Palivová soustava:

Naftové motory:

Palivová soustava musí zajistit dodávku paliva stejného množství do všech válců ve stanoveném okamžiku a ve stanoveném množství. Její regulace musí být plynulá a snadná.

Palivo musí být do válce dodávané s velkou přesností, pro dokonalé rozprášení se u motorů s přímým vstřikem používají vysoké tlaky (až 200 MPa).

Palivový systém vznětového motoru je tvořen nízkotlakou a vysokotlakou částí.

Nízkotlaká zajišťuje dopravu paliva z nádrže přes čistič k vysokotlaké části.

Vysokotlaká část zajišťuje vytvoření vysokého tlaku paliva, jeho dopravu ke vstřikovačům a dávkování paliva přes trysku do spalovacího prostoru.

Rozdělení palivových soustav:

  • S řadovým vstřikovacím čerpadlem
  • S rotačním vstřikovacím čerpadlem
  • PD (Pumpdüse), čerpadlo–tryska
  • PLD, čerpadlo–potrubí–tryska
  • Common rail

Z čeho se skládá palivová soustava?

Není to vždy stejné a moderní systémy mají složitější soustavy (ukážeme si). Pro lepší pochopení vám zde ukážeme základní palivovou soustavu s řadovým vstřikovacím čerpadlem.

Nízkotlaká část:

Palivo je dopravováno přes dopravní (podávací) čerpadlo, potom jde do filtru. U traktorů můžeme vidět i dva palivové filtry - hrubý a jemný. Z filtru jde palivo do vstřikovacího čerpadla, kde se ve výtlačné části mění na vysokotlakou část.

Vysokotlaká část:

Vstřikovací čerpadlo vytláčí palivo přes vysokotlaké potrubí až ke vstřikovači, kde je určitá dávka v určitý okamžik vstříknuta do spalovacího prostoru. Přebytečné palivo jde přes nízkotlaké potrubí zpět do nádrže.

Řadové vstřikovací čerpadlo:

Používá se u starých traktorů, v dnešní době už na něj většinou nenarazíte.

  • Pro každý válec má čerpadlo jeden vstřikovací element.
  • Element = pístek + váleček — pístek je nadzvedáván vačkou a vracen pružinou.
  • Množství paliva vstřiknutého do válce se reguluje natočením pístku.
  • Mezi vysokotlakým potrubím a výtlačnou částí elementu je výtlačný ventil.
    • Výtlačný ventil = udržuje natlakovanou vstřikovací trubku a ukončuje vstřik.
  • Vačková hřídel — na jedné straně je pohon čerpadla (zubovou nebo hardy spojkou).
  • Na druhé straně je odstředivý regulátor (výkonnostní nebo omezovací).
  • Vstřikovací tlaky 135–170 Bar.
  • Mazání čerpadla je zajištěno hladinou oleje v čerpadle, novější čerpadla jsou mazána tlakově od motoru.

Rotační vstřikovací čerpadla:

Na rozdíl od řadových čerpadel mají rotační vstřikovací čerpadla pouze jeden výtlačný element pro všechny válce a pomocí rozdělovače je palivo rozdělováno k jednotlivým vstřikovačům.

Používají se dva typy rotačních vstřikovacích čerpadel:

  1. S axiálním pístem
  2. S radiálními písty

S axiálním pístem:

Dopravu paliva do vstřikovacího čerpadla zajišťuje nejčastěji rotační lopatkové (křídlové) čerpadlo, které je součástí vstřikovacího čerpadla.

Centrálně uložený rotační píst vstřikovacího čerpadla, který se otáčí spolu s vačkovým kotoučem, vytváří tlak a rozděluje palivo k jednotlivým válcům. Během jedné otáčky hřídele pohonu vykoná píst tolik zdvihů, kolik válců má motor, aby dodal palivo všem.

Vačkový kotouč se odvaluje po prstenci kladek, čímž zajišťuje jak rotaci, tak i zdvih pístu.

Rozváděcí drážky a kanálky v pístu a ve válci čerpadla zajišťují při rotaci pístu přivedení tlakového paliva přes rozváděcí hlavu a vysokotlaké potrubí k jednotlivým vstřikovačům.

U čerpadla ovládaného elektromagnetickým ventilem dávkuje elektronicky řízený vysokotlaký elektromagnetický ventil vstřikovanou dávku místo regulačního šoupátka.

S radiálními písty:

Dopravu paliva z nádrže zajišťuje nízkotlaké lopatkové čerpadlo, které je součástí vstřikovacího čerpadla.

Vstřikovací čerpadlo je tvořeno vačkovým prstencem a dvěma až čtyřmi radiálními písty. Při otáčení rotoru s písty ve vačkovém prstenci posouvají vačky písty proti sobě, tím je palivo z prostoru nad písty vytlačováno přes rotační rozvaděč, kterým je přiváděno ke vstřikovačům.

Vysokotlaký elektromagnetický ventil spojený s vysokotlakým prostorem dávkuje vstřikované množství.

U starších čerpadel těchto konstrukcí byla používána regulace dávky škrcením na sací větvi čerpadla.

PD (UIS) Čerpadlo–tryska:

U tohoto systému jsou vstřikovací čerpadlo a tryska umístěny v jednom samostatném bloku, to znamená, že pro každý válec je v hlavě jedna jednotka.

Píst čerpadla je poháněn buď přímo přes zdvihátko, nebo přes vahadlo od vačkového hřídele.

Protože není použito vysokotlaké potrubí, je možné dosáhnout vyššího vstřikovacího tlaku (až 205 MPa).

Vstřikované množství paliva je vypočteno řídící jednotkou a provedeno otevřením a uzavřením vysokotlakého elektromagnetického ventilu.

PLD (UPS), čerpadlo–potrubí–tryska:

Pracuje na totožném principu jako PD, s jedním rozdílem — těleso vstřikovače je propojeno s jednotkou vstřikovacího čerpadla krátkým vysokotlakým potrubím.

Tento systém má také jednu samostatnou vstřikovací jednotku pro každý válec motoru. Vstřikovací čerpadlo je namontováno na blok motoru a je poháněno vačkou.

Common rail:

U tohoto systému je odděleno vytváření tlaku a vstřikování paliva.

Vstřikovací tlak je vytvářen vysokotlakým čerpadlem nezávisle na otáčkách motoru a na vstřikované dávce. Palivo pro vstřikování je připraveno ve vysokotlakém zásobníku = railu.

Okamžik vstřiku a tlak jsou vypočteny z hodnot v řídící jednotce.

Vstřikovací systém common rail nabízí větší flexibilitu:

  • Široký rozsah použití (motory pro osobní automobily až po motory s výkonem 300 kW na válec)
  • Vysoký vstřikovací tlak (až 140 MPa)
  • Proměnný předvstřik
  • Možnost rozdělení dávky na úvodní, hlavní a následný dovstřik
  • Přizpůsobení vstřikovacího tlaku provoznímu stavu motoru

Vstřikovače:

Jsou koncovou částí palivové soustavy vznětových motorů. U palivové soustavy se vstřikovacím čerpadlem je palivo dopravováno přes výtlačný ventil a vysokotlaké potrubí, které musí být stejné, tím se zajistí stejné podmínky pro dopravu paliva k jednotlivým vstřikovačům.

Standardní vstřikovač:

Hlavní části tvoří těleso, pružina, tlačný čep, tryska, přívodní kanál paliva a odpad paliva.

Dvoupružinový vstřikovač se snímačem pohybu jehly:

Jsou dalším vývojem standardních vstřikovačů, slouží k redukci hluku vzniklého při spalování. Ve vstřikovači jsou za sebe umístěny dvě pružiny. Při otevírání trysky působí na jehlu pouze jedna pružina, která určuje otevírací tlak. Druhá pružina se opírá o dorazové pouzdro, které omezuje úvodní zdvih jehly.

Vstřikovač s elektromagnetickým ventilem:

Používá se u systému common rail, v jehož tělese je pružina, píst, tlakové kanálky, odpad paliva a elektromagnetický ventil.

Při uzavřeném elektromagnetickém ventilu tlačí hydraulická síla na píst, proto je jehla tlačena do sedla a uzavírá přístup do spalovacího prostoru. Jakmile se aktivuje elektromagnetický ventil, je otevřen odtokový škrtící otvor a tím klesá tlak v prostoru nad pístem.

Hydraulická síla, která působí na kužel jehly, tak jehlu nadzvedne ze sedla a palivo je vstřikováno do spalovacího prostoru.

Piezoelektrický vstřikovač:

Skládá se z piezoovladače (ten je složen z cca 300 plátků křemene) — po přivedení napětí se sloupec prodlouží o 0,08 mm.

Pokud není na piezokrystal přivedeno napětí, servoventil uzavírá odtok paliva do přepadu, v řídícím prostoru nad jehlou trysky je stejný tlak jako v zásobníku (railu).

Shora působí na jehlu trysky větší tlak než síla otevírací a jehla je zatlačena do sedla.

Po přivedení napětí na piezokrystal se zvedne servoventil ze sedla a uzavře se obtok z prostoru trysky.

Z řídícího prostoru začne unikat tlak přes škrcení kolem otevřeného ventilu do přepadu ze vstřikovače.

Tím poklesne tlak v řídícím prostoru a jehla je zvednuta ze sedla a do válce se vstříkne palivo.

Trysky vstřikovačů:

  1. Otvorové — používají se u motorů s přímým vstřikem.
  2. Čepové — používají se u motorů s nepřímým vstřikem.

Otvorové:

Dělí se podle počtu otvorů, jedno a víceotvorové.

Víceotvorové trysky se používají nejčastěji.

Mají pod těsnícím kuželem a sedlem kanálek, do kterého ústí vstřikovací otvory. Ty svírají vrcholový úhel, pod kterým je palivo rozprašováno do spalovacího prostoru.

Čepové:

Má jeden otvor, kterým prochází čep. Čep jehly má tvar obráceného kužele, kterým se rozprašuje palivo vstřikované do válce. Palivo se vstřikuje pod úhlem v kuželovém paprsku s vrcholovým úhlem 60°. Čepové trysky se používají u motorů s nepřímým vstřikem paliva do válce (tj. komůrkových).