Vstřikovací čerpadla nafty (ON)

Vývoj a použití.

Vznik a vývoj vstřikovacích čerpadel vznětových motorů je fascinující příběh technologického pokroku, který začal koncem 19. století. Německý inženýr Rudolf Diesel vynalezl v roce 1893 vznětový motor, jehož cílem bylo vytvořit účinnější řešení než tehdejší parní a spalovací motory. V prvních letech se používaly velmi primitivní systémy vstřikování paliva s nízkou přesností, což vedlo k omezené účinnosti a spolehlivosti těchto motorů.

Ve dvacátých a třicátých letech 20. století došlo k významnému pokroku díky zavedení mechanických vstřikovacích čerpadel poháněných přímo motorem. Tato čerpadla, jako například model vyvinutý firmou Bosch, se stala oblíbenými v automobilech a zemědělských strojích a umožnila efektivnější dodávku paliva do válců.

Dalším krokem ve vývoji byla rozdělovací čerpadla, zavedená v 50. letech 20. století. Umožňovala přesnější řízení vstřikování paliva, což zlepšilo výkon a hospodárnost motoru. Příkladem jsou čerpadla typu VE, která se hojně používala v osobních a nákladních automobilech. V 60. letech 20. století se objevila sekční čerpadla, která měla samostatné sekce pro každý válec, což umožňovalo přesnější kontrolu nad množstvím vstřikovaného paliva a používala se ve velkých nákladních automobilech a stavebních strojích.

V 80. a 90. letech 20. století došlo k revoluci v technologii vstřikování paliva zavedením elektronického řízení. Elektronické řídicí jednotky (ECU) začaly řídit činnost vstřikovacích čerpadel, což umožnilo ještě přesnější řízení spalovacího procesu. Příkladem je systém EDC (Electronic Diesel Control) od společnosti Bosch.

Průlom v technologii vstřikování paliva do vznětových motorů přineslo zavedení systémů common rail na konci 90. let 20. století. Tento systém odděluje tvorbu tlaku od procesu vstřikování, což umožňuje velmi vysoké vstřikovací tlaky a přesné řízení dávkování paliva. Palivo je uloženo vespolečném zásobníku (rail) a do vstřikovačů je dodáváno pod vysokým tlakem, což umožňuje vyšší účinnost spalování a nižší emise výfukových plynů.

Dnes používané vstřikovací systémy se vyznačují vysokou přesností, vysokým vstřikovacím tlakem až 2 000 barů a pokročilým elektronickým řízením.

Vstřikovací čerpadla pro vznětové motory prošla dlouhou cestou vývoje od primitivních mechanických systémů až po špičkové, elektronicky řízené systémy common rail, což vedlo k výraznému zlepšení účinnosti, spolehlivosti a ekologických parametrů vznětových motorů.

Konstrukce a princip činnosti.

Řadové (sekční) vstřikovací čerpadlo.

V těle čerpadla tohoto typu jsou pístní sekce uspořádané v řadě, která odpovídá počtu válců motoru. Každá výtlačná sekce se skládá z pístu a válce. Píst se pohybuje ve válci a stlačuje palivo pod pohybem vačkového válce, který mění rotační pohyb na vratný. Vačkový hřídel je klíčovým prvkem, který pohání písty a umožňuje stlačování paliva. Činnost čerpadla je řízena regulátorem otáček, který může být mechanický nebo elektronický. Je zodpovědný za řízení otáček motoru tím, že reguluje množství paliva dodávaného do válců. Na výstupu každé výtlačné části jsou vstřikovací ventily, které se pod tlakem paliva otevírají a umožňují proudění paliva do potrubí vedoucího ke vstřikovačům. Vedení dopravují palivo pod tlakem ke vstřikovačům, které vstřikují palivo do spalovacího prostoru motoru. Seřizovací mechanismus umožňuje nastavit časování začátku vstřikování paliva, což je rozhodující pro optimální provoz motoru při různém zatížení a otáčkách.

Rozdělovací vstřikovací čerpadlo (VE/VP).

Na trhu se vyskytují axiální a radiální rozdělovací čerpadla. Rozdíl spočívá v prvku (prvcích), který se používá k vytvoření vysokého tlaku paliva uvnitř vstřikovacího čerpadla. Hnací hřídel připojená k motoru pohání pohyblivé části čerpadla, otáčí výtlačnými prvky a synchronizuje jejich činnost s motorem. Rozdělovač je vedle prvků pro stlačování paliva klíčovou součástí čerpadla, která je zodpovědná za rozdělování paliva do jednotlivých válců. Otáčí se uvnitř tělesa čerpadla a je poháněn hnací hřídelí. Lopatkové čerpadlo, umístěné v sací části, je zodpovědné za nasávání paliva z nádrže a jeho předstlačení před dodáním do výtlačných prvků. Výtlačný prvek, který se skládá z pístu a válce, stlačuje palivo na vysoký tlak. Pohyb pístu je synchronizován s otáčením hnacího hřídele. Regulační ventil řídí množství paliva dodávaného do pístového prvku, což umožňuje přesné dávkování paliva podle potřeby motoru. U starších konstrukcí byly úhel vstřiku i dávkování paliva regulovány mechanicky nebo pneumaticky. Novější rozdělovací čerpadla jsou vybavena elektrickým regulátorem nebo elektronickou řídicí jednotkou. Zejména ty druhé umožňují poměrně přesné a rychlé nastavení parametrů vstřikování paliva, a to díky odpovídajícímu provoznímu algoritmu čerpadla uloženému v jeho řídicí jednotce.

Jednotková/jednosekční čerpadla (jednotlivé vstřikovací jednotky PLD/UPS/EUP).

Jednotkové vstřikovací čerpadlo je moderní systém vstřikování paliva používaný především ve velkoobjemových a výkonných vznětových motorech. Toto řešení se používá v užitkových vozidlech, jako jsou nákladní automobily, zemědělské a stavební stroje. Každý válec motoru má své samostatné vstřikovací čerpadlo, což umožňuje velmi přesné řízení vstřikování paliva.

Srdcem jednotkového vstřikovacího čerpadla PLD je těleso čerpadla, které je vyrobeno z robustních materiálů, jako je ocel nebo litina, aby odolalo vysokým tlakům a zatížením. Uvnitř tělesa je píst, který se pohybuje ve válci. Tento píst je poháněn vačkovým hřídelem, který převádí rotační pohyb hřídele na vratný pohyb pístu. Vačkový hřídel je synchronizován s motorem, což umožňuje přesné řízení časování vstřikování paliva. Každé čerpadlo je vybaveno elektroventilem, který se pod kontrolou řídicí jednotky motoru otevírá, aby umožnil průtok paliva do potrubí vedoucího ke vstřikovačům. Tento ventil také řídí množství paliva dodávaného do spalovacího prostoru, což je rozhodující pro účinné spalování. Vstřikovače, připojené přímo k čerpadlům, vstřikují palivo přímo do spalovací komory pod velmi vysokým tlakem, což zajišťuje lepší rozprašování paliva a účinnější spalování. 

Systém PLD se vyznačuje vysokou přesností a spolehlivostí a schopností přesně řídit vstřikování paliva do každého válce zvlášť. Díky tomu mohou motory vybavené jednotkovými vstřikovacími čerpadly dosahovat lepší účinnosti spalování, nižších emisí a vyššího výkonu. Celková konstrukce čerpadla PLD je navržena tak, aby byl zajištěn dlouhodobý a spolehlivý provoz v náročných provozních podmínkách a rychlý servis v případě poruchy.

Vysokotlaká čerpadla (common rail).

Vysokotlaké čerpadlo v systému common-rail je klíčovou součástí, která je zodpovědná za vytváření a udržování vysokého tlaku paliva, které je pak přiváděno do lišty (common rail) a odtud ke vstřikovačům. Konstrukce tohoto čerpadla zahrnuje několik důležitých součástí, které společně zajišťují efektivní a spolehlivý provoz.

Těleso čerpadla, obvykle vyrobené z pevných materiálů, jako je ocel nebo litina, je základní konstrukcí, ve které jsou namontovány všechny klíčové součásti. Uvnitř tělesa je hřídel, která je poháněna motorem. Hnací hřídel prostřednictvím vaček a tlačných tyčí pohání výtlačné elementy, které stlačují palivo na vysoký tlak. Pístové prvky se skládají z pístů umístěných ve válcích. Pohyb pístů je generován vačkovou hřídelí, která převádí pohyb hnací hřídele na zpětný pohyb pístů. Čerpadlo je vybaveno vstupními a výstupními ventily, které řídí tok paliva do pístních elementů a z nich. Sací ventily se otevírají, když se písty pohybují směrem dolů, a nasávají palivo do válců, a výfukové ventily se otevírají, když se písty pohybují směrem nahoru, stlačují palivo a čerpají ho do railového zásobníku. Většina vysokotlakých čerpadel má jednu až tři výtlačné sekce.

V závislosti na modelu je tento typ čerpadla vybaven elektroventilem pro regulaci tlaku/výstupu paliva. Jako příslušenství se používají také snímače teploty paliva a elektromagnetické ventily odpojující jednu výtlačnou část. Elektroventil namontovaný v čerpadle nebo na liště, ovládaný řídicí jednotkou motoru (ECU), reguluje tlak paliva v systému common rail. Některá vysokotlaká čerpadla mají integrované předčerpávací čerpadlo, které je zodpovědné za čerpání paliva z nádrže a jeho přečerpávání do vysokotlaké sekce pro kompresi. 

Proces regenerace.

Čerpadla Bosch typů VP29/30 a VP44.

Proces obnovy začíná načtením obsahu paměti řídicí jednotky čerpadla a ověřením uložených chyb. Poté se rozeberou součásti čerpadla a zkontrolují se mechanické části. Při repasi čerpadla se vymění nebo opraví všechny klíčové součásti, včetně: elektronické řídicí jednotky, Hallova snímače, předčerpadla (přívodu), regulátoru úhlu vstřiku, vysokotlakých pístů, elektromagnetických ventilů dávky a úhlu vstřiku, hlavy nebo krytu. Po montáži nových dílů se čerpadlo přenese na zkušební stolici Bosch EPS 815 s nástavcem VPM844. Tam se provede plně automatický proces testování a kalibrace jeho provozních parametrů. Pozitivní výsledek tohoto procesu zaručuje, že v celém rozsahu otáček a zatížení motoru je zachována správná dodávka paliva a správný úhel vstřiku.

Jednotková/jednosekční čerpadla Bosch (PLD/UPS) a Delphi (EUP).

Díky systému Bosch CAMBOX zahrnuje naše nabídka také testování a regeneraci čerpadel, která jsou součástí jednotlivých vstřikovacích sad Bosch PLD/UPS. Regenerace tohoto typu čerpadla zahrnuje výměnu sady těsnění, jakož i kontrolu, čištění a případnou výměnu dalších prvků, jako je řídicí elektromagnetický ventil nebo prvky generující vysoký tlak. Závěrečná zkouška čerpadla probíhá na zkušební stolici Bosch EPS 815 vybavené výše uvedeným nástavcem.

Nabízíme také testování výkonu a repasování čerpadel ze systémů Delphi EUP. Kontrola součástí probíhá na vhodně vybavené zkušební stolici Hartridge AVM2-PC. Obnova obvykle zahrnujevýměnu těsnění, regulačního ventilu, pístu a kontrolu a čištění zbývajících dílů. V případě potřeby se vymění poškozené součásti, jako je pružina, ventil, elektromagnet nebo elektrický konektor. Opravené čerpadlo dostane nový korekční kód, který je vygenerován na základě parametrů naměřených během kalibrační zkoušky provedené na zkušební stolici.

Vysokotlaká čerpadla Common Rail Bosch, Delphi, Siemens VDO/Continental, Denso.

Proces začíná zkouškou čerpadla, které předchází výměna sady těsnění. K testování čerpadel CP se používají zkušební stolice Bosch a Hartridge vybavené příslušnými přístroji. Obnova čerpadla zahrnuje výměnu poškozených nebo opotřebovaných dílů, jako jsou: předčerpadlo/čerpadlo (pokud existuje), elektromagnetické ventily, mechanické ventily, hnací hřídel, písty nebo těleso. Každá oprava je zakončena zkouškou, při níž se měří klíčové parametry čerpadla - tlak a průtok paliva.

Příčiny a typy poškození.

Příznaky, které mohou indikovat vadné vstřikovací čerpadlo:

1. Obtížné startování motoru.
2. Nerovnoměrný chod motoru na volnoběh.
3. Snížení výkonu motoru, zejména při akceleraci.
4. Zvýšená spotřeba paliva.
5. Nadměrný kouř z výfukového systému. 
6. Kontrolka "Check engine" nebo jiné kontrolky závad na přístrojové desce. 

Nejčastější poruchy vstřikovacích čerpadel jsou:

1. Opotřebení pístů a vnitřních válců čerpadla.
2. Poškození těsnění a těsnicích kroužků.
3. Porucha ovládacího elektromagnetického ventilu.
4. Problémy s mechanickými součástmi, jako jsou hnací hřídel, vačky, táhla nebo součásti pístu.
5. Poškození elektronické řídící jednotky motoru (ECU), která řídí provoz čerpadla.
6. Znečištění paliva, které vede k zadření nebo zablokování pohyblivých částí čerpadla.
7. Problémy s přívodem paliva, jako jsou zanesené palivové filtry nebo špatná kvalita paliva, které vedou k vnitřnímu poškození.