na plnicím tlaku turbodmychadla u přeplňovaných motorů. Tlak v plnicím potrubí vychyluje membránu proti atmosférickému tlaku a tlačné pružině a posouvá řídící kužel, který přestavuje kolíkem a dorazovou pákou napínací páku odstředivého regulátoru. Napínací páka přesune regulační objímku směrem k většímu dávkování vstřikovaného paliva. Protože s rostoucími otáčkami roste i vstřikovací tlak, může být větší množství vstřikovaného paliva dokonale spalováno a může tak stoupnout výkon motoru. Akcelerátor studeného startu Nastaví pevný časový předstih vstřiku natočením kladkového kruhu excentrickým čepem na otočném čepu ovládaném ručně nebo automaticky v závislosti na teplotě. Kompenzuje se tím zpoždění vznícení paliva ve studeném motoru. Omezí se tím hlučnost a kouření studeného motoru. Elektromagnetický uzavírací palivový ventil Je umístěn v hlavě rozdělovače vstřikovacího čerpadla a pod proudem otevírá vstup paliva do vysokotlakého prostoru. Bez proudu je uzavřen tlakem pružiny. Ve spojení se spínací skříňkou zlepšuje komfort obsluhy.

56 Množství paliva dodávaného vstřikovacím čerpadlem rotačním - kontrola a seřízení 1. Montáž a demontáž vstřikovacího čerpadla s rozdělovačem paliva Před demontáží se musí nastavit motor do horní úvrati pístu prvního válce (při kompresi) a pak se vstřikovací čerpadlo vymontuje. Při zpětné montáži je postup opačný, přičemž je třeba zachovat vzájemnou polohu motoru a čerpadla pomocí značení horní úvrati. Nastavení počátku vstřiku v souladu s polohou pístu (klikového hřídele) je třeba zkontrolovat. Obr.56 Sada na nastavení 2. Nastavení začátku podávání paliva (cyklu rozdělovače) Spočívá v synchronizaci horní úvrati pístu válce (používá se 1. válec) a dolní úvrati pístu rozdělovače. Akcelerátor studeného startu musí být při tom v základní poloze. Klikovým hřídelem se nastaví píst prvního válce do horní úvrati. Značky horní úvrati na setrvačníku a na skříni spojky se musí krýt. Na vstřikovacím čerpadle a na vstřikovacích tryskách odšroubujeme otevřeným klíčem přévlečné matice a vymontujeme kompletně celé vstřikovací vedení. Pozor: Přitom nesmíme změnit tvarování vedení. Vyšroubujeme na krytu vstřikovacího čerpadla uzávěr. Do otvoru po vyšroubovaném uzávěru na čerpadle zašroubujeme měřicí zařízení s indikátorem s možností měření s přesností 0,01 mm. Šroubovat budeme do okamžiku, kdy se začne pohybovat ukazatel na indikátoru. To znamená, že dotykový hrot indikátoru doléhá na rozdělovací těleso ve vstřikovacím čerpadle. Následně zašroubujeme indikátor ještě o přibližně 2,5 mm.

57 Obr.57 Určení dolní úvrati pístu rozdělovače Pomalu budeme otáčet klikovým hřídelem proti směru otáček motoru (proti směru hodinových ručiček) až do okamžiku, kdy se přestane pohybovat ukazatel indikátoru. Zpětné otáčení motoru (klikového hřídele) můžeme provádět několika způsoby: Nadzvedneme z boku vozidlo, zařadíme pátý rychlostní stupen, zatáhneme ruční brzdu a budeme zpět otáčet předním zvednutým kolem. Tím se otáčí motor- klikový hřídel. K otáčení kolem budeme potřebovat pomocníka. Nastavíme ukazatel na stupnici indikátoru na "O".Budeme otáčet klikovým hřídelem ve směru otáček motoru (ve směru hodinových ručiček) tak, aby byl motor opět v poloze HÚ. V tomto okamžiku odečteme hodnotu na indikátoru. Požadovaná hodnota: Pro Turbodiesel vyráběný do data 8/92 bude zdvih: 1,00 mm +/- 0,05 mm, pro motor vyráběný od data 9/92 bude zdvih: 0,80 mm +/- 0,05 mm. Pozor: Pokud se naměřená hodnota pohybuje v rozmezí přípustné hodnoty, není nutné provádět žádné seřizování.musíme-li však provést nové seřízení, pak nastavíme střední hodnotu tj. 0,85 mm. Otočením vstřikovacím čerpadlem nastavíme zdvih na požadovanou hodnotu. V této poloze utáhneme momentem 25 Nm čtyři jeho upevňovací šrouby. Odstraníme indikátor a zašroubujeme zpět šroub na vstřikovacím čerpadle. Pozor: Vždy vyměníme těsnicí kroužek uzavíracího šroubu za nový a šroub utáhneme momentem 20 Nm. V případě netěsnosti je možné utáhnout šroub momentem maximálně 30 Nm. Namontujeme vstřikovací vedení a převlečné matice utáhneme momentem 30 Nm. Odvzdušníme palivovou soustavu, Zkontrolujeme volnoběžné otáčky a případně je seřídíme. 3. Nastavení volnoběžných otáček a maximálních otáček Nastavují se šrouby na odpovídajících dorazech ovládací páky (obr. 33) na zahřátém motoru. Akcelerátor studeného startu nesmí být přitom nastaven v aktivní poloze. Elektronické řízení vznětového motoru Elektronické řízení vznětových motorů (EDC) bylo aplikováno později než u zážehových motorů. Důvod zavedení elektroniky byl ve snížení obsahu pevných částic, snížení spotřeby a zvýšení výkonu. První elektronicky řízený systém s nepřímým vstřikováním byl uveden v roce Mechanické, pneumatické a hydraulické regulátory byly nahrazeny elektrickými komponenty (akčními členy), které byly ovládány elektronikou na základě tzv. vstupních veličin (snímače otáček, množství vzduchu, teploty apod.).pro dokonalé spalování je zapotřebí kvalitního rozprášení paliva ve správný okamžik po určitou dobu. Zavedením rychlé a přesné elektroniky bylo možné upravit vstřikovače, spalovací prostor, sací kanály, turbodmychadlo, systém zpětného vedení spalin a další části motoru, které nejvíce ovlivňují emise, spotřebu a výkon. Jednotlivé systémy EDC u osobních vozidel je možné rozdělit na: o systém elektronické regulace vycházející z principu klasických vstřikovacích čerpadel řadová čerpadla

58 rotační čerpadla s axiálním pístem rotační čerpadla s radiálními písty o systém Čerpadlo Tryska (PD) elektromagnetický ventil určuje okamžik a dobu mechanického stlačování nafty uvnitř vstřikovače (uzavírání a otevírání zpětného vedení nafty) použití rychleji reagujícího piezo ventilu o systém CommonRail (CR) přivádění vysokého tlaku do vstřikovače, elektromagnetický ventil je schopen hydraulicky ovládat jehlu vstřikovače změnou tlaku nad ní (uzavírání a otevírání zpětného vedení nafty) použití rychleji reagujícího piezo ventilu Elektronické řízení EDC (Elektronic Diesel Control) používá dat z pole charakteristik v paměti řídící jednotky (nastavených výrobcem i získaných během provozu) k elektronickému řízení a regulaci palivového systému (vstřikovacího čerpadla), recirkulaci výfukových plynů a spouštění (žhavicího zařízení) vznětového motoru. Řídí přesně časování a dávkování. Přednosti elektronického řízení: dodržování zpřísněných předpisů pro emisní limity snížení spotřeby paliva optimalizace točivého momentu a výkonu zlepšení odezvy na akcelerační pedál snížení hlučnosti motoru zklidnění běhu motoru (vibrací) snadná instalace tempomatu zjednodušení přizpůsobení určitého typu motoru různým vozidlům

59 Struktura elektronického řídicího systému EDC = Snímač polohy pedálu 12 = Čidlo zdvihu regulační tyče 2 = Spínač brzdového světla 13 = Nastavovač množství 3 = Spínač spojkového pedálu 14 = Ventil recirkulace spalin 4 = Čidlo rychlosti jízdy 15 = Kontrolka EDC 5 = Čidlo otáček 16 = Signál TD tlaku 6 = Čidlo zdvihu jehly trysky 17 = EPW Regulace plnicího 7 = Čidlo plnicího tlaku vzduchu 18 = Relé žhavení 8 = Měřič množství vzduchu 9 = Čidlo teploty nasávaného vzduchu

60 10 = Čidlo teploty chladicí kapaliny 11 = Čidlo teploty paliva Snímače Snímají provozní data jako např. zatížení, otáčky, teplotu motoru, tlak paliva a údaje o vnějších podmínkách, jako např. o teplotě a tlaku vzduchu Elektronická řídící jednotka Je to mikropočítač s pevně uloženým programem, který řídí a reguluje motor na základě polohy akceleračního pedálu a rychlostní páky a také na základě signálů ze všech snímačů provozních i venkovních údajů, jakož i na základě dat z datového pole v přepisovatelné paměti. Regulace je nastavena řídícími hodnotami pro regulaci dávkování a časování vstřikování a pro regulaci recirkulace spalin a tlaku paliva Akční členy Jsou to elektromechanické převodníky, umožňující pomocí signálů řídící jednotky měnit mechanické nastavení palivového, vstřikovacího a recirkulačního systému, resp. nastavení odpovídajících pák, ventilů a klapek. 4.2 Regulace pomocí pole charakteristik Hlavní řídící veličiny Ze dvou hlavních řídících veličin, výkonu (požadovaného řidičem auta) a otáček určuje řídící jednotka s využitím hodnot z pole charakteristik časování vstřikování (počáteční okamžiky) a dávkování paliva (vstřikované množství). Výkon je odvozen ze signálu snímače polohy akceleračního pedálu a otáčky ze signálu snímače polohy (otáček) klikového hřídele Korekční řídící veličiny Přizpůsobují časování vstřikování okamžitým podmínkám provozu motoru i atmosférickým podmínkám. Pro výpočet korekcí výstupních signálů (řídících akční členy) má řídící jednotka v datovém poli uložena data spojená s jednotlivými vstupními signály snímačů korekčních veličin, ke kterým např. patří: teplota motoru vstřikovací tlak teplota paliva teplota nasávaného vzduchu Srovnávání skutečných a požadovaných hodnot Rozdíl mezi požadovanou a skutečnou hodnotou je tzv. regulační diference, která je vstupem pro výpočet regulačního zásahu, tj. k výpočtu výstupních signálů pro faktory nastavující regulovanou veličinu Další funkce EDC Kromě řízení a regulace hlavních veličin motoru je možné podle vybavenosti určitého vozidla využít dalších funkcí EDC: o Regulace otáček volnoběhu Kvůli minimalizaci škodlivých emisí i spotřeby paliva je třeba udržovat volnoběžné otáčky co nejnižší, bez ohledu na zatěžování motoru alternátorem a kompresorem klimatizace. o Regulace rychlosti otáčení (rovnoměrnosti běhu) motoru

61 Vlivem výrobních nepřesností a různého opotřebení není expanzní tlak na všechny písty při stejných vstřikovaných množstvích paliva stejný a nestejné momenty jednotlivých válců jsou příčinou nerovnoměrnosti běhu motoru a také zvýšených emisí. Na základě měření úhlové rychlosti upravuje řídící jednotka dávkování paliva pro jednotlivé válce tak, aby rychlost otáčení (úhlová rychlost klikového hřídele) nekolísala ani během jedné otáčky. o Brzdění motorem V tomto režimu je uzavřen přívod paliva do vstřikovacího čerpadla. Využívá se např. při jízdě z kopce. o Aktivní tlumení torzních kmitů pohonu Požadavek okamžitého zvýšení výkonu může vyvolat tak rychlé zvýšení kroutícího momentu, že dojde k torzním kmitům v řetězci přenosu momentu (z klikového hřídele na kola). Tyto torzní kmity se projeví zvlněním v průběhu úhlové rychlosti a mohou mít u osobního automobilu frekvenci 8 až 12 Hz. Frekvence vstřiků je při průměrných otáčkách čtyřválcového motoru více než 10krát větší, proto je možné kmitání utlumit dávkováním paliva, které reguluje průběh úhlové rychlosti redukcí vstřiku při větší a zvětšením vstřiku při menší úhlové rychlosti oproti požadovanému nezvlněnému průběhu. Torzní rozkmitání celého pohonu může vyvolat i ráz způsobený prokluzem spojky. (Poznámka: torzní kmity samotného klikového hřídele tímto způsobem tlumit nelze). o Externí vlivy na moment Funkce hlavní řídící jednotky může být ovlivněna signály spolupracujících řídících jednotek, např. jednotky pro řízení převodovky, ABS nebo ESP, předávanými po datové sběrnici. Nezávisle na vůli řidiče předávají tyto jednotky požadavky na změny kroutícího momentu motoru (např. při řazení rychlostních stupňů nebo prokluzu kol při rozjíždění). o Imobilizér Elektronická řídící jednotka je při vypnutí motoru programově zablokována tak, že nemůže řídit běh motoru. Auto je imobilní, tedy nepohyblivé. Po přiložení čipu s odblokovacím kódem k bezkontaktní čtečce při startování vozidla se imobilizér deaktivuje a startérem roztáčený motor se může rozběhnout. o Tempomat Udržuje rychlost auta na požadované hodnotě. Odchylka rychlosti je regulována (kompenzována) změnou dávkování vstřikovaného paliva. o Možnost diagnostiky K řídící jednotce je možné připojit diagnostické zařízení, umožňující za provozu sledovat vstupní i výstupní signály řídící jednotky a přečíst z paměti data dokumentující dosavadní provoz včetně závad. o Nouzový režim Řídící jednotka reaguje na různé typy závad odpovídajícími řídícími nouzovými programy. Rozlišují se tyto typy nouzových režimů: snížení výkonu motoru o 30% při absenci signálu některé korekční veličiny zvýšení volnoběžných otáček, např. při absenci signálů hlavních řídících veličin nouzové vypnutí motoru, např. při nebezpečí poškození motoru

62 Elektronicky řízené jednopístové vstřikovací čerpadlo s rozdělovačem (VE-EDEC) Obr.58 Jednopístové vstřikovací čerpadlo s rozdělovačem s elektronickou regulací Jedná se o jednopístové vstřikovací čerpadlo s rozdělovačem s elektromagnetickým ovládáním a elektronickou regulací (namísto odstředivého regulátoru) pohybu regulačního šoupátka a s elektromagnetickým ventilem pro korekci hydraulického ovládání přesuvníku vstřiku vnitřním tlakem paliva Regulace počátku vstřiku Palivo je ze strany pístu tlačícího proti pružině přepouštěno regulačním ventilem do komůrky s pružinou na opačné straně pístu, ze které uniká škrtícím kanálkem na sací stranu dopravního čerpadla (obr. 59). Elektromagnetický regulační ventil je řízen šířkově modulovaným pulzním signálem řídící jednotky (PWM signálem), který otvírá a zavírá ventil.

63 Obr.59 Ventil přesuvníku vstřiku s regulačním ventilem Zpožďující přestavení Při úplně otevřeném ventilu je tlak na přední stranu pístu vyrovnáván tlakem na opačnou stranu a nastavení předstihu vstřikování vnitřním tlakem není plně účinné. Uspišující přestavení Při zavřeném ventilu působí přetlak na přední stranu pístu jen proti tlaku pružiny a nastavení předstihu vstřikování vnitřním tlakem je plně účinné. Požadovaný počátek vstřiku Závisí na okamžitých otáčkách motoru (tj. vnitřním tlaku závislém na otáčkách dopravního čerpadla) a dále na korekčních veličinách, které ovlivňují nastavení regulačního ventilu. Obr.60 Signál snímače pohybu jehly trysky Skutečný počátek vstřiku Je zjišťován podle signálu snímače zdvihu jehly vstřikovače. Liší-li se časy skutečného a požadovaného začátku vstřiku, koriguje řídící jednotka na základě diference těchto časů polohu přesuvníku střídavými změnami signálu nastavujícího polohu regulačního ventilu, který je buď zavřen nebo otevřen. Výpadek signálu Není-li regulační ventil buzen, je regulační ventil trvale otevřen, závada je zapsána do paměti a výkon motoru je snížen o 30% (nouzový režim). Snímač zdvihu jehly vstřikovací trysky (obr. 36) Je umístěn ve snímači začátku vstřiku a je většinou umístěn na některém vnitřním vstřikovači. Indikuje otevření a zavření vstřikovací trysky. Řídící jednotka zjistí z tvaru signálu počátek a konec vstřiku. Funkce Při otevření nebo zavření vstřikovací trysky indukuje jehla v cívce indukčního snímače napěťový impulz. Překročení prahového napětí indukovaným signálem je považováno řídící jednotkou za počátek vstřiku. (obr. 38) Regulace dávkování paliva Požadovaná hodnota se stanoví z údajů o poloze akceleračního pedálu, otáček motoru a hodnot korekčních veličin z charakteristiky. Elektromagnetický nastavovač regulačního šoupátka (obr. 36) je řízený šířkově modulovaným (PWM) signálem. Magnetické pole natáčí nastavovací hřídel s excentrickým čepem, který posunuje regulační šoupátko na pístu rozdělovače. Tím se otevírá dříve nebo později příčný přepouštěcí kanál pístu a tím se zmenšuje nebo zvětšuje dávka vstřikovaného paliva. Při středních otáčkách je rychlost regulace natolik rychlá, že může změna proběhnout

64 mezi dvěma následnými vstřiky do válce. Poloha regulačního šoupátka (resp. poloha nastavovacího hřídele) je snímačem přenášena do řídící jednotky, srovnávána s požadovanou polohou a regulací korigována. Snímač polohy nastavovacího hřídele Rozlišují se: Otočný potenciometr (snímač úhlu natočení) Má kluznou odporovou dráhu tvaru mezikruží a otočného jezdce. Úbytek napětí na části dráhy, mezi začátkem a otočným kontaktem jezdce je úměrný odporu a tedy úhlu natočení. Potenciometr se opotřebovává otěrem dráhy. Indukční diferenciální snímač úhlu natočení Obr.61 Indukční diferenciální snímač úhlu natočení Na magneticky měkkém jádře jsou dvě opačně vinuté cívky (referenční a měřící). Jádra cívek jsou obdobou U- jádra s magnetickou zkratující spojkou v podobě tyčky. Magnetické obvody obou cívek uzavírají tyčky z magnetického materiálu. Na poloze tyčky závisí magnetický odpor, tím indukčnost cívky a také její reaktance v obvodu střídavého proudu. Napětí UA na měřící cívce tedy závisí na úhlu natočení φ magnetické zkratovací spojky. Snímač pracuje velmi přesně a bez opotřebení, protože je bezkontaktní.

65 Rotační vstřikovací čerpadlo s radiálními písty (Bosch VP44) Jedná se o elektricky regulovatelné vstřikovací čerpadlo (EDC) s řídící jednotkou integrovanou na skříni čerpadla. Je schopno vyvinout vstřikovací tlak až 190 MPa a může pracovat v jakékoliv poloze Obr.62 Rotační vstřikovací čerpadlo s radiálními písty (Bosch VP44) Princip činnosti Hnací hřídel má otáčky vačkového hřídele motoru a pohání rozdělovací hřídel vysokotlakého čerpadla s radiálními písty. Kladky na zdvihátkách vysokotlakých pístů se odvalují po vnitřním obvodu prstence s vnitřními radiálními vačkami a stlačují písty proti tlaku paliva, vnikajícího do vysokotlakého prostoru nízkotlakým přívodem a kanálkem v rozdělovacím hřídeli z vnitřního prostoru skříně čerpadla. Vysokotlaký elektromagnetický ventil určuje skutečný počátek vstřiku a vstřikované množství. Elektromagnetický regulační ventil přesuvníku vstřiku určuje časování činnosti vysokotlakého radiálního čerpadla, tedy intervalu, ve kterém je k dispozici palivo pod vysokým tlakem. Nastavování se uskutečňuje natáčením vačkového prstence. Pak může vysokotlaký ventil řídit přesně časování a dávkování vstřikování paliva. Funkce Vstřikovací čerpadlo VP44 má tyto funkce: čerpání paliva z nádrže stlačování a rozdělování paliva časování vstřiku dávkování paliva pro vstřik

66 Čerpání paliva z nádrže Palivo je čerpáno z palivové nádrže lamelovým čerpadlem, poháněným hnacím hřídelem, do vnitřního prostoru vstřikovacího čerpadla (obr. 63). Na rozdíl od jednopístového axiálního čerpadla s rozdělovačem není vyplněn palivem celý vnitřní prostor čerpadla, ale jen malý prostor, tlakový zásobník paliva, v čele hlavy rozdělovače paliva, uzavřený pružnou membránou (obr. 43). Obr.63 Schéma pohybu paliva v čerpadle VP44 Tento zásobník zajišťuje vyšší vstupní tlak pro plnění vysokotlakého čerpadla, které má v závislosti na otáčkách čerpadla tyto hodnoty: volnoběh 0,3 až 0,4 MPa částečná zátěž 0,4 až 1,5 MPa plná zátěž 1,5 až 2,0 MPa Přesuvník vstřiku (obr. 64) Natočení vačkového prstence způsobí dřívější nebo pozdější najíždění kladek (stlačujících písty) na radiální vačky. Je-li vysokotlaký elektromagnetický ventil uzavřen, vytlačuje vysokotlaké radiální čerpadlo palivo do vstřikovačů pod vysokým tlakem, určeným odporem vstřikovacích trysek. Otevřením ventilu je ukončen výtlak paliva do vstřikovačů a palivo se přepouští pod nízkým tlakem zpět do tlakového zásobníku paliva. Obr.64 Přesuvník vstřiku paliva nastavený na větší úhel předvstřiku

67 Nastavením (natočením) vačkového prstence je určeno časové okno, ve kterém může být vstřikováno palivo vysokotlakým pístovým čerpadlem. Funkce Větší vstřikovací tlaky u VP44 vyžadují při natáčení vačkového prstence větší síly, než jsou síly při natáčení kladkového kruhu u čerpadla s axiálním pístem. Díky hydraulickému převodníku (řídícího pístu s regulačním šoupátkem) jsou pohyby přesuvníku (řízené elektromagnetickým ventilem přesuvníku) rychlé a umožňují přesnou regulaci. Zvětšení úhlu předstřiku V klidové poloze je píst přesuvníku vstřiku přidržován vratnou pružinou v základní (volnoběžné) poloze. Řídící elektromagnetický ventil řízený PWM signálem se chová při rychlém otvírání a zavírání jako proměnná škrtící tryska. Dokáže trvale měnit řídící tlak tak, aby mohl řídící píst udržovat v jakékoliv poloze mezi polohami malého (základního) a velkého úhlu předvstřiku. Při zavřeném řídícím ventilu stlačuje tlak paliva řídící píst proti síle pružiny (doprava) a regulační šoupátko otevře přítok paliva před píst přesuvníku a tlačí jej proti síle (větší) pružiny (na obrázku směrem doprava) do polohy zvětšení úhlu předvstřiku. Zmenšení úhlu předvstřiku Každým otevřením (na krátký okamžik nebo trvale) řídícího ventilu se odpouští palivo z kruhového regulačního prostoru, klesá jeho tlak na řídící píst, regulační šoupátko odpouští palivo z prostoru před pístem přesuvníku, a ten je přesouván vratnou pružinou směrem k menšímu úhlu předvstřiku. Fáze činnosti vysokotlakého pístového čerpadla Fáze plnění (obr. 65) Kladky sjíždějí z vrcholů vnitřních radiálních vaček a písty jsou radiálně vytlačovány tlakem paliva (z tlakového zásobníku s membránou) a odstředivými silami směrem od osy rotace. Vysokotlaký elektromagnetický ventil je otevřený (cívka je bez proudu) a palivo může proudit z tlakového zásobníku do vysokotlakého prostoru. Obr. 65 Fáze plnění vysokotlakého prostoru čerpadla Výtlačná fáze / počátek vstřiku (obr. 66) Vysokotlaký elektromagnetický dávkovací ventil vysune kotvu elektromagnetu při proudovém impulzu z klidové polohy (spínací proud = 20A, udržovací proud = 13A) a uzavře jehlou ventilu vysokotlaký prostor. Jakmile po náběhu kladek na vačky překročí tlak paliva otevírací tlak vstřikovače, dojde ke vstříknutí paliva.

68 Obr. 66 Výtlačná fáze / počátek vstřiku Konec vstřiku Po vstříknutí požadované dávky paliva přeruší řídící jednotka budící proud elektromagnetu. Pružina zatlačí jehlu zpět a tím otevře vysokotlaký prostor směrem k tlakovému zásobníku paliva s tlumící membránou pro vyrovnávání rázů v průtoku paliva. Rázy by jinak narušovaly rovnoměrný chod lamelového čerpadla. Napružená membrána pak urychlí začátek plnění vysokotlakého prostoru. Zjednodušené schéma regulačních smyček řídicího systému VP44, týkajících se řízení časování a dávkování vstřiků paliva. Přestane-li fungovat některý snímač, přestane fungovat odpovídající regulační smyčka a řídící jednotka pracuje v nouzovém režimu. Obr. 67 Řízení a regulační smyčky VP44

69 Test nastavovače množství nafty BOSCH VE Analogová zpětná vazba je použita u nastavovače dávky nafty vstřikovacího čerpadla BOSCH VE. Protože je však zapotřebí snímat polohu velmi přesně byl zvolen jiný typ signálu (na počátku výroby byl zvolen potenciometr, ale praxe ukázala právě velké problémy v životnosti) Signál snímače je výsledkem buzení střídavým napětím od ŘJ a pohybu magnetické závory upevněné na ose regulačního členu dávky nafty. Přiblížením magnetické závory k buzené cívce snímače se amplituda (nikoliv frekvence nebo fázový posun) zvětšuje a naopak (změna indukčnosti cívky). Ve skutečnosti je snímač osazen ještě jednou cívkou, která nemění svojí indukčnost (magnetická závora je nehybná). Porovnáváním statické hodnoty střídavého napětí cívky a hodnoty měnící se amplitudy eliminuje ŘJ změny teploty nafty (snímač je uvnitř čerpadla). Pokud chceme hodnotit pohyb regulační objímky, je zapotřebí rychlého vzorkování osciloskopu (nad 250 khz) a zhuštěného záznamu tak, aby křivka tvořila jednolitý "silný pruh", jehož obrys ukazuje změny amplitudy. Test pomocí osciloskopu Test nastavovače dávky nafty odhaluje problémy ještě v té fázi, kdy není nutná repase, ale pouze použití čistících přísad do nafty. Test je založen na porovnání průběhů signálů snímače polohy regulační objímky při opakovaném zapnutí zapalování. Pokud Ř.J. obdrží signál svorky 15, spustí vlastní test nastavovače, spočívající ve vychýlení objímky z dorazu na doraz. Napětí dorazů je porovnáno s hodnotami uloženými v Ř.J. a v případě hodnoty mimo toleranci je uložen chybový kód nastavovače množství. Tento test vlastní diagnostiky však neukáže s jistotou, zda se jedná o závadu uvnitř nebo mimo čerpadlo (vedení). Proto je zapotřebí provést test pomocí osciloskopu a měřit celý průběh signálu snímače. Projevy závady nastavovače množství - může, ale nemusí svítit kontrolka motoru - bez projevu - nerovnoměrný volnoběh - motor běží i při vypnutí zapalování Častá chybová hlášení - nastavovač množství, horní/spodní dorazová hodnota Blok naměřených hodnot (LiveData) - koncern VW blok naměřených hodnot skupina 19 ukazuje hodnoty dorazů mimo toleranci Průběh testu - připojit osciloskop na signál snímače regulační objímky - několikrát zapnout a vypnout zapalování (doporučeno min.10x) - uložit záznam, porovnat průběhy jednotlivých aktivací nastavovače Vyhodnocení testu : - pokud je nastavovač v pořádku, musí vykázat na snímači stejný průběh pokaždé, když je zapnuto zapalování Pozn.: pokud je vyhodnocen nastavovače množství jako vadný, je nejčastější příčina v nekvalitním palivu.

70 Nastavení osciloskopu - trigger : interní - 1.kanál : signál snímače dráhy regulační objímky - rozsah 5V - 2.kanál : signál ovládání nastavovače množství - rozsah 20V - frekvence : od 250kHz - GND : záporný pól akumulátoru Obr. 68 Záznam na osciloskopu pos.1 - ovládací napětí nastavovače množství (proměnná frekvence i střída) pos.2 - reakce na snímači nastavovače (vysunutí regulační objímky) pos.3 - návrat objímky vratnou pružinou Nastavovač defektní. Na oscilogramu je vidět rozdíl dosažené hodnoty horního dorazu. Váznutí regulační objímky bylo možné odstranit přidáním čistících prostředků do nafty. Sdružené vstřikovače (vstřikovací jednotky) Palivová soustava se sdruženými vstřikovacími jednotkami PDE (Pumpe-Düse-Element), nebo UIS (Unit- Injector-System) nemá vstřikovací čerpadlo a vysokotlaké potrubí, protože jednotlivé vstřikovače mají vlastní vysokotlaká jednopístová čerpadla (obr. 46). Tyto sdružené vstřikovací jednotky dosahují vstřikovacího tlaku až 220 MPa.

71 Obr.69 Sdružený vstřikovač (vstřikovací jednotka) Pohon vstřikovacích jednotek Vačkový hřídel motoru má navíc vstřikovací vačky. Zdvih vačky se přenáší na píst čerpadla prostřednictvím vahadla s kladkou. Vstřikovací vačka má strmou náběžnou hranu, která stlačuje píst čerpadla velkou rychlostí. Tím se dosáhne velmi rychle vysokého vstřikovacího tlaku. Sestupná strana vstřikovací vačky je plochá. Píst čerpadla se vrací tlakem pružiny pomalu a plynule zpět nahoru. Dodávka paliva vstřikovacím jednotkám Vstřikovací jednotky dostávají palivo z palivového čerpadla, poháněného vačkovým hřídelem (obr. 47). Palivo nevyužité ke vstřiku ochlazuje části vstřikovací jednotky. Protéká zpětným vedením z hlavy válce kolem snímače teploty přes chladič paliva zpět do palivové nádrže.

72 Obr.70 Dodávka paliva vstřikovacím jednotkám Obr.71 Fáze činnosti sdružené vstřikovací jednotky Fáze plnění (obr. 71a) Píst čerpadla se vysouvá silou zvedací pružiny z vysokotlakého prostoru. Elektromagnetický ventil není vybuzen, jeho jehla je v klidové poloze a neuzavírá přítok paliva do vysokotlakého prostoru, který se plní palivem. Počátek předvstřiku (obr. 71b) Píst čerpadla je tlačen vahadlem a vytlačuje palivo z vysokotlakého prostoru v režimu předvstřiku, který je řízen řídící jednotkou. Ta vybudí elektromagnetický ventil, jeho jehla je vtlačena do sedla a uzavře cestu z

73 vysokotlakého prostoru k přívodu paliva. Tím začne narůstat tlak. Při tlaku 18 MPa je překonána síla přítlačné pružiny vstřikovací trysky, její jehla se zvedne a začne předvstřik. Konec předvstřiku (obr. 71c) Předvstřik trvá jen velmi krátce a vstříkne se jen 1,5 mm3 paliva. Rostoucí tlak stlačí odlehčovací píst, tím se zvětší objem vysokotlakého prostoru, na okamžik poklesne tlak a jehla uzavře trysku. Tím předvstřik skončí. Po stlačení pístu je pružina trysky předepnuta větší silou. K dalšímu zvednutí jehly a tím otevření trysky pro hlavní vstřik je proto potřeba větší tlak paliva než při předvstřiku. Počátek hlavního vstřiku Krátce po uzavření trysky jehlou narůstá ve vysokotlakém prostoru opět tlak. Elektromagnetický ventil zůstává uzavřen a píst čerpadla se pohybuje dolů. Při tlaku 30 MPa překoná tlak paliva sílu předepnuté pružiny trysky a jehla znovu otevře trysku. Tlak stoupá při dalším pohybu pístu až na 220 MPa, protože tryska nestačí odvádět palivo rychlostí odpovídající zmenšování vysokotlakého prostoru (obr. 71d). Konec hlavního vstřiku Ukončením buzení cívky elektromagnetického ventilu proudem ukončí řídící jednotka vstřik. Jehla elektromagnetického ventilu je zvednuta pružinou ze sedla a otevře cestu pro zpětnou cestu paliva. Tlak paliva poklesne, jehla uzavře trysku a odlehčovací píst je zatlačen pružinou trysky do výchozí polohy. Tím skončí hlavní vstřik (obr. 71e). Řízení dávkování a časování vstřiků Řídící jednotka řídí dávkování a časování vstřiků pomocí elektromagnetických ventilů sdružených vstřikovacích jednotek.

74 Palivová soustava vznětového motoru s tlakovým zásobníkem Common Rail Obr.72 Palivová soustava s tlakovým systémem (Common Rail System) U vstřikování s tlakovým zásobníkem je palivo čerpáno vysokotlakým čerpadlem do společného (common) vysokotlakého zásobníku tvaru trubky (angl. Rail = zábradlí, sběrnice) a z něj je vedeno k jednotlivým vstřikovačům, řízeným elektromagnetickými ventily. Vstřikovací tlak v zásobníku je nastavován řídící jednotkou pomocí řízeného regulátoru tlaku v závislosti na otáčkách motoru. Vysokotlaké čerpadlo je poháněno přes ozubený převod klikovým hřídelem. Vidlicové motory mají rozdělovací zásobník a dva zásobníky pro obě řady válců (obr. 73). Řídící jednotka vypočítává v závislosti na provozní a okolní situaci optimální hodnoty vstřikovacích veličin, kterými jsou: počátek vstřiku vstřikované množství průběh vstřikování

75 Obr.73 Palivová soustava s tlakovými zásobníky 8válcového vidlicového motoru Složení palivové soustavy Soustava s tlakovým zásobníkem má tyto části: Nízkotlaká část: Dělí se na: část čerpání paliva z nádrže středotlakou dopravní část část zpětného toku paliva do nádrže Obsahuje: palivovou nádrž, předehřívač paliva, čistič paliva, palivové dopravní čerpadlo, elektromagnetický uzavírací ventil, chladič navráceného paliva Vysokotlaká část: Obsahuje: vysokotlaké čerpadlo, vysokotlaké palivové potrubí, vysokotlaký zásobník paliva (Rail), vstřikovače na jednotlivých válcích Řídicí systém: Obsahuje: řídící jednotku, snímače, regulační ventil tlaku v zásobníku, elektromagnetické ventily vstřikovačů, elektromagnetický uzavírací ventil Princip činnosti palivové soustavy aneb opravdu hodně natlakovaná trubka Common Rail znamená v překladu něco jako společné potrubí. V tom je totiž uloženo celé kouzlo systému CR. Ono zmíněné potrubí funguje jako tlakový zásobník, ve kterém je připravena stlačená nafta. Palivová soustava vznětových motorů se skládá z nízkotlaké a vysokotlaké části. V té s menším tlakem to všechno začíná. Z nádrže nasává palivo takzvané podávací čerpadlo, samozřejmě přes filtr. Množství paliva je řízeno elektromagnetickým taktovacím ventilem a další regulační ventil udržuje konstantní hodnotu tlaku (400 kpa). Takto připravené palivo dále proudí do vysokotlakého čerpadla a přebytečné palivo teče zpět do nádrže. Ve vysokotlakém čerpadle končí nízkotlaká část a začíná ta vysokotlaká. A zde už se dějí zajímavé věci. Čerpadlo stlačí naftu na velmi vysoký tlak. Hodnoty se liší podle provedení a podle generace vstřikovacího systému. Nejnovější systémy pracují s tlakem v okolí 2000 barů i výše. Na rozdíl od ostatních provedení, v případě systému CR proudí palivo do zmíněného tlakového zásobníku. Což je v podstatě trubka opatřena regulačním ventilem, který drží tlak na požadované konstantní úrovni. Z tohoto zásobníku je palivo dále rozváděno ke vstřikovačům, které se jen otvírají a pouze uvolňují potřebnou dávku paliva. Přebytečné palivo se opět vrací zpět.

76 Vstřikovačem je opatřen každý válec motoru a v podstatě lze říci, že se jedná o podobný systém, jako je přímé vstřikování paliva u benzinových motorů. Moderní motory CR jsou velmi často také vybaveny turbodmychadlem s proměnlivou geometrií lopatek. Na konci celého procesu tedy stojí vstřikovače, které jsou řízeny řídící jednotkou pomocí elektrických signálů. Zejména tato zařízení odlišují jednotlivé generace vstřikování s tlakovým zásobníkem. Právě oni totiž rozhodují o kvalitě spalování a tudíž také o vlastním chodu motoru, jeho síle a v neposlední řadě o množství vyprodukovaných emisí. Dávno se přišlo na to, že narvat do spalovacího motoru najednou celou dávku není to pravé. U přímého vstřikování nafty to způsobuje tvrdý chod motoru, protože k explozi dojde najednou. Jak šel čas Hned první generace CR používala dva vstřiky na jeden cyklus. Malý předvstřik, který měl za úkol v podstatě ohřát spalovací prostor, a hlavní vstřik. Na počátku také stálo samotné provedení vstřikovače, který byl ovládán elektromagnetickým ventilem. Jenže tato varianta neposkytovala dostatečně rychlou odezvu na elektrický impuls a neumožňovala tak více vstřiků během jednoho cyklu. Druhá generace CR v podstatě kopírovala tu první. S tím rozdílem, že se pracovalo s vyššími tlaky a hlavně byl přidán ještě jeden vstřik během cyklu. Takzvaný dovstřik má za úkol doladit dávku paliva. To přineslo určité zlepšení a přesnější dávkování. S příchodem třetí generace se objevila zajímavá náhrada za elektromagnetické ovládání. Elektromagnet s pružinou byl nahrazen takzvaným piezoelementem nebo piezo-inline technikou. Největší výhoda a vlastně i důvod aplikace takovéto varianty je snížení emisí. Tento systém totiž umožní plnit normu Euro 4 a to bez další úpravy výfukových plynů. V současnosti se vyrábí už čtvrtá generace CR. Vstřikovač totiž dostává k dobru systém HADI (Hydraulically Amplified Diesel Injector). Za tímto trochu zvláštním názvem se skrývá hydraulicky posilovaný vstřikovač nafty. Oproti předchozím má navíc převodový píst, který ještě zvyšuje tlak v systému. Uváděny jsou hodnoty 2500 barů (obr. 61). Výhody jsou celkem logické. Tím, že je možné zvýšit tlak až ve vstřikovači, lze pracovat v ostatních částech systému s podstatně nižším tlakem. To přináší jednodušší konstrukci, menší nároky na potrubí a tak dále. Lepší rozprášení paliva zase přinese tolik žádané další snížení emisí. Velkou výhodou je také fakt, že palivo není vstřikováno rázem, ale postupně se zvyšujícím tlakem. Vícenásobné vstřiky jsou samozřejmostí. Systém common rail je v současnosti nejvyužívanější. A protože ho využívá mnoho automobilek, můžeme se setkat s velkým počtem zkratek. Tak například Fiat ho označuje jako JTD, Mercedes CDI, Citroën a Peugeot HDI, Ford TDCi, Hyundai CRDi, Renault dci, Opel CDTi, Toyota D-4D, koncern Vokswagen TDI CR a tak dále. Jednotlivé části Nízkotlaká část: Palivová nádrž Palivová nádrž musí být odolná proti korozi a při dvojnásobku provozního přetlaku, ale minimálně přetlaku 0,3 baru, těsná. Vznikající přetlak musí samostatně unikat vhodným otvorem, bezpečnostním nebo podobným ventilem. Palivo nesmí vytékat plnícím uzávěrem nebo zařízením pro vyrovnání tlaku ani na šikmé ploše, při jízdě zatáčkou nebo nárazech. Palivová nádrž musí být oddělena od motoru tak, aby ani při nehodě nedošlo ke vznícení. Palivové potrubí Pro nízkotlakou část mohou být použity vedle ocelových trubek také pružná vedení s výztuží z ocelového pletiva, která jsou těžko hořlavá. Musejí být uspořádány tak, aby byla minimalizována mechanická poškození a aby se odkapávající nebo odpařující palivo ani nehromadilo ani nemohlo vznítit. Palivová vedení nesmějí být při krutu vozidla, pohybu motoru nebo podobném manévru omezena ve své funkci. Všechny díly vedoucí

77 palivo musejí být chráněny proti ohrožení provozním teplem. U autobusů nesmějí palivová vedení ležet v prostoru pro cestující nebo řidiče a palivo se nesmí dopravovat vlivem zemské tíže. (12) Palivové podávací čerpadlo Zásobuje palivem vysokotlaké čerpadlo. V současné době se používají dva druhy těchto čerpadel: elektricky poháněné válečkové komorové čerpadlo zubové čerpadlo poháněné přes mechanický převod vačkovým hřídelem. Dodává v závislosti na otáčkách 40 l 120 l paliva za hodinu. Je to více, než je potřeba ke vstřikování. Nadbytečné palivo se vrací přes chladič do palivové nádrže. Chlazení je nutné, protože se palivo ve vysokotlakém okruhu silně ohřívá. Musí dodávat palivo při tlaku 0.3 MPa 0,7 MPa při 50% - 60% jmenovitém napětí akumulátoru. Protože tento požadavek při jmenovitém napětí vede k tomu, že se při volnoběhu a částečném zatížení čerpá několikanásobek potřebného množství paliva, přechází se k tomu, že se stejnosměrné elektromotory pro elektrická palivová čerpadla napájejí přes řídící jednotku šířkově modulovaným pulzním proudem. Změnou šířky pulzů a tím i otáček motoru se může čerpané množství přizpůsobit provozním podmínkám, čímž lze ušetřit hnací výkon, zamezit zbytečnému zahřívání paliva a prodloužit životnost čerpadel. Tato čerpadla se skládají z (obr. 74): uzavíracího víka s elektrickými konektory, zpětným ventilem a výstupní přípojkou čerpadla elektromotoru s vinutou kotvou a buzením s permanentními magnety vlastního čerpadla Obr.74 Elektrické palivové podávací čerpadlo Podle způsobu montáže rozlišujeme čerpadla: in line samostatná čerpadla in tank čerpadla instalovaná v nádrži Válečkové výstředníkové čerpadlo (je čerpadlo objemové. V objemových čerpadlech se nasává palivo do rotujících komůrek zvětšujících svůj objem, který se pak zmenšuje při pohybu k vysokotlaké straně. Objemová čerpadla dosahují výstupního tlaku více než 0,4 MPa a mají při poklesu napětí dostatečně vysoký čerpací výkon. Jsou relativně hlučná a vydávají silné pulzační zvuky. Zubové čerpadlo je umístěno buď ve vysokotlakém čerpadle a má s ním společný pohon, nebo je přímo na motoru a má pohon vlastní. Základními konstrukčními prvky jsou dvě vzájemně zabírající, protiběžně se otáčející ozubená kola, která dopravují palivo v zubových mezerách od sací k výtlačné straně. Styková plocha ozubených

78 kol tvoří těsnění mezí sací a výtlačnou stranou a zabraňuje tomu, aby se palivo dostávalo zpět. Dopravované množství je přibližně úměrné otáčkám motoru. Proto je prováděna regulace množství dopravovaného paliva buď škrcením průtoku na straně sání, nebo obtokovým přepouštěcím ventilem na straně výtlačné. Obr. 75 Zubové palivové čerpadlo Palivový filtr Nečistoty v palivu mohou vést ke škodám na součástech čerpadla, tlakových ventilech a vstřikovacích tryskách. Použití speciálních, pro požadavky vstřikovacích zařízení přizpůsobených filtrů je proto předpokladem pro bezporuchový provoz a dlouhou životnost. Palivo může obsahovat vodu ve formě: vázané (emulze) nevázané (např. tvoření kondenzátu následkem změny teplot) Když se tato voda dostane do vstřikovacího systému, mohou na základě koroze vzniknout poškození. Systém vstřikování s tlakovým zásobníkem potřebuje stejně jako jiné vstřikovací systémy palivový filtr se sběrnou nádobkou na vodu. Voda musí být v příslušných intervalech odpuštěna. Se vzrůstajícím počtem vznětových motorů v osobních vozidlech vychází najevo potřeba automatického hlásiče vody. Ukazuje prostřednictvím varovné kontrolky, že musí být vypuštěna voda (povinnost v zemích, ve kterých se vyskytuje vysoký podíl vody v palivu).

79 Obr.76 Odlučovač vody na tělese filtru Vysokotlaká část: Vysokotlaké čerpadlo Čerpá palivo pod vysokým tlakem až 185 MPa do tlakového zásobníku. Většinou se používá trojpístové radiálně uspořádané čerpadlo s centrální výstředníkovou vačkou, poháněnou přímo nebo přes ozubený převod vačkovým hřídelem motoru. Vačka zvedá písty čerpadla proti síle vratných pružin.

80 Obr.77 Vysokotlaké čerpadlo první generace Sací zdvih Překročí-li podávací tlak otvírací tlak vstupního podávacího ventilu ( kpa) vstupuje palivo přes sací ventil do válce, ve kterém se píst pohybuje směrem k dolní úvrati (tedy nasává). Výtlačný zdvih Po přechodu pístu přes dolní úvrať se uzavře sací ventil, palivo přes něj nemůže unikat a jeho tlak stoupá, až překročí tlak ve vysokotlakém zásobníku a začne do něj proudit přes výtlačný ventil. Odpojení jednotky čerpadla Každá jednotka čerpadla (každý ze tří válců) má v hlavě elektromagnetický odpojovací ventil. Protože je palivové čerpadlo dimenzováno pro velké čerpané množství, vzniká při volnoběhu a částečném zatížení přebytek stlačeného paliva, které se odvádí přes regulátor tlaku nevyužité a zbytečně ohřáté zpět do nádrže. Tyto ztráty lze odstranit odpojením jedné nebo dvou pístových jednotek. Tím klesne výkon odebíraný čerpadlem při jmenovitých otáčkách (3,5 5 kw). Odpojovací ventil otevře sací ventil jednotky a nasávané palivo není stlačováno na vysoký tlak. Vysokotlaký zásobník Je tvořen silnostěnnou ocelovou trubkou s přípojkami vysokotlakých vedení ke vstřikovačům a přípojkami pro snímač tlaku a regulátor tlaku. Vysokotlaký zásobník (Rail) uchovává palivo pod vysokým tlakem a vyrovnává výkyvy tlaku Protože je objem zásobníku mnohem větší než jednotlivé odebírané dávky pro vstřik nebo vstupující dávky při přetlaku v pístových jednotkách čerpadla, zůstává tlak v zásobníku přibližně konstantní.

81 Snímač tlaku paliva v zásobníku Obr. 78 Snímač tlaku paliva a tlakový regulační ventil na vysokotlakém zásobníku paliva Je umístěný přímo na zásobníku a předává signál řídící jednotce. Elektronický převodník tlak/napětí snímače je napájen napětím 5 V. S rostoucím tlakem na membránu snímače roste její průhyb a tím elektrický odpor na ní nanesené piezoodporové vrstvy. Při tlaku 150 MPa udává firma Bosch průhyb membrány až 1 mm a úbytek napětí 4,5 V, při nízkém tlaku pak signál jen 0,5 V. Při absenci signálu počítá řídící jednotka s náhradní hodnotou a v nouzovém režimu nastaví vyšší volnoběžné otáčky. Tlakový regulační ventil Může být namontován přímo na vysokotlakém zásobníku nebo na vysokotlakém čerpadle. Tlakovým regulačním ventilem nastavuje řídící jednotka mezní tlak pro vysokotlaký zásobník v závislosti na provozním stavu a ventil udržuje tento tlak konstantní. Funkce V bezproudovém stavu je do sedla vtlačována uzavírací kulička kotvou elektromagnetu tlačenou pružinou. Tlak je regulován průtočným množstvím, na principu proměnného škrtícího ventilu. Samotná pružina udrží tlak 10 MPa. Tlak se zvýší, přidá-li se k síle pružiny síla elektromagnetu, buzeného šířkově modulovaným pulzním signálem. Tlak lze zvýšit při volnoběhu na 40 MPa a při plné zátěži až na 185 MPa. Vysokotlaké čerpadlo 2. generace

82 Obr.79 Vysokotlaké čerpadlo druhé generace Na regulaci tlaku v zásobníku se dále podílí při běhu teplého motoru měření množství dodávaného paliva (regulace přítoku). Při volnoběhu propouští vstupní dávkovací proporcionální ventil do vysokotlakého čerpadla jen malé množství paliva a při plné zátěži přiměřeně více. Regulací množství paliva vpouštěného do vysokotlakého čerpadla je možné snížit teplotu paliva i výkon potřebný k pohonu čerpadla. Při běhu studeného motoru je tlak ve vysokotlakém zásobníku dále regulován přepouštěním paliva přes tlakový regulační ventil zpět do nádrže. Vstřikovač Elektromagneticky řízený vstřikovač umožňuje přesné řízení časování i dávkování vstřiků včetně předvstřiků a dodatečných vstřiků. Konstrukce Vstřikovač má tyto části: elektromagnetický ventil ovládací píst ventilu vysokotlaký ovládací prostor vstřikovací tryska Obr.80 Elektromagneticky ovládaný vstřikovač

83 Funkce Vstřikovač uzavřen (klidový stav) Přívodem proudí palivo jednak přes přívodní škrtící trysku do vysokotlakého ovládacího prostoru nad pístem a také pod nadzvedávací kuželovou plochu jehly. Kulička pod kotvou ventilu je tlačena silou tlačné pružiny do sedla a uzavírá odtokovou škrtící trysku. Tlak na čelní plochu ovládacího pístku společně se silou pružiny převažují nad nadzvedávacím tlakem a vstřikovací tryska zůstává uzavřena jehlou stlačovanou pístkem, bez ohledu na tlak přiváděného paliva. Vstřikovač otevírá (počátek vstřiku) Při vybuzení elektromagnetického ventilu přitáhne cívka kotvu z klidové polohy mezi dvěma tlačnými pružinami a uvolní tlak na kuličku. Přes odtokovou škrtící trysku pak odtéká z ovládacího prostoru nad pístem více paliva, než do něj přitéká přes přívodovou škrtící trysku, tlak na čelní plochu pístu poklesne a píst se nadzvedne tlakem paliva na nadzvedávací kužel jehly proti síle pružiny. Jehla otevře vstřikovací trysku a začne vstřik. Vstřikovač zavírá (konec vstřiku) Přestane-li být buzena cívka ventilu řídící jednotkou, přesune se kotva působením obou pružin do klidové polohy a zatlačí kuličku do sedla. Tím uzavře odtok přes odtokovou škrtící trysku a v prostoru nad pístem se obnoví vysoký tlak. Píst stlačí jehlu trysky a tím se ukončí vstřik. Rychlost uzavření závisí na průtoku paliva přívodní škrtící tryskou. Vícefázové vstřikování Při vstřikování s předvstřikem, hlavním vstřikem a dodatečným vstřikem jsou potřeba rychlé elektromagneticky řízené vstřikovače, buzené velkým proudem. Používá se proud až 20 A při napětí přibližně 100 V. K získání okamžité energie pro velký proudový impulz při zapínání elektromagnetu se využívá kondenzátor velké kapacity v ovládacím obvodu. Při velkém vybíjecím proudu se předá energie z elektrického pole kondenzátoru do vznikajícího magnetického pole cívky. Obr.81 Průběh třífázového vstřiku Piezoelektricky řízený vstřikovač

84 Elektromagnetické ovládání škrtícího ventilu je možné nahradit piezoelektrickým ovládáním, které je přibližně čtyřikrát rychlejší a umožňuje rozfázování vstřiku až na sedm samostatných vstříknutí. Lze tím dosáhnout změkčení chodu motoru a snížení škodlivých emisí. U tohoto druhu vstřikovače se využívá tzv. piezoelektrický jev. Když se na krystal např. křemene působí tlakem, vyvolá to na něm elektrické napětí. Působením tlaku se totiž krystalická mřížka s kladně a záporně nabitými ionty deformuje. Posunutí iontů z jejich poloh vyvolá proudový impuls. Celý děj však funguje i obráceně. Přivede-li se na krystal elektrické napětí, bleskově se deformuje, a tak se vytvoří síla. Této skutečnosti (tj. vzniku síly jako následku deformace krystalu) se využívá k nadzvednutí jehly vstřikovací trysky ve vstřikovači. Místo obvyklého křemíkového krystalu lze použít keramický materiál, který má rovněž piezoelektrické vlastnosti a s příměsí oxidu olovnatého nebo zirkoničitého odolává i tepelným podmínkám ve vznětovém motoru. Konstrukce a princip činnosti piezoelektrického vstřikovače Ventil se skládá z těchto částí: o o o o Modul akčního členu (piezoelement), hydraulický vazební člen nebo převodník, řídící ventil nebo servoventil, modul trysky. Potřebný zdvih jehly vstřikovací trysky vyžaduje určitou tloušťku piezoelektrického prvku. Firma Siemens VDO jej vyrábí z asi 400 vrstev velmi tenké keramické fólie, které jsou seskupeny do válcového piezoelektrického prvku o výšce asi 30 mm. Na tento prvek se přivádí napětí 150V, které způsobí prodloužení krystalů celkem asi o 0,04mm. Pohyb krystalů se mechanicky pomocí pístků a pružinek převede na zdvih jehly vstřikovací trysky asi 0,08mm. Tento poměrně malý zdvih postačuje k tomu, aby se vstřikovací tryska mohla přesně otevírat a zavírat. Tímto způsobem lze přesně odměřovat i velmi malá množství paliva o objemu kolem 1mm 3. Hlavní výhodou piezoelektricky řízených vstřikovačů je krátká doba spínání pouze 0,1ms. Spínání je až čtyřikrát rychlejší než u běžných elektromagnetických vstřikovačů systému Common Rail.

85 Obr. 82 Vstřikovač piezoelektrický Funkce servoventilu Jehla trysky je nepřímo aktivována prostřednictvím servoventilu ( Obr. 25 pozice 5). V neaktivovaném stavu je servoventil uzavřen vysokým tlakem paliva. To znamená, že je oddělena vysokotlaká a nízkotlaká část. Tryska je udržována v uzavřeném stavu tlakem ze zásobníku v řídícím prostoru. Jehla trysky se nadzvedne ze sedla, pokud piezoelektrický člen aktivuje servoventil. Ten se otevře a zároveň uzavře obtokový kanálek. Objem paliva tlakem odteče do nízkotlaké části vlivem otevřeného servoventilu, který obě části odděluje. Vzniklý rozdíl tlaku umožní zvednutí jehly trysky. Aby se zahájilo zavírání, vybije se akční člen (piezoelement), servoventil se pohybuje zpět a opět uvolní obtokový kanálek. Prostřednictvím škrtících trysek začne palivo pod tlakem proudit do řídícího prostoru. Až je tlak dostatečný, dojde k zasunutí jehly trysky do sedla a tím pádem dojde ke konci vstřiku.

86 Obr. 83 Způsob funkce servoventilu Funkce hydraulického vazebního členu Hydraulický vazební člen má tři důležité funkce: převod a zesilování zdvihu akčního členu, kompenzace případné vůle mezi akčním členem a servoventilem, vypnutí vstřikování v případě závady v důsledku ztráty elektrického kontaktu. Obr. 84 Způsob funkce hydraulického vazebního členu

87 Modul akčního členu (Obr. 26 pozice 2) a hydraulický vazební člen (Obr. 26 pozice 3) jsou obklopeny palivem o tlaku cca. 10 barů. V neaktivovaném stavu je hydraulický vazební člen v rovnováze s okolím. Aby došlo ke vstřiku, je akční člen tak dlouho pod napětím až dojde k přerušení rovnováhy mezi spínacím ventilem a akčním členem a ve vazebním členu vzroste tlak. Poté, co je vstřikování dokončeno, musí být doplněno chybějící množství paliva do vazebního členu. K tomu dojde pomocí vůle ve vedení pístu a v důsledku rozdílu tlaku mezi hydraulickým vazebním členem a nízkotlakým okruhem vstřikovače. Soulad vůle ve vedení a úrovně nízkého tlaku je zvolen tak, aby před další vstřikovacím cyklem byl hydraulický vazební člen znova naplněn. Obr. 85 Impulzní průběh na vstřikovači Vstřikování se dělí na tzv. pilotní vstřik a hlavní vstřik. Pilotní předvstřik je malé množství paliva (cca 1,5mm 3 ), které se vstříkne do válce ve fázi stlačování. To má za cíl vytvořit plamen, do kterého se vstříkne hlavní, větší množství paliva. Výsledkem postupného vstřikování je měkčí chod vznětového motoru, menší hluk i škodlivé emise.

88 Obr.86 Komponenty řídícího systému EDC s řízením vstřikovacího systému Common Rail Žhavící soustava Žhavící soustava vznětových motorů podporuje vznik vysoké teploty ve spalovacím prostoru (popř. vířivé komůrce) nutné pro samovznícení nafty při kompresi. Pokud žhavení nepracuje správně, projeví se to vždy nesnadnými starty motoru. Komůrkové motory - žhavení pracuje i při vyšších teplotách. Moderní motory s přímým vstřikem do spalovacího prostoru - žhavení pracuje pouze při nízkých teplotách (ca do 10 C). Problémy se startováním se tedy projevují až v zimních obdobích. K tomuto účelu se používají dva principy:

89 Zvýšení teploty stlačeného vzduchu přímo ve spalovacím prostoru. Koncový stupeň tohoto zařízení je žhavící svíčka. Současné motory jsou vybaveny tyčinkovými žhavícími svíčkami. Staré motory používaly spirálové žhavící svíčky. Zvýšení teploty nasávaného vzduchu v sacím potrubí. Nejběžnější zařízení tohoto typu jsou termostaty a ohříváky vzduchu. Tyčinkové (kolíkové, tužkové) žhavicí svíčky Konstrukce Obsahují žhavicí a regulační spirálu z niklového drátu zapojené v sérii. Materiály obou spirál mají kladné teplotní součinitele odporu (PTC), avšak různých hodnot. Obr.86 Konstrukce tyčinkových žhavicích svíček

90 Řez žhavící svíčky žhavících svíček Značení

91 Samoregulace Po zapnutí žhavicí svíčky protéká velký proud, který silně zahřívá žhavicí spirálu a jejím teplem se ohřívá kromě okolí i regulační spirála, která po zahřátí zvětší svůj elektrický odpor. Tím poklesne společný proud a také počáteční velký výkon žhavicí spirály, který se stabilizuje. Samoregulační tyčinkové žhavicí svíčky mají většinou jmenovité napětí 11,5 V. Po zapnutí dosáhnou potřebné žhavicí teploty 850 C za 2 až 7 sekund. Po ohřátí regulační spirály se vyhřívací výkon stabilizuje na hodnotě 100 až 120 W. Regulační spirála má větší PTC (kladný teplotní součinitel odporu) než topná spirála a menší tepelnou setrvačnost, proto je účinným regulátorem. Reléová ovládací jednotka žhavení Ovládací jednotka spíná paralelně zapojené žhavicí svíčky tak, aby podpořily optimálně tvorbu palivové směsi. Obr.87 Zapojení reléové ovládací jednotky žhavení

92 Konstrukce ovládací jednotky Ovládací jednotka se skládá z elektronického časového spínače s kontrolkou připravenosti a výkonového relé pro spínání napájení žhavicích svíček. Funkce žhavicího systému Obr.88 Průběh teploty žhavicích svíček Systém má tři po sobě následující provozní režimy: předžhavení startovací žhavení provozní žhavení Předžhavení Je-li klíček zapalování otočen v poloze 1 (svorka 15), nastaví ovládací jednotka na základě signálu snímače teploty chladicí kapaliny dobu předžhavení. Při teplotě chladicí kapaliny nad 60 C se předžhavení nezapíná. Startovací žhavení Po zhasnutí indikace předžhavení pokračuje ještě 5 s žhavení. V této době by měl být motor nastartován. Připojení přes svorku 50 zaručuje žhavení po celou dobu startování. Provozní žhavení Po studeném startu následuje provozní žhavení. Je-li spínač volnoběhu rozpojen a tím indikováno zatížení motoru, je provozní žhavení přerušeno. Při návratu do volnoběhu se provozní žhavení opět zapíná. Provozní žhavení se při teplotě nad 60 C, nebo po 3 minutách provozu vypne. Elektronicky řízené žhavení Pro minimalizaci doby rozžhavení je zkrácena regulační spirála žhavících svíček představující pro žhavící vlákno předřadný odpor. Žhavící svíčky na jmenovité napětí 5 až 8 V jsou při napětí 11 V žhaveny šířkově modulovaným pulzním proudem. Při počátečním zvýšeném výkonu dosáhnou žhavící svíčky během jedné až dvou sekund teploty 1000 C. To umožní start klíčkem (bez nažhavovací prodlevy) i při extrémně nízkých teplotách. Elektronická řídící jednotka je vybavena polovodičovými výkonovými spínacími prvky pro spínání žhavícího proudu, které nahrazují relé používaná dříve a umožňují řídit výkon (střední hodnotu) šířkovou modulací pulzního proudu. Každá svíčka může být samostatně řízena, kontrolována a testována. Žhavící spirála a vyhřívací objímka Jsou jako topné jednotky montovány do společné sběrné části sacího potrubí. Samoregulační PTC topné jednotky dosahují při výkonu přibližně 600W povrchové teploty přibližně 900 až 1100 C a předehřívají nasávaný vzduch. Žhavící svíčky demontáž a montáž Jakmile dojde k potížím při spouštění motoru, změříme nejprve kompresi. Pokud je hodnota komprese příliš nízká, vozidlo při nízkých teplotách nenaskočí. Demontáž tyčinkových žhavicích svíček

93 Je třeba brát v úvahu předepsané povolovací a utahovací momenty a používat momentový klíč. Protože se mezi vyhřívací tyčinkou a hlavou válce usazují a zapékají pevné spaliny, může se při vytáčení svíčky vykroutit tyčinka z držáku a zůstat zapečená v hlavě válce. Pokud se žhavicí svíčky nedají uvolnit předepsaným momentem, je třeba motor spustit a ohřát a zkusit svíčky uvolnit na teplém motoru. Montáž tyčinkových žhavicích svíček Před montáží nových žhavicích svíček je nutné vyčistit kanál v hlavě válce speciálním výstružníkem Kontrola přívodu proudu Mezi lištu žhavících svíček a kostru vozidla připojíme kontrolní svítilnu. Klíček zapalování otočíme do polohy 1 (poloha při jízdě). Současně s tím se musí rozsvítit připojená kontrolní svítilna. Pokud se kontrolka nerozsvítí, zkontrolujeme přívod proudu podle schémat zapojení. Pozor: klíček zapalování nesmí být v poloze 1 déle než 15 sekund. Kontrola žhavících svíček Od baterie odpojíme ukostřovací kabel ( ), odšroubujeme lišty žhavících svíček. Postupně na každou svíčku připojíme ohmmetr a zkontrolujeme, zda mezi blokem motoru a přípojkou žhavící svíčky prochází proud. Pokud není průchod proudu signalizován, je žhavící svíčka vadná a musíme ji vyměnit. Vadné svíčky vyměníme. Nasadíme nové svíčky a utáhneme je momentem 15 Nm. Pozor: nesmíme překročit utahovací moment, abychom nepoškodili žhavící kolík a žhavící svíčka se předčasně neopotřebila. Dáváme pozor na to, aby se na žhavící svíčku nedostal olej nebo palivo. Pokud jsou žhavící kolíky opálené, postupujeme podle pokynů níže. Nasadíme připojovací kabel a utáhneme ho maticí. Pozor: pokud jsme nenalezli žádnou závadu, ačkoliv motor špatně naskakuje, zkontrolujeme žhavící svíčky opticky při předžhavení. Vstřikovací trysky proto vymontujeme a otvory pozorujeme žhavící svíčky při předžhavení. K baterii připojíme ukostřovací kabel ( ).