Vstrekovacie čerpadlá (ON)

História a aplikácia.

Vznik a vývoj vstrekovacích čerpadiel vznetových motorov je fascinujúci príbeh technologického pokroku, ktorý sa začal koncom 19. storočia. Nemecký inžinier Rudolf Diesel vynašiel v roku 1893 vznetový motor, ktorého cieľom bolo vytvoriť účinnejšie riešenie ako vtedajšie parné a spaľovacie motory. V prvých rokoch sa používali veľmi primitívne systémy vstrekovania paliva s nízkou presnosťou, čo malo za následok obmedzenú účinnosť a spoľahlivosť týchto motorov.

V 20. a 30. rokoch 20. storočia došlo k významnému pokroku zavedením mechanických vstrekovacích čerpadiel poháňaných priamo motorom. Tieto čerpadlá, ako napríklad model vyvinutý firmou Bosch, sa stali populárnymi v automobiloch a poľnohospodárskych strojoch, pretože umožňovali efektívnejšie dodávanie paliva do valcov.

Ďalším krokom vo vývoji boli rozdeľovacie čerpadlá, ktoré boli zavedené v 50. rokoch 20. storočia. Umožňovali presnejšie riadenie vstrekovania paliva, čím sa zvýšil výkon a hospodárnosť motora. Príkladom sú čerpadlá typu VE, ktoré boli široko používané v osobných a nákladných automobiloch. V 60. rokoch 20. storočia sa objavili sekčné čerpadlá, ktoré mali samostatné sekcie pre každý valec, čo umožňovalo presnejšie riadenie množstva vstrekovaného paliva a používali sa vo veľkých nákladných vozidlách a stavebných strojoch.

V 80. a 90. rokoch 20. storočia došlo k revolúcii v technológii vstrekovania paliva zavedením elektronického riadenia. Elektronické riadiace jednotky (ECU) začali riadiť činnosť vstrekovacích čerpadiel, čo umožnilo ešte presnejšie riadenie spaľovacieho procesu. Príkladom je systém EDC (Electronic Diesel Control) od spoločnosti Bosch.

Prelom v technológii vstrekovania paliva do vznetových motorov nastal koncom 90. rokov 20. storočia zavedením systémov Common Rail. Tento systém oddeľuje vytváranie tlaku od procesu vstrekovania, čo umožňuje veľmi vysoké vstrekovacie tlaky a presné riadenie dávkovania paliva. Palivo sa skladuje v spoločnej nádrži (rail) a do vstrekovačov sa dodáva pod vysokým tlakom, čo umožňuje vyššiu účinnosť spaľovania a nižšie emisie výfukových plynov.

Dnes používané vstrekovacie systémy sa vyznačujú vysokou presnosťou, vysokým vstrekovacím tlakom až do 2 000 barov a pokročilým elektronickým riadením.

Vstrekovacie čerpadlá pre dieselové motory prešli dlhú cestu vývoja od primitívnych mechanických systémov až po špičkové, elektronicky riadené systémy Common Rail, čo viedlo k výraznému zlepšeniu účinnosti, spoľahlivosti a environmentálnych vlastností dieselových motorov.

Konštrukcia a princíp fungovania.

In-line (sekčné) vstrekovacie čerpadlo.

V skrini tohto typu čerpadla sú piestne sekcie usporiadané v rade, ktorý zodpovedá počtu valcov motora. Každá výtlačná sekcia sa skladá z piestu a valca. Piest sa pohybuje vo valci a stláča palivo pod vplyvom pohybu vačkového valca, ktorý premieňa rotačný pohyb na vratný pohyb. Vačkový hriadeľ je kľúčovým prvkom, ktorý poháňa piesty a umožňuje stláčanie paliva. Činnosť čerpadla riadi regulátor otáčok, ktorý môže byť mechanický alebo elektronický. Je zodpovedný za riadenie otáčok motora regulovaním množstva paliva dodávaného do valcov. Na výstupe každej výtlačnej časti sa nachádzajú vstrekovacie ventily, ktoré sa pod tlakom paliva otvárajú a umožňujú prúdenie paliva do potrubia vedúceho k vstrekovačom. Vedenia dopravujú palivo pod tlakom k vstrekovačom, ktoré vstrekujú palivo do spaľovacej komory motora. Mechanizmus nastavovača umožňuje nastaviť čas spustenia vstrekovania paliva, čo je rozhodujúce pre optimálnu prevádzku motora pri rôznych podmienkach zaťaženia a otáčok. Činnosť radového vstrekovacieho čerpadla je sekvenčná. Vačkový hriadeľ, poháňaný motorom, ovláda pohyb piestov v jednotlivých výtlačných sekciách. Piesty stláčajú palivo vo valcoch sekcií a zodpovedajúci vysoký tlak spôsobuje otvorenie vstrekovačov a vstrekovanie paliva. Regulátor otáčok riadi množstvo paliva dodávaného do valcov a nastavovací mechanizmus umožňuje nastaviť uhol vstrekovania, ktorý je rozhodujúci pre účinné spaľovanie a výkon motora.

Vstrekovacie čerpadlá (VE/VP).

Na trhu sa vyskytujú axiálne a radiálne rozdeľovacie čerpadlá. Rozdiel spočíva v prvku (prvkoch), ktorý sa používa na vytvorenie vysokého tlaku paliva vo vnútri vstrekovacieho čerpadla. Hnací hriadeľ pripojený k motoru poháňa pohyblivé časti čerpadla, otáča výtlačné prvky a synchronizuje ich činnosť s motorom. Rozdeľovač je popri prvkoch stláčania paliva kľúčovou súčasťou čerpadla, ktorá je zodpovedná za distribúciu paliva do jednotlivých valcov. Otáča sa vo vnútri telesa čerpadla a je poháňaný hnacím hriadeľom. Lopatkové čerpadlo, umiestnené v sacej časti, je zodpovedné za nasávanie paliva z nádrže a jeho predbežné stláčanie pred dodaním do výtlačných prvkov. Výtlačný prvok pozostávajúci z piestu a valca stláča palivo na vysoký tlak. Pohyb piestu je synchronizovaný s otáčaním hnacieho hriadeľa. Množstvo paliva dodávaného do piestového prvku riadi regulačný ventil, ktorý umožňuje presné dávkovanie paliva podľa potreby motora. V starších konštrukciách sa uhol vstreku aj dávkovanie paliva regulovali mechanicky alebo pneumaticky. Novšie rozdeľovacie čerpadlá sú vybavené elektrickým regulátorom alebo elektronickým regulátorom. Najmä tie druhé umožňujú pomerne presné a rýchle nastavenie parametrov vstrekovania paliva vďaka príslušnému prevádzkovému algoritmu čerpadla uloženému v jeho riadiacej jednotke.

Jednotkové/jednosekčné čerpadlá (jednotlivé vstrekovacie jednotky PLD/UPS/EUP).

Jednotkové vstrekovacie čerpadlo je moderný systém vstrekovania paliva, ktorý sa používa najmä vo veľkoobjemových a výkonných dieselových motoroch. Toto riešenie sa používa v úžitkových vozidlách, ako sú nákladné vozidlá, poľnohospodárske a stavebné stroje. Každý valec motora má vlastné samostatné vstrekovacie čerpadlo, čo umožňuje veľmi presné riadenie vstrekovania paliva.

Srdcom jednotkového vstrekovacieho čerpadla PLD je teleso čerpadla, ktoré je vyrobené z robustných materiálov, ako je oceľ alebo liatina, aby odolalo vysokým tlakom a zaťaženiam. Vo vnútri telesa sa nachádza piest, ktorý sa pohybuje vo valci. Tento piest je poháňaný vačkovým hriadeľom, ktorý premieňa rotačný pohyb hriadeľa na vratný pohyb piesta. Vačkový hriadeľ je synchronizovaný s motorom, čo umožňuje presné riadenie časovania vstrekovania paliva. Každé čerpadlo je vybavené elektroventilom, ktorý sa pod kontrolou riadiacej jednotky motora otvára, aby umožnil prúdenie paliva do potrubia vedúceho k vstrekovačom. Tento ventil tiež riadi množstvo paliva dodávaného do spaľovacej komory, čo je rozhodujúce pre účinné spaľovanie. Vstrekovače pripojené priamo k čerpadlám vstrekujú palivo priamo do spaľovacej komory pod veľmi vysokým tlakom, čím zabezpečujú lepšie rozprašovanie paliva a účinnejšie spaľovanie. 

Systém PLD sa vyznačuje vysokou presnosťou a spoľahlivosťou, ako aj schopnosťou presne riadiť vstrekovanie paliva do každého valca osobitne. To umožňuje motorom vybaveným jednotkovými vstrekovacími čerpadlami dosahovať lepšiu účinnosť spaľovania, nižšie emisie a vyšší výkon. Celková konštrukcia čerpadla PLD je navrhnutá tak, aby zabezpečila dlhodobú a spoľahlivú prevádzku v náročných prevádzkových podmienkach, ako aj rýchly servis v prípade poruchy.

Vysokotlakové čerpadlá (common rail).

Vysokotlakové čerpadlo v systéme common-rail je kľúčovým komponentom zodpovedným za vytváranie a udržiavanie vysokého tlaku paliva, ktoré sa potom dodáva do railu (zásobníka) a odtiaľ do vstrekovačov. Konštrukcia tohto čerpadla zahŕňa niekoľko dôležitých komponentov, ktoré spolupracujú na zabezpečení efektívnej a spoľahlivej prevádzky.

Teleso čerpadla, zvyčajne vyrobené z pevných materiálov, ako je oceľ alebo liatina, je základnou konštrukciou, v ktorej sú namontované všetky kľúčové komponenty. Vnútri telesa sa nachádza hriadeľ, ktorý prijíma pohon od motora. Hnací hriadeľ prostredníctvom vačiek a tlačných tyčí poháňa výtlačné prvky, ktoré stláčajú palivo na vysoký tlak. Piestne prvky pozostávajú z piestov umiestnených vo valcoch. Pohyb piestov vytvára vačkový hriadeľ, ktorý premieňa rotačný pohyb hnacieho hriadeľa na vratný pohyb piestov. Čerpadlo je vybavené vstupnými a výstupnými ventilmi, ktoré riadia tok paliva do piestnych prvkov a z nich. Sacie ventily sa otvárajú, keď sa piesty pohybujú smerom nadol, a nasávajú palivo do valcov, a výfukové ventily sa otvárajú, keď sa piesty pohybujú smerom nahor, a stláčajú palivo a čerpajú ho do spoločného potrubia. Väčšina vysokotlakových čerpadiel má jednu až tri výtlačné časti.

V závislosti od modelu je tento typ čerpadla vybavený elektroventilom na reguláciu tlaku/výstupu paliva. Ako príslušenstvo sa používajú aj snímače teploty paliva a elektromagnetické ventily odpojujúce jednu výtlačnú časť. Elektroventil namontovaný v čerpadle alebo na lište, ovládaný riadiacou jednotkou motora (ECU), reguluje tlak paliva v systéme common rail. Niektoré vysokotlakové čerpadlá majú integrované palivové dodávacie čerpadlo, ktoré je zodpovedné za čerpanie paliva z nádrže a jeho prečerpávanie do vysokotlakovej sekcie na kompresiu. 

Proces regenerácie.

Čerpadlá Bosch typu VP29/30 a VP44.

Proces obnovy sa začína načítaním obsahu pamäte riadiacej jednotky čerpadla a overením uložených chýb. Potom sa rozoberú komponenty čerpadla a skontrolujú sa mechanické časti. Počas obnovy čerpadla sa vymenia alebo opravia všetky kľúčové komponenty vrátane: elektronickej riadiacej jednotky, hallovho snímača, dodávacieho čerpadla, nastavovača uhla vstreku, vysokotlakových piestov, elektromagnetických ventilov dávky a uhla vstreku, hlavy alebo krytu. Po namontovaní nových dielov sa čerpadlo prenesie na skúšobnú stanicu Bosch EPS 815 s nadstavcom VPM844. Tam sa vykoná plne automatický proces testovania a kalibrácie jeho prevádzkových parametrov. Pozitívny výsledok tohto procesu zaručuje zachovanie správnej dodávky paliva a uhla vstrekovania v celom rozsahu otáčok a zaťaženia motora.

Jednotkové/jednosekčné čerpadlá Bosch (PLD/UPS) a Delphi (EUP).

Vďaka systému Bosch CAMBOX naša ponuka zahŕňa aj testovanie a regeneráciu čerpadiel, ktoré sú súčasťou jednotlivých vstrekovacích súprav Bosch PLD/UPS. Regenerácia tohto typu čerpadla zahŕňa výmenu sady tesnení, ako aj kontrolu, čistenie a prípadnú výmenu ďalších prvkov, ako je riadiaci elektromagnetický ventil alebo prvky vytvárajúce vysoký tlak. Záverečná skúška čerpadla sa uskutočňuje na skúšobnej stolici Bosch EPS 815 vybavenej uvedeným príslušenstvom.

Ponúkame aj testovanie výkonu a repasovanie čerpadiel zo systémov Delphi EUP. Kontrola komponentov prebieha na vhodne vybavenej skúšobnej stolici Hartridge AVM2-PC. Repasovanie zvyčajne zahŕňa výmenu tesnení, regulačného ventilu. piesta a kontrolu a čistenie zvyšných častí. V prípade potreby sa vymenia poškodené komponenty, ako sú pružina, ventil, solenoid alebo elektrický konektor. Opravené čerpadlo dostane nový korekčný kód, ktorý sa generuje na základe parametrov nameraných počas kalibračnej skúšky vykonanej na skúšobnej stolici.

Vysokotlakové čerpadlá Common Rail Bosch, Delphi, Siemens VDO/Continental, Denso.

Proces sa začína testom čerpadla, ktorému predchádza výmena sady tesnení. Na testovanie čerpadiel CP sa používajú skúšobné stolice Bosch a Hartridge vybavené príslušnými prístrojmi. Obnova čerpadla zahŕňa výmenu poškodených alebo opotrebovaných dielov, ako sú: predradník/čerpadlo (ak je použitý), elektromagnetické ventily, mechanické ventily, hnací hriadeľ, piesty alebo puzdro. Každá oprava je ukončená testom, počas ktorého sa merajú kľúčové parametre čerpadla - tlak a prietok paliva.

Príčiny a typy poškodenia.

Príznaky, ktoré môžu naznačovať chybné vstrekovacie čerpadlo:

1. Ťažkosti so štartovaním motora.
2. Nerovnomerný voľnobeh motora.
3. Zníženie výkonu motora, najmä pri akcelerácii.
4. Zvýšená spotreba paliva.
5. Nadmerný dym z výfukového systému. 
6. Kontrolka "Check engine" alebo iné indikátory poruchy na prístrojovej doske. 

Najčastejšie poruchy vstrekovacích čerpadiel sú:

1. Opotrebovanie piestov a vnútorných valcov čerpadla.
2. Poškodenie tesnení a tesniacich krúžkov.
3. Porucha ovládacieho elektromagnetického ventilu.
4. Problémy s mechanickými komponentmi, ako sú hnací hriadeľ, vačky, piestne tyče alebo komponenty piestu.
5. Poškodenie elektronických riadiacich jednotiek (ECU) zodpovedných za riadenie činnosti čerpadla.
6. Znečistenie paliva, ktoré vedie k zablokovaniu alebo upchatiu pohyblivých častí čerpadla.
7. Problémy s prívodom paliva, ako sú upchaté palivové filtre alebo zlá kvalita paliva, ktoré vedú k vnútornému poškodeniu.