T 15 Doprava paliva u zážehových motorů, čističe vzduchu, palivové soustavy zážehových motorů s karburátorem

Doprava a čistění paliva. Čističe vzduchu. Paliva pro zážehové motory. Tvorba směsi u zážehových motorů, směšovací poměr. Karburátor, druhy, princip činnosti jednoduchého karburátoru. Typické poruchy palivové soustavy s karburátorem a jejich odstranění.

15.1 Doprava paliva u zážehových motorů

Funkce - zajistit zásobování palivem pro systémy přípravy zápalné směsi (karburátorem nebo vstřikováním paliva) za těchto podmínek:

• bezpečně uchovávat palivo v nádrži,
• dopravovat palivo bez parních a vzduchových bublin za stálého tlaku, potřebného pro správnou funkci karburátoru nebo systému pro vstřikování paliva,
• čistit palivo od nečistot,
• přebytečné palivo vracet zpět do nádrže, zabraňovat unikání palivových par.

Způsoby dopravy paliva
U nejjednodušších systémů je doprava paliva zajištěna samospádem (např. některé motocykly, jednoosé malotraktory apod.). (Obr. 1) 

U nejjednodušších systémů palivo protéká palivovým potrubím samospádem z výše položené nádrže přes palivový kohout do karburátoru. Palivový kohout bývá obvykle dvoustupňový, proto umožňuje nejen zastavení přívodu paliva, ale také přepínání přívodu mezi normální a rezervní zásobou paliva (např. u malých motocyklů, jednoosých malotraktorů apod. - obr. 1(3) a obr. 56). U starších automobilů s karburátorem je obvykle doprava paliva zajištěna mechanicky poháněným membránovým čerpadlem (tlak 20 až 30 kPa). (Obr. 2, 3, 4, 5)

Na obr. 4 je schematicky znázorněn princip činnosti membránového dopravního čerpadla. Pracovní prostor, do něhož se nasává palivo, je oddělen pružnou, obvykle gumotextilní membránou. Pohyb membrány do spodní polohy je zajištěn vačkovým mechanizmem přes dvojzvratnou páku. (1) Při tomto pohybu se samočinně otevře sací ventil a vzniklým podtlakem je nasáván benzin. Pohyb membrány nahoru tlačí pouze pružina, která svým předpětím určuje maximální čerpací tlak – obvykle 30 kPa. Při tomto pohybu se samočinně uzavře sací a otevře výtlačný ventil (2). Po naplnění plovákové komory se plovák zvedne a pomocí jehlového ventilu uzavře přítok benzinu do karburátoru. Membrána zůstane okamžitě „viset“ a nahoru se posouvá jen tlakem pružiny, a to podle množství spotřebovaného benzinu při otevření jehlového ventilu plovákem karburátoru. (3)

Na obr. 5 je zobrazen příklad složení skutečného membránového čerpadla. Bývá nejčastěji připevněno k bloku motoru a poháněno speciální vačkou nebo excentrem vačkového hřídele (obr. 3). Pro ruční načerpání paliva před startem po delší dobu odstaveného motoru slouží ruční páčka 15. Palivo, při pohybu membrány dolů, je nasáváno přes sítko čističe 17 a sací ventil 19 do pracovního prostoru. Dále již popsaným způsobem při pohybu membrány směrem nahoru je palivo vytlačováno přes výtlačný ventil 20. Ventily (19, 20) jsou obvykle vyrobeny jako plastové kotoučky a do sedel tlačeny slabými pružinkami. Na obr. 6 jsou zobrazena obvyklá technická řešení mechanických pohonů membránových čerpadel. Výjimečně je možné se setkat i s elektromagnetickým pohonem membránových čerpadel.

Palivové nádrže
Nádrže z ocelového plechu jsou chráněny uvnitř i zvenčí antikorozním pokovením (nejčastěji olovem), aby vzdorovaly chemickým účinkům paliva. Větší nádrže jsou rozděleny přepážkami s otvory u dna nádrže na několik menších částí, aby se zabránilo nadměrnému přelévání a shlukování paliva při jízdě v prudkém stoupání, klesání, při rychlém projíždění zatáček, intenzivním brzdění, akceleraci apod. Jinak by byl přisáván do paliva vzduch, zejména při nižší hladině paliva v nádrži. Také může být v prohloubení uvnitř nádrže vytvořena menší nádoba stále doplňovaná palivem. U moderních systémů je tato nádoba součástí modulu dopravy paliva s čerpadlem a příslušenstvím – obr. 8. Používají se také vhodně tvarované plastové nádrže. V horní části nádrže je připojeno nalévací hrdlo. Historicky staré nádrže a nádrže malé mechanizace a motocyklů, mají nalévací hrdlo uzavřeno víčkem s malým otvorem pro odvzdušňování a zavzdušňování nádrže. Otvor bývá propojen s labyrintem pro omezení vytékání benzinu.  

U novějších moderních palivových soustav již víčka nádrž hermeticky uzavírají. Na propojení nádrže s okolní atmosférou se používá složitější a mnohem dokonalejší systém odvzdušňovacích a zavzdušňovacích ventilů. Palivové páry se zachycují v nádobce s aktivním uhlím – obr. 7.
Pro zabránění úniku paliva a tím i vzniku požáru vozidla při jeho převrácení, bývá před nádobkou s aktivním uhlím umístěn gravitační ventil - obr. 9

Palivové potrubí
Spojuje jednotlivé části palivové soustavy. Nejdelší pevné části potrubí bývají kovové (měděné, ocelové antikorozně pokovené proti účinkům paliva a vnější korozi). Vždy musí být pevně připevněny příchytkami a pečlivě chráněny před poškozením. Pružné propojovací gumotextilní nebo plastové hadice, včetně spojovacích spon a utěsňovacích prvků musí splňovat výrobcem vozidla stanovené vlastnosti – tlakové, chemické, teplotní a rozměrové. Potrubí nesmí být vedeno v takové blízkosti horkých částí, např. výfukového potrubí, kde by mohlo docházet k ohřevu a tvorbě parních bublin z paliva.

Čističe paliva
Zajišťují filtraci paliva a tím chrání palivovou soustavu např. před ucpáním trysek karburátoru nebo i zničení vstřikovacích ventilů. Speciální čističe fungují také jako odlučovače vody, která může způsobovat nepříjemné poruchy především v zimním období u palivových soustav s karburátorem. 

Rozdělení:

• sítové – předřadné čističe na sacím potrubí, v membránovém dopravním čerpadle, v plnícím hrdle nádrže apod.,
• průchozí – In-line – nejčastěji papírové výměnné nebo s výměnnou vložkou – filtrují nečistoty od 2 do 10 μm. Výrobci motorů stanovují interval výměny např. 30 000 km; 1000 mh.

Palivová čerpadla
Mohou být poháněna: – mechanicky; – elektricky; – hydraulicky.

Mechanicky poháněná membránová palivová čerpadla se používají u palivových soustav s karburátorem. Jejich konstrukce a činnost již byla popsána v předchozí kapitole „Způsoby dopravy paliva“.

Elektricky poháněná palivová čerpadla
Podle jejich charakteristického umístění je rozlišujeme na:

• čerpadla zapojená v potrubí – „In-line“;
• čerpadla ponořená v palivové nádrži – „In-tank“.

Čerpadla zapojená v potrubí (In-line) bývají obvykle umístěná poblíž palivové nádrže – obr. 7. Jejich výhodou je snazší výměna v případě poruchy. Jsou chlazena palivem podobně jako čerpadla In-tank.

Čerpadla ponořená v palivové nádrži (In-tank) jsou obvykle součástí modulu dopravy paliva – obr. 8. U novějších moderních vozidel se již téměř výhradně používají moduly dopravy paliva.

Podle konstrukce a činnosti rozlišujeme elektrická palivová čerpadla:
– zubová; – šroubová; – křídlová; – odstředivá.

Elektricky poháněná palivová čerpadla a jejich kombinace slouží obvykle k dopravě paliva ke vstřikovačům palivových soustav pro nepřímé vstřikování paliva do sacího potrubí.

Výtlačný tlak zubového čerpadla bývá 650 kPa; šroubového 400 kPa; křídlového (s válečkovými křídly) 650 kPa; odstředivého – používaného v prvním stupni na odvzdušňování a odplynění (obr. 15) – 200 kPa; odstředivého vysokotlakého 400 kPa.

U elektrických palivových čerpadel (např. dle obr. 15) prochází palivo společně uzavřeným prostorem čerpadel a elektromotoru. Odpadá tak technicky náročné utěsnění prostoru mezi čerpadly, elektromotorem a palivem v nádrži. Protékajícím palivem jsou také všechny části čerpadla a elektromotoru dostatečně chlazeny a může být využito poměrně vysokého výkonu z malého elektromotoru.

Nebezpečí výbuchu nehrozí, protože se uvnitř nemůže vytvořit zápalná směs paliva se vzduchem. Po vypnutí čerpadla v něm zpětné ventily udržují po určitou dobu přetlak, který brání tvorbě bublinek z par paliva a vzduchu.

Ejektorová čerpadla (obr. 16) se používají k přečerpávání paliva uvnitř tvarové složitých palivových nádrží do prostoru sání elektricky poháněného palivového čerpadla. Vynikají jednoduchostí konstrukce a ke své činnosti odebírají část paliva od elektricky poháněného čerpadla.

Regulátory tlaku paliva (obr. 7) se používají u motorů s nepřímým vstřikováním paliva. Tlak paliva regulují v závislosti na tlaku vzduchu v sacím potrubí, aby rozdíl tlaků byl stále stejný. Potom množství vstřikovaného paliva závisí pouze na délce otevření vstřikovacího ventilu.

Odvětrávací soustava palivové nádrže

Palivo se v nádrži ohřívá tepelným zářením zvenčí a vracejícím se ohřátým palivem z motorového prostoru. Tím je zesilováno odpařování paliva a tvorba uhlovodíkových emisí. Odvětrávací soustavy palivové nádrže odvádějí páry paliva do nádoby s aktivním uhlím. Aktivní uhlí je velmi porézní, tím vytváří velký povrch, na kterém se uhlovodíky zachycují. (1g aktivního uhlí má povrch 500–1500 m²). [3]

Při běžícím motoru je přes odvětrávací ventil nasáván vzduch do nádoby s aktivním uhlím. Zachycené uhlovodíky jsou odsávány a přiváděny do sacího potrubí motoru přes regenerační ventil. Regenerace aktivního uhlí je řízena řídící jednotkou motoru tak, aby odchylky od správného směšovacího poměru paliva se vzduchem (1:14,8) byly minimální.

15.2 Čističe vzduchu

Funkce:

• Čistit veškerý vzduch nasávaný do motoru, s největší možnou účinností od všech pevných prachových částic. Nejmenší částice ≥ 0,3μm = 0,003 mm spolehlivě zachycují jen kvalitní papírové filtry. Účinnost je max. 99,95 %.
  Prachové částice působí v motoru jako brusivo a jsou jednou z hlavních příčin jeho opotřebení. Zvyšují také zanášení čističů oleje, mazacích kanálků a tvorbu pevných úsad v motoru.
• Klást minimální odpor průchodu nasávaného vzduchu. Tím v nejmenší možné míře snižovat účinnost plnění válců motoru a nezpůsobovat zvyšování spotřeby paliva.
• Nasávat vzduch z místa největší dosažitelné čistoty vzhledem k umístění motoru ve vozidle nebo stroji.
• Tlumit hluk sání motoru.
• Umožňovat snadnou údržbu.
• U motorů pracujících z hlediska prašnosti v často měnících se podmínkách, automaticky signalizovat nutnost provedení údržby čističe.
• Pro snížení tvorby emisí a snížení spotřeby paliva regulovat a udržovat nejvhodnější stálou teplotu nasávaného vzduchu při vnějších změnách teploty vzduchu. Mohou také měnit nejvhodnější teplotu nasávaného vzduchu při změnách mezi částečným a plným zatížením motoru.

Druhy čističů vzduchu

• Čističe vlhčené motorovým olejem.
• Suché čističe s papírovou filtrační vložkou.
• Kombinované čističe s papírovou filtrační vložkou nebo s olejovou náplní.
• Odstředivé – cyklonové čističe.
• Speciální čističe.

Čističe vlhčené motorovým olejem jsou nejjednodušším druhem vzduchových čističů (filtrů). Vlastní filtrační, drátěným pletivem uzavřenou, vložku tvoří např. olejem zvlhčené kovové pletivo z kovových třísek (podobné jako u čistících drátěnek na nádobí). Účinnost čistění je nízká - η cca 70 %; tlaková ztráta 0,2 až 2 kPa. [13] Při údržbě vložku pečlivě vymyjeme, např. v palivu motoru. Po ponoření do motorového oleje necháme odkapat a popř. přebytek oleje odstraníme stlačeným vzduchem. Vložka po údržbě musí být čistá a mírně naolejovaná.

U modernějších filtrů tzv. malé mechanizace (motorové pily, travní žací stroje apod.), obvykle tvoří filtrační vložku velmi porézní, pěnová plastová hmota (PU - molitanová). Také se používá vlnovec z netkané textilie, dříve také plstěná vložka navlhčená olejem. Vhodné jsou především pro svou menší prostorovou náročnost. Prachové nečistoty při průchodu nasávaného vzduchu narážejí na velkou plochu povrchu filtrační vložky navlhčené olejem a na ní ulpívají. Je nutné poměrně často filtrační vložky vymývat v předepsaném odmašťovacím prostředku a opět navlhčit motorovým olejem.

Vlhčíme stejný, olejem, jaký se používá v daném motoru. Přebytečný olej v čistém hadříku vymačkáme.
Plastové (molitanové) vložky bývá předepsáno vymývat pouze v teplé vodě se saponátem. Účinnost čistění vzduchu - η je až 98 %, tlaková ztráta podle znečistění 0,4 až 10kPa. Potřeba čistění nebo výměny čisté filtrační vložky, např. u motorové pily, může být předepsána už i po 4-5 h práce. [5] U malých motocyklů - cca 2500 km. [3]

Suché čističe s papírovou filtrační vložkou
Mají nejvyšší dosažitelnou čistící účinnost ze všech mobilně použitelných čističů - η až 99,95%. V současnosti jsou nejrozšířenějším způsobem filtrace vzduchu nasávaného do motorů. Tlaková ztráta se obvykle pohybuje v rozmezí 0,2 až 8 kPa. U moderních systémů je snímáno její zvýšení indikátorem znečistění filtrační vložky (obr. 21). Při zvýšení sacího odporu filtrační vložky (podtlaku), např. o 5kPa (50mbar), je to řidiči signalizováno kontrolní žárovkou nebo na displeji palubního počítače. Je poměrně snadná i dodatečná montáž, např. pomocí závitové vsuvky M 10x1. Více najdete na
http://kdfilter.cz/Upload/Katalogy%20MANN/Vzduchové_čističe_pro_průmyslové_použití.pdf

Pro osobní automobily se v současnosti používají obvykle tzv. skříňové nebo centrální čističe s papírovou filtrační vložkou. Papírové filtry se mění v intervalech předepsaných výrobcem vozidla a v případě varovné indikace nadměrného znečistění na palubním přístroji řidiče.

Kombinované čističe s olejovou náplní
Používají se převážně u starších nákladních vozidel, samojízdných strojů a traktorů. Jsou vhodné do středně prašného prostředí. Jako předčistič se do prašného prostředí obvykle na vstupní potrubí čističe, montuje odstředivý odlučovač hrubého prachu - hrubý prachový čistič (obr. 28). V něm se pomocí směrovacích lopatek vyvolá rotující pohyb vzduchu, ve kterém se těžší prachové částice dostávají na obvod tělesa čističe a klesají do prachové jímky. Tam jsou zachycovány a při údržbě odstraněny.

Nasávaný vzduch proudí kombinovaným čističem s olejovou náplní (obr. 27) kolmo dolů a naráží na hladinu motorového oleje. Vlivem setrvačnosti se velké množství nečistot v oleji zachycuje. Vzduch dále proudí nahoru, přičemž bývá uváděn do rotace vířivou vložkou. Prochází přes olejem vlhčené a z ocelové tkaniny vyrobené filtrační vložky. Filtrační vložky zachycují i velmi jemný prach. Z výstupní komory pročištěný vzduch proudí do sacího potrubí motoru.

Hlavní výhodou tohoto čističe je, že při údržbě nepotřebuje žádné náhradní díly, což je výhoda hlavně pro odlehlá pracoviště. Údržba čističe se obvykle provádí současně s výměnou oleje v motoru. Olejovou nádrž po vyprázdnění pečlivě vymyjeme naftou a před montáží naplníme motorovým olejem až po hladinovou rysku. Vložky je nutné při údržbě pečlivě vymýt v motorové naftě, namočit do motorového oleje a nechat před montáží okapat.

Účinnost čištění vzduchu také značně závisí na kvalitní a včasně provedené údržbě čističe. V prašném prostředí musí být ještě častější než výměna oleje v motoru, tj. když olej podstatně zhoustne nebo je nádrž do poloviny zanesena kalem.

Účinnost čištění není také v celém rozsahu otáček motoru stejná. Mění se v závislosti na měnící se rychlosti proudění vzduchu čističem. Nejvyšší je obvykle v oblasti otáček nejvyššího krouticího momentu.

Účinnost čištění vzduchu - η = až 98,5 %. Tlaková ztráta 0,2 až 2 kPa. [13])

Kombinované čističe s papírovou filtrační vložkou

Používají se u nákladních automobilů, traktorů, stavebních a samojízdných strojů. Jejich hlavní výhodou je velmi vysoká a stálá čistící schopnost ve všech oblastech otáček a zatížení motoru. Také vyniká velmi snadnou údržbou, obvykle spočívající jen ve včasné výměně čistící vložky. Tlaková ztráta se obvykle pohybuje v rozmezí 2 až 8 kPa, účinnost čistění η je až 99,95 %.
Nevýhodou je citelné zvyšování sacího odporu při zanášení vložky čističe prachem.

V současnosti se již však běžně vozidla vybavují varovnou nebo optickou signalizací, což velmi přispívá ke zhospodárnění provozu. (Optimalizuje se výměna vložek čističů a nezvyšuje spotřeba paliva).

Prachová jímka může být zakončena jímkou odprašky, nebo spojena potrubím a hadicí s difuzorem ve výfukovém potrubí (obr. 29, 30). Odsáváním v cyklonu odloučených nečistot je zajištěno její průběžné samočištění. Tím se zvyšuje až o 60 % jímatelnost filtrační vložky a tím i časový interval výměny nebo regenerace filtru.

Filtrační vložku z důvodu prodloužení životnosti motoru pokud možno, vždy raději měníme než regenerujeme. (Regenerace vložky - obr. 22 a 31).

Obvykle bývá přípustné vložku max. 3krát regenerovat vyfoukáním stlačeným vzduchem. (Obr. 31)

U válcových vložek použijeme dostatečně dlouhý trubkový nástavec. Trubku na konci ohneme o 90° nebo ji zaslepíme a vyvrtáme na konci otvor stejný jako je světlost trubky. Při menším otvoru by mohl nadměrně zvýšený dynamický tlak poškodit vložku.

Maximálně přípustný tlak při regeneraci filtru je 500 kPa (5 barů)!

Speciální čističe
Používají se u strojů, které pracují v nadměrně prašném prostředí, např. kamenného a písčitého prachu. Např. u malé stavební mechanizace, při opravách vozovek, chodníků, pracích v kamenolomech apod. Rovněž také u zemědělských strojů, např. sklízecích mlátiček, řezaček, při paralelním nasazení sklizňových strojů a dopravních prostředků. 

Pro zamezení nadměrného opotřebení motorů těchto strojů je důležitá nejenom velmi kvalitní filtrace vzduchu, ale také poměrně častá údržba. Speciální vzduchové filtry bývají proto zejména u malých motorů velmi snadno přístupné (obr. 35, 36).

U větších motorů se obvyklé používají velmi účinné cyklonové předčističe s odsáváním prachu výfukovým ejektorem. (Obr. 28, 30)

I pro starší stroje se vyplatí pro správné stanovení termínu údržby dodatečně namontovat na čistič vzduchu nebo vhodné místo na sacím potrubí indikátor znečištění filtru. (Obr. 32)

Mezi speciální čističe také patří tzv. sportovní filtry.
Obvykle plní funkci nejjednodušší tuningové úpravy na motoru osobního automobilu nebo motocyklu za účelem mírného zvýšení výkonu motoru.

Sportovní filtry jsou obvykle vyrobeny z bavlny. Mají až o 40 % menší sací odpor, tj. nižší tlakovou ztrátu než papírové čistící vložky. Tlaková ztráta za tohoto předpokladu činí 0,2 až 2 kPa. Čistící účinnost je ale nižší, 96 až 99%, a ovlivňuje zvýšení opotřebení motoru, zvlášť v prašném prostředí. Nižší účinnost čištění a menší tlakovou ztrátu mají filtry bez vlhčení olejem, a naopak vyšší účinnost a větší tlakovou ztrátu mají filtry vlhčené olejem. Výrobci udávají možné zvýšení výkonu motoru o 5 až 12 %. Také možné snížení spotřeby paliva až o 6%. Filtry se čistí pomocí speciálních čistících sad. Jejich životnost udávají výrobci při správné péči i více jak 100 000 ujetých km. [20]
Podrobnější informace viz: http://www.autofiltr.cz/filtry-kity-sani-simota/
http://www.tuningshop.cz/vzduchove-filtry-2/
http://www.autofiltr.cz/data/soubory/soubory/navod-k-cisteni_sport_filtru.pdf

Upozornění na důležitost  kvalitního a bezchybného provádění servisních prací při manipulaci s čističi vzduchu

Pamatujme, že funkcí současných moderních čističů vzduchu je zajistit, aby se do motoru nemohly dostat žádné nečistoty větší než  3μm. Papírové filtry zachycují i většinu prachových částic ≥ 1 μm ( 0,001mm).

Sebelepší filtr ale nezajistí minimální opotřebení motoru, pokud je netěsně namontován a dochází k přisávání nečištěného vzduchu. Také veškerá potrubí, zejména pak spoje potrubí, gumotextilních nebo plastových hadic musí být zkontrolovány na těsnost. Tyto jednoduché servisní práce je naprosto nezbytné provádět s velkou pečlivostí, čistotou a zodpovědností. Právě pro svou nenáročnost a jednoduchost mohou být zejména v pečlivosti provádění podceňovány.

Prachové částice při soustavném vnikání do motoru vytvářejí na funkčních plochách brusnou pastu, která může v krátké době motor zničit.

15.3 Nejpoužívanější druhy paliv pro zážehové motory a jejich základní charakteristika

Pro zážehové motory se používají v současné době především kapalná paliva. V daleko největší míře se používá tzv. automobilový benzin.
S ohledem na snížení spotřeby neobnovitelných, fosilních zdrojů energie se také začal používat bioetanol buď jako příměs do benzinu (u nás 3 až 5 %).

Používá se také jako směsné palivo označené E 85 (letní směs – 85 % bioetanolu a 15 % benzinu; zimní – 75 % bioetanolu a 25 % benzinu) pro moderní automobilové motory upravené a seřízené na spalování směsi bioetanolu a benzinu.

Jedovatý metanol (CH₃OH) se používá ve velmi omezené míře, hlavně jako palivo s velmi vhodnými vlastnostmi pro motory plochodrážních motocyklů a modelářských motorků. Snese kompresní poměr až 1:18.

Z plynných paliv se používá u upravených zážehových motorů propan-butan, který se dodává pod tlakem ≥ 850 kPa/20 °C v kapalném stavu pod označením LPG (Liquefied Petroleum Gas ). Je 1,75krát těžší než vzduch – při úniku hrozí jeho hromadění a výbuch v níže umístěných prostorách (sklepy). Vozidla s LPG nesmí proto vjíždět do podzemních garáží.

Pro upravené vznětové motory, které se stávají při spalování zemního plynu motory zážehovými, se používá obvykle stlačený zemní plyn označený jako CNG (Compressed Natural Gas). Snese kompresní poměr až 1:13.

V tlakových lahvích se jeho objem, při plnícím tlaku 20MPa, zmenší 200krát. Nevýhodou je prostorová náročnost a značná hmotnost tlakových lahví. Proto se používání CNG rozšířilo především u autobusů městské dopravy. Důvodem je mnohem nižší produkce emisí než u vznětových motorů používajících jako palivo motorovou naftu.

Bioplyn, po pročištění a úpravě koncentrace metanu na úroveň CNG, se může používat v zásadě stejně stlačený jako zemní plyn. Používá se však nejčastěji bez větších úprav v tzv. kogeneračních jednotkách. U menších systémů se používá podobně upravený spalovací motor jako na CNG. U větších systémů se častěji používá spalovací turbína. Kogenerační jednotky vyrábějí především elektrickou energii a odpadní teplo slouží obvykle k ohřevu užitkové vody a vytápění.

Zkapalněný zemní plyn LNG (LIQUEFIED NATURAL GAS) se u nás nepoužívá. Potřebuje kryogenní nádrže na udržování teploty -162 °C; při tlaku 150 kPa. Je vhodný pro dálkovou lodní dopravu tankery. Jeho objem se zkapalněním zmenší až 600x.

Kapalná paliva vyráběná destilací a rafinací z ropy pro motorová vozidla jsou automobilový benzin a motorová nafta. Jedná se vždy o směsi uhlovodíků, které se liší především bodem varu.

Automobilové benziny jsou směsi uhlovodíků, jejichž body varu se pohybují od 35 °C do 210 °C.

Motorové nafty jsou rovněž směsi uhlovodíků vroucí od 150 °C do 360 °C.

{Letecký petrolej (kerosin), palivo pro proudové motory letadel, je směs z uhlovodíků vroucích od 180°C do 280°C.}

K dalším důležitým vlastnostem, které je nutné respektovat při manipulaci a používáním těchto paliv, patří:

Bod vzplanutí je nejnižší teplota, při níž páry kapalného paliva nad jeho hladinou vzplanou od plamene hořáku, který hoří nad hladinou paliva.

Benziny mají bod vzplanutí pod 21 °C, nafty 55° až 100 °C.

Výhřevnost paliva vyjadřuje množství tepla, které se uvolní spálením 1 kg. [24]

Automobilový benzin má výhřevnost 43,9 MJ/kg; motorová nafta 42,7 MJ/kg; Etanol - 28,6 MJ/kg; LPG - 45,8 MJ/kg; CNG - 50,0 MJ/kg.

Oktanové číslo OČ (např. Natural 95, Speciál 91, Super 98) vyjadřuje odolnost benzinu proti detonačnímu explozivnímu) hoření. E 85 má OČ 100 až 105, etanol 112; metanol 136; LPG 100; CNG 140; [24]

Normální hoření probíhá rychlostí od 5 do 50 m.s^-1 – optimum cca 30 m.s^-1.

Detonační, tj. výbušné, hoření probíhá rychlostí nad 50 m.s^-1, většinou rychlostí 100 až 300 m.s^-1. Navenek se projevuje klepavým zvukem vycházejícím z motoru.

Etylalkohol (etanol), C₂H₅OH, se u nás v současnosti vyrábí z rostlinných produktů a odpadů obsahujících cukr, škrob, celulózu alkoholovým kvašením a následnou destilací. Jako suroviny se používají obiloviny, kukuřice, brambory apod.

Bohužel je skutečností, že současnou technologií vyráběná biopaliva v konečném důsledku jejich výroby a spalování zatěžují atmosféru země až 4x více skleníkovými plyny než fosilní paliva. Zejména vlivem intenzivního hnojení půdy průmyslovými hnojivy se tvoří oxid dusný – N₂O, který se v ozónové vrstvě zemské atmosféry slučuje s ozónem – O₃ na oxid dusnatý. (N₂O + O₃→ NO₂ + O₂)

Současná biopaliva musí být proto v dohledné době nahrazena rafinerskými a chemickými technologiemi, které využívají nepotravinářskou biomasu a biologický odpad. Převaha fosilních paliv se předpokládá do r. 2030. Rovnocenná náhrada za fosilní paliva zatím není technicky, ekonomicky a bohužel ani ekologicky dořešena. [21]; [22]

Až do 15 % obsahu bioetanolu v benzinu nemusí mít zážehové motory automobilů vyrobené v posledních 10 letech žádné úpravy. Zákonné opatření ukládalo již v roce 2007 přimíchávat v ČR 4–5 % bioetanolu do benzinu.

U moderních motorů spočívá úprava na E 85 často jen v doplnění adaptéru k řídicí jednotce motoru. Podmínkou je plastová nádrž a potrubí a hadice odolné lihu. {(http://www.e85ka.cz/ )} Náročnější úpravy má např. Škoda Octavia Multifuel, která může používat směsná paliva bioetanolu s benzinem v jakémkoliv poměru.

15.4 Tvorba hořlavých směsí paliva a vzduchu pro spalování v zážehových motorech, směšovací poměry

Většina v současnosti používaných zážehových motorů potřebuje dopravit do válce stejnorodou, tj. homogenní, směs paliva se vzduchem.

Některé nejmodernější motory mohou v režimu nižších otáček a výkonu pracovat s vrstvenou směsí. V blízkosti zapalovací svíčky potřebují směs v optimálním složení a ve vzdálenějších oblastech od zapalovací svíčky směs s nižším obsahem paliva.

Jednou ze základních podmínek činnosti zážehových motorů je, aby teplota směsi použitého paliva se vzduchem při kompresním zdvihu, před okamžikem zapálení elektrickou jiskrou zapalovací svíčky, nepřekročila její samozápalnou teplotu, která bývá v rozmezí 400 až 500 °C.
Homogenní směs paliva a vzduchu se může vytvořit pouze tehdy, pokud se veškeré palivo před zapálením odpaří.

Rozlišujeme dva základní způsoby tvorby hořlavé směsi paliva se vzduchem:

Vnější tvorba směsi, tj. v sacím potrubí – motory karburátorové a s nepřímým vstřikováním paliva.

Vnitřní tvorba směsi – motory s přímým vstřikováním paliva do válce.
(Základní principy přípravy hořlavé směsi jsou dále z důvodu zjednodušení vysvětlovány především na příkladech směšování automobilového benzinu se vzduchem).

Teoretický ideální SMĚŠOVACÍ POMĚR automobilového benzinu se vzduchem je – 1:14,8. Vyjadřuje,  že k dokonalému spálení 1 kg benzinu je potřeba vytvořit homogenní směs s minimálně 14,8 kg vzduchu.

Skutečný směšovací poměr se od teoretického liší v závislosti na teplotě, otáčkách a zatížení motoru. Při vyšším podílu paliva, např. 1:13, se jedná o bohaté směsi. Při nižším podílu paliva, např. 1:16, se jedná o chudou směs.

Hranice zápalnosti směsi jsou od velmi bohaté směsi 1:7,4 až po velmi chudou směs 1:19,2, popř. až po 1:23,7 (platí pro motory s přímým vstřikem paliva, pokud pracují s vrstvenou směsí).

SOUČINITEL PŘEBYTKU VZDUCHU  λ je poměr mezi skutečným množstvím vzduchu ve směsi s palivem a teoreticky potřebným množstvím vzduchu pro dokonalé spalování:

                   množství přiváděného vzduchu v kg

   λ  =   -----------------------------------------------------

                    teoretická potřeba vzduchu v kg

 

Např.: λ 1 → 14,8 / 14,8=1 ;   λ  1,08 → 16,0 / 14,8 = 1,08 – jedná se o chudou směs, přebytek vzduchu je 8 %

U motorů s řízeným katalyzátorem pomocí  λ  sondy se součinitel přebytku vzduchu  λ  reguluje v rozmezí

0,97 až 1,03 tj. ± 3 %.

U dobře seřízených moderních karburátorových motorů se nejlepší hodnoty λ pohybují v rozmezí 0,9 až 1,1.

Při tvorbě směsi se musí v nasávaném nebo plnícím vzduchu kapalné palivo velmi jemně rozprašovat a velmi rychle odpařovat. Hlavní odpařování probíhá v sacím potrubí, nebo až ve válci motoru. Při spouštění studeného motoru a v období jeho zahřívání na správnou provozní teplotu se palivo na chladných stěnách sacího potrubí a válce motoru sráží (kondenzuje). Tím se směs výrazně ochuzuje o palivo, kterého musí být přidáváno o kondenzované množství víc, aby byla směs schopna zapálení.

Směšovací poměry ostatních paliv pro zážehové motory:  λ = 1
E 85 – 1:11; Etanol (bioetanol) – 1:9; Metanol – 1:6,5; LPG – 1:15,5; CNG – 1:17,2. [24]
Hustota vzduchu při 0 °C a normálním tlaku vzduchu 101,325 kPa je 1,29 kg.m³.

Tab. 1 Vliv směšovacího poměru λ na vlastnosti směsi. [3]

λ	Význam
< 0,5	dolní mez zápalnosti (bohatá), směs paliva se vzduchem již není zápalná
< 1,0	nedostatek vzduchu, bohatá směs paliva se vzduchem, zvýšený výkon, akcelerace
0,9–1,1	nejvyšší točivý moment, dobrý chod motoru, nevýhodný měrná spotřeba paliva
0,9	nejvyšší točivý moment, dobrý chod motoru, nevýhodná měrná spotřeba paliva
> 1,0	přebytek vzduchu, chudší směs paliva se vzduchem, úsporné, hospodárné
1,3–1,5	horní mez zápalnosti (chudá), směs paliva se vzduchem již není zápalná
1,6–1,7	horní mez zápalnosti (u chudých motorů)

15.5 Karburátor, druhy, princip činnosti jednoduchých karburátorů

Funkce
Karburátory jsou technicky nejstarším systémem pro vnější tvorbu směsi paliva se vzduchem pro zážehové motory. V češtině také dříve používaný název splynovač stručně charakterizuje princip tvorby směsi paliva se vzduchem.

Jeho používání bylo u automobilových motorů v našich podmínkách přibližně před 20lety nahrazeno elektronicky řízeným vstřikováním paliva. Důvodem zavedení vstřikování paliva je především snížení produkce emisí na minimum, asi 20 % snížení spotřeby paliva a až 15 % zvýšení výkonu.

Kromě technicky a historicky starších vozidel mají však karburátory stále své místo u malých a jednodušších motorů bez elektronické řídící jednotky. Používají se zejména u menších motorů motocyklů a skútrů. Rovněž u motorů tzv. malé mechanizace (zemědělské, zahradní, lesní, stavební apod.). Ke své činnosti nepotřebují na rozdíl od vstřikování paliva akumulátor s nabíjecí soustavou.

Úkolem karburátoru je co nejdokonaleji a rovnoměrně rozprášit palivo, aby se cestou sacím potrubím, sacím kanálem a následně ve válci dokonale smísilo se vzduchem a odpařilo. Tím zajistit plnění válců stejnorodou homogenní směsi v relativně správném směšovacím poměru. Stejně přesný směšovací poměr paliva a vzduchu, jako elektronicky řízený systém vstřikování paliva, nemohou karburátory v celém rozsahu otáček motoru technicky zajistit. Mezistupněm byly elektronicky řízené karburátory, které se však pro svou složitost a malou spolehlivost v praxi příliš neosvědčily.

Princip činnosti. Základem činnosti karburátoru je využití principu Venturiho trubice. Jde v podstatě o aerodynamicky tvarované a výrazně nejužší místo vsazené do sacího potrubí a sacích kanálů motoru, které nazýváme difuzor. V něm v důsledku zúžení dochází také k výraznému zvýšení rychlosti proudění vzduchu. Úměrně zvýšení rychlosti proudění vzduchu (80–120 m.s^-1) se v nejužším místě difuzoru zvyšuje podtlak. Tímto podtlakem se odsává kapalné palivo (benzin) z rozprašovací trubice. Odtud je palivo strháváno a rozprašováno do vzduchu, a proudí s ním asi 20x nižší rychlostí, čímž se dále rozprašuje a nasává přes sací potrubí a sací kanál do válce motoru. Tam se u zahřátého motoru zcela odpaří. Ke zkvalitnění rozprašování paliva na menší částice přispívá obvykle přisávání vzduchu přes přesný (kalibrovaný) otvor – vzdušník - do tzv. emulzní trubice. Tím se již předběžně palivo ředí vzduchem, vzniká emulze z paliva a vzduchu ještě před rozprášením v difuzoru.

Váhové množství (kg) vzduchu přiváděného do paliva je omezováno v každé funkční části karburátoru příslušným vzdušníkem. (Největším vzdušníkem je difuzor). Váhové množství (kg) přivedeného paliva je omezováno v každé funkční části příslušnou tryskou.
Trysky i vzdušníky snadno poznáme na skutečném karburátoru – jsou vyrobeny z důvodu snadné a přesné výroby kalibrovaných otvorů z mosazi. Ostatní hlavní části tělesa karburátoru bývají ze zinku nebo hliníkových slitin.

Mimo trysek pak stabilizuje průtok paliva plovákový systém, udržující stálou hladinu paliva v plovákové komoře. U bezplovákových karburátorů, palivo čerpá membránové čerpadlo poháněné pulzujícím tlakem a podtlakem z klikové skříně. Přívod paliva přes jehlový ventil je řízen regulační membránou ovládanou tlakovými změnami v difuzoru. (Obr. 64, str. 20)

Množství směsi, a tím i otáčky motoru, jsou řízeny škrticí klapkou nebo šoupátkem, např. u motocyklů. Ovládání škrticí klapky je pak prostřednictvím pedálu nebo rukojeti „plynu“.

Popis obr. 41. Spádový karburátor JIKOV 32 BST
V detailu „A“ je zobrazena činnost automatického sytiče. Byl v modernizovaném provedení karburátoru nahrazen mechanicky ovládaným sytičem – obr. 43. Důvodem byla možnost řízení úspory paliva řidičem.
„B“- zobrazuje činnost za nižších a středních otáček motoru. „C“ – činnost při maximálních otáčkách a maximálním výkonu motoru, včetně dodatečného přívodu paliva od trysky obohacovače do komory emulzní trubice. „D“ – činnost akcelerační pumpičky při rychlém sešlápnutí plynového pedálu. „E“ – činnost volnoběžného systému u zahřátého motoru. Všechen vzduch přicházející do karburátoru, včetně zavzdušnění plovákové komory prochází čističem vzduchu.

Druhy karburátorů (obr. 40)
Podle směru proudění vzduchu a směsi karburátorem rozdělujeme karburátory na vertikální, horizontální a spádové.
Vertikální – se u nás přestaly vyrábět kolem roku 1950 (Š 1101 Tudor). Jejich nevýhodou jsou vyšší sací tlakové ztráty vlivem proudění směsi zdola nahoru. 
Horizontální – se používají především u motorů motocyklů a motorů malé zemědělské, lesní a stavební mechanizace. Jejich výhodou je, že umožňují kompaktní a nižší stavbu motoru. U větších motocyklů se můžeme setkat s polospádovým provedením. Směšovací komora je od horizontální skloněna k motoru pod úhlem ≥ 30°. 
Spádové – v minulosti nejčastěji používané pro přípravu směsi u osobních automobilů. Mají nejmenší sací tlakové ztráty - proudění směsi pomáhá gravitace.

Podle počtu a funkce směšovacích komor:

• jednoduché,
• dvoustupňové,
• dvojité,
• dvojité dvoustupňové,
• rovnotlaké,
• šoupátkové.

Hlavními částmi karburátorů obvykle jsou:

• plováková komora,
• sytič – zařízení pro obohacení směsi při startu motoru,
• volnoběžný systém,
• přechodový systém,
• hlavní směšovací systém,
• akcelerační pumpička,
• obohacovač a spořič paliva.

Plováková komora

Jak již bylo uvedeno v souvislosti s vysvětlením základní funkce a činnosti karburátoru (obr. 39, 41), je hlavním úkolem plovákové komory regulovat přítok paliva a současně udržovat stálou hladinu paliva v karburátoru (± 1 mm). Stálá hladina paliva bývá nastavena na 5 až 8 mm pod úrovní odsávacích otvorů. Obsahuje jen nejnutnější zásobu paliva pro všechny systémy karburátorů, protože po zastavení motoru se vlivem zahřátí karburátoru palivo většinou odpaří.

Skládá se z nádoby plovákové komory, plováku a jehlového ventilu.
Aby nedošlo k selhání činnosti jehlového ventilu vniknutím nečistoty, musí palivo protékat jemným čističem paliva a čištění bývá ještě jištěno sítkem těsně před ventilem. Vlastní jehlový ventil se vyráběl z mosazi. U současných ventilů bývá kužel jehly z plastu. Rovněž plováky dříve mosazné jsou nahrazeny plastovými.

Pro lepší zabezpečení stálé hladiny bývají některé karburátory vybaveny odvětrávacím ventilem, který propojí prostor nad hladinou paliva s okolním ovzduším při zavření škrticí klapky. Při otevřené klapce o více než 15º je odvětrání uzavřeno, plováková komora je propojena s prostorem nad difuzory. Tímto ventilem se zabraňuje tlakovým změnám v plovákové komoře a kolísání hladiny paliva. Tento ventil musí mít vždy přeplňované motory, tj. i s náporovým přeplňováním (vlivem rychlosti jízdy), používaným u motocyklů. Uvnitř bývají i hlavní trysky, proto bývá plováková komora umístěna ve směru jízdy vpředu před difuzory, aby bylo zajištěno obohacení směsi při zrychlení a jízdě do kopce. Moderní karburátory šoupátkové, rovnotlaké a pro malou mechanizaci mívají centrální plovákovou komoru. Žebrované dno plovákové komory slouží pro zachycování kalů.  

U membránových (tj. bezplovákových) karburátorů nahrazuje funkci plovákové komory membránový regulátor. (Obr. 64)

Sytič – zařízení pro obohacení směsi při startu motoru

Při spouštění studeného motoru se velká část paliva ze směsi sráží a tvoří kondenzát paliva, na všech studených částech motoru, kterými při sání prochází. O toto palivo je směs velmi ochuzována a do válce by se bez dodatečného obohacení palivem dostala jen velmi chudá směs (λ ≥ 1,3) neschopná zapálení elektrickou jiskrou. Také malá rychlost proudění při nízkých spouštěcích otáčkách (150.min^-1) nestačí k normální funkci volnoběžného a hlavního směšovacího systému. Úkolem systému sytiče je proto směs obohatit tak, aby i po kondenzaci paliva se do oblasti zapalovací svíčky dostávala směs schopná zapálení (cca λ=0,9). Dodává proto směs až 5krát bohatší ve směšovacím poměru až 1:3 (λ=0,2).

Druhy zařízení pro obohacení směsi při startu studeného motoru:

• Přeplavovací kolík plovákové komory. Používá se u jednoduchých, obvykle šoupátkových, karburátorů, např. u malých motocyklů. Před startem se tlačítkem krátce stlačí plovák (cca 1 s) a přes otevřený plovákový ventil dojde k výraznému zvýšení hladiny v karburátoru („přeplavení“). Tím dojde k potřebnému obohacení směsi palivem.

• Obohacovací pumpička. Používá se obvykle u motorů malé mechanizace (např. žacích strojů apod.). Před startem bývá předepsáno např. 3 x zmáčknout pružné tlačítko obohacovače a tím vstříknout palivo pro obohacení do sacího potrubí.

• Vzduchová přívěra. (Na obr. 47) Při jejím uzavření je škrcen přívod vzduchu do karburátoru. Nastavuje se do činnosti většinou mechanicky. Současně se obvykle mírně pootevře škrticí klapka, aby mohl zvýšený podtlak více vysávat palivo z volnoběžného a hlavního systému. Díky vyosení jejího čepu a odpružení se při zvýšení otáček po startu samočinně pootevře. Méně často bývá ovládaná spouštěcí bimetalovou automatikou, např. podle teploty chladicí kapaliny nebo výfuku motoru. U motorů malé mechanizace (např. motorových pil) bývá její uzavření označeno polohou Choke = škrtit a otevření – O = open.

• Sytič. Je to v podstatě malý přídavný karburátor, nastavený na přípravu velmi bohaté směsi, ovládaný nejčastěji mechanicky plochým otočným šoupátkem. Princip činnosti je patrný z obr. 41–A. Nejčastěji bývá ovládán prostřednictvím strunového táhla sytiče, obr. 43.

Obr. 47 Složení automobilového spádového karburátoru SOLEX 1 B3 [3]

Volnoběžný systém

Funkce
Aby měl motor v nejnižších otáčkách (cca 850.min^-1) spolehlivý a pravidelný chod, potřebuje k tomu mít v karburátoru speciální systém, který je schopen připravovat směs při malém podtlaku a malé rychlosti proudění. Současně musí být umožněn plynulý přechod přípravy směsi na hlavní systém a do vyšších otáček motoru.

Činnost
Škrticí klapka nebo šoupátko jsou při volnoběhu nastaveny pomocí seřizovacího šroubu (obr. 43) na malou štěrbinu, kterou proudí vzduch vysokou rychlostí. Do této štěrbiny ústí také 2 až 3 kanálky volnoběhu. Úměrně zvýšení rychlosti proudění se ve štěrbině vytváří největší podtlak, kterým je emulze paliva se vzduchem odsávána. Emulze, tj. velmi bohatá směs (např. 1:1), se vytváří v karburátoru přiváděním vzduchu do paliva. Správný poměr paliva omezují trysky volnoběhu a množství vzduchu vzdušníky volnoběhu. Další vzduch pro správné složení směsi je přiváděn oběma štěrbinami kolem škrticí klapky. Na vedlejším obr. 48 je zobrazen poměrně složitější volnoběžný systém, používaný ve své době u nejnovějších typů automobilních karburátorů. Ventil vypínání chodu naprázdno je ovládán elektromagneticky. Při zapnutí zapalování se otevře a při vypnutí zapalování je silou vratné pružiny uzavřen. Zabraňuje se tím tzv. doběhovým samozápalům při vypnutí zapalování u zahřátých motorů.

Přechodový systém

Funkce
Zajišťuje plynulý přechod přípravy směsi z volnoběžného systému k hlavnímu systému do oblasti částečného zatížení. Současně tím zajišťuje plynulý a rovnoměrný nárůst otáček bez tzv. „děr v plynu“.

Činnost
Při přechodu z volnoběžných otáček do spodní oblasti částečného zatížení se prostřednictvím pedálu (nebo rukojeti plynu) pootevírá škrticí klapka (šoupátko). Tím se dostávají postupně přechodové otvory do oblasti vysokého podtlaku ve štěrbině škrticí klapky nebo šoupátka. Z těchto otvorů se nasává přídavná směs, která zabraňuje „díře v plynu“ při přechodu do vyšších otáček. U šoupátkových karburátorů to zajišťuje také správné nastavení jehly šoupátka.

(Obr. 45) Se zvětšujícím otevřením škrticí klapky (šoupátka) působí na rozprašovač v difuzoru hlavního systému vyšší podtlak než je ve volnoběžném systému a tím se samočinně volnoběžný systém vyřadí z činnosti. Obvykle až do natočení škrticí klapky na 12-20° fungují společně volnoběžný a hlavní systém.

Hlavní systém
Funkce: Zajišťuje přípravu směsi ve správném směšovacím poměru v celé oblasti od částečného až po plné zatížení.

Činnost
Při dalším otevírání škrticí klapky spolu se vzrůstajícím průtokem vzduchu se v difuzoru podstatně více zvyšuje podtlak než rychlost proudění. Zvýšeným podtlakem by ovšem bylo odsáváno více paliva, než je potřeba, a tím by došlo k nadměrnému obohacení směsi. Proto je palivo přisáváno přes systém emulzní trubice, který předběžně ředí palivo vzduchem (tvoří emulzi paliva se vzduchem) a zabraňuje tak nadměrnému obohacení směsi.

V oblasti částečného zatížení, kde probíhá hlavní využití vozidel při jízdě, je požadován co nepřesnější a stálý směšovací poměr (1: 14,8). Za klidového stavu a při volnoběhu je úroveň hladiny v komoře (šachtě) emulzní trubice (obr. 51) stejná jako v plovákové komoře. Při zvyšování otáček a podtlaku v difuzoru dochází k odsávání paliva z komory emulzní trubice. Hlavní tryska omezuje svým kalibrovaným otvorem přítok paliva, aby se motor nezahltil bohatou směsí.

Dochází ke snižování hladiny paliva v komoře emulzní trubice a postupnému odkrývání otvorů v emulzní trubici. Těmito otvory je do paliva přes vzdušník emulzní trubice přisáván vzduch. Tvořící se velmi bohatá směs a také vzduchem zpěněné palivo (tj. emulze) svým obsahem vzduchu směs ochuzuje. Brání tak nejen nadměrnému obohacení směsi palivem, ale současně přispívá k dokonalejšímu směšování paliva se vzduchem. Čím je více otvorů emulzní trubice při zvyšujících otáčkách odkrytých, tím je více směs ochuzována.

Systém hlavní trysky, hlavního vzdušníku a emulzní trubice spolu s  difuzory zabraňuje také překročení maximálních, kritických otáček motoru a jeho zničení.

U šoupátkových karburátorů plní funkci regulace bohatosti směsi systém, který tvoří jehla šoupátka, emulzní komora, hlavní a jehlová tryska.

Pro dokonalejší zabezpečení stálého směšovacího poměru a pružnějšího chodu motoru se používaly u automobilů v posledním období montáže karburátorů (cca 1970 až 1992) obvykle dvoustupňové karburátory, tj. se dvěma, postupně se otevírajícími difuzory. (Obr. 52a, 52b) V přechodném období (1990 až 1992) se u i nás velmi krátce montovaly málo spolehlivé elektronicky řízené karburátory.

Karburátory s proměnnou velikostí difuzoru řešenou pomocí klapek se v praxi neosvědčily. Místo nich se i u automobilů používaly šoupátkové rovnotlaké karburátory (např. od fy SU). V současnosti se rovnotlaké karburátory ještě používají nejčastěji u větších motocyklových motorů, pokud již nebyly nahrazeny vstřikováním paliva.

Orientační výpočet průměru difuzoru, hlavní trysky a hlavního vzdušníku

Pokud má motor určitého zdvihového obsahu pracovat v určitém rozsahu otáček, musí být osazen karburátorem s odpovídajícím průměrem difuzoru a mít pro správné směšovací poměry odpovídající průměry trysek a vzdušníků.

„U dvoustupňových karburátorů musí součet plošných průřezů obou difuzorů (mm²) odpovídat ploše průřezu vypočteného pro jednostupňový karburátor.“

Tryska se vypočítá: průměr difuzoru (mm) x 5 = výsledek (v setinách mm), (např. difuzor má průměr 21mm, tryska → vel. 105, tj. o průměru 1,05 mm)

Vzdušník se vypočítá: velikost trysky (setiny mm) + 60; (tryska 105, vzdušník 165) Poměry průřezu difuzorů pro dobrou akceleraci bývají obvykle cca 40 /60 %. I. stupeň např. průměr 20 mm a II. stupeň průměr 24 mm apod. [28]

Podtlakové ovládání 2. stupně je až do 43±3°otevření škrticí klapky 1. stupně mechanicky (vačkou) blokováno. Jinak by také nebylo možné brzdit motorem. Teprve při větším natočení škrticí klapky 1. stupně může membrána stlačovat pružinu a přiměřeně ovládacímu podtlaku otevírat škrticí klapku 2. stupně.

Akcelerační pumpička
Slouží k potřebnému obohacení směsi při rychlém otevření škrticí klapky, kdy podtlak v difuzoru se náhle velmi sníží. Vzduch má asi 600x nižší hustotu než palivo, a proto na rozdíl od paliva velmi snadno urychlí své proudění difuzorem. Za této situace vstříkne akcelerační pumpička přiměřené množství paliva, aby směs nebyla ochuzená a motor se místo rychlého zvýšení otáček nedusil.

Akcelerační pumpičky jsou nejčastěji ovládané mechanicky vačkovým mechanizmem spojeným s ovládáním škrticí klapky. Vlastní pumpička bývá pístová nebo membránová, která může být i ovládána pouze podtlakem.

Princip činnosti je zřejmý z obr. 41 a 50. Při uvolnění plynového pedálu se nasává palivo přes kuličkový sací ventil za současného uzavření výtlačného ventilu. Při pomalém „přidávání plynu“ a stlačování pístku nebo membrány stačí se všechno palivo vrátit přes obtokovou trysku (na obr. není zobrazena) zpět do plovákové komory. Při prudkém přidání plynu se potřebné množství paliva vstříkne vstřikovací tryskou do difuzoru 1. stupně (0,5 až 0,8 cm³ na jeden zdvih pumpičky).

Šoupátkové karburátory, s výjimkou speciálních karburátorů pro sportovní využití, obvykle akcelerační pumičku nemají. Obohacení směsi při prudkém přidání plynu zajišťuje správné seřízení polohy jehly šoupátka, hladiny paliva v plovákové komoře a správná funkce přechodového systému.

Rovnotlaké šoupátkové karburátory akcelerační pumpičku nepotřebují, protože při jejich činnosti působí v difuzoru téměř konstantní podtlak. Vliv na nepatrně menší akceleraci běžnému používání vyhovuje, vadí jen při sportovním použití.

Obohacovače
Pro dosažení maximálního výkonu motoru a maximálních otáček při plném zatížení motoru je potřebná obohacená směs λ 0,8-0,9. Hlavní systém sám nemůže trvale toto obohacení zajistit. Proto bývají automobilové karburátory vybaveny mechanicky nebo častěji podtlakově ovládaným obohacovačem (obr. 47, 49). Také mohou mít tzv. ekonostat, což přídavný systém složený ze dvou trysek a vzdušníku Při nejvyšším podtlaku samočinně obohacuje směs v oblasti výkonu nad 85 %. (Karburátory ESDR a SEDR - Š 136 apod.)

Spořiče
Nejúčinnější z používaných spořičů u automobilních karburátorů je systém, který uzavírá přisávání paliva přes volnoběžný systém při nuceném chodu naprázdno, tj. při brzdění motorem. Při tom dochází k výraznému zvýšení podtlaku za zavřenou škrticí klapkou. Podtlakem ovládaný spínač za této situace přeruší průtok elektrického proudu do elektromagneticky ovládaného ventilu vypínání chodu naprázdno (volnoběhu), obr. 47,48 a např. Jikov 32SEDR.Tím je téměř úplně zabráněno odsávání paliva z volnoběžného systému. Mimo palivo, které se odsává přes přechodové kanálky.
Škrticí klapky musí mít při uzavření ve směšovací komoře alespoň vlasovou mezeru. (1. i 2. komora 0,10–0,12 mm).

15.6 Základy údržby, seřizování a oprav palivových soustav s karburátorem

(Především u palivových soustav malé mechanizace a jednostopých vozidel).

Úvodem je třeba říci, že karburátory přes zdánlivou složitost jsou ve své podstatě relativně jednoduché, i když málo dokonalé zařízení na přípravu směsi. Pokud se zcela zamezí vniknutí nečistot a vody do karburátoru, tak je jejich provoz dlouhodobě velmi spolehlivý. Proto je důležité kvalitní čistění paliva (nejlépe papírovým filtrem) a zabránění jakémukoliv vniknutí nečistot při montážních zásazích, čerpání paliva apod.

Rovněž také při mytí motoru nesmí dojít k vniknutí nečistot a vody např. do plovákové komory. Jednoduché karburátory tam mívají zavzdušňovací otvor a netěsný kolík obohacovače.

Nádrže
Základní péče, zejména u sezónně používaných vozidel, např. motocyklů, skútrů a motorů malé mechanizace, začíná v péči o palivo v nádrži. Postupujeme podle manuálu výrobce.

Mimo dobu používání dochází ke kondenzaci vody v nádrži tím více, čím je méně nádrž naplněna palivem. Na dlouhou, např. 5 měsíční přestávku, je vhodné všechno palivo z nádrže i karburátoru vypustit. U krátkých přestávek postačí zcela zaplnit nádrž palivem – neurčí-li výrobce jinak. 

Výhodou současné doby je přidávávání bioetanolu 3–5%, který případné malé množství kondenzované vody pohltí. Má to také negativní vliv na korozní působení uvnitř nádrže. V předchozím období bylo nutné přidat na začátku zimního období a v jeho průběhu cca 0,5-1% denaturovaného lihu nebo např. speciální přípravek proti zamrzání vody v benzinu - Velfobin. Najdete na http://www.velvana.cz/velfobin/produkt/. Jinak vznikaly problémy s kondenzovanou vodou, jejím zamrzáním v palivovém potrubí a tvorbou malých vodních kuliček s velkým povrchovým napětím, které při přidání plynu uzavřely i hlavní trysku, motor se dusil a nešel do otáček. Při kontrole stavu nádrže ji vypláchneme a podle úrovně poškození, např. korozí, rozhodneme, zda není nutná výměna.

Nutné je ověřit funkčnost systému zavzdušňování nádrže a odstranit závady těsnění a poškození víčka. Rovněž prověříme stav palivového kohoutu, včetně sítka a fíbrového těsnění - vadné části vyměníme.

Palivové potrubí, hadice, spoje, čističe paliva

Při výměně poškozených hadic používáme jen k tomu účelu určené hadice a výrobcem předepsané svorky, které pozorně a citlivě utahujeme. Hadice musí být řádně upevněné, zajištěné proti prodření o ostré hrany apod.
Vždy pečlivě kontrolujeme těsnost spojů a odolnost hadic proti sesmeknutí. Hrozí vážné nebezpečí požáru!

Čističe paliva jsou buď sítkové, nebo papírové. Sítkové je nutno pravidelně podle manuálu výrobce a v případě ucpání vyčistit a papírové vyměnit. Nesmí přitom dojít k zanesení nečistot do systému, což bývá poměrně častou příčinou zbytečných poruch při neodborném provedení práce!!!

Dopravní čerpadla
U karburátorových motorů, pokud není řešena doprava samospádem, je použito membránového dopravního čerpadla.

Možnost poruchy roste s dobou používání, ujetými km apod. Životnost a nutnost repase, seřízení a případné výměny byla podobně jako u karburátoru stanovena na 60 až 80 tis. km. Pečliví motoristé měli obvykle náhradní „AC pumpu“ nebo alespoň náhradní membránu ve výbavě vozidla. (Obr. 5)

Nelze-li motor nastartovat, nebo přestane pracovat, a není zřejmá jiná zásadní porucha, prověříme, zda do karburátoru benzin přitéká. Po sejmutí přívodní hadice ke karburátoru a zajištění zachycování paliva do vhodné nádoby protočíme motorem. Teprve po tomto ověření a zajištění bezproblémové dopravy paliva postupujeme dále a podle znalostí zkontrolujeme funkci zapalování, karburátoru apod.

Karburátory

Pro opravy a seřizování karburátorů je nezbytné mít k dispozici příslušný dílenský manuál – návod na seřízení.
Z toho důvodu jsou dále uvedeny (mimo některých typických příkladů) pouze obecně platné zásady pro odstraňování poruch, údržbu a opravy karburátorů.

Manuály výrobců karburátorů jsou poměrně snadno dostupné pomocí webových vyhledavačů, např. na
http://jawagallery.net/?page=clanky/prirucky
http://www.jawamania.cz
http://www.frostskoda.czweb.org/download%20data/Automobilov%FD%20karbur%E1tor.doc
http://www.motorjikov.com/wp-content/uploads/2012/07/Servis_prirucka_motor_2T_JIKOV.pdf
http://www.eurooldtimers.com/functions/get_file_manualy.php?id=3474

Nejčastější typické poruchy karburátorů

Pokud se motor daří nastartovat, ale dusí se při přidávání otáček, bývá nejčastější příčinou voda v karburátoru – bylo již popsáno u nádrže paliva. Další příčinou může být nečistotou ucpaná tryska volnoběhu, méně často pak i hlavní tryska.

U šoupátkového karburátoru může být příčinou také uvolněná pružná seřizovací pojistka jehly, kterou se nastavuje poloha jehly šoupátka.

U dvoudobého motoru může být příčinou, že se karburátor nedá seřídit závada na utěsnění klikové skříně. Obvykle je patrná i zvětšená vůle v ložiscích. Nezbytná je v tom případě jak výměna hřídelových těsnicích kroužků „Gufero“, tak i ložisek. Rovněž je nutné vyloučit jiné přisávání falešného vzduchu, např. vadné utěsnění sacího potrubí za karburátorem, nadměrnou vůlí hřídelky škrticí klapky v tělese karburátoru apod. Pro správnou diagnostiku této závady je nejlépe změřit úroveň podtlaku vakuometrem. Přípojky k vakuometru mají obvykle jen rovnotlaké karburátory a karburátory pro víceválcové motory.

Pokud nemáme jistotu, že jsou hřídelová těsnění (Gufero) poškozena a chceme vyloučit závadu v karburátoru, je nutné předem zkontrolovat, zda je skutečně karburátor funkční. Zkontrolujeme základní seřízení karburátoru, hladinu paliva, chod škrticích klapek a těsnost jejich hřídelek (přisávání falešného vzduchu).

Zejména u membránových (bezplovákových) karburátorů je diagnosticky nejspolehlivější kontrolou funkčnosti utěsnění systému sání provedení zkušební výměny karburátoru, který na jiném motoru stejného typu spolehlivě funguje.

Mírně prohnuté příruby ≤ 0,5 mm kontrolujeme pravítkem na průsvit a zbrousíme na rovné desce přes brusné plátno.

Při větším prohnutí, aby bylo možné dokonalé utěsnění, je obvykle nutné karburátor vyměnit. K prohnutí příruby dochází při necitlivém utahování upevňovacích šroubů karburátoru k sacímu potrubí. Bývá to jednou z častých příčin poměrně vážné závady, tj. přisávání falešného vzduchu. Mají-li hřídelky škrticích klapek znatelnou vůli ≥ 0,15 mm, je nutná výměna karburátoru, nebo renovace uložení hřídelek škrticích klapek na lícovací úrovni H7/f7. U dvoudobého motoru může přisávání falešného vzduchu snížit kvalitu mazání motoru natolik, že může být i příčinou zadření pístu!

Pro celkové vyčištění karburátoru je potřeba provést jeho demontáž tak, aby všechny části a kanálky se daly pročistit vymytím a vyfoukáním stlačeným vzduchem. Při demontáži udržujeme maximální pořádek a čistotu. Musíme mít přehled, odkud součástky vymontujeme. Proto je přehledně rozložíme, označíme, případně ofotíme.

Papírová těsnění není možné nahradit běžným těsnícím tmelem – proto je také zbytečně neničíme. Vyhovují pouze speciální tmely na karburátory, např. Curil T. Běžné těsnící tmely po rozleptání palivem způsobují ucpávání trysek, zejména volnoběhu!!!

V rozloženém stavu karburátor vymýváme technickým benzinem, lihem apod. Odstraníme také všechny pryskyřičné zbytky, které se usazují při používání málo aditivovaného paliva. Trysky a vzdušníky čistíme silonovým vlascem, popř. žíní - nikdy ne ocelovými drátky, abychom neporušili průtočnost trysky. Všechny kanálky a trysky profoukneme stlačeným vzduchem. Zkontrolujeme stav a funkci jehlového ventilu – je nutný bezvadný stav bez známek vyklepání hlubší drážky a váznutí. 

Při montáži samotného karburátoru vyměníme všechna vadná těsnění (papírová, fíbrová).

Pokud je možná podle manuálu pouze mechanická kontrola a seřízení hladiny paliva, provedeme ji před montáží plovákové komory. (Např. - na obr. 53 b je znázorněna kontrola a seřízení mezery mezi tělesem plováku a víkem při začátku dotyku s jehlovým ventilem - vložením hladké ocelové tyčky o průměru 10 mm - Jikov 32 SEDR - seřídí se přihýbáním páčky doteku jehly).