Transcript Řadové čerpadlo

Palivová soustava
vznětového motoru
s řadovým čerpadlem
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Radek Hladný
Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz; ISSN 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.
Provozuje národní ústav pro vzdělávání, školské poradenské zařízení a zařízení pro další vzdělávání
pedagogických pracovníků (NÚV) .
Charakteristika a použití palivové
soustavy s řadovým čerpadlem
Vysokého tlaku, který je potřeba k jemnému
rozptýlení paliva, se dosahuje pomocí
samostatných pístových čerpadel, která jsou
pro jednotlivé válce umístěna v řadě v jednom
tělese čerpadla.
Řadová čerpadla s mechanickou regulací se dříve
využívala u všech vznětových motorů nákladních
automobilů, autobusů a traktorů.
Vstřikovací tlaky mohou být až120 MPa.
Přehled částí palivové soustavy
Nízkotlaká část :
Nádrž, hrubý čistič s odkalovací nádobkou,
podávací čerpadlo, jemný čistič, palivový
kanál vstřikovacího čerpadla, nízkotlaké
potrubí a hadice, vratné potrubí
Vysokotlaká část :
Pracovní jednotky vstřikovacího čerpadla,
vysokotlaké potrubí, vstřikovače.
Přehled části palivové soustavy na traktoru
─ vysokotlaké potrubí
─ vratné (přepadové) potrubí
──
─
◄─
◄─
◄─
Vstřikovače
──
◄─
Vstřikovací
čerpadlo
────
◄─
Hrubý čistič
──Ruční pumpička
◄─
◄─
Podávací čerpadlo
◄─
◄─
─
Jemný čistič
◄─
◄─
◄─
Palivová nádrž
─ nízkotlaké potrubí
Palivový systém – nízkotlaká část
Palivová nádrž
Nádrž bývá vyrobena z plechu,
u osobních a lehkých nákladních
vozidel také z plastu. Vzhledem
ke spotřebě motoru a dojezdu
vozidla bývá u užitkových
vozidel podstatně větší než
u osobních automobilů.
U nákladních automobilů bývá
umístěna za kabinou vedle rámu
vozidla.
Palivový systém – nízkotlaká část
Nízkotlaké potrubí
Potrubí tvoří jednak
měděné nebo ocelové
trubky, jednak hadice
z pryže odolávající
účinkům nafty, často
chráněné drátěným
ocelovým obalem.
Spoje hadic bývají
nejčastěji pomocí
upravených koncovek
a dutého šroubu.
Palivový systém – nízkotlaká část
Hrubý čistič paliva
Je umístěn mezi nádrží a podávacím
čerpadlem na přístupném místě. Tvoří
jej držák se skleněnou odkalovací
nádobkou, v níž je jemné drátěné sítko.
To zachycuje hrubší nečistoty, které
by mohly způsobit problémy v činnosti
pístového podávacího čerpadla.
Nádobka je uchycena pomocí třmenu, takže
se dá snadno demontovat a vyčistit.
Palivový systém – nízkotlaká část
Podávací čerpadlo
Jeho úkolem je nasát naftu z nádrže
a tlakem ji dopravit přes jemný
čistič do palivového kanálu
vstřikovacího čerpadla.
Používají se mechanicky poháněná
pístová čerpadla umístěná většinou
na vstřikovacím čerpadle. Jsou
poháněná excentrem na jeho
vačkové hřídeli, popř. s pohonem
od motoru.
Čerpadla mohou být jednočinná
nebo dvojčinná.
Může být na něm umístěn hrubý čistič
a ruční pumpička.
◄─Ruční pumpička
Podávací čerpadlo─►
Hrubý čistič paliva─►
Píst s přepouštěcím
ventilem
Pružina
Tlačná tyčka
Palivový systém – nízkotlaká část
Jednočinné podávací
čerpadlo - činnost
výtlak
◄─
◄─
sání
◄─
─►přepouštění─►
◄─
◄─
◄─
Při odklonění excentru tlačí pružina
píst doprava a před pístem
se vytlačuje palivo směrem
k jemnému čističi. Současně
vzniká vlevo za pístem podtlak
a proto se sem nasává přes sací
ventil od hrubého čističe nafta.
Působením excentru na tyčku se píst
posouvá doleva a přes přepouštěcí
ventil v pístu se palivo přetlačuje
z levé strany pístu na pravou.
◄─
Palivový systém – nízkotlaká část
◄─
Ruční pístové čerpadlo
Ruční pumpička─►
sání
◄─
Po čištění palivové soustavy,
při vyčerpání nádrže nebo úniku
paliva je třeba soustavu odvzdušnit.
Palivo totiž slouží k mazání
některých částí v soustavě, ale
především vzduch v palivu
způsobuje problémy v dávkování
paliva a motor by nešel spustit.
Ruční pístová pumpička bývá umístěna
na přístupném místě a často přímo
na podávacím čerpadle a má
za úkol nasát palivo z nádrže
a dopravit jej do vstřikovacího
čerpadla a vytlačit přitom
přes odvzdušňovací otvory vzduch
ze soustavy.
výtlak
─►
─►
Palivový systém – nízkotlaká část
Jemný čistič paliva
─►
─►
─►
Jeho úkolem je zbavit palivo
mechanických nečistot až do velikosti
několika tisícin milimetru.
Nachází se mezi podávacím
a vstřikovacím čerpadlem.
Jedná se o filtr s jednou papírovou
filtrační vložkou nebo dvoustupňový
čistič , který může mít 1.hrubší
plstěnou vložku a 2.jemnou papírovou
vložku. Vnitřní část papírové vložky
může být vinutá nebo hvězdicová.
Součástí filtru bývá na dně odkalovací
šroub pro vypouštění nečistot a vody.
Na víku bývá jeden nebo více
odvzdušňovacích šroubů (modré
šipky).
Palivový systém – nízkotlaká část
Palivový kanál vstřikovacího čerpadla
Je to podélný kanál v horní části vstřikovacího čerpadla, kterým se přivádí palivo
ke všem vstřikovacím jednotkám. Také na tomto kanálu jsou umístěny
odvzdušňovací šrouby. Udržování konstantního tlaku v nízkotlaké části soustavy
zajišťuje regulační ventil, který bývá na vstřikovacím čerpadle nebo jemném
čističi. Přebytek paliva se vrací do nádrže a může být ohříván od výfukového
potrubí.
Palivový kanál─►
◄─Palivový kanál
Regulační ventil
Palivový systém – vysokotlaká část
Vysokotlaké hrdlo─►
Pružina výtl. ventilu─►
Jejím úkolem je odměřit dávku paliva
Výtlačný ventil─►
pro jeden válec a toto palivo dopravit
vysokým tlakem ke vstřikovači a jeho
Válec jednotky─►
prostřednictvím do spalovacího
Píst jednotky─►
prostoru motoru.
Vstřikovací čerpadlo má tolik jednotek Ozubený segment pouzdra─►
kolik má motor válců.
Regulační pouzdro─►
Čerpadlo bývá poháněno přes ozubený
převod přímo nebo přes spojku
Vratná pružina─►
od motoru.
Otáčky vačkového hřídele čerpadla jsou
Miska pružiny─►
u čtyřdobého motoru poloviční, tj.
každá jednotka dodá palivo
do jednoho válce 1 krát za 2 otáčky.
Zdvihátko─►
Vačka─►
◄─ Palivový kanál
─►
Pracovní jednotka vstřikovacího
čerpadla – význam, pohon, části
Regulační tyč
Palivový systém – vysokotlaká část
DÚ pístku
─►
Pístek
Pístek
HÚ pístku
─►
─►
Pístek
─►
─►
─►
Pístek
─►
─►
Přepouštěcí
kanál
─►
Přepouštění
─►
─►
Konec dodávky
─►
Plnící
kanál
Počátek dodávky
─►
Plnění
─►
regulační
Při pohybu pístu do DÚ pomocí pružiny odkryje pístek horní hranou Šroubovitá
hrana
plnící kanál ve válečku a výtlačný prostor se doplní palivem
z palivového kanálu.
Při pohybu pístku do HÚ pomocí vačky a zdvihátka se nejdříve palivo
vrací do kanálu. Skutečná tvorba tlaku a začátek dodávky nastane
prakticky těsně před uzavřením přepouštěcího kanálku horní hranou
pístku. Vytvořený tlak otevře výtlačný ventil a palivo může být přes
vstřikovač vstřiknuto do motoru. Dodávka paliva skončí poklesem
tlaku jeho únikem do palivového kanálu po odkrytí přepouštěcího
kanálku šikmou dolní hranou drážky na pístu.
Svislá drážka
Pracovní jednotka vstřikovacího čerpadla – činnost
Palivový systém – vysokotlaká část
Výtlačný ventil vstřikovací jednotky
◄─osazení pro pružinu
kuželové sedlo
─►
─►
─►
Jeho úkolem je uzavírat propojení mezi výtlačným
prostorem jednotky a vysokotlakým potrubím.
Zabraňuje uzavřením zpětnému proudění paliva a
pomáha rychlému poklesu tlaku v potrubí, aby
se rychle uzavřela vstřikovací tryska a
nedocházelo k dostřiku.
odlehčovací píst─►
Ventil je v hrdle tlačen do kuželového sedla
pružinou. Aby došlo k jeho otevření musí být
výtlačný ventil─►
tlakem překonána pružina a ventil se musí
zvednout nejen ze sedla, ale ještě o výšku
odlehčovacího pístku. Ten po zavření ventilu
svým objemem zajistí zvětšení objemu ve
vysokotlakém vedení a tím rychlejší pokles
tlaku a uzavření trysky.
◄─Těleso ventilu
Počátek dodávky
Palivový systém – vysokotlaká část
Pracovní jednotka vstřikovacího čerpadla – regulace množství paliva
Regulace množství paliva se provádí pootáčením pístků jednotek pomocí hřebenové regulační
tyče. Tyč je ovládána přes pedál akcelerátoru nebo regulátorem.
Svislá drážka v pístku propojuje horní a dolní část pístku, přičemž v dolní výtlačné části má pístek
šikmou regulační hranu. Vzdálenost horní hrany a šikmé hrany pístku vůči přepouštěcímu
kanálku ve válečku určuje množství vstříknutého paliva. Nachází-li se šikmá drážka proti
přepouštěcímu kanálku, všechno palivo, které by se mělo vytlačit se vrací do nízkotlaké části,
nevytvoří se tedy vstřikovací tlak a dodávka paliva je nulová.
────
─►
───
────
◄
◄
────
───
────
Výtlačný zdvih
Konec dodávky
- větší dávka
◄
────────
Konec dodávky
- menší dávka
Výtlačný zdvih
Počátek dodávky
◄
────────
Nulová dodávka
Palivový systém – vysokotlaká část
Vysokotlaké potrubí
Toto potrubí je vždy tvořeno
ocelovými bezešvými
tlustostěnnými trubkami,
které mohou být pro velmi
vysoké tlaky i vrtané.
Potrubí ke všem vstřikovačům
by mělo mít stejnou délku
a ohyby nesmí být ostré.
Spoje potrubí bývají zásadně
prostřednictvím kužele
a převlečné matice. Kužel
může být na trubce vylisován
nebo připájen.
Palivový systém – vysokotlaká část
Vstřikovače
Úkolem vstřikovače je zajistit vstříknutí
jemně rozptýleného paliva
do spalovacího prostoru.
Hlavními částmi vstřikovače je držák
trysky a tryska.
Vstřikovač má vstupní vysokotlakou
přípojku a přepadovou nízkotlakou
přípojku.
Otvírací tlak vstřikovače je možné
seřizovat předpětím pružiny
a to výměnnými podložkami
nebo seřizovacím šroubem.
Přepad paliva
↑
←
← Závěrná matice
Seřizovací šroub
← Tlačná pružina
◄─
Vysokotlaký vstup paliva
← Držák trysky
← Tlačná tyčka
← Převlečná matice
← Vstřikovací tryska
Palivový systém – vysokotlaká část
Síla pružiny
◄─
◄─
Palivo je pod vysokým tlakem přivedeno
do vstřikovače a kanálkem v držáku
trysky a tělese trysky je přivedeno
k jehle trysky. Tlak působí zespod
na kuželovou plochu v místě
zvětšeného průměru jehly trysky.
Jehla je současně tlačena
v opačném směru pružinou
přes tlačnou tyčku do sedla a tryska
je tak zavřena.
Jakmile síla tlaku paliva překoná
předpětí pružiny, jehla se
nadzvedne ze sedla a uvolní průřez
pro výstřik paliva do spalovacího
prostoru. Poklesem tlaku se pak
zase tryska pružinou uzavře. Palivo,
které unikne netěsností jehly
v trysce se dostává přes vnitřní
prostor vstřikovače a přepadem
se vrací do nádrže.
◄─
Vstřikovače - činnost
Síla od tlaku paliva
Palivový systém – vysokotlaká část
Čepová vstřikovací tryska
Tyto trysky se používají u motorů
s nepřímým vstřikem paliva.
Otvírací tlak bývá 12 – 15 MPa.
Na konci jehly trysky za těsnícím
kuželem se nachází válcový
nebo kuželový čep, který zajišťuje
po nadzvednutí jehly nasměrování
paprsku paliva. Plného průtoku
paliva je dosaženo až po úplném
zvednutí jehly a širšího paprsku
se dosahuje kuželovým čepem
trysky.
Palivový systém – vysokotlaká část
Otvorová vstřikovací tryska
Tyto trysky se používají u motorů
s přímým vstřikem paliva.
Otvírací tlak bývá 17 – 25 MPa.
Pod jehlou trysky se nachází
v tělese trysky 1 - 5 výstřikových
otvorů. Jejich velikost, počet,
rozmístění i celkový úhel
kuželového paprsku vstřiku
závisí na konkrétním řešení
spalovacího prostoru motoru.
Příslušenství vstřikovacího čerpadla
Regulátory - význam
Velkou nevýhodou naftových motorů je to,
že nedokážou udržet otáčky bez toho, že by
se měnila poloha regulační tyče; motor zrychluje či
zpomaluje. K odstranění tohoto nedostatku
potřebuje vstřikovací čerpadlo vždy regulátor. Ten
může být mechanický nebo elektronický (EDC).
Příslušenství vstřikovacího čerpadla
Odstředivé regulátory –
druhy, použití
excentr
Vodící čep
─►
───
pružiny ─►
Regulační páka
Úhlové páky
─►
c)
závaží
─►
b)
Omezovací – slouží k regulaci
volnoběžných otáček a zabraňuje
překročení maximálních otáček motoru.
Mezi těmito otáčkami nezasahuje.
Používá se u běžných osobních i
inákladních
nákladníchautomobilů.
automobilů.
Výkonnostní – dle odebíraného výkonu
upravuje potřebné množství paliva k
kudržení
udržení
nastavených
nastavených
otáček,
otáček,
např.
např.
ručním plynem. Používá se např. u
utraktorů.
traktorů.
Všerežimový – kombinuje omezovací a
avýkonnostní
výkonnostníregulaci
regulaci
─►
a)
Regulační tyč
Hřídel ovládací páky
Příslušenství vstřikovacího čerpadla
Omezovací regulátor –
princip regulace dávky
Regulátor se nachází na konci vačkové hřídele.
Odstředivá síla působí na dvě závaží, která
jsou přitlačována k nosiči závaží pružinami.
Pohyb závaží se přenáší úhlovými pákami
na vodící čep (smykadlo) a regulační páku,
spojenou s regulační tyčí.
Regulační páka je ve střední části uložena na
excentricky umístěném čepu (Motorpal) nebo
kameni kulisy (Bosch). Pokud řidič ovládá
dávku, pohybuje pomocí ovládací páky
a excentru regulační pákou, která se chová
jako jednoramenná.
Zasahuje-li regulátor, posunuje vodící čep spodním
koncem s regulační pákou a ta se chová jako
dvouramenná, takže horním koncem pohybuje
opačným směrem s regulační tyčí. Otočným
bodem je pak excentr nebo kámen kulisy.
Schéma regulátoru MOTORPAL
Příslušenství vstřikovacího čerpadla
Omezovací regulátor –
činnost
V každém závaží se nachází minimálně
2 pružiny. Vnější – volnoběžná se opírá
jedním koncem o dno závaží a druhým
o sedlo svorníku. Vnitřní – omezovací
se opírá o dolní pohyblivé sedlo svorníku
a horní.
Při volnoběhu se změnou otáček pohybují
závaží mezi nosičem a dolním sedlem
vlivem změn sily odstředivé
a volnoběžných pružin.
Při zvýšení otáček se opřou závaží o dolní
doraz a odstředivá síla nepřekoná sílu
dalších-omezovacích pružin.
Teprve při dosažení omezovacích
(jmenovitých) otáček je překonána síla
pružin, závaží se oddálí a přes převod
stahují regulační tyč k nulové dodávce
paliva
Poloha horní hrany závaží při regulaci volnoběhu
je mezi liniemi 1 a 2
Poloha horní hrany závaží při překročení
jmenovitých otáček je mezi liniemi 2 a 3
z
Příslušenství vstřikovacího čerpadla
Přesuvník vstřiku
Je to zařízení, které má za úkol měnit počátek
z z
vstřiku paliva s ohledem na provozní stav
motoru. Dříve se využívalo mechanické
*
č
ovládání řidičem jen pro start motoru, pak
č
*
se využívala odstředivá automatická regulace.
Přesuvník tvoří vložený člen mezi pohonem
vstřikovacího čerpadla a vačkový hřídel
čerpadla. Umožňuje vzájemné pootočení
Základní předstih vstřiku – nízké otáčky
hnací a hnané části a tím změnu počátku
vstřiku. U automatického, odstředivě
Hnací část
ovládaného přesuvníku, se s rostoucími
otáčkami pootáčí hřídel čerpadla (pohybem
z
z
závaží (Z)) ve směru otáčení, takže vačky
dříve nabíhají na zdvihátka a palivo se tak
*
č
vstřikuje dříve.
*
č
(Na obrázcích vpravo bez hnané části přesuvníku, která se montuje
na hřídel čerpadla. Mezi půlkruhovým osazením a pružinami
(*)zapadají čepy (č), spojené s hnanou částí.
Hnaná část
Maximálníní předstih vstřiku – vysoké otáčky
Příslušenství vstřikovacího čerpadla
Přidavač paliva
•
•
Nachází se na konci regulační tyče
a tvoří její pohyblivý doraz, čímž může
zajistit při startu zvýšenou dávku
paliva. Při aktivaci přidavače a plném
sešlápnutí pedálu akcelerátoru při startu
se více posune hřebenová tyč a pístky
se natočí na vyšší dodávku paliva.
Ovládání přidavače může být :
- pákové – lankem či táhlem z místa
řidiče
- tlačítkové či čepové – u traktorů (nedá
se ovládat z místa řidiče)
- elektromagnetické – je součástí
přetlakového korektoru a činnost je
aktivována jen při startu díky
elektromagnetu , spínači a rozpínacímu
relé
Příslušenství vstřikovacího čerpadla
Korektory
•
•
Pozitivní korekce – pro dosažení většího
převýšení točivého momentu musí
z jmenovitého stavu dávka paliva
s klesajícími otáčkami mírně vzrůstat –
u omezovacího regulátoru je tento
korektor součástí regulátoru
Negativní korekce – Přetlakový
korektor (LDA)
Používá se u přeplňovaných motorů
s vyššími plnícími tlaky a zajišťuje
zmenšení dávky paliva při volnoběžných
otáčkách, kdy je plnící tlak a tím i hmota
vzduchu ve válci malá.
Při prudkém sešlápnutí pedálu
akcelerátoru nebo prudkém zatížení pak
zajišťuje postupné zvětšování paliva
v závislosti na postupném zvyšování
plnícího tlaku. Prakticky tvoří korektor
pohyblivý doraz hřebenové regulační
tyče.