Vbrizgalne črpalke za dizelsko gorivo (ON)

Geneza in uporaba.

Nastanek in razvoj vbrizgalnih črpalk za dizelske motorje je zanimiva zgodba o tehnološkem napredku, ki se je začela konec 19. stoletja. Nemški inženir Rudolf Diesel je leta 1893 izumil dizelski motor, da bi ustvaril učinkovitejšo rešitev od takratnih parnih motorjev in motorjev z notranjim izgorevanjem. V prvih letih so se uporabljali zelo primitivni sistemi za vbrizgavanje goriva z majhno natančnostjo, kar je povzročilo omejeno učinkovitost in zanesljivost teh motorjev.

V dvajsetih in tridesetih letih prejšnjega stoletja je bil dosežen velik napredek z uvedbo mehanskih vbrizgalnih črpalk, ki jih je neposredno poganjal motor. Te črpalke, kot je model, ki ga je razvil Bosch, so postale priljubljene v avtomobilih in kmetijskih strojih, saj so omogočale učinkovitejše dovajanje goriva v valje.

Naslednji korak v razvoju so bile razdelilne črpalke, ki so bile uvedene v 50. letih prejšnjega stoletja. Omogočale so natančnejši nadzor vbrizgavanja goriva, kar je izboljšalo zmogljivost in ekonomičnost motorja. Primeri vključujejo črpalke tipa VE, ki so se pogosto uporabljale v osebnih avtomobilih in tovornjakih. V šestdesetih letih so se pojavile sekcijske črpalke, ki so imele ločene sekcije za vsak valj, kar je omogočalo natančnejši nadzor nad količino vbrizganega goriva, uporabljale pa so se v velikih tovornjakih in gradbenih strojih.

V osemdesetih in devetdesetih letih prejšnjega stoletja je prišlo do revolucije v tehnologiji vbrizgavanja goriva z uvedbo elektronskega krmiljenja. Elektronske krmilne enote (ECU) so začele upravljati delovanje črpalk za vbrizgavanje goriva, kar je omogočilo še natančnejši nadzor procesa zgorevanja. Primer tega je Boschev sistem EDC (Electronic Diesel Control).

Preboj v tehnologiji vbrizgavanja goriva za dizelske motorje je pomenila uvedba sistemov common rail konec 90. let prejšnjega stoletja. Ta sistem ločuje ustvarjanje tlaka od procesa vbrizgavanja, kar omogoča zelo visoke tlake vbrizgavanja in natančen nadzor odmerjanja goriva. Gorivo je shranjeno v skupnem rezervoarju (rail) in se do injektorjev dovaja pod visokim tlakom, kar omogoča večjo učinkovitost zgorevanja in nižje emisije izpušnih plinov.

Za sisteme vbrizgavanja, ki se uporabljajo danes, so značilni visoka natančnost, visoki tlaki vbrizgavanja do 2.000 barov in napreden elektronski nadzor.

Vbrizgalne črpalke za dizelske motorje so prehodile dolgo pot od primitivnih mehanskih sistemov do visokotehnoloških elektronsko krmiljenih sistemov common rail, kar je bistveno izboljšalo učinkovitost, zanesljivost in okoljsko učinkovitost dizelskih motorjev.

Konstrukcija in načelo delovanja.

In-line (sekcijska) črpalka za vbrizgavanje.

V ohišju te vrste črpalke so batni deli, razporejeni v vrsti, ki ustreza številu valjev motorja. Vsak dostavni del je sestavljen iz bata in valja. Bat se premika v valju in stiska gorivo pod gibanjem odmičnega valja, ki vrtilno gibanje pretvarja v povratno gibanje. Vačna gred je ključni element, ki poganja bate in omogoča stiskanje goriva. Delovanje črpalke nadzoruje regulator hitrosti, ki je lahko mehanski ali elektronski. Odgovoren je za uravnavanje hitrosti motorja z uravnavanjem količine goriva, ki se dovaja v valje. Na izhodu vsakega dostavnega dela so vbrizgalni ventili, ki se pod pritiskom goriva odprejo in omogočijo pretok goriva v cevi, ki vodijo do vbrizgalnikov. Po ceveh se gorivo pod pritiskom prenese do injektorjev, ki vbrizgajo gorivo v zgorevalno komoro motorja. Nastavitveni mehanizem omogoča nastavitev časa začetka vbrizgavanja goriva, kar je ključnega pomena za optimalno delovanje motorja pri različnih pogojih obremenitve in hitrosti. Delovanje vbrizgalne črpalke je sekvenčno. S pomočjo odmične gredi, ki jo poganja motor, se uravnava gibanje batov v posameznih delih dovoda. Bati stisnejo gorivo v valjih sekcij, ustrezno visok tlak pa povzroči odprtje injektorjev in vbrizgavanje goriva. Regulator vrtljajev nadzoruje količino goriva, ki se dovaja v valje, nastavitveni mehanizem pa omogoča nastavitev kota vbrizga, ki je ključnega pomena za učinkovito izgorevanje in delovanje motorja.

Črpalke za vbrizgavanje v razdelilnik (VE/VP).

Na trgu se pojavljajo aksialne in radialne razdelilne črpalke. Razlika je v elementih, ki se uporabljajo za ustvarjanje visokega tlaka goriva v vbrizgalni črpalki. Pogonska gred, povezana z motorjem, poganja gibljive dele črpalke, vrti dovodne elemente in sinhronizira njihovo delovanje z motorjem. Razdelilnik je poleg elementov za stiskanje goriva ključni sestavni del črpalke, odgovoren za razdeljevanje goriva v posamezne valje. Vrti se v ohišju črpalke in ga poganja pogonska gred. Lopatična črpalka, ki se nahaja v sesalnem delu, je odgovorna za črpanje goriva iz rezervoarja in njegovo predhodno stiskanje, preden ga dovaja do razdelilnih elementov. Dostavni element, sestavljen iz bata in valja, stisne gorivo do visokega tlaka. Gibanje bata je sinhronizirano z vrtenjem pogonske gredi. Krmilni ventil uravnava količino goriva, ki se dovaja v batni element, kar omogoča natančno odmerjanje goriva glede na potrebe motorja. Pri starejših izvedbah sta bila tako kot vbrizga kot odmerjanje goriva regulirana mehansko ali pnevmatsko. Novejše razdelilne črpalke so opremljene z električnim regulatorjem ali elektronskim krmilnikom. Zlasti slednji omogočajo razmeroma natančno in hitro prilagajanje parametrov vbrizgavanja goriva zaradi ustreznega algoritma delovanja črpalke, ki je shranjen v njenem krmilniku.

Črpalke v enotah/enotnih sekcijah (posamezne vbrizgalne enote PLD/UPS/EUP).

Vbrizgalna črpalka je napreden sistem za vbrizgavanje goriva, ki se uporablja predvsem v dizelskih motorjih z veliko prostornino in močjo. Ta rešitev se uporablja v gospodarskih vozilih, kot so tovornjaki, kmetijski in gradbeni stroji. Vsak valj motorja ima svojo ločeno črpalko za vbrizgavanje goriva, kar omogoča zelo natančen nadzor vbrizgavanja goriva.

Osrednji del enotne vbrizgalne črpalke PLD je telo črpalke, ki je izdelano iz robustnih materialov, kot sta jeklo ali litina, da prenese visoke pritiske in obremenitve. V notranjosti telesa je bat, ki se premika v valju. Ta bat poganja odmična gred, ki vrtilno gibanje gredi pretvarja v povratno gibanje bata. Vačna gred je sinhronizirana z motorjem, kar omogoča natančen nadzor časa vbrizgavanja goriva. Vsaka črpalka je opremljena z električnim ventilom, ki se pod nadzorom krmilnika motorja odpre, da omogoči pretok goriva v cevi, ki vodijo do injektorjev. Ta ventil nadzoruje tudi količino goriva, ki se dovaja v zgorevalno komoro, kar je ključnega pomena za učinkovito izgorevanje. Vbrizgalniki, povezani neposredno s črpalkami, vbrizgavajo gorivo neposredno v zgorevalno komoro pod zelo visokim tlakom, kar zagotavlja boljše razprševanje goriva in učinkovitejše izgorevanje. 

Sistem PLD odlikujeta visoka natančnost in zanesljivost ter zmožnost natančnega krmiljenja vbrizga goriva v vsakem valju posebej. To motorjem, opremljenim z enotnimi črpalkami za vbrizgavanje, omogoča doseganje boljše učinkovitosti zgorevanja, nižjih emisij in večje zmogljivosti. Celotna zasnova črpalke PLD je zasnovana tako, da zagotavlja dolgotrajno in zanesljivo delovanje v težkih obratovalnih razmerah ter hitro servisiranje v primeru okvare.

Visokotlačne črpalke (common rail).

Visokotlačna črpalka v sistemu common-rail je ključni sestavni del, odgovoren za ustvarjanje in vzdrževanje visokega tlaka goriva, ki se nato pretaka v vodilo (common rail) in od tam do vbrizgalnikov. Zasnova te črpalke vključuje več pomembnih sestavnih delov, ki skupaj zagotavljajo učinkovito in zanesljivo delovanje.

Telo črpalke, ki je običajno izdelano iz močnih materialov, kot sta jeklo ali litina, je osnovna konstrukcija, v katero so vgrajene vse ključne komponente. Znotraj telesa je gred, ki prejema pogon od motorja. Pogonska gred prek odmičnih in potisnih palic poganja dovodne elemente, ki stisnejo gorivo do visokega tlaka. Batni elementi so sestavljeni iz batov, ki so nameščeni v valjih. Gibanje batov povzroča odmična gred, ki vrtilno gibanje pogonske gredi pretvarja v povratno gibanje batov. Črpalka je opremljena z vstopnimi in izstopnimi ventili, ki uravnavajo pretok goriva v batne elemente in iz njih. Vstopni ventili se odprejo, ko se bati premikajo navzdol, in tako posrkajo gorivo v valje, izpušni ventili pa se odprejo, ko se bati premikajo navzgor, in tako stisnejo gorivo ter ga prečrpajo v skupno vodilo. Večina visokotlačnih črpalk ima od enega do treh izpustnih delov.

Odvisno od modela je ta vrsta črpalke opremljena z električnim ventilom za uravnavanje tlaka goriva/izhoda. Kot dodatna oprema se uporabljajo tudi senzorji temperature goriva in elektromagnetni ventili, ki odklopijo en del izpusta. Elektroventil, ki je nameščen v črpalki ali na vodilu in ga upravlja krmilna enota motorja (ECU), uravnava tlak goriva v sistemu common rail. Nekatere visokotlačne črpalke imajo vgrajeno predčrpalko za gorivo, ki je odgovorna za črpanje goriva iz rezervoarja in njegovo prečrpavanje v visokotlačni del za stiskanje. 

Postopek regeneracije.

Boscheve črpalke tipov VP29/30 in VP44.

Postopek obnove se začne z branjem vsebine pomnilnika krmilnika črpalke in preverjanjem shranjenih napak. Nato se sestavni deli črpalke razstavijo in pregledajo mehanski deli. Med obnovo črpalke se zamenjajo ali popravijo vsi ključni sestavni deli, vključno z: elektronsko krmilno enoto, Hallovim senzorjem, predčrpalko (dovodno), regulatorjem kota vbrizga, visokotlačnimi bati, elektromagnetnimi ventili za odmerjanje in kot vbrizga, glavo ali ohišjem. Po namestitvi novih delov se črpalka prenese na Boschevo preskusno napravo EPS 815 s priključkom VPM844. Tam se izvede popolnoma samodejni postopek za testiranje in umerjanje njenih delovnih parametrov. Pozitiven rezultat tega postopka zagotavlja, da se v celotnem območju vrtljajev in obremenitve motorja ohranita pravilen dovod goriva in kot vbrizgavanja.

Boscheve (PLD/UPS) in Delphijeve (EUP) črpalke za enoto/enotni del.

S sistemom Bosch CAMBOX naša ponudba vključuje tudi testiranje in regeneracijo črpalk, ki so vključene v posamezne Boscheve komplete za vbrizgavanje PLD/UPS. Obnova te vrste črpalke vključuje zamenjavo kompleta tesnil ter pregled, čiščenje in morebitno zamenjavo drugih elementov, kot so krmilni elektromagnetni ventil ali elementi, ki ustvarjajo visok tlak. Končni preskus črpalke se opravi na Boschevi preskusni napravi EPS 815, opremljeni z zgoraj omenjenim nastavkom.

Ponujamo tudi testiranje delovanja in obnovo črpalk iz sistemov Delphi EUP. Preverjanje sestavnih delov poteka na ustrezno opremljeni testni napravi Hartridge AVM2-PC. Prenova običajno vključuje zamenjavo tesnil, krmilnega ventila. bata ter pregled in čiščenje preostalih delov. Po potrebi se zamenjajo poškodovani sestavni deli, kot so vzmet, ventil, elektromagnet ali električni priključek. Popravljena črpalka dobi novo korekcijsko kodo, ki se ustvari na podlagi parametrov, izmerjenih med kalibracijskim preskusom, izvedenim na preskusni napravi.

Visokotlačne črpalke Common Rail Bosch, Delphi, Siemens VDO/Continental, Denso.

Postopek se začne s preskusom črpalke, pred katerim se zamenja niz tesnil. Za preskušanje črpalk CP se uporabljajo preskusne mize Bosch in Hartridge, opremljene z ustreznimi instrumenti. Obnova črpalke vključuje zamenjavo poškodovanih ali obrabljenih delov, kot so: predčrpalka/črpalka (če obstaja), elektromagnetni ventili, mehanski ventili, pogonska gred, bati ali ohišje. Vsako popravilo se zaključi s preskusom, med katerim se izmerijo ključni parametri črpalke - tlak in pretok goriva.

Vzroki in vrste poškodb.

Simptomi, ki lahko kažejo na okvaro črpalke za vbrizgavanje:

1. Težave pri zagonu motorja.
2. Neenakomeren prosti tek motorja.
3. Zmanjšanje moči motorja, zlasti med pospeševanjem.
4. Povečana poraba goriva.
5. Prekomerno dimljenje iz izpušnega sistema. 
6. lučka "Preverite motor" ali drugi indikatorji napak na armaturni plošči. 

Najpogostejše okvare vbrizgalnih črpalk so:

1. obraba batov in notranjih valjev črpalke.
2. Poškodbe tesnil in tesnilnih obročev.
3. Okvara krmilnega elektromagnetnega ventila.
4. Težave z mehanskimi sestavnimi deli, kot so pogonska gred, odmičnike, potisne palice ali sestavni deli bata.
5. Poškodbe elektronskih krmilnih enot (ECU), ki nadzorujejo delovanje črpalke.
6. Onesnaženje goriva, ki povzroči zaporo ali blokado gibljivih delov črpalke.
7. težave z oskrbo z gorivom, kot so zamašeni filtri za gorivo ali slaba kakovost goriva, kar lahko povzroči notranje poškodbe.