Pompy wtryskowe diesel (ON)

Geneza i zastosowanie.

Geneza i ewolucja pomp wtryskowych w silnikach Diesla jest fascynującą historią technologicznego postępu, który zaczął się pod koniec XIX wieku. Rudolf Diesel, niemiecki inżynier, wynalazł silnik wysokoprężny w 1893 roku, dążąc do stworzenia bardziej efektywnego rozwiązania niż ówczesne silniki parowe i spalinowe. W początkowych latach stosowano bardzo prymitywne systemy wtrysku paliwa, które cechowała niska precyzja, co skutkowało ograniczoną sprawnością i niezawodnością tych silników.

W latach 20. i 30. XX wieku nastąpił znaczący postęp dzięki wprowadzeniu mechanicznych pomp wtryskowych, napędzanych bezpośrednio przez silnik. Te pompy, jak np. model opracowany przez firmę Bosch, stały się popularne w samochodach i maszynach rolniczych, umożliwiając bardziej efektywne dostarczanie paliwa do cylindrów.

Kolejnym krokiem w rozwoju były pompy rozdzielaczowe, wprowadzone w latach 50. XX wieku. Umożliwiały one precyzyjniejsze sterowanie wtryskiem paliwa, co poprawiało osiągi i ekonomikę pracy silnika. Przykładem są pompy typu VE, które były szeroko stosowane w samochodach osobowych i ciężarowych. W latach 60. pojawiły się pompy sekcyjne, które miały oddzielne sekcje dla każdego cylindra, co umożliwiało dokładniejszą kontrolę nad ilością wtryskiwanego paliwa i znalazły zastosowanie w dużych ciężarówkach oraz maszynach budowlanych.

W latach 80. i 90. XX wieku nastąpiła rewolucja w technologii wtrysku paliwa dzięki wprowadzeniu elektronicznego sterowania. Elektroniczne jednostki sterujące (ECU) zaczęły zarządzać pracą pomp wtryskowych, co umożliwiło jeszcze bardziej precyzyjną kontrolę nad procesem spalania. System EDC (Electronic Diesel Control) firmy Bosch jest przykładem takiego rozwiązania.

Przełomem w technologii wtrysku paliwa w silnikach Diesla było wprowadzenie systemów common rail pod koniec lat 90. System ten oddziela generowanie ciśnienia od procesu wtrysku, umożliwiając uzyskanie bardzo wysokiego ciśnienia wtrysku i precyzyjne sterowanie dawką paliwa. Paliwo jest magazynowane w wspólnym zbiorniku (rail) i dostarczane do wtryskiwaczy pod wysokim ciśnieniem, co pozwala na osiągnięcie wyższej efektywności spalania i obniżenie emisji spalin.

Obecnie stosowane systemy wtryskowe cechuje wysoka precyzja, wysokie ciśnienie wtrysku, przekraczające nawet 2000 barów, oraz zaawansowane sterowanie elektroniczne.

Pompy wtryskowe w silnikach Diesla przeszły długą drogę rozwoju od prymitywnych, mechanicznych systemów do zaawansowanych technologicznie, elektronicznie sterowanych systemów common rail, co przyczyniło się do znaczącej poprawy wydajności, niezawodności i ekologiczności silników wysokoprężnych.

Budowa i zasada działania.

Rzędowa (sekcyjna) pompa wtryskowa.

W obudowie tego typu pompy osadzone są sekcje tłoczące, ustawione w rzędzie, odpowiadające liczbie cylindrów silnika. Każda sekcja tłocząca składa się z tłoczka i cylindra. Tłoczek porusza się w cylindrze, sprężając paliwo pod wpływem ruchu wałka krzywkowego, który przekształca ruch obrotowy w ruch posuwisto-zwrotny. Wałek krzywkowy jest kluczowym elementem napędzającym tłoczki, umożliwiając sprężanie paliwa. Praca pompy kontrolowana jest przez regulator obrotów, który może być mechaniczny lub elektroniczny. Odpowiada za kontrolę prędkości obrotowej silnika poprzez regulację ilości paliwa dostarczanego do cylindrów. Na wyjściu każdej sekcji tłoczącej znajdują się zawory wtryskowe, które otwierają się pod wpływem ciśnienia paliwa, umożliwiając jego przepływ do przewodów prowadzących do wtryskiwaczy. Przewody transportują sprężone paliwo do wtryskiwaczy, które wtryskują paliwo do komory spalania silnika. Mechanizm nastawnika umożliwia regulację momentu rozpoczęcia wtrysku paliwa, co jest kluczowe dla optymalnej pracy silnika w różnych warunkach obciążenia i prędkości. Działanie rzędowej pompy wtryskowej jest sekwencyjne. Wałek krzywkowy, napędzany przez silnik, steruje ruchem tłoczków w poszczególnych sekcjach tłoczących. Tłoczki sprężają paliwo w cylindrach sekcji, a odpowiednio wysokie ciśnienie powoduje otwarcie wtryskiwaczy i wtrysk paliwa. Regulator obrotów kontroluje ilość paliwa dostarczanego do cylindrów, a mechanizm nastawnika umożliwia regulację kąta wtrysku, co jest kluczowe dla efektywnego spalania i osiągów silnika.

Rozdzielaczowe pompy wtryskowe (VE/VP).

Na rynku spotyka się osiowe oraz promieniowe pompy rozdzielaczowe. Różnica polega na zastosowanym elemencie/elementach wytwarzających wysokie ciśnienie paliwa wewnątrz pompy wtryskowej. Wałek napędowy, połączony z silnikiem, napędza ruchome części pompy, obracając elementy tłoczące i synchronizując ich pracę z pracą silnika. Rozdzielacz, obok elementów sprężających paliwo jest kluczowym elementem pompy, który odpowiada za rozdzielanie paliwa do poszczególnych cylindrów. Obraca się wewnątrz korpusu pompy, napędzany przez wałek napędowy. Pompa łopatkowa, znajdująca się w sekcji zasysającej, odpowiada za zasysanie paliwa ze zbiornika oraz wstępne sprężanie go przed dostarczeniem do elementów tłoczących. Element tłoczący, składający się z tłoczka i cylindra, spręża paliwo do wysokiego ciśnienia. Ruch tłoczka jest synchronizowany z obrotami wałka napędowego. Zawór regulacyjny kontroluje ilość paliwa dostarczanego do elementu tłoczącego, umożliwiając precyzyjne dawkowanie paliwa w zależności od zapotrzebowania silnika. W konstrukcjach starszego typu zarówno kąt wtrysku jak i dawka paliwa regulowane były mechanicznie lub pneumatycznie. Nowsze pompy rozdzielaczowe wyposażone są w nastawnik elektryczny lub sterownik elektroniczny. Szczególnie te drugie pozwalają na stosunkowo precyzyjną i szybką regulację parametrów wtrysku paliwa, dzięki odpowiedniemu algorytmowi pracy pompy zapisanemu w jej sterowniku.

Pompy jednostkowe/jednosekcyjne (indywidualne zespoły wtryskowe PLD/UPS/EUP).

Jednostkowa pompa wtryskowa jest zaawansowanym systemem wtrysku paliwa, stosowanym głównie w silnikach diesla o dużej pojemności i mocy. Rozwiązanie to stosowane jest w pojazdach użytkowych, takich jak samochody ciężarowe, maszyny rolnicze i budowlane. Każdy cylinder silnika ma swoją własną, oddzielną pompę wtryskową, co pozwala na bardzo precyzyjne sterowanie wtryskiem paliwa.

W jednostkowej pompie wtryskowej PLD centralnym elementem jest korpus pompy, wykonany z wytrzymałych materiałów, takich jak stal lub żeliwo, aby wytrzymać wysokie ciśnienia i obciążenia. Wewnątrz korpusu znajduje się tłoczek, który porusza się w cylindrze. Tłoczek ten jest napędzany przez wałek krzywkowy, który przekształca ruch obrotowy wałka w ruch posuwisto-zwrotny tłoczka. Wałek krzywkowy jest zsynchronizowany z pracą silnika, co pozwala na precyzyjne sterowanie momentem wtrysku paliwa. Każda pompa jest wyposażona w elektrozawór, który sterowany prądowo przez sterownik silnika otwiera się, umożliwiając przepływ paliwa do przewodów prowadzących do wtryskiwaczy. Zawór ten kontroluje również ilość paliwa dostarczanego do komory spalania, co jest kluczowe dla efektywnego spalania. Wtryskiwacze, połączone bezpośrednio z pompami, wtryskują paliwo bezpośrednio do komory spalania pod bardzo wysokim ciśnieniem, co zapewnia lepsze rozpylenie paliwa i bardziej efektywne spalanie. 

System PLD charakteryzuje się wysoką precyzją i niezawodnością, a także możliwością dokładnego sterowania wtryskiem paliwa w każdym cylindrze indywidualnie. Dzięki temu silniki wyposażone w jednostkowe pompy wtryskowe mogą osiągać lepszą efektywność spalania, niższe emisje i wyższą wydajność. Całość konstrukcji pompy PLD jest zaprojektowana w taki sposób, aby zapewnić długotrwałą i niezawodną pracę w trudnych warunkach eksploatacyjnych, a także szybką obsługę serwisową w razie awarii.

Pompy wysokiego ciśnienia (common rail).

Pompa wysokiego ciśnienia w systemie common rail jest kluczowym elementem odpowiedzialnym za generowanie i utrzymanie wysokiego ciśnienia paliwa, które jest następnie dostarczane do listwy (wspólnej szyny), a stamtąd do wtryskiwaczy. Konstrukcja tej pompy obejmuje kilka istotnych komponentów, które współpracują ze sobą, aby zapewnić efektywne i niezawodne działanie.

Korpus pompy, wykonany zazwyczaj z wytrzymałych materiałów, takich jak stal lub żeliwo, stanowi podstawową strukturę, w której zamontowane są wszystkie kluczowe elementy. Wewnątrz korpusu znajduje się wałek, który odbiera napęd od silnika. Wałek napędowy poprzez krzywki i popychacze napędza elementy tłoczące, które sprężają paliwo do wysokiego ciśnienia. Elementy tłoczące składają się z tłoczków umieszczonych w cylindrach. Ruch tłoczków jest generowany przez wałek krzywkowy, który przekształca ruch obrotowy wałka napędowego w ruch posuwisto-zwrotny tłoczków. Pompa wyposażona jest w zawory dolotowe i wylotowe, które kontrolują przepływ paliwa do i z elementów tłoczących. Zawory dolotowe otwierają się, gdy tłoczki poruszają się w dół, zasysając paliwo do cylindrów, a zawory wylotowe otwierają się, gdy tłoczki poruszają się w górę, sprężając paliwo i pompując je do listwy common rail. Większość pomp wysokiego ciśnienia posiada od jednej do trzech sekcji tłoczących.

W zależności od modelu pompy tego typu wyposażone są w elektrozawór sterujący ciśnieniem/wydatkiem paliwa. Jako wyposażenie dodatkowe stosowane są również czujniki temperatury paliwa oraz elektrozawory odłączające jedną sekcję tłoczącą. Elektrozawór zamontowany w pompie lub na szynie, sterowany przez jednostkę sterującą silnika (ECU), reguluje ciśnienie paliwa w układzie common rail. Niektóre pompy wysokiego ciśnienia posiadają zintegrowaną wstępną pompę paliwa, która odpowiada za zasysanie paliwa z baku i przetłoczenie go do sekcji wysokiego ciśnienia w celu sprężenia. 

Proces regeneracji.

Pompy Bosch typu VP29/30 i VP44.

Proces regeneracji rozpoczyna się od odczytania zawartości pamięci sterownika pompy i weryfikacji zapisanych błędów. Następnie demontowane są elementy składowe pompy oraz przeprowadzana jest kontrola części mechanicznych. Podczas regeneracji pompy wymieniane lub naprawiane są wszystkie kluczowe elementy, m.in.: sterownik elektroniczny, czujnik hallotronowy, pompka wstępna (zasilająca), przestawiacz kąta wtrysku, tłoczki wysokiego ciśnienia, elektrozawory dawki i kąta wtrysku, głowica czy obudowa. Po zamontowaniu nowych części pompa trafia na stół probierczy Bosch EPS 815 z przystawką VPM844. Tam przeprowadzany jest w pełni automatyczny proces testu i kalibracji parametrów jej pracy. Pozytywny wynik tego procesu gwarantuje zachowanie odpowiednich wartości dawki paliwa i kąta wtrysku w całym zakresie prędkości obrotowej i obciążenia silnika.

Pompy jednostkowe/jednosekcyjne Bosch (PLD/UPS) i Delphi (EUP).

Dzięki przystawce Bosch CAMBOX nasza oferta obejmuje również testy i regenerację pomp wchodzących w skład indywidualnych zespołów wtryskowych Bosch PLD/UPS. Regeneracja pompy tego typu polega na wymianie zestawu uszczelnień oraz kontroli, oczyszczeniu i ewentualnej wymianie pozostałych elementów takich jak elektrozawór sterujący czy elementy wytwarzające wysokie ciśnienie. Końcowy test pompy odbywa się na stole probierczym Bosch EPS 815 wyposażonym we wspomnianą przystawkę.

Oferujemy także test sprawności oraz regenerację pomp z systemów Delphi EUP. Kontrola elementów odbywa się na odpowiednio wyposażonym stole probierczym Hartridge AVM2-PC. Regeneracja obejmuje zwykle wymianę uszczelnień, zaworu sterującego. tłoka oraz kontrolę i oczyszczenie pozostałych części. W razie potrzeby wymieniane są uszkodzone elementy, takie jak np. sprężyna, zawór, cewka czy złącze elektryczne. Naprawiona pompa otrzymuje nowy kod korekcyjny, który generowany jest na podstawie parametrów zmierzonych w trakcie testu kalibracyjnego przeprowadzanego na stanowisku pomiarowym.

Pompy wysokiego ciśnienia common rail Bosch, Delphi, Siemens VDO/Continental, Denso.

Proces rozpoczyna się testem pompy, który poprzedzony jest wymianą kompletu uszczelnień. Do testowania pomp typu CP wykorzystywane są stoły probiercze Bosch i Hartridge wyposażone w odpowiednie oprzyrządowanie. Regeneracja pompy obejmuje wymianę uszkodzonych lub zużytych elementów takich jak na przykład: pompka wstępna/zasilająca (jeśli występuje), elektrozawory, zawory mechaniczne, wałek napędowy, tłoczki czy obudowa. Każda naprawa zakończona jest testem, podczas którego mierzone są kluczowe parametry pompy – ciśnienie oraz wydatek paliwa.

Przyczyny i rodzaje uszkodzeń.

Objawy, które mogą świadczyć o uszkodzeniu pompy wtryskowej:

1. Trudności z uruchomieniem silnika.
2. Nierówna praca silnika na biegu jałowym.
3. Spadek mocy silnika, zwłaszcza podczas przyspieszania.
4. Zwiększone zużycie paliwa.
5. Nadmierne dymienie z układu wydechowego. 
6. Kontrolka „check engine” lub inne wskaźniki awarii na desce rozdzielczej. 

Najczęstsze uszkodzenia pomp wtryskowych to:

1. Zużycie tłoczków i cylindrów wewnętrznych pompy.
2. Uszkodzenie uszczelek i pierścieni uszczelniających..
3. Awaria elektrozaworu regulacyjnego.
4. Problemy z elementami mechanicznymi, takimi jak wałek napędowy, krzywki, popychacze czy elementy tłoczące.
5. Uszkodzenia elektronicznych sterowników (ECU), odpowiedzialnych za kontrolę pracy pompy.
6. Zanieczyszczenie paliwa, które prowadzi do zatarcia lub blokowania ruchomych części pompy.
7. Problemy zasilania paliwem, takie jak zatkane filtry paliwa lub zła jakość paliwa, prowadzące do uszkodzeń wewnętrznych.