1 VSTŘIKOVACÍ JEDNOTKA Vstřikovací jednotka tvoří základní část vstřikovacího čerpadla. Je uložena ve společné skříni z hliníkové slitiny a je poháněna vačkovým hřídelem (otáčí se polovičními otáčkami motoru). Počet vstřikovacích jednotek odpovídá počtu válců motoru. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 1 /
1.1 KONSTRUKCE VSTŘIKOVACÍ JEDNOTKY Výtlak paliva se provádí pohybem pístu (3) ve válci (2) vstřikovací jednotky, který je pevně uložen ve skříni vstřikovacího čerpadla. Pohyb pístu (3) je řízen vačkou (10) vačkového hřídele (9) přes pístové zdvihátko s rolnou (válcovou kladkou) (8). Přítlak pístu (3) se zdvihátkem (8) na vačku (10) je zajištěn vinutou pružinou (6). Vnitřní prostor ve válci (2) je jedním nebo dvěma otvory spojen s palivovou komorou (13) ve skříni čerpadla. Tento prostor je shora uzavřen výtlačným ventilem (1) s kuželovou dosedací plochou. Charakteristickým znakem skládané vstřikovací jednotky je to, že k lapovanému čelu válce (2) je přitlačována spodní plocha tělesa výtlačného ventilu (18) výstupním hrdlem (11), zašroubovaným do skříně vstřikovacího čerpadla. V hlavě pístu (3) je vytvořena svislá a šroubová drážka, určující tvar regulačních hran pístu (3). Toto zvláštní konstrukční provedeni pístu (3) umožňuje regulaci velikosti dodávky paliva natočením pístu (3) prostřednictvím propouštěni paliva. Píst (3) je natáčen posuvem ozubené regulační tyče (4), ovládané akcelerátorem a odstředivým regulátorem vstřikovacího čerpadla. Do ozubeni regulační tyče (4) zapadá ozubený segment (prstýnek) (14) regulační objímky (pouzdra pístu) (5), která je spojena s pístem (3) prostřednictvím příčného unášecího raménka (15). K natočení pístů (3) (změna velikosti dodávky paliva) dochází ve stejné míře u všech vstřikovacích jednotek daného řadového vstřikovacího čerpadla. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 2 /
1.2 PRINCIP ČINNOSTI VSTŘIKOVACÍ JEDNOTKY Ve válci (2) vyvrtány dva radiální otvory, sací (plnicí) (19) a přepouštěcí (regulační) (20). V pístu (3) je vytvořena svislá drážka (22) a drážka šroubová s regulační hranou (21) (píst s konstantním počátkem výtlaku). POLOHA a) POLOHA b) píst (3) je v dolní úvrati (DÚ) a pracovní prostor ve válci (2) se plní palivem kanálkem sacím (19) i přepouštěcím (20). píst (3) je v místě, kdy jsou právě uzavřeny oba kanálky (19 i 20). V této poloze pístu (3) nastává tzv. geometrický počátek výtlaku paliva GPV (teoretický počátek dodávky paliva TPD) výtlačným ventilem do vysokotlakého potrubí ke vstřikovací trysce. Skutečný počátek výtlaku paliva nastává tehdy, až tlak paliva otevře výtlačný ventil (poz. 1), přitlačovaný do sedla vinutou pružinou. Tento okamžik nastane ještě před úplným zavřením sacího (19) a přepouštěcího kanálu (20), takže skutečný počátek výtlaku paliva je o něco dříve než geometrický, a to v závislosti na otáčkách motoru. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 3 /
POLOHA c) Při dalším pohybu pístu do horní úvratě je palivo vytlačováno potrubím do vstřikovací trysky. POLOHA d) Výtlak paliva je ukončen v okamžiku, kdy šroubová regulační hrana (21) pistu (3) začíná otevírat přepouštěcí kanálek (20). Prostor nad pístem je propojen svislou a šroubovou drážkou s přepouštěcím kanálkem (20). POLOHA e) Píst (3) se pohybuje dále do horní úvratě (HÚ) a vytlačuje palivo z prostoru nad pístem, ale výtlak paliva ke vstřikovací trysce již nepokračuje, protože všechno palivo uniká přepouštěcím kanálkem (20) zpět do palivové komory vstřikovacího čerpadla. Přitom tlak v prostoru nad pístem klesne a výtlačný ventil (poz. 1) tento prostor uzavře. Prakticky začátek i konec výtlaku paliva a tedy i praktický výtlak jsou závislé na škrcení průtoku paliva, tedy zejména na rychlosti pohybu pístu, tzn. na otáčkách motoru. POLOHA f) Po dosaženi horní úvratě je píst (3) tlačen pružinou (poz.6) zpátky do dolní úvratě. Znázorněná pracovní činnost platí pro určitou pevnou polohu regulační tyče čerpadla a přibližně poloviční dávku paliva, tzn.. že se píst (3) pohybuje pouze svisle bez natáčení regulační tyčí. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 4 /
1.3 REGULACE VELIKOSTI DODÁVKY PALIVA Pro regulaci velikosti dodávky paliva se nejčastěji používá píst s konstantním počátkem výtlaku (dodávky) paliva. Do válce (2) se nasává konstantní množství paliva. V závislosti na natočení pístu (3) se mění okamžik, kdy spodní šroubová regulační hrana (21) odkryje přepouštěcí kanálek (20) a prostor nad pístem (3) se drážkou (22) v pístu (3) s tímto kanálkem spojí. Zbývající část paliva nad pístem (3) se přepustí zpět do nádrže. Velikost dodávky paliva, která se dopraví do válce, je závislá na natočení pístu a mění se od nulového do největšího množství. Na zobrazeních jsou všechny pístky v poloze geometrický počátek výtlaku GPV". Jejich různým natočením se mění konce výtlaku paliva a tím i velikost jeho dodávky. NULOVÁ DODÁVKA PALIVA Píst (3) je natočen tak. že svislá drážka (22) v pístu (3) trvale spojuje prostor nad pístem s přepouštěcím kanálkem (20). Palivo není vytlačováno do vstřikovacích trysek. ČÁSTEČNÁ DODÁVKA PALI- VA Píst (3) je natočen tak, že regulační hrana (21) odkryje přepouštěcí kanálek (20) v okamžiku, kdy je píst (3) více vzdálen od horní úvratě (efektivní zdvih C 1 ). NEJVĚTŠÍ DODÁVKA PALI- VA Píst (3) je natočen tak, že regulační hrana (21) odkryje přepouštěcí kanálek (20) v okamžiku, kdy je píst (3) blíže horní úvratě (efektivní zdvih C 2 ). PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 5 /
1.4 KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY VÁLCE A PÍSTU 1.4.1 VÁLEC S JEDNÍM KANÁLKEM Používá se u motorů s malým výkonem a menším počtem otáček. Nevýhoda : Palivo je propouštěno zpět do sáni, při menší dodávce (tj. při větším propouštěném množství) se zahřívá a pění. 1.4.2 PÍST S KONSTANTNÍM POČÁTKEM VÝ- TLAKU PALIVA Horní hrana pistu je rovná, spodní šroubová. V kterékoliv poloze natočeni pistu nastává počátek výtlaku paliva při stejném zdvihu pistu (nejčastější způsob provedení). Válec s jedním kanálkem Konstrukční provedení tvaru hlavy pístu 1.4.3 PÍST S PROMĚNNÝM POČÁTKEM I KONCEM VÝTLAKU PALIVA Píst opatřen kromě dolní šroubové regulační hrany i horní šroubovou regulační hranou (25) možnost měnit počátek vstřiku v závislosti na zatíženi motoru Výhoda : sníženi hlučnosti a produkce jedovatých látek ve výfukových plynech. Nevýhoda : vysoká cena a komplikovanost výroby. Konstrukční provedení tvaru hlavy pístu PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 6 /
1.5 VAČKOVÝ HŘÍDEL Počet vaček odpovídá počtu vstřikovacích jednotek. Hřídel je uložen ve dvou valivých (výjimečně kluzných) ložiskách. Konce hřídele opatřeny kuželem se závitem pro připojeni spojky a regulátoru. Poznámka : U velmi dlouhých vstřikovacích čerpadel bývá hřídel uprostřed podepřen opěrným kluzným ložiskem. Součástí hřídele bývá většinou výstředník pro pohon podávacího čerpadla. 1.5.1 TVAR VAČEK Tvořen kruhovými oblouky. Zásadně ovlivňuje rychlost paliva vytékajícího z trysky. Provedení tvaru vaček : Vačky symetrické vačka může pracovat při obou smyslech otáčeni (nejběžnější způsob použití). Vačky nesymetrické použití u čerpadel s velmi vysokými otáčkami náběhová plocha (vzestupná část) přechází do vrcholu pozvolněji snižují se nároky na pistovou pružinu. Tvar vaček 1.6 PÍSTOVÁ ZDVIHÁTKA (PÍSTOVÝ ZVEDÁK) Slouží k přenosu pohybu z vačky na píst. Používají se výhradně zdvihátka s válcovou kladkou. Vedeni zdvihátka dosaženo jednostranně přečnívajícím čepem kladky nebo šroubem, zasahujícím do podélného výřezu u zdvihátka. Uložení kladky na čepu bývá kluzné pomocí ocelového pouzdra vloženého mezi kladku a čep. Seřízení základní polohy pístu se provádí seřizovacím šroubem, jištěným maticí (v horní části zdvihátka). Poznámka : U některých čerpadel se seřizováni provádí vkládáním různé silných podložek mezi píst a zdvihátko zjednodušení konstrukce (při ponecháni ostatních rozměrů, lze zvětšit délku pístové pružiny), z hlediska seřizováni méně vhodný. Vedení zdvihátka PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 7 /
1.7 VÝTLAČNÝ VENTIL Odděluje vysokotlaké potrubí od pracovního prostoru vstřikovací jednotky a po skončeni vstřiku paliva trysku a vysokotlaké potrubí odlehčuje opatření k rychlému a přesnému uzavřeni trysky a zabránění nežádoucímu dokapáváni paliva. Princip činnosti : VENTIL UZAVŘEN ventilová pružina (26) tlačí ventil (1) do sedla (18), pracovní prostor vstřikovací jednotky je oddělen od vysokotlakého potrubí. VENTIL OTEVŘEN po dosaženi předepsaného tlaku překoná sila na ventil (1) tuhost ventilové pružiny (26), ventil se otevře a palivo proudí z pracovního prostoru vstřikovací jednotky do vysokotlakého potrubí a do vstřikovací trysky. V okamžiku, kdy regulační hrana pístu vstřikovací jednotky odkryje přepouštěcí kanálek, tlak v pracovním prostoru poklesne a pružina ventil uzavře. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 8 /
1.8 REGULAČNÍ POUZDRO Určeno k vzájemnému seřízení velikosti dodávky z jednotlivých vstřikovacích jednotek navzájem. Na každém regulačním pouzdru (objímce) (5) je nasazen ozubený segment (14), stažený šroubem (40). Po povoleni tohoto šroubu lze natáčet regulačním pouzdrem (5) a tím i pístem vedeným příčným raménkem ve svislých zářezech pouzdra. Pootáčení regulačních pouzder se provádí ozubenou regulační tyčí (poz. 4). Pro umožněni přístupu k regulačním pouzdrům je čerpadlo opatřeno bočním víkem (poz. 17). (14) ozubený segment (prstýnek) (40) stahovací šroub (41) značky (5) regulační pouzdro (objímka) Regulační pouzdro (objímka) 1.9 POHON VSTŘIKOVACÍHO ČERPADLA Vstřikovací čerpadlo je poháněno přes příslušné převody od klikového hřídele motoru. Hnací hřídel je spojen s vačkovým hřídelem vstřikovacího čerpadla spojkou tlumí kmity motoru. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 9 /
1.9.1 SAMOČINNÝ PŘESUVNÍK VSTŘIKU Pokud rozsah pracovních otáček vznětového motoru není velký vystačí se s neproměnným předstihem vstřiku. U současných vznětových motorů se rozsah pracovních otáček zvýšil (otáčky běhu naprázdno 400 až 500 min -1, jmenovité otáčky 2500 až 4500 min -1 ) s rostoucími otáčkami se předstih vstřiku musí úměrně zvětšovat z důvodu zabezpečení hospodárného provozu motoru v celém rozsahu otáček tuto funkci zabezpečuje samočinný přesuvník vstřiku. Ovlivňuje počátek vstřiku paliva před horní úvratí pistu motoru (předstih vstřiku) vliv na rozložení i průběh spalovacího procesu. Pracuje na principu využití odstředivé síly činnost závislá na změně otáček. Popis konstrukce : Těleso přesuvníku (1) tvoří hnací část. Jsou na něm otočně na čepech uložena dvě odstředivá závaží (2). Jeden konec každého zaváži je zatížen dvojici tlačných pružin (8), druhým koncem se závaží prostřednictvím kladky (4) opírá o zakřivenou dráhu na přestavovacím kotouči (3). Přestavovací kotouč je spojen s nábojem (5), který je uložen na vačkovém hřídeli vstřikovacího čerpadla, a s přestavovací hlavou (6), která je uložena otočně v tělese přesuvníku. Princip činnosti : Při otáčení vstupní části působí odstředivá sila na závaží (2), která se oddalují od osy rotace. Tím dochází ke stlačováni pružin (8) pohybu kladky (4) po zakřivené ploše přestavovacího kotouče (3). Přestavovací kotouč (3) a s ním i náboj (5) a vačkový hřídel se natáčejí ve smyslu otáčení předstih vstřiku se zvyšuje s rostoucími otáčkami. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 10 /
1.10 MAZÁNÍ VSTŘIKOVACÍCH ČERPADEL Vhodné mazání má rozhodující vliv na životnost vstřikovacího čerpadla. Používají se tři způsoby mazání : Olejovou náplní ve vstřikovacím čerpadle Olejová náplň je rozřeďována palivem. Není-li za provozu zajištěno pravidelné doplňování a výměna oleje nařízená výrobcem, dochází ke značnému snížení životnosti vstřikovacího čerpadla. Navíc je kladka a vačka mazána rozstřikem, přičemž otáčením vačky se většina oleje dostává na obvod skříně, kde vytváří prstenec a olej pak chybí tam, kde je nejvíce zapotřebí, Napojením vstřikovacího čerpadla na mazací okruh motoru Zabezpečuje bezobsluhové mazání hnacího mechanismu, případně i regulátoru vstřikovacího čerpadla. Systém má tyto nevýhody : o mazání čerpadla je vázáno na kvalitu mazacího oleje motoru, což není nejvhodnější, s mazacím olejem, který má za provozu značnou teplotu, se přivádí do čerpadla velké množství tepla. o olej přiváděný z motoru je nutno velmi jemně čistit v mikrofiltrech snadno se ucpávají a vyžadují častou kontrolu snížení výhody bezobslužnosti. Vlastním tlakovým mazacím okruhem Konstrukčně nejsložitější způsob umožňuje použití optimálního druhu oleje (u zvlášť namáhaných čerpadel může být chlazen). PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) 11 /
KONTROLNÍ OTÁZKY : 1. Jaký účel plní palivová soustava vznětových motorů? 2. Uveďte stručně základní požadavky na vstřikovací zařízení. 3. Popište jednotlivé části palivové soustavy s řadovým vstřikovacím čerpadlem (dle obrázku). 4. Popište funkci palivové soustavy s řadovým vstřikovacím čerpadlem. 5. Jaké druhy palivového potrubí se používají v palivové soustavě vznětových motorů? 6. Jakým způsobem mohou být provedeny spoje vyskytující se na vysokotlakém palivovém potrubí? 7. Jakým způsobem mohou být provedeny spoje vyskytující se na nízkotlakém palivovém potrubí? 8. Na čem je závislá životnost vstřikovacího zařízení? 9. Jaké požadavky jsou kladené na čističe paliva? 10. Jaký účel plní čistič paliva? 11. Popište konstrukci čističe paliva.. Jaké druhy čističů paliva, používaných v palivové soustavě vznětového motoru, znáte? 13. Uveďte způsob pohonu dopravního palivového čerpadla. 14. Popište jednotlivé pracovní fáze jednočinného pístového čerpadla (sání a výtlak) dle obrázku. 15. Jaký účel plní řadové vstřikovací čerpadlo? 16. Popište hlavní části vstřikovacího čerpadla (dle obrázku). 17. Popište hlavní části vstřikovací jednotky. 18. Popište princip činnosti vstřikovací jednotky (dle obrázku). 19. Popište princip regulace velikosti dodávky paliva pro a) nulovou dodávku paliva b) částečnou dodávku paliva c) největší dodávku paliva. PRI-TeO-PO3-05.15F Palivová soustava vznětového motoru - řadová vstřikovací čerpadla (konstrukce) /