Układ wtryskowy silnika Diesla 1.8D (Fiesta 4)

W przeciwieństwie do silników spalinowych, układy wtrysku paliwa silników wysokoprężnych pracują przy wyższym ciśnieniu w układzie. W ten sposób wtryskiwacze paliwa wtryskują paliwo pod ciśnieniem 140 barów do komór wirowych silnika wysokoprężnego Fiesty. Aby uzyskać odpowiednio wysokie ciśnienia w układzie, wysokociśnieniowe pompy paliwowe (HFP) i ich urządzenia peryferyjne różnią się zasadniczo w silnikach wysokoprężnych od silników spalinowych. Dystrybucyjna pompa wtryskowa rozprowadza i wtryskuje w określonych porcjach olej napędowy do komór wirowych poszczególnych cylindrów. Z pompy wtryskowej paliwo pod wysokim ciśnieniem dostarczane jest bezpośrednio do wtryskiwaczy paliwa.



Rysunek. 8.12. Schemat układu zasilania silnika Diesla: 1 – filtr paliwa; 2 – wysokociśnieniowa pompa paliwa; 3 – skalibrowany otwór; 4 – rurociąg powrotny; 5 – dysza; 6 – rurociąg powrotny paliwa; 7 – zbiornik paliwa; 8 – rurociąg doprowadzający paliwo



Ze zbiornika paliwa olej napędowy podawany jest rurociągiem 8 (rys. 8.12) do filtra paliwa 1. Następnie oczyszczony olej napędowy podawany jest do wysokociśnieniowej pompy paliwa (HPF) 2. Nadmiar paliwa przez kalibrowany otwór 3 rurociągiem powrotnym 4 wraca do zbiornika paliwa. Paliwo sprężone przez pompę wtryskową do wysokiego ciśnienia dostarczane jest rurociągiem 6 do wtryskiwacza 5. Niewielka ilość paliwa pozostająca w pobliżu iglicy dyszy wtryskiwacza jest również zawracana do zbiornika paliwa.

Zawracanie nadmiaru paliwa do zbiornika paliwa

Podczas pracy silnika wysokoprężnego pompowana jest znaczna ilość paliwa, którego nadmiar jest zawracany rurociągiem powrotnym do zbiornika paliwa. Wtryskiwacze nie wtryskują dostarczonego do nich paliwa do komór wirowych: nadmiar paliwa służy do smarowania ruchomych części wysokociśnieniowej pompy paliwowej i wtryskiwaczy. Aby zwrócić nadmiar paliwa, wtryskiwacze mają specjalne przewody powrotne i są połączone wężami. Paliwo wraca do zbiornika z wtryskiwaczy pierwszego cylindra.

Droga paliwa od zbiornika paliwa do wtryskiwacza

Rysunek. 8.13. Przekrój wysokociśnieniowej pompy paliwowej (HFP): 1 – wał napędowy; 2 – zasilanie paliwem; 3 – zawór redukcyjny ciśnienia; 4 – dźwignia oporowa do ręcznego sterowania pedałem przyspieszenia; 5 – regulator odśrodkowy; 6 – otwór powrotny paliwa; 7 – elektrozawór odcinający dopływ paliwa; 8 – przewody paliwowe do wtryskiwaczy; 9 – tłok rozprowadzający pompę wtryskową; 10 – podkładka krzywkowa; 11 – sprzęgło wyprzedzenia wtrysku paliwa (tutaj obrócone o 90° dla lepszej prezentacji); 12 – wałek; 13 – pompa łopatkowa wspomagająca (również obrócona o 90°)



Pompa łopatkowa zalewu paliwa służy do podawania paliwa ze zbiornika i wraz z zaworem regulacji ciśnienia wytwarza ciśnienie we wnęce wysokociśnieniowej pompy paliwowej (HPFP), które wzrasta wprost proporcjonalnie do prędkości obrotowej wału korbowego (ryc. 8.13).. Pompa zasysająca paliwo znajduje się w obudowie wysokociśnieniowej pompy paliwowej.

Tłok pompy wtryskowej dystrybucyjnej

Pompa typu dystrybutora zawiera tylko jeden zestaw tłoków/tulej do zasilania wszystkich cylindrów. Tłok znajduje się we wnęce wysokociśnieniowej pompy paliwowej. Zasadniczo pełni funkcję dystrybutora zapłonu w silnikach benzynowych. Cechą konstrukcyjną tłoka rozprowadzającego pompę wtryskową jest mnogość kanałów i rowków. Specjalne rozmieszczenie tłoka rozdzielającego pompę wtryskową sprawia, że spełnia on dwie funkcje. Otwiera drogę paliwa do wnęki i wtryskuje paliwo przez dysze do komór wirowych głowicy cylindrów.

Tłok rozdzielczy pompy wtryskowej nie tylko wytwarza wymagane ciśnienie paliwa podczas jego suwu roboczego, ale także obracając się rozprowadza je do poszczególnych otworów wylotowych. Tłok pompy wtryskowej wałka rozrządu obraca się z częstotliwością dwa razy niższą niż wał korbowy silnika. Podczas jednego obrotu wału napędowego tłok wykonuje liczbę skoków równą liczbie cylindrów silnika. Wał napędowy obraca podkładkę krzywkową i tłok, z którym jest połączony. Występy na podkładce krzywkowej zapewniają osiowy ruch tłoka i jego obrót, tj. dystrybucja i dostawa paliwa. Pompa kontynuuje dostarczanie paliwa podczas suwu pracy, dopóki wylot tłoka pozostaje zamknięty. Paliwo pędzi w stronę cylindra znajdującego się w suwie sprężania. Ruch do przodu tłoka pompy wtryskowej rozdzielczej jednocześnie zmniejsza objętość przed tłokiem: teraz sprężone paliwo unosi iglicę wtryskiwacza i paliwo jest wtryskiwane do komory wirowej. Pompa paliwa przestaje dostarczać paliwo, gdy wylot zrówna się z otworem w tulei regulacyjnej. Następnie tłok pompy wtryskowej dystrybutora, wpadając we wgłębienie podkładki krzywkowej, cofa się, a do jego wnęki dostaje się nowa porcja paliwa.

Działanie tłoka rozdzielającego pompę wtryskową

Rysunek. 8.14. Schemat funkcjonalny tłoczka pompy wtryskowej rozdzielczej: 1 – elektrozawór odcinający dopływ paliwa; 2 – tłok rozprowadzający pompę wtryskową; 3 – dziura; 4 – kanał; 5 – przewód powrotny paliwa do zbiornika paliwa; 6 – komora wysokiego ciśnienia; 7 – dysza

Obracając tłok 2 (ryc. 8.14) rozdzielczej pompy wtryskowej, otwór wlewowy 3, poprzez rowek w tłoku, zbiega się z kanałem 4. Teraz paliwo pod ciśnieniem wytworzonym przez pompę łopatkową wspomagającą wchodzi do wysokiego ciśnienia komorę 6 przed tłokiem rozdzielającej pompy wtryskowej i wypełnia całą przestrzeń. W ten sposób napełnianie wnęki przed sprężaniem paliwa jest zakończone.



Rysunek. 8.15. Schemat funkcjonalny tłoka pompy wtryskowej rozdzielczej: 1 – tłok pompy wtryskowej rozdzielczej; 2 – elektrozawór odcinający dopływ paliwa; 3 – kanał dystrybucji; 4 – kanał wylotowy; 5 – przewód powrotny paliwa do zbiornika paliwa; 6 – komora wysokiego ciśnienia; 7 – dysza



Po napełnieniu tłok 1 (rys. 8.15) rozdzielającej pompy wtryskowej nadal się obraca, a tłok zamyka otwór wlewowy. Dalej, w tylnej części wysokociśnieniowej pompy paliwowej, występy podkładki krzywkowej nachodzą na rolki, a tłok pompy wtryskowej dystrybutora, trwale połączony z podkładką krzywkową, przesuwa się do przodu. Ciśnienie w komorze wysokiego ciśnienia wzrasta do wymaganej wartości i w tym momencie kanał 3 łączy się z kanałem wylotowym 4. Następnie sprężone paliwo dostarczane jest rurociągiem wysokiego ciśnienia do wtryskiwacza 7. Niewielka ilość pozostałe paliwo jest zawracane do zbiornika paliwa rurociągiem powrotnym 5. Elektrozawór odcinający paliwo musi być otwarty, w przeciwnym razie paliwo nie będzie mogło przedostać się do komory wysokiego ciśnienia.

Zawór elektromagnetyczny odcinający paliwo

Rysunek. 8.16. Położenie elektrozaworu wyłączającego silnik (1) złącze (2)

Zanim paliwo dostanie się do kanału napełniania tłoka pompy wtryskowej, przechodzi przez otwarty elektromagnetyczny zawór odcinający paliwo. Dopóki do zaworu jest przyłożone napięcie, paliwo może przepływać przez niego bez przeszkód. Po wyłączeniu napięcia elektrozawór 1 (rys. 8.16) zamyka się i odcina dopływ paliwa do tłoczka rozdzielacza pompy wtryskowej. Jeżeli podczas sprawdzania rozrządu zaworowego konieczne będzie obrócenie wału korbowego silnika za pomocą rozrusznika, aby zapobiec uruchomieniu silnika, należy odłączyć złącze 2 od elektrozaworu wyłączania silnika.

Odśrodkowy regulator prędkości silnika

Aby zapewnić normalną pracę silnika Diesla w różnych trybach i dostarczyć wymaganą porcję paliwa w ściśle określonym momencie, dystrybucyjne pompy wtryskowe są wyposażone w regulator odśrodkowy. Jego ciężarki pod wpływem siły odśrodkowej przesuwają się na zewnątrz i działają na zawór sterujący, który otwiera otwór w tłoku dystrybutora pompy wtryskowej i w ten sposób zawsze dodaje paliwo z komory pompy.

Jeśli prędkość obrotowa silnika wzrośnie w stosunku do położenia pedału kontroli paliwa, regulator zamyka otwór i prędkość ponownie spada. Podczas uruchamiania silnika otwór jest całkowicie otwarty i silnik otrzymuje maksymalną ilość paliwa aż do osiągnięcia obrotów jałowych. Gdy silnik pracuje we wszystkich trybach, regulator odśrodkowy zawsze porównuje prędkość wału korbowego z położeniem pedału regulacji paliwa. Podobnie regulator odśrodkowy ogranicza prędkość maksymalną, która dla silnika Diesla Fiesty wynosi 5350+50 obr/min.

Sprzęgło regulacji rozrządu wtrysku paliwa

Aby zapewnić prawidłowy przebieg procesu spalania i zaoszczędzić czas potrzebny na przygotowanie mieszanki paliwowo-powietrznej, wtrysk paliwa musi rozpocząć się zanim tłok osiągnie górny martwy punkt. W tym celu wykorzystuje się sprzęgło wyprzedzenia wtrysku paliwa, które przesuwa wtrysk na wcześniejszy start i osiąga efekt zbliżony do działania regulatora czasu zapłonu w silnikach spalinowych. Sprzęgło wyprzedzenia wtrysku paliwa znajduje się w obudowie wysokociśnieniowej pompy paliwa.

Urządzenie ułatwiające rozruch zimnego silnika

Urządzenie ułatwiające rozruch zimnego silnika Diesla pełni tę samą rolę, co automatyczne urządzenie rozruchowe w silnikach spalinowych, jednak na tym podobieństwa się kończą. Zastosowanie urządzenia ułatwiającego rozruch zimnego silnika Diesla uzależnione jest od temperatury powietrza. Nie ograniczając dopływu powietrza do cylindrów silnika, przesuwa moment wtrysku paliwa w stronę wtrysku wcześniejszego. Dzięki temu rozpylone paliwo ma więcej czasu na zapalenie się w sprężonym powietrzu i w komorach wirowych podgrzewanych świecami żarowymi, a silnik uruchamia się pewniej i płynniej. Dodatkowo urządzenie ułatwiające rozruch zimnego silnika nieznacznie zwiększa prędkość obrotową biegu jałowego: wał korbowy silnika obraca się z częstotliwością 1100 min⁻¹.

Wtryskiwacze

Rysunek. 8.17. Wtryskiwacz zamontowany na silniku: 1 – przewód ciśnieniowy wtrysku; 2 – korek na rurze powrotnej paliwa IV cylindra; 3 – rurociąg powrotny paliwa; 4 – korpus dyszy

Wtryskiwacze (rys. 8.17) są ostatnim elementem układu wtrysku paliwa silnika wysokoprężnego. Rozpylają paliwo pod wysokim ciśnieniem do komór wirowych poszczególnych cylindrów. Jeżeli ciśnienie w układzie przekracza 143 bary, sprężynowa igła i dysza wtryskiwacza ulegają uszkodzeniu, co powoduje wypływ paliwa z układu wtryskowego. Aby zapobiec cofaniu się spalin przy otwartej dyszy wtryskiwacza, ciśnienie w komorze nadciśnieniowej wtryskiwacza musi być wyższe od ciśnienia w komorze spalania. Jest to szczególnie ważne pod koniec wtrysku, gdy ciśnienie wtrysku maleje, czemu towarzyszy nadmierny wzrost ciśnienia produktów spalania. Można to osiągnąć jedynie poprzez staranną koordynację działania pompy paliwa, dyszy rozpylającej i igły. Paliwo krążące w układzie napędowym smaruje i chłodzi także wszystkie ruchome części. Ponieważ całkowita masa paliwa nigdy nie jest wtryskiwana, nadmiar paliwa jest zawracany do zbiornika paliwa. Czas pomiędzy początkiem wtrysku a zapłonem wynosi 0,002 s. Dlatego nawet niewielka awaria układu wtrysku paliwa prowadzi do zakłócenia normalnej pracy silnika. Czarny dym z rury wydechowej i głośna praca silnika Diesla wskazują na konieczność sprawdzenia i regulacji układu wtrysku paliwa.

Ustalenie uszkodzonego wtryskiwacza

W następujący sposób można sprawdzić, czy wtryskiwacz nie działa. Uruchom silnik i pozostaw go na biegu jałowym. Po kolei odkręcać nakrętki złączkowe mocujące przewody wysokiego ciśnienia do wtryskiwaczy. Po odkręceniu nakrętki na działającym wtryskiwaczu prędkość obrotowa silnika powinna zauważalnie spaść. Jeśli po odkręceniu nakrętki obroty silnika się nie zmieniają, oznacza to, że badany wtryskiwacz jest uszkodzony.

Wadliwe wtryskiwacze można również rozpoznać po następujących objawach:

• stale paląca się końcówka świecy żarowej;
• ciągły czarny dym z rury wydechowej;
• zwiększone zużycie paliwa;
• częste przegrzewanie się silnika;
• ostre dźwięki podczas spalania paliwa;
• zmniejszenie mocy.

Jeśli masz którykolwiek z poniższych objawów nieprawidłowego działania silnika Diesla Fiesty, udaj się do warsztatu w celu uzyskania fachowej opinii na temat występowania usterki i środków jej usunięcia.

Naprawa dyszy

Standardowe korpusy wtryskiwaczy zawierają końcówkę rozpylającą i igłę odcinającą. Igła wtryskiwacza porusza się swobodnie w kanale prowadzącym dyszy, zapewniając jednocześnie uszczelnienie w warunkach wysokiego ciśnienia wtrysku. Na dole igły znajduje się stożkowa uszczelka. Sprężyna dyszy dociska igłę do odpowiednio ukształtowanej powierzchni dyszy, gdy dysza znajduje się w pozycji zamkniętej. Stożkowe powierzchnie atomizera i igły zapewniają kontakt o wysokim ciśnieniu właściwym i skuteczne uszczelnienie. Wtryskiwacz otwiera się, gdy siła nacisku paliwa na powierzchnię uszczelniającą przekracza siłę sprężyny wtryskiwacza. Pozostanie otwarty, dopóki ciśnienie w układzie nie spadnie poniżej ciśnienia otwarcia.



Rysunek. 8.18. Części dyszy: 1 – korpus; 2 – korpus natryskowy; 3 – igła rozpylająca; 4 – blok wtykowy korpusu dyszy; 5 – śruba dociskowa; 6 – sprężyna dociskowa dyszy; 7 – dysk instalacyjny; 8 – górna część ciała

Bez specjalnego wyposażenia zużyty wtryskiwacz można rozpoznać jedynie wizualnie po zewnętrznych, lokalnych uszkodzeniach lub poważnym zanieczyszczeniu. Jednakże wtryskiwacze zwykle zużywają się po wewnętrznej stronie dyszy, iglicy wtryskiwacza i sprężyny dociskowej. Aby wyregulować ciśnienie pomiarowe i wtryskowe, tj. zmiany siły sprężyny naciskowej konieczne jest użycie specjalnego sprzętu. W większości przypadków lepiej jest wymienić uszkodzony wtryskiwacz. Jeśli zdecydujesz się na demontaż dyszy, nie trzymaj otwartych części na stole warsztatowym dłużej niż to konieczne, ponieważ precyzyjnie obrobione powierzchnie igły i korpusu dyszy są wyjątkowo podatne na kurz i rdzę. Aby zdemontować dyszę, należy odkręcić jej górną część od korpusu i usunąć wszystkie wewnętrzne części dyszy (ryc. 8.18). Moment dokręcania górnej części dyszy do korpusu wynosi 80 Н·м.