Vstřikovací čerpadlo naftového motoru

Vysokotlaké palivové čerpadlo (HPFP) je nedílnou součástí pohonné jednotky mnoha modelů vozidel a speciálních zařízení. Potřeba vysokotlakého palivového čerpadla je dána principem činnosti a konstrukcí vznětového spalovacího motoru (ICE).

Pro efektivní dodávku paliva musí být vstřikovací tlak ve vstřikovači 20krát větší než tlak ve válci. Například čerpadla hlavního potrubí systému Common Rail vytvářejí maximální tlak 1350-2000 barů.

Stabilní a nepřerušovaná dodávka paliva je zajištěna systémem skládajícím se z následujících hlavních prvků.

• palivový filtr a přívodní potrubí;
• nízkotlaká a vysokotlaká čerpadla;
• válcové vstřikovací trysky;
• senzory a také ovládací a spínací zařízení.

V závislosti na značce vozidla a konstrukčních prvcích jsou jednotky systému přívodu paliva připevněny ke karoserii a pohonné jednotce na různých místech.

Místo vstřikovacího čerpadla v systému přívodu paliva

Pomocí nízkotlakého čerpadla je motorová nafta přiváděna z nádrže přes filtr do potrubí pod tlakem přibližně 5 bar. Vstřikovací čerpadlo pak vytváří vysoký tlak a tlačí palivo do vstřikovačů. Dávkování je dosahováno průměrem trysky a dobou otevření ventilu, která je regulována elektronickým systémem řízení vstřikování nebo přetlakem na jehlové tyči v případě mechanického vstřikovače. Přebytečné palivo se vrací do nádrže recirkulačním potrubím.

Zařízení vstřikovacího čerpadla

Bez ohledu na výkon a konstrukční vlastnosti spalovacího motoru je použit identický princip činnosti vysokotlakého palivového čerpadla, založený na vytváření tlaku převyšujícího tlak ve válci, díky párům plunžrů. Vysokotlaká čerpadla pro dieselové motory mají řadu společných prvků a dílů, a to:

• hnací hřídel;
• sací a výfukové ventily;
• pár plunžrů – válec + píst;
• vratná pružina;
• obtokový ventil;
• vsuvky pro připojení palivového potrubí.

Podle způsobu dodávky paliva:

• přímý – každý pár plunžrů je připojen k vstřikovači, v okamžiku vstřikování je směs vstřikována do válce;
• akumulátor – čerpadlo dodává palivo do vysokotlakého akumulátoru (HPA), na povel z elektronického řídicího systému každý vstřikovač dodává určenou porci do válce.

Podle způsobu pohonu hřídele:

• pohon klikovou hřídelí spalovacího motoru – typický pro většinu dieselových motorů;
• Pohon z nezávislého hydromotoru – instalovaný na velké silniční technice nebo vysokotonážních nákladních automobilech.

Způsobem řízení vstřikování:

• mechanický – palivo je přiváděno do vstřikovače mechanickým ovládáním ventilů čerpadla, přenášením pohybu přes páry ozubených kol a vačky;
• elektronický – vstřikování je řízeno elektronickou jednotkou, která vysílá signál, nastavuje okamžik a dobu otevření ventilu pro přívod paliva.

V závislosti na značce a konstrukci spalovacího motoru se používají:

• in-line;
• rozdělení;
• a hlavní

In-line vstřikovací čerpadla paliva

Konstrukčním znakem je, že válce jsou uspořádány v řadě nebo ve tvaru V. Jedná se o nejběžnější typ čerpadla používaný na většině modelů nákladních automobilů a traktorů. Na obrázku je schéma vysokotlakého palivového čerpadla se 6 plunžry.

In-line čerpadla se osvědčila jako spolehlivá a odolná zařízení. Počet párů plunžrů se rovná počtu válců motoru. Palivo je přiváděno přes vsuvku tlakového potrubí 1 přímo do vstřikovače.

Při instalaci řadových vysokotlakých palivových čerpadel se nízkotlaké posilovací čerpadlo instaluje samostatně nebo je konstrukčním prvkem spalovacího motoru.

Vstřikovací čerpadlo distribučního typu

Čerpadla rozdělovacího typu nalezla díky své kompaktnosti a vysoké funkčnosti široké uplatnění v moderních osobních automobilech, kde má zvláštní význam spotřeba paliva a dynamický výkon pohonné jednotky.

Na obrázku je schéma modelu vysokotlakého palivového čerpadla s vestavěným palivovým čerpadlem, nahrazujícím nezávislé nízkotlaké čerpadlo.

Distribuční čerpadla se podle způsobu pohonu a provozu přesných párů dělí na:

Zvláštností koncových distribučních čerpadel je, že píst spolu s vratným pohybem vykonává rotační pohyb, díky přítomnosti originální vačkové podložky s válečky.

U rotačních čerpadel plunžry provádějí vratný pohyb a pohybují se směrem k sobě. V tomto případě se palivo tlačí do vysokotlaké komory.

Hlavní řada TNDV

Nejjednodušší jsou hlavní čerpadla vačkového typu. Používají se jako součást systému Common Rail, když je potřeba vytvořit požadovaný tlak ve vysokotlakém palivovém čerpadle a následně elektronická jednotka distribuuje palivo do vstřikovačů.

Vzhledem k absenci složitých, pohyb přenášejících, přesných párů, které vyžadují vysokou přesnost provedení, stejně jako kompaktní rozměry, jsou vysokotlaká palivová čerpadla hlavní řady široce používána jak v osobních automobilech, tak v těžkých zařízeních pracujících v obtížných provozních podmínkách.

Díky přítomnosti palivového akumulátoru se v osobních automobilech používají jednopístková vstřikovací čerpadla – to výrazně šetří místo bez ztráty účinnosti.

Ovládací a spínací zařízení

V moderních dieselových pohonných jednotkách hrají důležitou roli zařízení pro sledování a řízení charakteristik systému dodávky paliva. Jejími hlavními prvky jsou:

• přepínání vodičů, indikátorů a signálních světel na ovládacím panelu;
• snímače – hladina paliva v nádrži, stejně jako tlak na nízké a vysoké straně vysokotlakého palivového čerpadla;
• elektronická řídicí jednotka;
• vysokotlaký elektromagnetický ventil – lze instalovat jak na čerpadlo, tak na vstřikovače.

Elektronická řídicí jednotka je propojena s palubním počítačem vozidla. V závislosti na provozním režimu spalovacího motoru je ovládáním vysokotlakého elektromagnetického ventilu do válce dodáváno různé množství paliva.

Parametry pro dávkování a vstřikovací moment jsou:

• frekvence otáčení hnacího hřídele;
• tlak paliva;
• trvání pulsu na cívce ventilu.

Spolu s řízením vstřikování provádí elektronická jednotka v rámci funkcí palubního počítače diagnostiku systému přívodu paliva.

Diagnostika vstřikovacího čerpadla

Navzdory automatické diagnostice vysokotlakého palivového čerpadla je při každém startu a také během provozu spalovacího motoru v různých režimech nutné pravidelně vyhodnocovat charakteristiky systému přívodu paliva během plánované údržby. I při včasné plánované údržbě se mohou během provozu objevit příznaky, které indikují poruchu. První příznaky problému jsou:

• potíže při startování – zejména s ohledem na startování vznětového motoru v zimě;
• náhlé zastavení motoru;
• nerovnoměrné otáčení klikového hřídele doprovázené otřesy nebo poklesy tahu;
• ztráta výkonu nebo neschopnost nabrat rychlost u osobních automobilů;
• zvýšená spotřeba paliva při stabilním stylu jízdy.

Je nutné počítat s tím, že vizuální kontrola neumožní identifikovat závady na vysokotlakém palivovém čerpadle. Některé závady diagnostikuje palubní počítač. Pouze na speciálním stojanu a rozebráním čerpadla je možné přesně určit problematickou jednotku nebo část, stejně jako příčinu poruchy.

Porucha palivového čerpadla

Navzdory neustálému zlepšování konstrukce systému přívodu paliva zůstávají hlavní důvody selhání vysokotlakého čerpadla nezměněny, a to:

• motorová nafta nízké kvality;
• použití paliva nevhodného pro sezónu;
• použití padělaného spotřebního materiálu – palivový filtr;
• předčasná výměna filtru;
• poruchy palubní elektroniky a zejména řídicí jednotky vstřikovacího čerpadla paliva;
• špatná kvalita/předčasná údržba.

Důsledkem uvedených důvodů jsou následující vady dílů a jednotek čerpadla:

• vůle v páru pístů – v důsledku toho není možné vytvořit potřebný tlak na vstřikovače;
• ucpání kanálů na výtlačné straně čerpadla – to vede k narušení jednotnosti režimu dávkování;
• opotřebení a deformace dílů vede k zaseknutí třecích párů a zastavení čerpadla.

Včasná diagnostika a správná údržba zajistí správnou funkci nejen částí vstřikovacího čerpadla, ale motoru jako celku.

Údržba a opravy palivových vstřikovacích čerpadel

Při pravidelném servisu a používání kvalitního paliva a spotřebního materiálu budou všechny typy vysokotlakých palivových čerpadel pro dieselové motory správně sloužit po celou dobu životnosti vozidla.

V případě poruchy odborníci doporučují koupit nové palivové vstřikovací čerpadlo a kompletně jej vyměnit. Je třeba počítat s tím, že jednotky mají zvýšené požadavky na přesnost a jsou vzájemně sladěny ve výrobním závodě. V tomto případě touha ušetřit peníze a vyměnit poškozenou část provizorním způsobem vede k obnovení funkčnosti čerpadla na krátkou dobu, což s sebou nese další neodůvodněné výdaje.

Racionálním způsobem, jak optimalizovat náklady na opravu vysokotlakého palivového čerpadla, by bylo kontaktovat specializovanou firmu za účelem nákupu sad originálních náhradních dílů pro palivové čerpadlo naftového motoru pomocí oficiálního katalogu výrobce vysokotlakého palivového čerpadla.

Konstrukce vysokotlakého palivového čerpadla je taková, že v případě opravy je dvojice plunžrů instalována jako kompletní sada. V opačném případě se výrazně sníží životnost obnoveného čerpadla. Nejznámější značky vysokotlakých čerpadel Výroba vysokotlakých palivových čerpadel pro vznětové motory je složitý technologický proces, který vyžaduje vysoce přesná obráběcí centra schopná provádět řadu operací z jednoho seřízení obrobku. Proto si výrobu takto složitých výrobků může dovolit pouze moderní specializovaný strojírenský podnik s vozovým parkem obráběcích strojů a vyškoleným personálem.

Dnes jsou vysokotlaká palivová čerpadla vyráběna:

• známých výrobců vozidel a speciální techniky, např.: Komatsu, CAT, Hitachi, HYUNDAI, JCB, VOLVO, New Holland, Liebherr.
• společnosti specializující se na vývoj a výrobu komponentů a náhradních dílů pro širokou škálu modelů automobilů a speciální výbavy, např.: Delphi, Siemens, Zexel, Denso, Bosch.
• specializované podniky zaměřené na výrobu celků a dílů pro pohonné jednotky těžkých nákladních vozidel pro podnikání, dále nakládací a speciální zařízení, jako jsou Mefin a Doowon.

Chcete-li rychle vybrat originální vstřikovací čerpadlo paliva nebo analog se stejnými vlastnostmi, musíte použít návod k obsluze spalovacího motoru.

Pokud máte nějaké potíže s určením modelu čerpadla, je lepší kontaktovat specialisty.