AUTO_III_ob_I_IV_INFOR 4.4.14 7:54 Stránka 1
Další učebnice pro učební obor Automechanik vydané nakladatelstvím INFORMATORIUM M. Pilárik – J. Pabst • AUTOMOBILY I Učebnice seznamuje s historií automobilů, uvádí rozdělení vozidel, popisuje jejich základní části, podrobně se zaměřuje na strojový spodek automobilů, tj. rámy vozidel, pérování, nápravy, kola, pneumatiky, brzdy, brzdná zařízení a řízení automobilů.
M. Pilárik – J. Pabst • AUTOMOBILY II Podrobně popisuje převodná ústrojí – spojky, převodovky, spojovací a kloubové hřídele, rozvodovky, pohon předních a zadních kol bez spojovacího hřídele. Dále se zaměřuje na princip pístového spalovacího motoru, rozdělení motorů, konstrukci spalovacích motorů, vznětové a zážehové motory.
J. Pošta a kol. • OPRAVÁRENSTVÍ A DIAGNOSTIKA II Druhý díl učebnice seznamuje podrobně se závadami, kontrolou, zkouškami, demontáží, montáží, opravami a údržbou podvozků, brzd, převodných ústrojí a motorů. Zabývá se také způsobem archivace a možnostmi využití výsledků diagnostiky.
J. Pošta a kol. • OPRAVÁRENSTVÍ A DIAGNOSTIKA III Třetí díl učebnice se věnuje kontrole a údržbě příslušenství spalovacích motorů, světelné a signalizační soustavy, elektrických a elektronických zařízení motorů, zkouškám pohybových vlastností, garážování a skladování motorových vozidel. Zmiňuje také souvisící zákony a předpisy. Knihy si můžete objednat na adrese: INFORMATORIUM, spol. s r.o. Mandova 449/14, 149 00 Praha 11 tel.: 261 227 738, fax: 261 227 745 e-mail: nakladatelstvi@informatorium.cz www.informatorium.cz
●
J. Pabst ●
J. Pošta a kol. • OPRAVÁRENSTVÍ A DIAGNOSTIKA I První díl učebnice se zabývá základy zpracování kovových a nekovových materiálů, lícováním, měřením, základními pojmy o montáži a demontáži včetně přípravy a používání nářadí a pomůcek, organizací stanic technické kontroly a diagnostických, servisních a opravárenských pracovišť.
M. Pilárik
F. Krejčí • ELEKTROTECHNIKA II Učebnice se věnuje elektrickým spouštěčům, osvětlení vozidel, rozvodu elektrické energie ve vozidlech, zařízení vozidel (houkačkám, pohybovým mechanismům, palubním přístrojům, vytápěcím a klimatizačním zařízením) a elektronickým zařízením moderních vozidel.
AUTOMOBILY III
F. Krejčí • ELEKTROTECHNIKA I Učebnice seznamuje se základními poznatky o elektrických strojích a přístrojích, elektrických zařízeních motorových vozidel, elektrochemických zdrojích elektrické energie motorových vozidel, generátorech motorových vozidel, zapalování spalovacích motorů atd.
automobily iII pro obor vzdělání Automechanik
Milan PILÁRIK – Jiří PABST
AUTOMOBILY III pro obor vzdělání Automechanik Třetí, přepracované vydání
Praha 2014
Učebnice navazuje na první a druhý díl ediční řady určené žákům středních odborných učilišť. Seznamuje s palivovou soustavou zážehových i vznětových motorů, zapalováním a žhavením, mazáním a chlazením motorů, vytápěním a větráním. Věnuje se motorům s krouživým pohybem pístu i motorům využívajícím jiné zdroje energie. Zmiňuje také speciální příslušenství motorových vozidel.
Všechna práva vyhrazena. Tato kniha ani její části nesmějí být rozmnožovány tiskem, fotokopiemi, elektronickými datovými soubory ani jiným způsobem bez předchozího písemného souhlasu vydavatele.
1. vydání lektoroval Ing. Branko Remek, CSc. © Milan Pilárik, Jiří Pabst, 2000 © Informatorium, 2000
ISBN 978-80-7333-104-7
Obsah
1
Palivová soustava zážehových motorů . . . . . . . . . 7
1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.4 1.4.1 1.4.2
Palivová soustava zážehových motorů s karburátory . . . . . . . . . . . . . Karburátory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení karburátorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Činnost jednotlivých funkčních sestav u karburátoru LEKR 28-30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Označování karburátorů Jikov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronicky řízený karburátor Pierburg 2E-E (Ecotronic) . . . . . . . . . Příprava směsi vstřikováním benzinu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systém KE-Jetronic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systémy L, LH-Jetronic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systém Bosch-Motronic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systém Bosch Mono-Motronic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systém Bosch-Motronic M5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vstřikovací systémy s přímým vstřikováním benzinu . . . . . . . . . . . . Paliva pro spalovací motory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uhlovodíková paliva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alternativní paliva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Palivová soustava vznětových motorů . . . . . . . . . 70
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
Základní rozdělení palivových systémů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Činnost palivové soustavy s řadovým vstřikovacím čerpadlem . . . . . Rotační vstřikovací čerpadla s rozdělovačem paliva . . . . . . . . . . . . . Elektronické řízení vstřikování paliva u vznětových motorů . . . . . . . Nové vstřikovací systémy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8 13 16 23 27 28 31 38 46 51 57 61 62 65 66 68
70 72 86 97 104
3 Zapalování a žhavení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.1 3.2
Zapalování . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Žhavení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5
4 Mazání motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.1 4.2
Mazací soustava motoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Maziva pro automobily . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5 Chlazení motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 5.1 5.2
Kapalinové chlazení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Vzduchové chlazení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6
Vytápění a větrání . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.1 6.2 6.3
Vytápění . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Větrání karoserie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Klimatizace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7 Motory s krouživým pohybem pístu . . . . . . . . . . . . . 149 8 Motory využívající jiné zdroje energie . . . . . . . . . 153 9 Speciální příslušenství silničních motorových vozidel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6
Sklápěcí zařízení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nakládací zařízení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Navijáky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Speciální vozidla s automobilovými podvozky . . . . . . . . . . . . . . . . . . Speciální jednoúčelová motorová vozidla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stroje pro zemní práce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
156 159 163 165 167 171
Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6
1
Palivová soustava zážehových motorů
Zážehové motory jsou motory spalující stejnorodou (homogenní) směs plynného nebo lehce odpařitelného paliva a vzduchu. Směs se tvoří nepřímo nebo výjimečně přímo ve spalovacím prostoru (označení FSI, GDI znamená vstřikování paliva přímo do válce), kde pak dochází k zážehu elektrickou jiskrou. Palivová soustava musí zajistit plnění motoru vhodnou zápalnou směsí při jakémkoli režimu chodu motoru. Tvorba směsi vyžaduje odměřování paliva se vzduchem tak, aby vznikly optimální podmínky pro průběh spalování různých paliv, a to s ohledem na plnicí systémy spalovacích motorů. Palivo potřebuje k dokonalému spálení odpovídající množství kyslíku obsaženého ve vzduchu. Skutečný poměr vzduchu a paliva lze vyjádřit hmotnostním poměrem:
Gv α = ––––– , Gp kde α je směšovací poměr, Gv – hmotnost vzduchu (kg.h–1), Gp – hmotnost paliva (kg.h–1). U konkrétních paliv se určuje součinitel přebytku vzduchu, který vyjadřuje poměr skutečného poměru vzduch-palivo k teoretickému požadavku na ideální směs (viz str. 15). Způsob vytváření směsi určuje palivová soustava. Má rozhodující vliv na fyzikální část přípravy směsi, která je velmi důležitou přípravnou fází pro zajištění požadovaného průběhu spalování. V provozu jsou ještě výjimečně vozidla s motory, v nichž se pro přípravu směsi používá karburátor. Tato vozidla jsou postupně vyřazována. V současnosti se používají vozidla s palivovými soustavami opatřenými vstřikovacím zařízením. 7
1.1
Palivová soustava zážehových motorŮ s karburátory
Palivová soustava karburátorových spalovacích motorů má tyto části (obr. 1): yy yy yy yy yy yy yy
palivovou nádrž, potrubí, čistič paliva, podávací čerpadlo, čistič vzduchu, karburátor, sací potrubí.
4 2 5 6 3
1
7
Obr. 1. Palivová soustava karburátorového motoru 1 – palivová nádrž, 2 – karburátor, 3 – podávací čerpadlo, 4 – čistič vzduchu, 5 – škrticí klapka, 6 – sací potrubí, 7 – vačkový hřídel
Zařízení pro přívod paliva Přívod paliva z nádrže do karburátoru se řeší dvěma způsoby – buď samospádem, nebo pomocí čerpadla. 8
Při přívodu paliva samospádem je nádrž s palivem umístěna vždy výše než karburátor. Palivo teče potrubím samospádem přes sítko a třícestný palivový kohout do karburátoru. Třícestný kohout je vždy umístěn ve dnu nádrže. Uspořádání je velmi jednoduché, nenáročné na údržbu a laciné. Nevyhovuje však současným platným předpisům o provozu motorových vozidel, protože je často příčinou požáru při havárii vozidla. Používá se především u motocyklů a skútrů. Při přívodu paliva pomocí čerpadla je palivová nádrž uložena níže než karburátor (mimo prostor motoru) a palivo se do karburátoru dopravuje membránovým podávacím čerpadlem. Palivová nádrž je zpravidla svařena z ocelových plechových výlisků, nebo vyrobena z plastu. Plastová nádrž je bezpečnější, má nízkou hmotnost, tepelnou odolnost, dobrou absorpci energie při nárazu a je recyklovatelná. Většinou je rozdělena příčkami na více prostorů, které omezují přelévání paliva při prudkém brzdění a při jízdě v zatáčkách. V horní části je plnicí hrdlo s odvzdušňovací trubicí a s uzávěrem plnicího hrdla. Ve spodní části nádrže je vypouštěcí šroub. Objem nádrže vystačí min. pro 300–400 km jízdy. V nádrži je umístěn snímač ukazatele stavu paliva, kterým se sleduje zásoba paliva v nádrži. Údaj o množství paliva v nádrži ukazuje ručičkový ukazatel stavu paliva na přístrojové desce. Ukazatel stavu paliva bývá často spojen s kontrolní žárovkou zásoby paliva na 30–50 km jízdy. Nádrž musí být umístěna na bezpečném místě a chráněna proti přímému nárazu. Odvzdušňovací potrubí v nádrži zabraňuje vzniku podtlaku při odebírání paliva a vzniku přetlaku při zahřátí paliva (např. ve vozidle stojícím na slunci). Plnicí hrdlo a odvzdušňovací zařízení musí mít ventily, které zabraňují úniku paliva i při velkých náklonech karoserie (např. při havárii vozidla). Vzhledem ke zpřísňujícím se emisním limitům zážehových motorů jsou palivové soustavy vybavovány nádobkami s aktivním uhlím, které jsou schopny pohlcovat benzinové páry vznikající při odpařování paliva. Jejich karbonizace s přídavkem vodních par proběhne při teplotách až 1 000 °C. Výrobek s velkým počtem pórů má velkou absorpční schopnost a je tedy vhodný pro záchyt úniku těkavých par z benzinu nedaleko nádrže. Uspořádání palivové soustavy je znázorněno na obr. 2. Palivové potrubí spojuje jednotlivé části palivové soustavy. K palivové nádrži je připojeno šroubovým spojením. Vyrábí se z ocelových trubek. Motor je v automobilu uložen pružně, a proto musí mít potrubí pružnou část, která umožní výchylky motoru vzhledem ke karoserii. Tato část potrubí má 9
A
B
5
6
7
8
9
A, B
10
4 3
11
2
12
1
13
Obr. 2. Palivová soustava A – rozvodka, B – rozvodky pro splnění předpisu EHS; 1 – čistič paliva, 2 – palivové čerpadlo, 3 – spojovací hadice, 4 – karburátor, 5 – hadice (s trubkou) obtoku paliva, 6 – palivová nádrž, 7, 9, 10, 12 – odvzdušňovací hadice, 8 – hrdlo palivové nádrže, 11 – spojovací hadice, 13 – trubka vedení paliva
trubky z plastu nebo ze zvláštní pryže odolné proti benzinu. V palivové soustavě mají velký význam čističe. Čističe paliva jsou buď sítové, nebo s papírovou čisticí vložkou. Sítové čističe se pak používají v palivové nádrži, v dopravním palivovém čerpadle a v karburátoru, čističe s vložkou se používají hlavně u vstřikovacích zařízení. U karburátorových palivových soustav se někdy používají jako přídavné čističe mezi dopravním čerpadlem a karburátorem. Palivové čerpadlo dopravuje palivo z nádrže ke karburátoru. Většinou je poháněno motorem, a proto bývá připevněno na boku bloku motoru. U benzinových karburátorových motorů se používají převážně membránová podávací palivová čerpadla (obr. 3). Hlavní částí čerpadla je membrána z pogumované látky, která je sevřena mezi horní a dolní část tělesa čerpadla. Ve středu membrány je připevněno táhlo s podélným otvorem na konci. Do tohoto otvoru zapadá poháněcí páka uložená na hřídeli. Druhý konec páky se opírá o tlačný čep, který dosedá na vačku vačkového hřídele motoru. Při pohybu membrány dolů se přívodním potrubím nasává z palivové nádrže palivo do čerpadla. Projde sítkem ve víku čerpadla a pak přes sací ventil do pracovního prostoru čerpadla. Při výtlačném zdvihu membrány prochází palivo přes výtlačný ventil a palivové potrubí do karburátoru. Množství 10
1
2
3 4
5
11
10 9 8
7
6
Obr. 3. Membránové podávací palivové čerpadlo 1 – horní díl čerpadla, 2 – sací ventil, 3 – výtlačný ventil, 4 – membrána, 5 – pružina membrány, 6 – páčka, 7 – spodní díl čerpadla, 8 – třmen, 9 – sítko, 10 – odkalovací nádobka, 11 – těsnění
dodávaného paliva se řídí samočinně podle spotřeby. Při zaplnění plovákové komory karburátoru palivem uzavře jehlový ventil karburátoru přívod paliva. Protože výtlak čerpadla je ovládán pružinou membrány a palivo je nestlačitelné, pohyb membrány směrem nahoru se zastaví. Při poklesu hladiny v plovákové komoře se uvolní jehlový ventil a palivo je z prostoru nad membránou vytlačováno silou pružiny membrány. Tento pohyb membrány je umožněn tím, že je mechanicky řízen jen sací zdvih membrány, tedy pohyb směrem dolů. Při zastavené dodávce paliva poháněcí páka volně kmitá v otvoru táhla membrány. Při delším stání automobilu, když se odpaří benzin z plovákové komory karburátoru, nebo při čištění čerpadla, když je třeba naplnit karburátor palivem, lze páčkou pro ruční čerpání načerpat palivo při stojícím motoru. Podle způsobu pohonu se membránová čerpadla dělí na 3 typy: yy mechanické, yy podtlakové, yy elektrické. 11
Mechanické membránové čerpadlo je poháněno výstředníkem nebo vačkou na vačkovém hřídeli prostřednictvím hnací páky a tlačného čepu (viz obr. 3). Hnací páka s přítlačným čepem ovládá pohyb membrány směrem dolů, přičemž čerpadlo nasává palivo. Výtlačný zdvih membrány je řízen tlakem pružiny, pokud to umožní jehlový ventil karburátoru (podle toho, kolik paliva je třeba). Podtlakové membránové čerpadlo se používá u dvoudobých tříkanálových motorů. Čerpadlo se montuje na klikovou skříň, takže prostor pod membránou je trvale spojen s prostorem skříně. Při podtlaku ve skříni se membrána prohne směrem ke skříni a palivo se nasaje do prostoru nad membránou. Když podtlak v klikové skříni pomine, nastává účinkem pružiny membrány výtlačný zdvih, podobně jako u čerpadla s mechanickým pohonem. Elektrické membránové čerpadlo pohání membránu při sacím zdvihu elektromagnetem. Výhodou je, že pohon čerpadla není závislý na motoru, a proto se čerpadlo může umístit na libovolném místě, které není zahříváno teplem motoru. Nevýhodou je, že při přerušení přívodu elektrické energie přestane čerpadlo pracovat. Čističe vzduchu Hlavním úkolem čističů vzduchu je odstranit nečistoty z nasávaného vzduchu bez příliš velkého odporu v sání. Zároveň příznivě tlumí hluk vznikající při sání. Čištění vzduchu také zajišťuje životnost hlavních dílů motoru, protože prach obsažený ve vzduchu se dostává především do mazacího oleje a působí jako brusný prostředek s velmi silným účinkem. Způsobuje zanášení olejových čističů a mazacích kanálků. Vzduchový čistič by měl zachytit 99 % prachových částic, které se dostávají z okolí do motorového systému. Zanesená vložka zvyšuje odpor v sání, a tím dochází k vytváření bohatší zápalné směsi, snižuje se plnicí účinnost
Obr. 4. Suchý čistič vzduchu
12
Obr. 5. Čistič vzduchu s olejovou náplní
a klesá výkon motoru. Nejčastěji se používají suché čističe se suchými vložkami (obr. 4) z nejrůznějšího materiálu (např. papír, plsť, textilní tkanina, molitan). Životnost motoru závisí na velikosti plochy čističe a na obsahu prachu v ovzduší. Znečištěná vložka se musí vždy vyměnit. Čistič s olejovou náplní je na obr. 5. Spodní část komory je naplněna olejem. Vzduch proudí svisle střední trubkou, dole naráží na hladinu oleje, která zachycuje nejhrubší nečistoty. Potom vzduch prochází čisticí vložkou z kovového pletiva, v níž se zachytí olejová mlhovina stržená vzduchem a drobnější částečky prachu. Olejová náplň se po určité době znečistí a musí Obr. 6. Odstředivý čistič se vyměnit. Čisticí vložka se vypere v naftě vzduchu nebo v jiném vhodném prostředku. Odstředivý čistič je nepostradatelný u motorů pracujících ve velmi prašném prostředí. Nasávaný vzduch se uvádí do velmi rychlého otáčivého pohybu a působením odstředivé síly se oddělí hrubé nečistoty (obr. 6). Jemné nečistoty se odstraní v připojeném olejovém čističi.
1.2 Karburátory Karburátor je zařízení, v němž se kapalné palivo rozprašuje v proudu vzduchu nasávaného motorem a vytváří zápalnou směs v potřebném složení a množství. Karburátor je u starších motorů nejsložitější zařízení. Na jeho správném nastavení přímo závisí základní parametry automobilu, jako je spotřeba paliva, maximální rychlost i zrychlení. Karburátory však mají nepřesné dávkování paliva při rozdílné zátěži motoru a zvýšený obsah škodlivin ve výfukových plynech. Činnost jednoduchého karburátoru Z čističe vzduchu se do karburátoru nasává vzduch přes hrdlo karburátoru a difuzér okolo škrticí klapky (obr. 7). V zúženém prostoru difuzéru se zvy13
2
8 7 6 5
3
1
Obr. 7. Jednoduchý karburátor 1 – plováková komora, 2 – plovák s jehlovým ventilem, 3 – hladina benzinu, 4 – směšovací komora, 5 – trubka rozprašovače, 6 – tryska, 7 – difuzér, 8 – škrticí klapka
4
šuje rychlost proudění vzduchu a klesá jeho tlak. V nejužším místě, kde je tlak nejnižší, vyúsťuje trubka rozprašovače s tryskou, kterou se nasává palivo proudící z plovákové komory. Plovák s jehlovým ventilem reguluje a udržuje v plovákové komoře stálou výšku hladiny paliva. Jemného rozprášení paliva se dosáhne vysokou rychlostí proudícího vzduchu, která v místě výtoku paliva bude 20–30krát větší než rychlost výtoku paliva (5–6 m.s–1). Při maximálních otáčkách motoru a plném otevření škrticí klapky je podtlak v difuzéru asi 0,02 MPa. Chod motoru se reguluje nastavením škrticí klapky, čímž se mění i podtlak v difuzéru. Ten je úměrný množství proteklého vzduchu a určuje množství nasávaného paliva. Poměr množství paliva ke vzduchu udává směšovací poměr. Od karburátoru se požaduje, aby dodržoval správný směšovací poměr při libovolných otáčkách. To znamená, že při dvojnásobných otáčkách motoru by karburátor musel přivádět i dvojnásobné množství paliva. Z diagramu na obr. 8 je zřejmé, že závislost ideální spotřeby na otáčkách motoru je lineární (je vyjádřena přímkou). Jednoduchý karburátor bude při určitém rozměru
Obr. 8. Závislost složení směsi na otáčkách motoru
14
difuzéru a trysky dávat správnou směs jen při určitých otáčkách. Při malých otáčkách bude směs chudší, při vysokých otáčkách bohatší. Křivka skutečného průběhu spotřeby v závislosti na otáčkách je rovněž zakreslena v diagramu. Hlavní požadavky na karburátor Karburátor musí: yy připravovat směs v poměru, který je pro dané zatížení a otáčky motoru nejvýhodnější, yy při všech provozních poměrech rozprašovat co nejjemněji a nejrovnoměrněji palivo ve vzduchu, aby vznikla co nejhomogennější směs, yy při náhlém otevření škrticí klapky směs obohatit, yy dodávat bohatou směs při spouštění studeného motoru a při volnoběhu, yy pracovat samočinně s jednoduchými a také snadno ovladatelnými zařízeními, která umožňují udržet požadovaný směšovací poměr v celém rozsahu otáček, yy dát se snadno nastavit, ale nastavení musí být pojištěno proti uvolnění. Splnit všechny požadavky současně je velmi obtížné. Základním požadavkem na karburátor je vytvářet směs paliva se vzduchem v určitém směšovacím poměru. Odchylky od tohoto poměru jsou dány požadavkem na hospodárnost provozu na jedné straně a požadavkem maximálního výkonu na straně druhé. Tím jsou určeny meze, v nichž se skutečný směšovací poměr může odchylovat od teoretického. Teoreticky správná (ideální) směs je taková, při níž se v motoru spotřebuje tolik vzduchu, kolik odpovídá teoretické spotřebě (λ = 1). Součinitel přebytku vzduchu λ charakterizuje složení směsi. Teoreticky správná směs (λ = 1) se skládá z jednoho hmotnostního dílu benzinu a asi patnácti hmotnostních dílů vzduchu. Směs je bohatá (λ < 1), je-li množství vzduchu menší než teoreticky potřebné. Naopak směs je chudá (λ > 1), je-li množství vzduchu větší než teoreticky potřebné. Závislost množství hlavních škodlivin ve spalinách na součiniteli přebytku vzduchu byla probrána v učebnici Automobily II (viz obr. 124). Rychlost hoření směsi závisí na velikosti součinitele přebytku vzduchu. Směs hoří nejrychleji při součiniteli λ = 0,8 až 0,9. Pracuje-li motor s touto směsí, podává maximální výkon, současně se však podstatně snižuje jeho hospodárnost. Neúplným spalováním paliva se zvyšují jeho ztráty. Všechno palivo neshoří a spotřeba paliva se zvyšuje, protože se snižuje tepelná účinnost motoru. 15
Pracuje-li motor s mírně chudou směsí (to znamená s přebytkem vzduchu λ = 1,05 až 1,15), výkon motoru se snižuje, ale snižuje se také spotřeba paliva. Chudá směs je proto vhodná ke snížení spotřeby paliva a k dosažení větší hospodárnosti motoru. Při jejím spalování se sníží i množství většiny škodlivin ve výfukových plynech. Chudá směs hoří déle než bohatá, při jejím spalování je třeba zvětšit předstih zážehu. U karburátoru, který připravuje teoretický směšovací poměr, se předpokládá, že shoří všechno nasáté palivo a spotřebuje se všechen kyslík ve vzduchu v uvedeném hmotnostním poměru paliva a vzduchu 1 : 15. Zkouškami se však zjistilo, že promísení směsi není nikdy dokonalé, při spalování nikdy neshoří všechno palivo a nespotřebuje se všechen kyslík. Dodržení teoretického směšovacího poměru tedy nemá v praxi smysl. Směšovací poměr se proto upravuje tak, aby se buď využilo všechno palivo v přebytku vzduchu (hospodárný chod motoru), nebo aby se spotřeboval všechen kyslík v nasátém vzduchu při přebytku paliva (maximální výkon motoru). Proto konstruktéři karburátorů usilovali o to, aby karburátor měnil složení směsi podle okamžitých potřeb motoru (různé otáčky motoru a zatížení), aby byl funkčně co nejdokonalejší, ale zabezpečoval i hospodárný provoz. Tyto směšovací poměry jsou platné i pro součastná vstřikovací zařízení.
1.2.1 Rozdělení karburátorů 1. Podle použití rozlišujeme karburátory: yy automobilové, yy motocyklové, yy letecké, yy pro speciální účely. 2. Podle způsobu škrcení směsi rozlišujeme karburátory: yy se škrticí klapkou (automobilové), yy šoupátkové (motocyklové). 3. Podle směru proudění vzduchu karburátorem, podle polohy směšovací komory a polohy montáže (polohy, v níž je karburátor připevněn k sacímu potrubí motoru) rozlišujeme karburátory (obr. 9): yy spádové, yy horizontální, yy vertikální. 16
3
1
2
2
3
2 3 1
Obr. 9. Druhy karburátorů podle směru proudění vzduchu a připojení na sací potrubí 1 – tryska, 2 – směšovací komora, 3 – škrticí klapka
U spádových karburátorů proudí vzduch směrem shora dolů. Osa směšovací komory je svislá. Karburátory se na sací potrubí montují shora. Umožňují dosáhnout maximálního výkonu motoru, protože směr proudění je ve směru tíže, a to umožňuje použít menší sací rychlosti, čímž jsou ztráty při sání menší. Palivo se u nich sráží méně než u ostatních druhů karburátorů, a i když se palivo sráží do kapek na stěnách potrubí, stéká směrem k sacímu ventilu. U horizontálních karburátorů jsou směr proudění vzduchu a osa směšovací komory vodorovné. Karburátory se na sací potrubí připojují ze strany. Používají se především u dvoudobých motorů, ve sportovních a závodních vozidlech, protože umožňují vzhledem ke své výšce a montáži snížit kapotu motoru. Ve vertikálních karburátorech proudí vzduch zdola nahoru a osa směšovací komory je svislá. Na sací potrubí jsou připojeny zdola. V současnosti se tyto karburátory téměř nepoužívají, vyskytují se jen u některých hospodářských strojů. Další skupinu tvoří bezplovákové karburátory, tj. karburátory bez plovákové komory (bez stálé hladiny paliva). Používají se u motorových strojů, které při práci mění svou polohu. V současnosti se nejvíce používají spádové karburátory s pístovou nebo membránovou akcelerační pumpičkou s horním nebo dolním přívodem paliva. Karburátory jsou prachotěsné, protože vzduch potřebný pro všechny 17