vysokÉ uČenÍ technickÉ v brnĚ · 2016-01-07 · 1 stru þný historický vývoj ... firma audi...

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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]


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


Obr. 31 Vysokotlaké erpadlo CP3 [11]


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]


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




Je ur eno pro t žká užitková a mimosilni ní vozidla, pracovní tlak je 2000 až 2500 bar.


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


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


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


Tab. 3 Motory Iveco [16][17]

název motoru: Tector 4 název motoru: Tector 6






název motoru: Tector 8 název motoru: Tector 13


výkonové varianty (kW): 103, 118, 130 výkonové varianty (kW): 160, 185, 205, 220




název motoru: Cursor 8 název motoru: Cursor 10


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



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


Tab. 7 Motory Man [16][17]

název motoru: D08 název motoru: D08


výkonové varianty (kW): 110, 132, 164 výkonové varianty (kW): 184, 213, 250




název motoru: D20 název motoru: D26


výkonové varianty (kW): 235, 256, 294, 324 výkonové varianty (kW): 353, 397




název motoru: D28

po et válc : 8

výkonové varianty (kW): 500

vst ikování: Common Rail


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





BRNO 2013

41


Tab. 31 Motory Mercedes- Benz [16][17]



výkonové varianty (kW): 175, 188, 210 výkonové varianty (kW): 240

vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent











výkonové varianty (kW): 175, 380, 425, 460 výkonové varianty (kW): 265, 295, 315

vst ikování: Common Rail vst ikování: sdruž. vst ik. + systém Telligent





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


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


výkonové varianty (kW): 155, 175 výkonové varianty (kW): 185, 205, 235



Tab. 86 Motory Renault [16][17]

název motoru: DTI11 název motoru: DTI13


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


BRNO 2013

43



název motoru: DC 13 název motoru: DC 16



vst ikování: Scania XPI vst ikování: Scania XPI



název motoru: DC 13

po et válc : 6

výkonové varianty (kW): 324, 353

vst ikování: Scania XPI


BRNO 2013

44


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>.

vysokÉ uČenÍ technickÉ v brnĚ · 2016-01-07 · 1 stru þný historický vývoj ... firma audi...

Documents