Systém vstrekovania dieselového motora 1,8D (Fiesta 4)

Na rozdiel od spaľovacích motorov pracujú systémy vstrekovania paliva dieselových motorov s vyšším systémovým tlakom. Týmto spôsobom vstrekovače paliva rozprašujú palivo pod tlakom 140 barov do vírivých komôr naftového motora Fiesta. Na realizáciu zodpovedajúcich vysokých systémových tlakov sú vysokotlakové palivové čerpadlá (HFP) a ich periférne zariadenia v dieselových motoroch zásadne odlišné od spaľovacích motorov. Distribučné vstrekovacie čerpadlo rozdeľuje a v určitých častiach vstrekuje motorovú naftu do vírivých komôr jednotlivých valcov. Zo vstrekovacieho čerpadla sa palivo pod vysokým tlakom dodáva priamo do vstrekovačov paliva.



Kreslenie. 8.12. Schéma systému napájania dieselového motora: 1 – palivový filter; 2 – vysokotlakové palivové čerpadlo; 3 – kalibrovaný otvor; 4 – spätné potrubie; 5 – tryska; 6 – spätné potrubie paliva; 7 – palivová nádrž; 8 – prívodné potrubie paliva



Z palivovej nádrže sa nafta privádza potrubím 8 (obr. 8.12) do palivového filtra 1. Potom sa vyčistená nafta privádza do vysokotlakového palivového čerpadla (HPF) 2. Prebytočné palivo cez kalibrovaný otvor 3 cez spätné potrubie 4 sa vráti do palivovej nádrže. Palivo, stlačené vstrekovacím čerpadlom na vysoký tlak, sa privádza potrubím 6 do vstrekovača 5. Malé množstvo paliva zostávajúce v blízkosti ihly vstrekovacej dýzy sa tiež vracia do palivovej nádrže.

Vrátenie prebytočného paliva do palivovej nádrže

Pri chode naftového motora sa čerpá značné množstvo paliva, ktorého prebytok sa vracia do palivovej nádrže spätným potrubím. Vstrekovače nevstrekujú do nich dodávané palivo do vírivých komôr: prebytočné palivo sa používa na mazanie pohyblivých častí vysokotlakového palivového čerpadla a vstrekovačov. Na vrátenie prebytočného paliva majú vstrekovače špeciálne spätné potrubia a sú spojené hadicami. Palivo sa vracia do nádrže zo vstrekovača prvého valca.

Cesta paliva od palivovej nádrže k vstrekovaču

Kreslenie. 8.13. Prierez vysokotlakového palivového čerpadla (HFP): 1 – hnací hriadeľ; 2 – prívod paliva; 3 – redukčný ventil; 4 – prítlačná rukoväť pre ručné ovládanie akcelerátora; 5 – odstredivý regulátor; 6 – spätný otvor paliva; 7 – elektromagnetický ventil na zastavenie prívodu paliva; 8 – palivové vedenie k vstrekovačom; 9 – rozdeľovací piest vstrekovacieho čerpadla; 10 – vačková podložka; 11 – spojka predstihu časovania vstrekovania paliva (tu je pre lepšiu prezentáciu otočená o 90°); 12 – valček; 13 – pomocné lopatkové čerpadlo (tiež otočené o 90°)



Lopatkové čerpadlo paliva slúži na prívod paliva z nádrže a spolu s tlakovým regulačným ventilom vytvára v dutine vysokotlakového palivového čerpadla (HPFP) tlak, ktorý sa zvyšuje priamoúmerne s otáčkami kľukového hriadeľa (obr. 8.13). Nasávacie čerpadlo paliva je umiestnené v telese vysokotlakového palivového čerpadla.

Piest distribučného vstrekovacieho čerpadla

Čerpadlo typu rozdeľovača obsahuje iba jednu súpravu piestu/objímky na napájanie všetkých valcov. Piest je umiestnený v dutine vysokotlakového palivového čerpadla. V princípe funguje ako rozdeľovač zapaľovania v benzínových motoroch. Konštrukčným prvkom rozdeľovacieho piestu vstrekovacieho čerpadla je množstvo kanálov a drážok. Špeciálne usporiadanie rozdeľovacieho piestu vstrekovacieho čerpadla zabezpečuje, že plní dve funkcie. Otvára cestu paliva do dutiny a rozprašuje palivo cez dýzy do vírivých komôr hlavy valcov.

Rozvádzací piest vstrekovacieho čerpadla počas svojho pracovného zdvihu nielen vytvára požadovaný tlak paliva, ale ho pri otáčaní aj rozvádza do jednotlivých výstupných otvorov. Piest vstrekovacieho čerpadla vačkového hriadeľa sa otáča dvakrát nižšou frekvenciou ako kľukový hriadeľ motora. Počas jednej otáčky hnacieho hriadeľa vykoná piest počet zdvihov, ktorý sa rovná počtu valcov motora. Hnací hriadeľ otáča vačkovú podložku a piest, ku ktorému je pripojený. Výstupky na vačkovej podložke zabezpečujú axiálny pohyb plunžera a jeho otáčanie, t.j. distribúcia a dodávka paliva. Čerpadlo pokračuje v dodávke paliva počas elektrického zdvihu, pokiaľ zostane výstup piestu zatvorený. Palivo sa ponáhľa smerom k valcu, ktorý je v kompresnom zdvihu. Dopredný pohyb piestu distribučného vstrekovacieho čerpadla súčasne znižuje objem pred piestom: teraz stlačené palivo zdvihne ihlu vstrekovača a palivo sa rozpráši do vírivej komory. Palivové čerpadlo prestane dodávať palivo, akonáhle je výstup zarovnaný s otvorom v nastavovacej objímke. Potom sa piest vstrekovacieho čerpadla rozdeľovača, ktorý spadne do vybrania vačkovej podložky, vráti späť a do jeho dutiny vstúpi nová časť paliva.

Fungovanie rozdeľovacieho piestu vstrekovacieho čerpadla

Kreslenie. 8.14. Funkčná schéma piestu distribučného vstrekovacieho čerpadla: 1 – elektromagnetický ventil na prerušenie prívodu paliva; 2 – rozdeľovací piest vstrekovacieho čerpadla; 3 – otvor; 4 – kanál; 5 – spätné potrubie paliva do palivovej nádrže; 6 – vysokotlaková komora; 7 – tryska

Pri otáčaní piestu 2 (obr. 8.14) distribučného vstrekovacieho čerpadla je plniaci otvor 3, cez drážku v pieste, zarovnaný s kanálom 4. Teraz palivo pod tlakom vytvoreného pomocným lopatkovým čerpadlom vstupuje do vysokotlakového komoru 6 pred piestom distribučného vstrekovacieho čerpadla a vypĺňa celý priestor. Tým je plnenie dutiny pred stlačením paliva dokončené.



Kreslenie. 8.15. Funkčná schéma piestu distribučného vstrekovacieho čerpadla: 1 – piest distribučného vstrekovacieho čerpadla; 2 – elektromagnetický ventil na zastavenie prívodu paliva; 3 – distribučný kanál; 4 – výstupný kanál; 5 – spätné potrubie paliva do palivovej nádrže; 6 – vysokotlaková komora; 7 – tryska



Po naplnení sa piest 1 (obr. 8.15) distribučného vstrekovacieho čerpadla ďalej otáča a plniaci otvor sa piestom uzavrie. Ďalej v zadnej časti vysokotlakového palivového čerpadla nabiehajú výstupky vačkovej podložky na valčeky a piest rozdeľovacieho vstrekovacieho čerpadla, pevne spojený s vačkovou podložkou, sa posúva dopredu. Tlak vo vysokotlakovej komore stúpne na požadovanú hodnotu a v tomto čase je kanál 3 spojený s výstupným kanálom 4. Ďalej je stlačené palivo privádzané cez vysokotlakové potrubie do vstrekovača 7. Malé množstvo zvyšné palivo sa vracia do palivovej nádrže cez spätné potrubie 5. Solenoidový ventil na uzatváranie paliva musí byť otvorený, inak palivo nebude môcť vstúpiť do vysokotlakovej komory.

Solenoidový ventil odpojenia paliva

Kreslenie. 8.16. Umiestnenie konektora (2) elektromagnetického ventilu zastavenia motora (1)

Predtým, ako palivo vstúpi do plniaceho kanála piestu vstrekovacieho čerpadla paliva, prechádza cez otvorený elektromagnetický ventil uzatvárania paliva. Pokiaľ je na ventil privedené napätie, palivo ním môže bez prekážok prúdiť. Po vypnutí napätia sa elektromagnetický ventil 1 (obr. 8.16) uzavrie a uzavrie prívod paliva k piestu rozdeľovača vstrekovacieho čerpadla. Ak je pri kontrole časovania ventilov potrebné pretočiť kľukový hriadeľ motora štartérom, aby ste zabránili naštartovaniu motora, odpojte konektor 2 od elektromagnetického ventilu zastavenia motora.

Odstredivý regulátor otáčok motora

Na zabezpečenie normálnej prevádzky naftového motora v rôznych režimoch a dodanie potrebnej dávky paliva v presne definovanom okamihu sú distribučné vstrekovacie čerpadlá vybavené odstredivým regulátorom. Jeho závažia sa pôsobením odstredivej sily pohybujú smerom von a pôsobia na regulačný ventil, ktorý otvára otvor v pieste rozdeľovača vstrekovacieho čerpadla a tým vždy dopĺňa palivo z dutiny čerpadla.

Ak sa otáčky motora zvýšia vzhľadom na polohu pedálu ovládania paliva, regulátor uzavrie otvor a otáčky sa opäť znížia. Pri štartovaní motora je otvor úplne otvorený a motor dostáva maximálne množstvo paliva až do dosiahnutia voľnobežných otáčok. Keď motor pracuje vo všetkých režimoch, odstredivý regulátor vždy porovnáva otáčky kľukového hriadeľa s polohou pedálu ovládania paliva. Podobne odstredivý regulátor obmedzuje maximálne otáčky, ktoré sú pre dieselový motor Fiesty 5 350 + 50 ot./min.

Spojka nastavenia časovania vstrekovania paliva

Aby sa zabezpečil normálny proces spaľovania a vyhradil čas potrebný na prípravu zmesi vzduch-palivo, vstrekovanie paliva musí začať skôr, ako piest dosiahne hornú úvrať. Na tento účel slúži spojka predstihu vstreku paliva, ktorá posúva vstrekovanie na skorší štart a dosahuje efekt podobný činnosti regulátora časovania zapaľovania v spaľovacích motoroch. Spojka predstihu vstrekovania paliva je umiestnená v telese vysokotlakového palivového čerpadla.

Zariadenie, ktoré uľahčuje štartovanie studeného motora

Zariadenie, ktoré uľahčuje štartovanie studeného naftového motora plní rovnakú úlohu ako automatické štartovacie zariadenie v spaľovacích motoroch, ale tu sa podobnosti končia. Použitie zariadenia, ktoré uľahčuje štartovanie studeného dieselového motora, závisí od teploty vzduchu. Bez zníženia prietoku vzduchu do valcov motora posúva časovanie vstrekovania paliva smerom k skoršiemu vstrekovaniu. Rozprášené palivo tak má v stlačenom vzduchu a vo vírivých komorách vyhrievaných žeraviacimi sviečkami viac času na zapálenie a motor spoľahlivejšie a plynulejšie štartuje. Okrem toho zariadenie, ktoré uľahčuje štartovanie studeného motora, mierne zvyšuje voľnobežné otáčky: kľukový hriadeľ motora sa otáča frekvenciou 1100 min⁻¹.

Injektory

Kreslenie. 8.17. Vstrekovač inštalovaný na motore: 1 – vstrekovacie tlakové potrubie; 2 – zástrčka na spätnom palivovom potrubí 4. valca; 3 – spätné potrubie paliva; 4 – teleso trysky

Vstrekovače (obr. 8.17) sú konečným prvkom systému vstrekovania paliva naftového motora. Rozprašujú palivo pod vysokým tlakom do vírivých komôr jednotlivých valcov. Ak tlak v systéme prekročí 143 barov, poškodí sa odpružená ihla vstrekovača a tryska, čo spôsobí vytekanie paliva zo vstrekovacieho systému. Aby sa zabránilo spätnému prúdeniu horiacich plynov, keď je tryska vstrekovača stále otvorená, tlak v pretlakovej komore vstrekovača musí byť vyšší ako tlak v spaľovacej komore. To je dôležité najmä na konci vstrekovania, keď sa vstrekovací tlak zníži, sprevádzaný nadmerným zvýšením tlaku produktov spaľovania. To sa dá dosiahnuť iba starostlivou koordináciou činnosti palivového čerpadla, rozprašovacej trysky a ihly. Palivo cirkulujúce v napájacom systéme tiež maže a chladí všetky pohyblivé časti. Pretože sa nikdy nevstrekne celková hmotnosť paliva, prebytočné palivo sa vráti do palivovej nádrže. Čas medzi začiatkom vstrekovania a zapálením je 0,002 s. Preto aj malá porucha systému vstrekovania paliva vedie k narušeniu normálnej prevádzky motora. Čierny dym z výfukového potrubia a hlučný chod naftového motora naznačujú potrebu kontroly a nastavenia systému vstrekovania paliva.

Určenie chybného vstrekovača

Či injektor nefunguje, môžete určiť nasledovne. Naštartujte motor a nechajte ho bežať na voľnobeh. Jeden po druhom uvoľnite spojovacie matice, ktoré pripevňujú vysokotlakové potrubia k vstrekovačom. Keď sa uvoľní matica na pracovnom vstrekovači, otáčky motora by sa mali výrazne znížiť. Ak sa po uvoľnení matice otáčky motora nezmenia, znamená to, že testovaný vstrekovač je chybný.

Chybné vstrekovače môžete identifikovať aj podľa nasledujúcich príznakov:

• neustále horiaci hrot žeraviacej sviečky;
• konštantný čierny dym z výfukového potrubia;
• zvýšená spotreba paliva;
• časté prehrievanie motora;
• ostré zvuky pri spaľovaní paliva;
• zníženie výkonu.

Ak máte niektorý z nasledujúcich príznakov poruchy vo vašom dieselovom motore Fiesta, navštívte servis, kde získate kvalifikovaný názor na prítomnosť poruchy a opatrenia na jej odstránenie.

Oprava trysky

Štandardné telesá vstrekovačov obsahujú rozprašovaciu špičku a uzatváraciu ihlu. Ihla injektora sa voľne pohybuje vo vodiacom kanáli dýzy a súčasne poskytuje utesnenie pri podmienkach vysokého vstrekovacieho tlaku. V spodnej časti ihly je kužeľovité tesnenie. Pružina dýzy tlačí ihlu na príslušne tvarovaný povrch dýzy, keď je dýza v zatvorenej polohe. Kónické povrchy rozprašovača a ihly poskytujú vysoko špecifický tlakový kontakt a efektívne tesnenie. Vstrekovač sa otvorí, keď sila tlaku paliva na tesniacu plochu prekročí silu pružiny vstrekovača. Zostane otvorený, kým tlak v systéme neklesne pod otvárací tlak.



Kreslenie. 8.18. Časti dýzy: 1 – telo; 2 – rozprašovacie teleso; 3 – striekacia ihla; 4 – zásuvný blok telesa dýzy; 5 – prítlačná skrutka; 6 – prítlačná pružina trysky; 7 – inštalačný disk; 8 – horná časť tela

Bez špeciálneho vybavenia môžete opotrebovaný vstrekovač vizuálne identifikovať iba podľa vonkajšieho lokálneho poškodenia alebo silného znečistenia. Injektory sa však zvyčajne opotrebúvajú na vnútornej strane dýzy, ihly injektora a prítlačnej pružiny. Na úpravu merania a vstrekovacieho tlaku, t.j. zmeny sily tlačnej pružiny, je potrebné použiť špeciálne vybavenie. Vo väčšine prípadov je lepšie vymeniť chybný vstrekovač. Ak sa rozhodnete hubicu rozobrať, nenechávajte diely otvorené na pracovnom stole dlhšie, ako je potrebné, pretože precízne opracované povrchy ihly a tela hubice sú mimoriadne náchylné na prach alebo hrdzu. Na demontáž trysky odskrutkujte jej hornú časť z tela a odstráňte všetky vnútorné časti trysky (obr. 8.18). Uťahovací moment pre upevnenie hornej časti trysky k telu je 80 Н·м.