Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚBRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ
ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHOINŽENÝRSTVÍ
FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING
INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING
VSTŘIKOVACÍ SYSTÉMY UŽITKOVÝCHAUTOMOBILŮ
INJECTION SYSTEMS OF COMMERCIAL VEHICLES
BAKALÁŘSKÁ PRÁCEBACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE ŠTĚPÁN CAJZLAUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE Ing. RADIM DUNDÁLEK, Ph.D.SUPERVISOR
BRNO 2013
BRNO 2013
ABSTRAKT, KLÍ OVÁ SLOVA
ABSTRAKT
Tato bakalá ská práce shrnuje informace o vst ikovacích systémech používaných u
užitkových automobil . Zahrnuje p ehled jednotlivých typ vst ikovacích systém , jejich
odlišnosti v konstrukci, popis funkce a jejich klady nebo zápory. Dále je uveden p ehled
p edních sv tových automobilek užitkových vozidel s uvedením použitých vst ikovacích
systém na konkrétních motorech. Záv rem je uvedeno porovnání jednotlivých systém .
KLÍ OVÁ SLOVA
Vst ikovací systém, užitkový v z, vst ikova , Common Rail, vysokotlaké erpadlo.
ABSTRACT
This thesis summarizes information about injection systems used in commercial vehicles.
Includes an overview of different types of injection systems, their differences in structure,
function description and their pros and cons. The following is a list of the world's leading
automobile manufacturers of commercial vehicles, indicating the injection system on the
engines. Finally, a comparison of different systems.
KEYWORDS
Injection system, commercial vehicle, injector, Common Rail, high-pressure pump.
BRNO 2013
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE
CAJZL, Š. Vst ikovací systémy užitkových automobil . Brno: Vysoké u ení technické
v Brn , Fakulta strojního inženýrství, 2013. 47 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Radim
Dundálek, Ph.D.
BRNO 2013
ESTNÉ PROHLÁŠENÍ
ESTNÉ PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že tato práce je mým p vodním dílem, zpracoval jsem ji samostatn pod vedením
Ing. Radima Dundálka, Ph.D. a s použitím literatury uvedené v seznamu.
V Brn dne 24. kv tna 2013 …….……..…………………………………………..
Št pán Cajzl
BRNO 2013
POD KOVÁNÍ
POD KOVÁNÍ
D kuji tímto Ing. Radimu Dundálkovi, Ph.D. za cenné rady a p ipomínky p i vypracování
této bakalá ské práce. Dále bych cht l pod kovat všem, kte í m podporovali b hem studia.
BRNO 2013
9
OBSAH
OBSAH
Úvod ......................................................................................................................................... 10
1 Stru ný historický vývoj ................................................................................................... 11
2 Jednotlivé komponenty a popis jejich funkce................................................................... 12
2.1 Nízkotlaká ást ........................................................................................................... 12
2.1.1 Palivová nádrž .................................................................................................... 12
2.1.2 Palivový filtr ....................................................................................................... 12
2.1.3 Palivové erpadlo ............................................................................................... 13
2.1.4 Palivové potrubí .................................................................................................. 15
2.2 Vysokotlaká ást ........................................................................................................ 15
2.2.1 Vysokotlaké vst ikovací erpadlo ...................................................................... 15
2.2.2 Vysokotlaký zásobník (rail)................................................................................ 16
2.2.3 Vst ikova e ......................................................................................................... 19
2.2.4 Vst ikovací trysky .............................................................................................. 24
2.2.5 Vysokotlaké potrubí a p ípojky .......................................................................... 26
2.3 Elektronická regulace EDC........................................................................................ 28
3 P ehled vst ikovacích systém ......................................................................................... 29
3.1 Systém UIS ................................................................................................................ 29
3.2 Systém UPS ............................................................................................................... 29
3.3 Common Rail ............................................................................................................. 30
3.4 Generace systému Common Rail ............................................................................... 31
4 P ední výrobci užitkových automobil ............................................................................ 38
4.1 DAF ........................................................................................................................... 38
4.2 IVECO ....................................................................................................................... 38
4.3 MAN .......................................................................................................................... 39
4.4 Mercedes – Benz ........................................................................................................ 40
4.5 Renault ....................................................................................................................... 41
4.6 Scania ......................................................................................................................... 42
5 Budoucí rozvoj vst ikování paliva .................................................................................... 44
Záv r ......................................................................................................................................... 45
BRNO 2013
10
ÚVOD
ÚVOD
Cílem této práce je vytvo ení p ehledu používaných vst ikovacích systém u p edních
sv tových výrobc užitkových automobil a popsat jednotlivé komponenty palivového
systému s uvedením jejich funkce.
S užitkovými automobily se setkáváme v každodenním život a nyn jší sv t by se bez
nich jen t žko obešel. asto nám usnad ují práci a jejich innost nastupuje tam, kde lidská
síla již nemá dostate ný potenciál. Tuto sílu užitkovým automobil dodává spalovací motor,
který svým vznikem sahá do více než stoleté minulosti. Za tu dobu spalovací motory prošly
ohromnou prom nou a s t mi prvními mají spole ný pouze princip – spalování paliva ve
válci, kde se objemová práce m ní na mechanickou. S nezastavitelným rozmachem nejen
užitkových, ale i osobních automobil se lidé za ali zabývat otázkou dopadu tohoto rozvoje
na životní prost edí. Procesem ho ení, u vzn tových motor nafty, vznikají škodliviny
v podob oxid dusíku a uhlíku a to má negativní vliv nejen na kvalitu ovzduší p edevším ve
m stech. Dalším souvisejícím faktem rostoucí autodopravy je zdroj výkonu motoru,
v obecném p ípad ropa. Její sv tové zásoby nejsou nevy erpatelné a se zv tšující se
poptávkou roste její cena.
Všechny tyto aspekty moderní doby nutí konstruktéry k hledání nových a nových
možností jak dosáhnout nižší spot eba, menších produkovaných škodlivin a v neposlední ad
k bádání nad novými zdroji této energie.
BRNO 2013
11
STRU NÝ HISTORICKÝ VÝVOJ
1 STRU NÝ HISTORICKÝ VÝVOJ
Historie vst ikování paliva sahá do 20. let minulého století, kdy v roce 1923 byly vyrobeny
první prototypy vst ikovacích erpadel. D vod pro vývoj vst ikování byl ten, že Dieselový
motor pracuje na principu samovznícení za vysokého tlaku. Zdrojem stla eného vzduchu byl
kompresor, který byl t žký a nákladný. První nákladní vozidlo se vzn tovým motorem a
adovým vst ikovacím erpadlem bylo vyrobeno roku 1927, ímž zapo ala výroba první
tisícovky vst ikovacích erpadel pro automobilku MAN. Konstruktérem tohoto erpadla byl
n mecký vynálezce Robert Bosch, majitel dnes dob e známé firmy. I p es po áte ní ned v ru
k hlu nému a t žkopádnému chodu motoru se postupn vst ikovací erpadla za ala
prosazovat a to hlavn díky úspo e paliva. Touto jednozna nou výhodou na sebe další
zákazníci nenechali dlouho ekat a b hem 30. let dvacátého století vybavovali již mnozí
evropští výrobci své nákladní automobily, zem d lské stroje, lodní i letecké motory systémy
vst ikování nafty od spole nosti Bosch.
V roce 1936 byl na výstav v Berlín sv tu p edstaven první sériov vyráb ný osobní
automobil pohán ný vzn tovým motorem se vst ikováním, Mercedes-Benz 260 D. V roce
1950 vyrobila spole nost Bosch první milion vst ikovacích erpadel a o dva roky pozd ji byla
zahájena výroba osobního vozu Gutbrod Superior 600 E, který m l p ímé vst ikování
benzínu. Roku 1967 p edstavila spole nost Bosch první elektronicky ízené vst ikování
benzinu ve voze Volkswagen 1600 TL. Firma Audi v modelu 100 TDI jako první roku 1986
použila rota ní erpadlo s elektronicky ízeným systémem vst ikování paliva. Tento systém
byl ozna en písmeny EDC (Electronic Diesel Control).
Následný vývoj ve vst ikování paliva byl velmi rychlý; v roce 1994 zahájení sériové výroby
vst ikovacího systému UIS (Unit Injector System) pro užitkové vozy. U nás známý jako
"systém erpadlo-tryska". 1995: vst ikovací systém UPS (Unit Pump System) pro užitková
vozidla, známý i jako " erpadlo-vedení-tryska". A rok 1997, kdy byl na trh uveden p evratný
systém Common Rail pro automobily. Tento systém je dnes nejpoužívan jším
v automobilovém pr myslu pro jeho kultivovanost chodu motoru, nízkou spot ebou paliva a
nízkými emisemi. Tyto výhody naprosto odsunuly výše popsané systémy a dnes máme již
tvrtou generaci Common Rail.
Obr. 1 První nákladní automobil se vst ikovacím erpadlem [8]
BRNO 2013
12
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
2 JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Vst ikovací systémy se d lí na dv ásti:
nízkotlaká ást,
vysokotlaká ást.
2.1 NÍZKOTLAKÁ ÁST
Ú elem nízkotlaké ásti je akumulovat a následn dopravovat p efiltrované palivo do
vysokotlaké ásti ke vst ikování p i každém provozním stavu. V n kterých systémech je
použito p ídavné chlazení paliva. Je složena z následujících ástí:
palivová nádrž,
palivový filtr,
palivové erpadlo,
regula ní tlakový ventil,
nízkotlaké palivové potrubí.
2.1.1 PALIVOVÁ NÁDRŽ
K uchovávání paliva nám slouží palivová nádrž, která je vyrobená z lisovaných plech a
následn sva ená. U nákladních vozidel se m žeme setkat spíše s nádržemi plechovými. Musí
odolávat korozi a být konstruované na dvojnásobek provozního tlaku. Dále musí být opat ena
vhodnými otvory nebo pojistnými ventily pro samovolné unikání p etlaku. V neposlední ad ,
musí být naprosto t sná, aby z ní palivo p i náklonech i bržd ní nevytékalo a i její umíst ní
musí být provedeno tak, aby v p ípad nehody bylo zabrán no vznícení paliva.
2.1.2 PALIVOVÝ FILTR
Díly systému Common Rail jsou vyrobeny s vysokou p esností a jsou velmi náchylné na
jakékoliv ne istoty v palivu. V osobních i užitkových vozidlech se používají dva filtry. První
je tzv. p ed adný a druhý hlavní. Oproti osobním automobil m se u užitkových umis uje na
výtla nou stranu erpadla.
Mezi hlavní úkoly filtr pat í:
snižovat zne išt ní pevnými ásticemi a bránit tak erozi,
odlu ovat emulgovanou a volnou vodu a bránit tak korozi.
P ED ADNÝ FILTR
Je v tšinou umíst n p ed podávacím erpadlem (velikost ok p ibližn 300µm). Spíše se
dodává do zemí s horší kvalitou nafty.
BRNO 2013
13
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
HLAVNÍ FILTR
Nej ast ji je umíst n mezi podávacím a vysokotlakým erpadlem. Po zanešení filtru m žeme
vym nit celé t leso filtru, nebo použít ešení vým ny filtra ních vložek filtru. Filtra ní vložka je
sestavena do hv zdicového tvaru kv li zv tšení filtra ní plochy a je vyrobena z papíru, plsti nebo
textilie. V arktických podmínkách, kdy i zimní nafta za íná rosolovat t, je výhodné instalovat do
filtru elektrické p edeh ívání paliva. U vzn tových motor musí být umíst n vn nádrže na
p ístupném míst , protože zárove plní funkci odlu ova e vody.
Obr. 2 Vým nný filtr pro vzn tové motory [1]
2.1.3 PALIVOVÉ ERPADLO
Úkolem palivového erpadla je nasávat palivo z nádrže a následn jím p es hlavní filtr
zásobovat vysokotlaké erpadlo. Jeho dopravní výkon iní 60 až 500 l/hod a dopravní tlak je
3 až 7 bar. Dle umíst ní erpadla rozlišujeme dva druhy a to bu p ímo v palivovém potrubí
(In-line) nebo v palivové nádrži (In-tank). Dále d líme podávací erpadla dle pohonu na:
elektrické (vále kové) palivové erpadlo,
mechanické (zubové) palivové erpadlo.
U n kterých lehkých užitkových vozidel se m žeme setkat s kombinací obou druh erpadel.
„Elektrické palivové erpadlo zajiš uje zlepšený start zejména u horkého motoru, protože
dopravní výkon zubového erpadla je u zah átého a tím ídkého paliva a nízkých otá ek
erpadla snížen.“ [1]
BRNO 2013
14
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
ELEKTRICKÉ PALIVOVÉ ERPADLO
Používá se výhradn u osobních a lehkých užitkových vozidel. Ke spušt ní erpadla dochází
po oto ení klí ku ve spínací sk í ce z toho d vodu, aby p i spušt ní motoru byl dostate ný
tlak paliva v nízkotlaké ásti. erpadlo se skládá z excentricky uložené desky opat ené
drážkami, ve kterých jsou umíst né vále ky, p íp. lamely. Rotací desky vzniká odst edivá síla
tla ící vále ky na vnit ní st nu erpadla. Palivo je dopravováno dutinou mezi jednotlivými
vále ky a sk íní erpadla. Výhodou tohoto erpadla je plynulost dodávaného množství paliva
kv li nezávislosti na otá kách motoru.
Obr. 3 Lamelové erpadlo (1 – sání, 2 – rotor, 3 – vále ek, 4 – základní deska, 5 – výtlak) [1]
MECHANICKÉ PALIVOVÉ ERPADLO
U t žkých nákladních vozidel se k zásobování vysokotlakých erpadel používají pouze
zubová erpadla. Pracuje na jednoduchém principu, a proto je velmi spolehlivé a
bezúdržbové. Dv spoluzabírající kola dopravují palivo v mezizubových mezerách od sacího
k výtla nému potrubí. Množství dopravovaného paliva je p ímo úm rné otá kám motoru, a
proto se regulace provádí škrcením na sací stran nebo p epoušt ním na výtlaku. Pohon
zajiš uje spojka, ozubené kolo nebo ozubený emen.
BRNO 2013
15
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 4 Zubové erpadlo [5]
2.1.4 PALIVOVÉ POTRUBÍ
Nízkotlaké potrubí není tak namáhané jako vysokotlaké a proto obvykle bývá vyrobeno jako
kovové, plastové, p íp. jako hadice opat ená kovovou výztuží. Jedním z požadavk na potrubí
je neho lavost a ur itá pružnost jako reakce na vibrace od motoru p i jízd .
2.2 VYSOKOTLAKÁ ÁST
Z nízkotlaké ásti se palivo dostává p es vst ikovací erpadlo do ásti vysokotlaké, kde
vytvá en tlak až 2500 bar. Dále palivo putuje do zásobníku tlaku, tzv. railu a odtud se dostává
do vst ikova . Tyto všechny komponenty jsou propojeny vysokotlakým potrubím.
Vysokotlaká ást se d lí na t i hlavní ásti:
vytvá ení tlaku (vysokotlaké vst ikovací erpadlo),
udržování tlaku (vysokotlaký zásobník Rail),
vst ikování paliva (vst ikova ).
2.2.1 VYSOKOTLAKÉ VST IKOVACÍ ERPADLO
Jeho úkolem je dodávat palivo ádného tlaku dál do systému nezávisle na vst ikování a tak se
stává pomyslnou hranicí mezi nízkotlakou a vysokotlakou ástí. Palivo musí dodávat za
jakýchkoliv provozních podmínek po celou dobu provozu vozidla, proto jsou p i výrob
kladeny vysoké nároky na jeho rozm rovou p esnost. V erpadle je udržována ur itá rezerva
paliva pro rychlejší nastartování i zvýšení tlaku v zásobníku. Mazání je provád no bu
olejem nebo p ímo protékajícím palivem. V tomto p ípad je d ležitá správná funkce filtru,
aby nedošlo k p ed asnému opot ebení erpadla. „U nákladních vozidel se používají
dvoupístová adová erpadla. Vysokotlaké erpadlo je p ednostn montováno na témž míst
BRNO 2013
16
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
vzn tového motoru jako b žná rota ní vst ikovací erpadla. Je pohán no motorem p es
spojku, ozubené kolo, et z nebo ozubený emen. Otá ky erpadla jsou takto vázány pevným
p evodovým pom rem k otá kám motoru. P i volnob hu a áste ném zatížení vzniká p ebytek
paliva, to odchází regula ním ventilem.“ [1]
Obr. 5 adové vst ikovací erpadlo EPP firmy MOTORPAL [7]
2.2.2 VYSOKOTLAKÝ ZÁSOBNÍK (RAIL)
Jeho úkolem je udržovat palivo pod vysokým tlakem a zárove tlumit pulsující tlak paliva
otevíráním a zavíráním vst ikova i od dodávek paliva erpadlem, aby byl vst ikovací tlak
konstantní. Z t chto d vod je konstrukce zásobníku velmi složitá, protože musí mít
dostate nou kapacitu, ale zárove nesmí být p íliš velký kv li rychlému dosažení tlaku po
nastartování motoru. Rail má dle konstrukce motoru a prostoru kolem n j v tšinou tvar
trubky. Dále jeho tvar závisí na dalších lenech, kterými je osazen a to tlakový pojistný ventil,
omezova pr toku, sníma tlaku a regulátor tlaku.
Obr. 6 Vysokotlaký zásobník (Rail) [4]
BRNO 2013
17
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
TLAKOVÝ POJISTNÝ VENTIL
P i p ekro ení maximálního stanoveného tlaku daného tuhostí pružiny se píst odsune ze sedla
a palivo odte e p es pr to né otvory zp t do nádrže. Moderní verze t chto ventil mají funkci
nouzového chodu. V praxi to znamená, že i p i otev ených pr to ných otvorech je v
zásobníku zachován ur itý tlak umož ující omezenou jízdu.
Obr. 7 Tlakový pojistný ventil (1 – p ívodní kanálek, 2 – kuželový ventil, 3 – pr to né otvory, 4 –
píst, 5 – tla ná pružina, 6 – doraz, 7 – t leso ventilu, 8 – zp tný odvod paliva) [4]
OMEZOVA PR TOKU
Zamezuje stálému vst ikování paliva p i poruše vst ikova e, tím že p i nadm rném odb ru
paliva klesne jeho tlak a píst p ekoná tuhost pružiny, ímž se ventil uzav e. Tento stav trvá až
do zastavení chodu motoru. P i správné funkci vst ikova e je píst doražen na stranu railu a
krátkodobé vst iknutí paliva nezp sobí dosednutí pístu do sedla sm rem ke vst ikova i.
Obr. 8 Omezova pr toku (1 – p ipojení k Railu, 2 – uzavírací vložka, 3 – píst, 4 – tla ná
pružina, 5 – pouzdro, 6 – p ipojení ke vst ikova i) [4]
BRNO 2013
18
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
SNÍMA TLAKU
Používá se ke zjišt ní aktuálního tlaku paliva v zásobníku a následn je tento údaj p edáván
ídící jednotce. Sníma funguje na principu prohýbající se membrány, která je umíst na
v jádru sníma e. V závislosti na tlaku paliva dojde k prohnutí membrány, které je pomocí
elastických rezistor p evedeno na elektrický signál. P i tlaku 1500 bar dojde k prohnutí o
p ibližn 20µm. Pro vyšší tlaky se používají siln jší membrány a naopak pro nižší tlaky ten í.
Obr. 9 Sníma tlaku paliva (1 – elektrická p ípojka, 2 – vyhodnocovací obvod, 3 – membrána
se snímacím prvkem, 4 – vysokotlaké p ipojení, 5 – upev ovací závit) [4]
REGULÁTOR TLAKU
Jedná se o elektromagneticky ízený ventil, který udržuje pot ebný tlak p i r zných zatížení
motoru. V p ípad , že tlak je p íliš nízký, tak elektromagnet pomocí kuli ky uzav e ventil a
tlak stoupne. P i správném tlaku je elektromagnet neaktivní a kuli ka je p itla ována pouze
silou pružiny odpovídající p ibližn 100 bar, což je otevírací tlak paliva. Požadovaný tlak je
dosahován r zným otev ením ventilu.
BRNO 2013
19
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 10 Regulátor tlaku (1 – kuli kový ventil, 2 – kotva elektromagnetu, 3 – elektromagnet, 4 –
pružina) [4]
2.2.3 VST IKOVA E
Vst ikova je koncovou ástí vst ikovacího systému. Se zásobníkem je spojen vysokotlakým
potrubím, které musí být ke všem válc m stejné dlouhé pro zachování stejných podmínek
vst iku. K hlav válc je upevn no v p ímé nebo šikmé poloze. Jsou elektronicky ízené a
díky velmi malé hmotnosti pohybujících se ástí i velmi rychlé. Doba vst iku pohybuje kolem
0,3ms. Vst ikova e jsou rovn ž vyráb né s vysokou rozm rovou p esností, ádov se jedná o
tisíciny milimetru. „Pomocí se izovacího šroubu se m ní p edp tí pružiny umíst né v t lese
vst ikova e, která p es ep tla í jehlu vst ikovací trysky do sedla. Tím se nastavuje vst ikovací
tlak paliva. [2]
V sou asné dob známe dva druhy vst ikova :
vst ikova s elektromagnetickým ventilem,
vst ikova s piezoelektrickým lenem.
VST IKOVA S ELEKTROMAGNETICKÝM VENTILEM
Tento vst ikova d líme na další dva typy:
vst ikova s jednodílnou kotvou (jednopružinový systém),
vst ikova s dvoudílnou kotvou (dvoupružinový systém).
Dvoupružinový systém se od jednopružinového liší v tom, že p i otevírání trysky p sobí na
jehlu pouze jedna pružina, kdežto druhá pružina je op ena o dorazové pouzdro. To má za
následek nižší hlu nost. Vst ikova se skládá ze t í hlavních ástí – otvorové trysky,
hydraulického systému a elektromagnetického ventilu.
BRNO 2013
20
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 11 Zp sob innosti vst ikova e s elektromagnetickým ventilem (a – klidový stav, b – vst ikova se
otvírá, c – vst ikova se zavírá; 1 – zp tné palivové potrubí, 2 – cívka elektromagnetu, 3 – pružina
p eb hu, 4 – kotva, 5 – kuli ka ventilu, 6 – ídicí prostor ventilu, 7 – pružina trysky, 8 – tla né
mezikruží jehly trysky, 9 – objem komory, 10 – vst ikovací otvor, 11 – pružina elektromagnetického
ventilu, 12 – škrcení na odpadu, 13 – vysokotlaká p ípojka, 14 – škrcení na p ívodu, 15 – píst ventilu,
16 – jehla trysky) [1]
Funkci vst ikova e m žeme rozd lit na ty i stavy:
vst ikova uzav en (Obr. 11. a)
o v tomto klidovém stavu není vst ikova uveden do provozu a tlak v ovládacím
prostoru nad tryskou je stejný jako tlak na kuželovou plochu trysky. Pružina tla ící
na trysku spole n s tlakem paliva udržuje trysku v sedle. V tuto chvíli nedochází
ke vst ikování,
vst ikova se otvírá (Obr. 11. b)
o k otev ení vst ikova e dojde pohybem elektromagnetu ovládaného velkým nap tím
a proudem z cívky. Jedná se o hodnoty cca 50V a 20A z d vodu krátkého asu
spínání. Po úplném otev ení se tento tzv. p itahovací proud sníží na hodnotu, která
udržuje ventil otev ený. Následn ventil otev e škrcení na odpadu a palivo
z ovládacího prostoru odte e zp t do nádrže. Tímto klesne tlak v ovládacím
BRNO 2013
21
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
prostoru na nižší, než je v objemu komory, dojde k otev ení jehly trysku a
následnému vst iku,
vst ikova otev en
o tento stav nastane, když píst dosáhne své horní polohy dané polštá em z paliva,
který vzniká v d sledku proud ní paliva v ovládacím prostoru. Jedná se o tzv.
hydraulický doraz. V tomto okamžiku je vst ikova pln otev en a palivo proudí o
tlaku jen nepatrn nižším, než je v zásobníku,
Vst ikova se zavírá (Obr. 11. c)
o do cívky elektromagnetu se p estane dodávat proud a tím se uzav e škrcení na
odpadu. Tímto se op t za ne plnit ovládací prostor palivem, až se tlak vyrovná
s tlakem v objemu komory. Tlak p sobící na jehlu jí zatla í a tryska se uzav e.
PIEZOELEKTRICKÝ VST IKOVA
P edností tohoto vst ikova e je až p tinásobné vst íknutí paliva b hem jednoho cyklu, což má
velmi dobrý vliv pr b h na spalování. Díky úzké vazb servoventilu s jehlou trysky dosahuje
inline vst ikova velmi rychlé reakce jehly trysky na aktivaci ak ního lenu – jen asi 150
mikrosekund. To umož uje vysokou rychlost jehly a zárove velmi malá, reprodukovatelná
vst ikovaná množství paliva. Další podstatnou výhodou tohoto vst ikova e je, že v n m nedochází
k úniku paliva o vysokém tlaku zp t do nízkotlaké ásti. Mimo menších rozm r i hmotnosti
oproti vst ikova m s elektromagnetickým ventilem se vyzna uje i nižší hlu ností, spot ebou
paliva a emisemi a vyšším výkonem.
BRNO 2013
22
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 12 Piezoelektrický vst ikova (1 – zp tné palivové potrubí, 2 – vysokotlaká p ípojka, 3 –
piezoelektrický regula ní modul, 4 – hydraulický vazební len, 5 – servoventil, 6 – modul trysky
s jehlou trysky, 7 – vst ikovací otvor) [1]
Servoventil je v po áte ní poloze zav ený a d lí jej na dv ásti – vysokotlaká a nízkotlaká.
Tento ventil je uzav en tlakem paliva odpovídajícího tlaku v zásobníku. Pomocí
piezoelektrického lenu se ventil otev e a zárove uzav e obtok. Tímto klesne tlak v ídícím
prostoru a objem paliva odte e do nízkotlaké ásti. Po deaktivaci piezoelektrického lenu se
ventil za ne pohybovat zp t a tím uvolní obtok. Následn za ne palivo pod tlakem proudit do
ídícího prostoru a po dosažení dostate ného tlaku se jehla trysky uzav e.
Obr. 13 Zp sob innosti servoventilu (a – výchozí poloha, b – jehla trysky se otvírá, c – jehla trysky se
zavírá; 1 – servoventil, 2 – škrcení na odpadu, 3 – ídicí prostor, 4 – škrcení na p ívodu, 5 – jehla
trysky, 6 – obtok) [1]
Každý takový vst ikova obsahuje hydraulický vazebný len, jehož ú elem je zesilovat zdvih
ak ního lenu, vyrovnávat v le mezi servoventilem a ak ním lenem a p i závad ukon it
vst ikování. Pro vykonání vst iku je na ak ní len p ivedeno nap tí p ibližn 130V. Tímto se
naruší rovnováha sil mezi spínacím ventilem a ak ním lenem. V d sledku toho vzroste tlak
ve vazebním lenu. Následuje dopln ní paliva do vazebního lenu rozdílem tlak mezi
vazebním lenem a nízkotlakým okruhem vst ikova e. P ed dalším tlakem musí být vazební
len zcela zapln n.
BRNO 2013
23
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 14 Princip hydraulického vazebního lenu (1 – nízkotlaký zásobník s ventilem, 2 – ak ní len, 3 –
hydraulický vazební len) [1]
ELEKTROMAGNETICKÝ VENTIL SE SNÍMA EM POHYBU JEHLY
Slouží k p estavování vst iku podle zatížení a otá ek. Sníma pracuje s uzav eným
regula ním okruhem a skládá se z cívky a magnetického epu. Pohybem jehly se v cívce
indukuje magnetický tok. Signál ze sníma e je odesílán ídící jednotce, která ho vyhodnocuje.
Po átek vst iku je dán p ekro ením prahového nap tí. Ve v tšin p ípad je na motoru použit
pouze jeden vst ikova se sníma em. Dále snižuje hluk vzniklý p i spalování.
BRNO 2013
24
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 15 Dvoupružinový vst ikova se sníma em pohybu jehly (1 – t leso vst ikova e, 2 – sníma
polohy jehly, 3 – tla ná pružina, 4 – vodící kroužek, 5 – pružina, 6 – tla ný kolík, 7 – upínací matice, 8
– konektor, 9 – se izovací ep, 10 – kontakt, 11 – cívka sníma e, 12 – tla ný ep, 13 – sedlo pružiny)
[2]
2.2.4 VST IKOVACÍ TRYSKY
Jedná se o velmi p esnou sou ást, která je namáhána jak mechanicky tak p edevším tepeln .
Musí odolávat vysokým teplotám, kdy vozidlo brzdí motorem a tryska není chlazena
protékajícím palivem. Z t chto d vod musí být vyrobeny s vysokou p esností a obráb ny
speciálními metodami jako je hydroerozivní, elektroerozivní nebo elektrochemické obráb ní.
Jedná se o poslední prvek p ed vlastním vst ikem do spalovacího prostoru, na kterém hlavn
závisí spalování, množství vst íknutého paliva, jeho rozložení a rozprášení pomocí tvaru,
sm ru a po tu paprsk . Tryska zárove odd luje spalovací prostor od palivového systému.
Dále má konstrukce trysky vliv na emise, hlu nost a výkon motoru. U konvek ních
vst ikovacích systém jako je erpadlo – tryska nebo erpadlo – vedení – tryska musí být
trysky upevn ny k motoru pomocí držák . U systému Common Rail toto ešení není
zapot ebí. Uvedeným systém m se budu v novat v samostatné kapitole.
BRNO 2013
25
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 16 Dimenze vst ikovací techniky pro vzn tové motory [1]
OTVOROVÉ TRYSKY
D lí se na dv konstrukce:
trysky se slepým vývrtem (ty rozd lujeme na další typy),
trysky s otvorem do sedla.
Otvorové trysky se využívají u p ímého vst ikování. Po et a pr m r vst ikovacích otvor
závisí na vst ikovaném množství paliva a tvaru spalovacího prostoru. Vst ikovací otvory se
sm rem k vn jší stran rozši ují a z d vodu lepšího proud ní paliva jsou hrany zaobleny.
Obr. 17 Hroty otvorových trysek se slepým vývrtem (a – kuželový vývrt, b – kuželový hrot, c –
mikrovývrt; 1 – válcový slepý vývrt, 2 – kuželový hrot, 3 – polom r sedla, 4 – dosedací plocha t lesa
trysky, 5 – kuželový slepý vývrt) [1]
BRNO 2013
26
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
TRYSKY S OTVORY DO SEDLA
Výhodou t chto trysek je naprosto minimální zbytkový objem, jelikož vst ikovací otvor se
nachází v sedle trysky a p i uzav ení otvoru je ut sn n jehlou.
Obr. 18 Tryska s otvory do sedla [1]
Jako nejlepší ešení pro systém Common Rail se ukázala varianta se slepým mikrovývrtem
z d vodu malého zbytkového objemu a rovnom rného rozd lení paprsku.
2.2.5 VYSOKOTLAKÉ POTRUBÍ A P ÍPOJKY
Jejich úkolem je rozvád t palivo a ut snit p echody mezi jednotlivými komponenty. Musí
odolávat tlaku paliva více než 2000 bar a vysokofrekven ním kmit m zp sobených
vst ikováním paliva. Potrubí se vyrábí z ocelových bezešvých trubek.
U p ípojek existují t i druhy spojení:
t snící kužel s p esuvnou maticí
o jedná se o jednoduché, opakovan rozebíratelné spojení. Nalisovaný t snící kužel
na konci potrubí je dotažen p esuvnou maticí. Pro lepší ut sn ní spoje se používá
mezi t sn ní a matici p ítla ná podložka.
BRNO 2013
27
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
Obr. 19 Vysokotlaká p ípojka s t snicím kuželem a p esuvnou maticí (1 – p ítla ná podložka, 2 –
p esuvná matice, 3 – t snicí kužel vysokotlakého palivového potrubí, 5 – tlaková p ípojka
vst ikovacího erpadla nebo držáku trysky) [1]
tlakové hrdlo zarovnání odstavc
o na jedné stran je hrdlo tlakové trubky p ipojeno k vysokotlakému potrubí pomocí
t snícího kužele a p esuvné matice. Na stran druhé je opat eno šroubovým
spojením. Tohoto ešení se používá u t žkých nákladních vozidel nebo traktor
pracujících se systémy Common Rail a erpadlo-vedení-tryska.
Obr. 20 P íklad hrdla tlakové trubky (1 – držák trysky, 2 – t snicí kužel, 3 – hrdlo tlakové trubky, 4 –
t sn ní, 5 – ty ový filtr, 6 – p esuvná matice, 7 – vysokotlaká palivová potrubí, 8 – šroubové spojení, 9
– hlava válc ) [1]
nosník
o m žeme se s ním setkat u osobních automobil a v místech s omezeným prostorem.
BRNO 2013
28
JEDNOTLIVÉ KOMPONENTY A POPIS JEJICH FUNKCE
2.3 ELEKTRONICKÁ REGULACE EDC
Elektronickou regulaci EDC (Electronic Diesel Control) d líme na t i oblasti:
sníma e – zachycují aktuální fyzikální hodnoty p i chodu motoru, zpracovávají je a
p evádí na elektrický signál,
ídící jednotka – zpracovává data od sníma a idel pomocí mikroprocesor , které na
základ výpo t odesílají výstupní signály ídícím len m,
ovládací leny – zpracovávají výstupní elektrické signály a p etvá í jej na mechanickou
energii, pomocí které ovládají jejich nastavení.
Obr. 21 ídicí systém vst ikování Common Rail firmy Bosch (1 – vysokotlaké erpadlo, 2 – odpojovací
ventil erpadla, 3 – regulátor tlaku paliva, 4 – palivový filtr, 5 – palivová nádrž s palivovým
erpadlem, 6 – ídící jednotka motoru, 7 – ovládací jednotka žhavení, 8 – akumulátor, 9 – vysokotlaký
zásobník paliva, 10 – sníma tlaku paliva, 11 – omezova pr toku paliva, 12 – pojistný ventil, 13 –
sníma teploty paliva, 14 – vst ikova , 15 – žhavicí sví ka, 16 – sníma teploty chladicí kapaliny, 17 –
sníma polohy a otá ek klikového h ídele, 18 – sníma polohy a otá ek va kového h ídele, 19 –
sníma teploty plnicího vzduchu, 20 – sníma plnicího tlaku, 21 – m i hmotnosti nasávaného
vzduchu, 22 – turbodmychadlo, 23 – elektropneumatický p evodník recirkulace spalin, 24 – regulace
plnicího tlaku turbodmychadla, 25 – podtlakové erpadlo, 26 – p ístrojová deska, 27 – sníma polohy
akcelera ního pedálu, 28 – spína brzdového pedálu, 29 – spína spojkového pedálu, 30 – sníma
rychlosti vozidla, 31 – ovládání tempomatu, 32 – kompresor klimatizace, 33 – ovládání klimatizace, 34
– diagnostická kontrolka a zásuvka) [4]
BRNO 2013
29
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
3 P EHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
3.1 SYSTÉM UIS
Sdružená vst ikovací jednotka – UIS (Unit Injektor Systém) se též nazývá jednotka erpadlo –
tryska. Byla vyvinuta firmou BOSCH pro koncern Volkswagen a v roce 1994 za ala její
sériová výroba pro užitkové vozy. Používal se u t žkých a st edn velkých užitkových
automobil s výkonem do 80 kW/válec. Vst ikovací erpadlo i tryska tvo í jeden celek, který
je umíst n v hlav motoru. Mimo tohoto celku má každý válec vlastní elektromagnetický
ventil a držák trysky. Píst erpadla je p ímo pohán n p es zdvihátko nebo p es vahadlo od
va kového h ídele motoru. Jelikož u tohoto systému není t eba vysokotlakého potrubí, je
možné dosáhnout vst ikovacího tlaku až 2050 bar. Množství vst íknutého paliva je
uskute n no ídící jednotkou a elektroventilem. U starších model traktorových motor s
tímto systémem je natá ení pístu erpadla pomocí regula ní ty e ovládané regulátorem.
Základního nastavení stejné dodávky paliva na všech válcích motoru dosáhneme pooto ením
válce každého erpadla p ímo na motoru. V dnešní dob je nahrazen systémem Common Rail.
Výhodou t chto systém je jejich silný zátah od nízkých otá ek a vyvinutí vysokého výkonu.
Naopak nevýhodou je náro ná výroba a dnes již p ekonané hodnoty emisí, škodlivin a
hlu nosti. Další nevýhodou je horší kultivovanost chodu.
Obr. 22 Schéma sdružené vst ikovací jednotky UIS (1 – hnací va ka, 2 – píst erpadla, 3 –
elektromagnetický ventil, 4 – tryska) [2]
3.2 SYSTÉM UPS
Systém sdružených erpadel – UPS (Unit Pump Systém) se také nazývá systém erpadlo –
vedení – tryska. Tento systém p edstavila firma BOSCH v roce 1995. Používá se u
užitkových automobil až do 92kW/válec. Zásadní rozdíl oproti systému erpadlo – tryska je
v tom, že vst ikova je propojen se vst ikovacím erpadlem krátkým vysokotlakým
BRNO 2013
30
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
erpadlem. I tento systém má jednu vst ikovací jednotku pro každý válec a stejn jako u
systému UIS je vst ikovací erpadlo namontováno na boku motoru a je pohán no va kovou
h ídelí rozvodu motoru. Doba po átku vst iku je regulována elektronicky, u starších
konstrukcí pomocí regula ní ty e.
Obr. 23 Schéma sdružené vst ikovací jednotky UPS (1 – tryska, 2 – t leso vst ikova e, 3 – vysokotlaké
vedení, 4 – elektromagnetický vysokotlaký ventil, 5 – píst erpadla, 6 – hnací va ka) [2]
3.3 COMMON RAIL
Common Rail (Common = spole ný a Rail = zásobník) m žeme do eštiny p eložit jako
systém s tlakovým zásobníkem. První vst ikovací systém typu Common Rail sestavil v 60.
letech švýcarský technik Robert Huber. Následn se vývoje ujala Spolková vysoká technická
škola v Zurychu, ale hlavního posunu ve vývoji dosáhla firma Denso v 90. letech. Tato firma
systém upravila a použila v nákladním voze Hino Raising Ranger pod ozna ením ECD-U2
Common Rail. D kazem jejich úsp šné práce bylo první místo tohoto vozu v Rallye Dakar.
Dále se na vývoji podílely firmy Magneti Marelli, Fiat a Elasis. V roce 1993 patenty na tuto
technologii zakoupila n mecká firma Robert Bosch GmbH. Pokra ováním ve vývoji dosáhli
v roce 1997 sériové výroby systému Common Rail pro osobní vozy, konkrétn pro Alfa Romeo
156 1.9 JTD. První systém Common Rail pro užitková vozidla byl zaveden v roce 1999 v
kategorii lehkých užitkových vozidel u Iveco Turbo Daily. Krátce na to následovaly první
aplikace v t žkých nákladních vozidlech u firmy Renault. Mimo osobní a užitková vozidla
našel systém Common Rail uplatn ní v autobusech, zem d lských strojích i lodní doprav .
Jedná se o systém p ímého vst ikování paliva, který je specifický tím, že vytvá ení tlaku
paliva je odd leno od vst ikova . Nízkotlakou ástí putuje palivo do vysokotlakého erpadla,
BRNO 2013
31
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
které palivo pod vysokým tlakem dopravuje do zásobníku. V zásobníku se palivo uchovává
pod tém konstantním tlakem nezávisle na otá kách motoru. Na asování a množství
vst íknutého paliva pomocí vst ikova e je úkolem ídící jednotky. Popis a funkce jednotlivých
ástí je uvedeno v kapitole 2. Tímto ešením dostáváme výhody v podob vysokých
vst ikovacích tlak umož ujících dokonalejší rozprášení paliva ve válci a tím dokonalejšího
pr b hu spalování, nižší spot eby paliva a tiššího chodu motoru.
Obr. 24 Systém Common Rail s vysokotlakým erpadlem CPN2 pro nákladní vozidla (1 – palivová
nádrž, 2 – p ed adný filtr, 3 – palivový filtr, 4 – podávací zubové erpadlo, 5 – vysokotlaké erpadlo
CPN2.2, 6 – dávkovací jednotka, 7 – sníma tlaku v zásobníku, 8 – vysokotlaký zásobník, 9 –
omezovací tlakový ventil, 10 – vst ikova ) [6]
3.4 GENERACE SYSTÉMU COMMON RAIL
PRVNÍ GENERACE
Byla uvedena na trh v roce 1997. Pomocí elektromagnetického ventilu je dosahováno tlaku
1350 bar pro osobní vozidla a 1400 bar pro užitková. Vst ikovací cyklus je rozd len na
p edvst ik k snížení nár stu spalovacího tlaku a tím snížení hluku u vzn tových motor a
hlavní vst ik. Je užíváno erpadel CP1 a CP2.
DRUHÁ GENERACE
Vylepšení první generace bylo p edstaveno v roce 2001. Rovn ž pracuje
s elektromagnetickými ventily, ale dosahuje tlaku 1600 bar. Byl p idán t etí vst ik paliva, tzv.
dovst ik, který má upravit celkové množství paliva. Používá erpadel CP1H a CP3.
BRNO 2013
32
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
T ETÍ GENERACE
P i p edstavení v roce 2003 dosahovala tlaku 1800 bar, pozd ji až 2000 bar. Zm na nastala u
vst ikova , kdy elektromagnetický byl nahrazen piezoelektrickým. Tento typ vst ikova e
umožní otev ít a uzav ít trysku b hem jedné desetitisíciny sekundy a tím vst íknout palivo až
p tkrát b hem jednoho cyklu. Touto zm nou bylo dosaženo normy Euro 4. erpadla stejná
jako u p edchozí generace.
TVRTÁ GENERACE
Vznikla v roce 2008 ve firm Bosch a použitím hydraulického zesilova e tlaku v kombinaci
s elektromagnetickým ventilem dosahuje tlaku 2500 bar. Palivo je z erpadla dodáváno pod
tlakem 900 až 1350 bar a až ve vst ikova i je tlak zvýšen pomocí zesilova e. Díky tomu je
možné vst ikovat palivo do válce rostoucím tlakem a tím dosáhnout nižších škodlivin. Pracuje
s erpadlem CP4.
3.3.2 VST IKOVACÍ ERPADLA
STANDARTNÍ ADOVÁ VST IKOVACÍ ERPADLA
Jak již název napovídá, jedná se o systém, kdy každý válec motoru má své erpadlo. Píst
erpadla je pohán n va kovou h ídelí motoru a pohyb zp t zajiš uje tla ná pružina. Pro
regulaci množství paliva vzhledem k aktuálním podmínkám provozu nám slouží regula ní ty
spojená s plynovým pedálem. D íve ovládaná mechanicky, v modern jších p ípadech
elektronicky. O množství vst íknutého paliva se stará ídící jednotka. Postupným vývojem se
dosahovaný tlak paliva zvýšil z p ibližn 600 na 1100 bar. erpadlo je mazáno olejem.
Obr. 25 adové vst ikovací erpadlo firmy Bosch [9]
ADOVÁ VST IKOVACÍ ERPADLA SE ZDVIHOVÝMI ŠOUPÁTKY
Od standartních adových erpadel se liší použitím zdvihových šoupátek. Ta umož ují m nit
zdvih a tím i po átek dodávky paliva.
BRNO 2013
33
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
Obr. 26 Schéma elementu erpadla se zdvihovým šoupátkem (1 – zp tný ventil, 2 – prostor nad pístem,
3 – válec, 4 – zdvihové šoupátko, 5 – ídicí hrana pístu, 6 – ídicí otvor, 7 – píst, 8 – pružina, 9 –
kladi ka, 10 – va ka, 11 – sací kanál, h1 – zdvih p ed po átkem dodávky, h2 – užite ný zdvih, h3 –
zdvih po ukon ení dodávky) [2]
ROTA NÍ VST IKOVACÍ ERPADLA S AXIÁLNÍM PÍSTEM
Spole n s centráln uloženým rota ním pístem se otá í va kový kotou , který vytvá í tlak
paliva a dopravuje ho tak k jednotlivým vst ikova m, které i v tomto p ípad jsou ízeny
ídící jednotkou. U d ív jších typ erpadel byla regulace provád na škrcením na stran sání.
Je mazáno pouze palivem.
Obr. 27 Schéma rota ního vst ikovacího erpadla s axiálním pístem (1 – p esuvník vst iku, 2 –
prstenec s kladkami, 3 – va kový kotou , 4 – píst, 5 – šoupátko, 6 – vysokotlaký prostor, 7 – p ívod ke
vst ikova i, 8 – kanálek v pístu, x – užite ný zdvih pístu) [2]
BRNO 2013
34
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
ROTA NÍ VST IKOVACÍ ERPADLA S RADIÁLNÍMI PÍSTY
Skládá se z va kového prstence a dvou až ty radiálních píst . Otá ením rotoru s písty
posouvají va ky písty proti sob a tím je palivo vytla ováno ke vst ikova m.
Obr. 28 Rota ní vst ikovací erpadlo s radiálními písty Bosch VP44 [10]
RADIÁLNÍ PÍSTOVÉ ERPADLO CP1
erpadlo se skládá z hnacího h ídele a t í radiálních píst vzájemn pooto ených o 120°.
Jejich pohon zajiš uje výst edník usazený na hnací h ídeli konstruovaný na t i zdvihy pístu
pro jednu otá ku h ídele. Dosahovaný tlak inil 1300 bar.
Obr. 29 Vysokotlaké erpadlo CP1, p í ný ez(1 – hnací h ídel, 2 – výst edník, 3 – element erpadla
s pístem erpadla, 4 – sací ventil, 5 – výstupní ventil, 6 – p ívod paliva) [1]
BRNO 2013
35
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
RADIÁLNÍ PÍSTOVÉ ERPADLO CP1H
Zesílením pohonu a zm nou ventilových jednotek bylo dosaženo tlaku až 1600 bar. Rovn ž
došlo ke zlepšení ú innosti p idáním elektromagnetického ventilu na stranu sání, který
dávkuje palivo do Railu, tzv. dávkovací jednotka.
Obr. 30 Dávkovací jednotka (1 – konektor s elektrickým rozhraním, 2 – pouzdro elektromagnetu, 3 –
ložisko, 4 – kotva se zdvihátkem, 5 – vinutí s t lesem cívky, 6 – t leso, 7 – podložka zbytkového
vzduchu, 8 – jádro elektromagnetu, 9 – o-kroužek, 10 – píst s ídícími vý ezy, 11 – pružina, 12 –
pojistný prvek) [1]
RADIÁLNÍ PÍSTOVÉ ERPADLO CP3
Zm na oproti p edcházejícím erpadl m je, že t lo erpadla je tvo eno jedním odlitkem, což
snižuje po et t snících míst. Další zm nou je umíst ní zdvihátka mezi píst a t leso sk ín a
tím dosažení tlaku až 1800 bar. U t žkých nákladních vozidel je mazání provád no olejem a
další zajímavostí je umíst ní palivového filtru na výtla né stran .
BRNO 2013
36
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
Obr. 31 Vysokotlaké erpadlo CP3 [11]
RADIÁLNÍ PÍSTOVÉ ERPADLO CP2
Toto olejem mazané erpadlo se používá pouze u nákladních vozidel. „Jedná se o dvoupístové
erpadlo v adovém provedení, tzn., že oba písty erpadla jsou vedle sebe. Na prodloužení
va kového h ídele se nachází p ed adné zubové erpadlo s pohonem s p evodem do rychla,
které nasává palivo z nádrže a p ivádí jej k jemnému filtru“. [1]
Obr. 32 Vysokotlaké erpadlo CP2 (1 – Škrcení nulového množství, 2 – dávkovací jednotka, 3 – duté
kolo, 4 – pastorek, 5 – podávací zubové erpadlo, 6 – vysokotlaká p ípojka, 7 – dvojdílný vstupní/výstupní ventil, 8 – potažený píst, 9 – pružina pístu, 10 – otvor pro p ívod oleje, 11 – potažené
vále ky, 12 – konkávní va ka) [1]
RADIÁLNÍ PÍSTOVÉ ERPADLO CP4
Dosahuje tlaku 2000 bar, používá se u osobních i užitkových automobil a je mazáno pomocí
paliva. Konstruk ní zm na spo ívá v tom, že hnací h ídel i va ek se otá ejí v pom ru 1:1.
BRNO 2013
37
PREHLED VST IKOVACÍCH SYSTÉM
Obr. 33 Vysokotlaké erpadlo CP4 [12]
RADIÁLNÍ PÍSTOVÉ ERPADLO CP5
Je ur eno pro t žká užitková a mimosilni ní vozidla, pracovní tlak je 2000 až 2500 bar.
Obr. 34 Vysokotlaké erpadlo CP5 [13]
BRNO 2013
38
P EDNI VYROBCI UZITKOVYCH AUTOMOBILU
4 P EDNÍ VÝROBCI UŽITKOVÝCH AUTOMOBIL
4.1 DAF
Tento Nizozemský výrobce pat í k nejv tším výrobc m užitkových automobil v Evrop ,
má 16% podíl na trhu prodeje nových užitkových vozidel. Produkce t chto vozidel se d lí na
t i modelové ady. Rozvážková vozidla, tzv. lehká ada ozna ená LF s tonáží od šesti do
osmnácti tun, vybavená motory PACCAR FR a GR. Pro regionální a dálkovou dopravu od
osmnácti do ty iceti tun je ur ena ada CF. Tyto vozidla mají motory PACCAR FR,GR a
MX. Pod ozna ením XF 105 se skrývá model pro mezinárodní dálkovou p epravu s celkovou
hmotností padesát tun.
Tab. 1 Motory Daf [14][15]
název motoru: PACCAR FR název motoru: PACCAR GR
po et válc : 4 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 103, 118, 136, 152 výkonové varianty (kW): 165, 184, 210, 220
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
Tab. 2 Motory Daf [14][15]
název motoru: PACCAR PR název motoru: PACCAR MX
po et válc : 6 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 183, 228, 265 výkonové varianty (kW): 265, 300, 340, 375
vst ikování: sdružený vst ikova + EDC vst ikování: sdružený vst ikova + EDC
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
Na podzim roku 2013 bude zahájena výroba nového motoru MX-11 spl ující emisní normu
Euro 6. Tento motor bude osazen vst ikovacím systémem Common Rail s dosahovaným
výkonem 290 až 440 ko ských sil a bude ur en pro modelové ady CF a XF.
4.2 IVECO
Italská automobilka Iveco vyrábí rovn ž t i modelové ady. První adou pro 6,5 až 18 tun jsou
vozidla Eurocargo osazené motory Tector. Tyto motory jsou dodávány i do autobus Irisbus
Iveco. Vozidla pro dálkovou p epravu s tonáží od osmnácti do ty iceti tun nesou ozna ení
Stralis a jsou vybaveny motory Cursor. Do náro ných terénních podmínek jsou ur eny vozy
Trakker rovn ž s motory Cursor.
BRNO 2013
39
P EDNI VYROBCI UZITKOVYCH AUTOMOBILU
Tab. 3 Motory Iveco [16][17]
název motoru: Tector 4 název motoru: Tector 6
po et válc : 4 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 103, 118, 130, 134 výkonové varianty (kW): 103, 118, 136, 152
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
Tab. 4 Motory Iveco [16][17]
název motoru: Tector 8 název motoru: Tector 13
po et válc : 4 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 103, 118, 130 výkonové varianty (kW): 160, 185, 205, 220
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
Tab. 5 Motory Iveco [16][17]
název motoru: Cursor 8 název motoru: Cursor 10
po et válc : 6 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 228, 243, 265 výkonové varianty (kW): 310, 331
vst ikování: sdružené vst ikova e + EDC vst ikování: sdružené vst ikova e + EDC
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
Tab. 6 Motory Iveco [16][17]
název motoru: Cursor 13
po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 368, 412
vst ikování: sdružené vst ikova e + EDC
emisní norma: EURO 5
4.3 MAN
Tato n mecká automobilka nabízí své užitkové automobily ve ty ech adách. Ozna ení TGL
nesou nejmenší vozidla s tonáží 7 až 12 tun pro regionální rozvážku s motory D08 . St ední
ady ozna ené TGM a TGS nabízí výb r ze t í ad motor D08, D20 a D26 každý o n kolika
výkonech. Nejt žší vozidla s celkovou hmotností nad 40 tun spadají do ady TGX. Tyto
vozidla mají agregáty D20, D26 a nov i nejsiln jší sériov vyráb ný osmiválcový motor
D28.
BRNO 2013
40
P EDNI VYROBCI UZITKOVYCH AUTOMOBILU
Tab. 7 Motory Man [16][17]
název motoru: D08 název motoru: D08
po et válc : 4 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 110, 132, 164 výkonové varianty (kW): 184, 213, 250
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 6 emisní norma: EURO 6
Tab. 8 Motory Man [16][17]
název motoru: D20 název motoru: D26
po et válc : 6 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 235, 256, 294, 324 výkonové varianty (kW): 353, 397
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 6 emisní norma: EURO 6
Tab. 9 Motory Man [16][17]
název motoru: D28
po et válc : 8
výkonové varianty (kW): 500
vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 5
4.4 MERCEDES – BENZ
Jedná se o n meckou automobilku vyráb jící osobní i užitkové automobily a autobusy. ada
nejmenší rozvážkových automobil nese ozna ení Atego a je ur ena pro tonáž 6 až 16 tun
s motory OM 934 a OM 936. St ední ada Axor pro regionální a dálkovou dopravu je osazena
motory OM 906, OM 926 a OM 457. Pro nejt žší adu užitkových automobil Actros a Arocs
jsou ur eny motory OM 457, OM 471, OM 936. Motory, u kterých je vst ikování ešeno
pomocí sdružených vst ikova jsou ízeny elektronickým systémem Telligent.
Tab. 20 Motory Mercedes-Benz [16][17]
název motoru: OM 934 název motoru: OM 936
po et válc : 4 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 115, 130, 155, 170 výkonové varianty (kW): 175, 200, 220, 235
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 6 emisní norma: EURO 6
BRNO 2013
41
P EDNI VYROBCI UZITKOVYCH AUTOMOBILU
Tab. 31 Motory Mercedes- Benz [16][17]
název motoru: OM 906 název motoru: OM 926
po et válc : 6 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 175, 188, 210 výkonové varianty (kW): 240
vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
Tab. 42 Motory Mercedes- Benz [16][17]
název motoru: OM 470 název motoru: OM 471
po et válc : 6 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 240, 265, 290, 315 výkonové varianty (kW): 310, 330, 350, 375
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 6 emisní norma: EURO 6
Tab. 53 Motory Mercedes- Benz [16][17]
název motoru: OM 473 název motoru: OM 457
po et válc : 6 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 175, 380, 425, 460 výkonové varianty (kW): 265, 295, 315
vst ikování: Common Rail vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent
emisní norma: EURO 6 emisní norma: EURO 5
Tab. 64 Motory Mercedes- Benz [16][17]
název motoru: OM 501 název motoru: OM 502
po et válc : 6 po et válc : 8
výkonové varianty (kW):235, 265, 320, 350 výkonové varianty (kW): 375, 405, 440
vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent
emisní norma: EURO 4/5 emisní norma: EURO 4/5
4.5 RENAULT
Francouzská automobilka Renault Trucks vyrábí 4 ady motor , každý v n kolika
výkonových variantách a práv v roce 2013 k její kompletní obm n spl ující emisní normu
Euro 6. Nejmenší ad užitkových automobil Midlum jsou je p i azeny motory DTI5. Pro
tato vozidla, ale i pro t žší vozidla Premium Distribution jsou ur eny motory DTI7. T etí
BRNO 2013
42
P EDNI VYROBCI UZITKOVYCH AUTOMOBILU
adou motor pro st edn t žké až t žké automobily jsou motory DTI11. A tvrtá ada, ur ená
pro Renault Magnum má ozna ení DTI13.
Tab. 75 Motory Renault [16][17]
název motoru: DTI5 název motoru: DTI8
po et válc : 4 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 155, 175 výkonové varianty (kW): 185, 205, 235
vst ikování: Common Rail vst ikování: Common Rail
emisní norma: EURO 6 emisní norma: EURO 6
Tab. 86 Motory Renault [16][17]
název motoru: DTI11 název motoru: DTI13
po et válc : 6 po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 280, 315, 340 výkonové varianty (kW): 325, 355, 385
vst ikování: Common Rail vst ikování: sdružené vst ikova e + EDC
emisní norma: EURO 6 emisní norma: EURO 4/5
4.6 SCANIA
Tento švédský výrobce pouze t žkých užitkových automobil jako první uvedl modelovou
adu motor spl ující Euro 6, a to v roce 2011. Nejmenší vozidla s tonáží za ínající na
osmnácti tunách, další adou jsou vozidla pro dálkovou p epravu, pro stavebnictví a poslední
ada jsou nákladní vozidla pro speciální použití, jako jsou požární vozidla, vyproš ovací
vozidla, vozidla pro svoz odpadu nebo jako letištní podpora. Nejmenším motorem je agregát
nesoucí ozna ení DC9 se vst ikováním Scania PDE. Jedná se o systém, kdy každý vst ikova
má zabudované vysokotlaké erpadlo, které je ovládáno samostatn . Pro dosažení normy Euro
5 slouží motory se vst ikováním XPI. Jedná se o extra vysokotlaké vst ikování spole nosti
Scania umož ující až t i vst iky paliva. Motory DC12 jsou vybaveny vst ikováním HPI. Toto
vysokotlaké vst ikování neustále upravuje optimální dávku paliva m nícím se objemem
vst íknutého paliva a na asováním vst iku.
Tab. 97 Motory Scania [16][17]
název motoru: DC 9 název motoru: DC 12
po et válc : 5 po et válc :
výkonové varianty (kW): 169, 206, 235 výkonové varianty (kW): 280, 309
vst ikování: Scania XPI vst ikování: Scania HPI
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
BRNO 2013
43
P EDNI VYROBCI UZITKOVYCH AUTOMOBILU
Tab. 108 Motory Scania [16][17]
název motoru: DC 13 název motoru: DC 16
po et válc : 5 po et válc : 8
výkonové varianty (kW): 265, 294, 324, 353 výkonové varianty (kW): 368, 412, 456, 537
vst ikování: Scania XPI vst ikování: Scania XPI
emisní norma: EURO 5 emisní norma: EURO 5
Tab. 119 Motory Scania [16][17]
název motoru: DC 13
po et válc : 6
výkonové varianty (kW): 324, 353
vst ikování: Scania XPI
emisní norma: EURO 6
BRNO 2013
44
P EDNI VYROBCI UZITKOVYCH AUTOMOBILU
5 BUDOUCÍ ROZVOJ VST IKOVÁNÍ PALIVA
I p esto, že systémy se sdruženými vst ikova i se dokáží vyrovnat systému Common
Rail co se tý e vst ikovacích tlak , tak vývoj v této oblasti sm uje k systému Common Rail.
Tím, že se tímto systémem zabývají i firmy jako Delphi, Denso i Siemens-VDO to jen
dokazuje. Konkurence bude mít pozitivní vliv na po izovací náklady a s v tší „v deckou“
základnou se budeme moci t šit na ješt ú inn jší a šetrn jší spalovací motory.
Další otázkou je legislativa. Jednotlivé automobily a osobní nebo užitkové jsou
za azeny do ur ité kategorie. Každá taková kategorie má emisní normu, která ur uje
maximální povolené limity zne iš ujících látek ve výfukových plynech. Dále tato norma
pamatuje i na nová vozidla a to tím, že p i zavád ní do prodeje musí spl ovat ur ité nároky.
Doposud je v platnosti norma pln ní emisí Euro 5 a od roku 2014 to bude již Euro 6
v segmentu užitkových vozidel. Vyhov t t mto p ísným legislativním požadavk m není
snadné, jelikož to jsou ur itým zp sobem protich dné nároky. ím více totiž snížíme
produkci NOX, tím více nám stoupnou hodnoty pevných ástic. Dalším nelehkým úkolem je
snižování obsahu CO2, což m žeme zjednodušen e eno provést snížením spot eby, ale to
nesmí být na úkor snížení výkonu motoru.
Ke snižování produkovaných škodlivin obsažených ve výfukových plynech by
p isp la alternativní paliva. Bohužel systém Common kv li své p esnosti a preciznosti je
velmi náchylný na sebemenší ne istoty v palivu v podob kapi ek vody, benzinu nebo
rostlinných olej . Ty tvo í lepkavé a karbonové usazeniny. A to je nežádoucí. V úvahu
p ipadají paliva jako bionafta, která má p vod v olejninách konkrétn v epce olejce. Další
variantou paliva je rostlinný olej z epky olejky. Jeho nevýhodou je možnost spalování jen za
ur itých podmínek v upravených motorech a nespln ní podmínek Euro 4.
Mezi škodliviny adíme oxid uhelnatý, oxidy dusíku NOX, (oxid dusnatý NO, dusi itý
NO2, dusný N2O) nespálené uhlovodíky CmHn, oxid si i itý SO2, halogenidy olova Pb a pevné
ástice. Nejv tší pozornost se v nuje emisím CO, NOx, CmHn, u vzn tových motor navíc tvorb
pevných ástic.
BRNO 2013
45
ZÁV R
ZÁV R
V této práci jsem se zprvu zabýval popsáním jednotlivých sou ástí pro dobrou
p edstavu o jejich funkci této složité ásti motoru, kterou je vst ikování paliva a na které do
zna né míry závisí vlastnosti motoru, nejen užitkových vozidel, tolik vyhledávaných lidmi
jako jsou výkon motoru, jeho spot eba paliva a také množství produkovaných škodlivin. Dále
jsem uvedl postupný vývoj ve vst ikování od adových erpadel dosahujících v dnešní dob
sm šných tlak pracujících s pouze mechanickými ástmi, p es dva systémy sdružených
vst ikova a uvedením jejich výhod a odlišných konstruk ních ešení. Za výhody se dá
považovat dosažení vst ikovacích tlak srovnatelných s dnešními standardy. Jejich
nevýhodou byl ješt pom rn dost hrubý a nekultivovaný chod. Doslova revolu ním se stal
vst ikovací systém Common Rail na kterém se podílelo n kolik vynálezc a spole nosti, až
firma Bosch ho dotáhla do sériové výroby. Ze za átku jen u osobních, ale asem i u
užitkových automobil . Common Rail systém nechal daleko za sebou konven ní systémy
díky dosahovaným tlak m, spot ebou paliva, kultivovaností chodu motoru a pln ním
emisních norem. Na tomto systému jsem shledal snad jednu menší výhodu, kdy musí
vysokotlaké erpadlo dopravovat palivo do zásobníku a to ubírá na výkonu motoru.
Z následného p ehledu p edních výrobc užitkových automobil lze vy íst, že systém
Common Rail se pomalu, ale jist dostává do této kategorie vozidel. Takovýmto pr kopníkem
je automobilka Man a to rovnou s nejsiln jším sériovým nákladním vozem Man TGX 680
s motorem osazeným vst ikovacím systémem Common Rail. I p esto, že v ur itém množství
p ípad – hlavn u velkoobjemových motor se m žeme stále ješt setkat se vst ikováním
pomocí sdružených vst ikova si systém Common Rail ím dál více upev uje p ední pozici
mezi vst ikovacími systémy používaných u užitkových automobil .
BRNO 2013
46
POUŽITÉ INFORMACNI ZDROJE
POUŽITÉ INFORMA NÍ ZDROJE
[1] BOSCH Automobilová technika. Systém vst ikování s tlakovým zásobníkem Common Rail
pro vzn tové motory. Žlutá ada. Praha 4: Robert Bosch odbytová s.r.o., 2005. 93 s. ISBN-
80-903132-7-2.
[2] BAUER, František, et al. Traktory. 1. vyd. Praha : Profi Press, 2006. 192 s.
[3] VLK, František. Vozidlové spalovací motory. 1. vyd. Brno : Prof. Ing. František Vlk,
DrSc., nakladatelství a vydavatelství, 2003. 580s.
[4] JAN Z., Ž ÁNSKÝ B. : Automobily 4: P íslušenství. 1. vyd. Brno, 2003. ISBN- 978-80-
87143-16-2
[5] RAUSCHER, J. Vozidlové motory [online studijní opory], [cit. 2013-01-23].
[6] REIF, K. Moderne Diesel-Einspritzsysteme : Common Rail und Einzelzylindersysteme. 1.
Auflage. Berlin : MercedesDruck, 2010. 172 S. ISBN 978-3-8348-1312-1.
[7] Motorpal [online]. [cit. 2013-04-08].
Dostupné z: <http://www.motorpal.cz/media/pdf/epp_cz.pdf>.
[8] Trucksplanet [online]. [cit. 2013-05-20].
Dostupné z: <http://www.trucksplanet.com/catalog/model.php?id=628>.
[9] Dieselservis-pardubice. [online]. [cit. 2013-05-20].
Dostupné z: <http://www.dieselservis-pardubice.cz/images/bosch_pump.jpg>.
[10] Commonwealth Diesel [online] . [cit. 2013-05-20].
Dostupné z:
<https://www.commonwealthdiesel.com/index.php?main_page=popup_image&pID=141
&zenid=biip6ei20osiho80d4eqmjrap4>.
[11] Cummins Forum [online]. [cit. 2013-05-01]
Dostupné z: <http://www.cumminsforum.com/forum/>.
[12] Autop íslušenství prvovýbava: T etí generace Common Rail od Bosche. In Bosch.
[online]. 2003 [cit. 2013-05-01]
Dostupné z : <http://www.bosch.cz/press/detail.asp?f_id=286>.
[13] Bosch Media Service [online]. [cit. 2013-05-01]
Dostupné z: <http://www.bosch-presse.de/presseforum/>.
BRNO 2013
47
POUŽITÉ INFORMACNI ZDROJE
[14] Daf [online]. [cit. 2013-05-01]
Dostupné z: <http://www.daf.eu/CZ/News-Media/News/Pages/PACCAR-MX-11-engine-
offers-maximum-performance-and-efficiency.aspx>.
[15] Duftrucktrade [online]. [cit. 2013-05-03]
Dostupné z: < http://www.daftrucktrade.cz/daf-euro-6-lf-cf/ >.
[16] Iveco [online]. [cit. 2013-05-03]
Dostupné z: < http://web.iveco.com/czech/produkty/pages/stralis_modelova_rada.aspx >.
[17] Ivecomoravia [online]. [cit. 2013-05-03]
Dostupné z: <http://www.ivecomoravia.cz/eurocargo-motory >.
[18] Mantruckandbus [online]. [cit. 2013-05-02]
Dostupné z: <
http://www.mantruckandbus.cz/cz/n_kladn__automobily/p_ehled__ad/baureihenuebersich
t.html>.
[19] Dopravní noviny [online]. [cit. 2013-05-02]
Dostupné z: < http://www.dnoviny.cz/silnicni-doprava/man-predstavil-nove-modely-a-
motory-euro-6>.
[20] Mercedes-Benz [online]. [cit. 2013-05-06]
Dostupné z: < http://www.mercedes-
benz.cz/content/czechia/mpc/mpc_czechia_website/czng/home_mpc/trucks_.flash.skipintr
o.html#_int_passengercars:home:product-worlds:trucks_>.
[21] Dopravní noviny [online]. [cit. 2013-05-02]
Dostupné z: < http://www.dnoviny.cz/silnicni-doprava/mercedes-predstavil-nove-atego-s-
motory-euro-6>.
[22] Renault-trucks [online]. [cit. 2013-05-02]
Dostupné z: < http://www.renault-trucks.cz/magnum/technicky-portret-magnum.html >.
[23] Kamionaci [online]. [cit. 2013-05-06]
Dostupné z: < http://kamionaci.cz/nezarazene/nove-motory-euro-6-od-renaultu>.
[24] Scania [online]. [cit. 2013-05-15]
Dostupné z: < http://www.scania.cz/trucks/main-components/engines/>.
[25] Auto [online]. [cit. 2013-05-15]
Dostupné z: < http://www.auto.cz/scania-prvni-motory-splnujici-euro-6-57711>.