Vstřikovací čerpadlo paliva: co to je, dekódování, princip činnosti, zařízení: Autonews

Fuel injection pump je zkratka pro vysokotlaké palivové čerpadlo. Je nedílnou součástí každého dieselového zařízení a je navržen tak, aby vytvořil a rozložil (u některých typů) požadovaný tlak paliva v potrubí před jeho vstřikem pomocí trysky.

Od mechanického vstřikovacího čerpadla po elektronické

Klasické mechanické vstřikovací čerpadlo paliva, které má na starosti jak vytváření tlaku, tak distribuci nafty do vstřikovačů, je dnes aktivně nahrazováno elektronicky řízeným čerpadlem, které slouží pouze k vytváření tlaku v systému. Kromě této společné funkce mají moderní elektronická vstřikovací čerpadla konstrukčně jen velmi málo společného se zastaralými analogy. Čistě mechanické vysokotlaké palivové čerpadlo tedy nemá žádné díly nebo díly, které by byly monitorovány a řízeny elektronicky. Kdežto moderní vstřikovací čerpadlo paliva (souhrnně se jim říká Common Rail), ačkoliv je rovněž poháněno mechanicky od klikové hřídele, je paralelně regulováno příkazy z řídicí jednotky. Nápadně odlišné jsou také vstřikovače mechanických a elektronicky řízených vstřikovacích čerpadel. Konstrukce různých typů čerpadel bude podrobněji popsána níže.

Než se pustíte do tématu, je třeba si udělat důležitou poznámku. Z technického hlediska se vstřikovací čerpadla paliva nepoužívají pouze u dieselových motorů. Například benzinové pohonné systémy s přímým vstřikováním mají také vysokotlaké palivové čerpadlo. Jeho konstrukce je však znatelně odlišná a když se mluví o vstřikovacích čerpadlech paliva, téměř vždy je myšleno dieselové zařízení. O tom si budeme povídat.

Princip činnosti vstřikovacího čerpadla paliva

Navzdory markantním rozdílům mezi mechanickými a elektronicky řízenými vstřikovacími čerpadly jsou princip činnosti a hlavní fáze činnosti do značné míry podobné. Algoritmus vypadá takto:

1. Poté, co nízkotlaké palivové čerpadlo (LPFP) dodává naftu z nádrže do palivového zařízení přes filtr, vstupuje do vstřikovacího čerpadla.
2. Vačkový hřídel vstřikovacího čerpadla, poháněný od klikového hřídele motoru, tlačí píst plunžru.
3. Plunžr se ve svém pouzdru pohybuje jako píst ve válci, tlačí palivo dodávané vysokotlakým čerpadlem a tím vytváří velmi vysoký tlak ve výstupním potrubí.

Dále vše závisí na konstrukci palivového zařízení. Pokud se jedná o klasiku, tak se nafta přivádí do mechanických vstřikovačů, které se pod tlakem otevírají a vstřikují palivo do objemu před spalovací prostor. U Common Railu jde palivo za plunžrem do společného palivového potrubí, ze kterého je řízené vstřikovače vstřikují přímo do spalovacího prostoru podle signálu z řídící jednotky.

Zařízení vstřikovacího čerpadla

Bez ohledu na zařízení obsahuje jakékoli vstřikovací čerpadlo nafty následující díly a prvky.

1. Hnací mechanismus od klikového hřídele motoru.
2. Písty. Mohou mít různá umístění a zařízení, ale vždy plní jeden úkol: generovat vysoký tlak. Právě plunžry jsou malá, ale velmi výkonná čerpadla, která určují účinnost celého systému. U distribučních vstřikovacích čerpadel jsou plunžry také zodpovědné za pořadí dodávky paliva do válců.
3. Vysokotlaké a nízkotlaké kanály v objímce pístu. Palivo je přiváděno a odebíráno přes ně.

Řadová a distribuční vstřikovací čerpadla musí mít mechanický systém regulace otáček, který udržuje otáčky klikového hřídele nastavené řidičem (plynový pedál). Na jednu stranu to zabrání zadření motoru pod zátěží, na druhou stranu to zabrání vznětovému motoru ujet. Jedná se o jev, kdy nekontrolovaný přívod paliva vede k neustálému zvyšování otáček, což vede k sebedestrukci motoru.

Typy vstřikovacího čerpadla

Vzhledem k tomu, že vznětový motor má nejširší uplatnění ve strojírenství a dopravním průmyslu, liší se i typy palivových zařízení. Existují tři hlavní typy konstrukce vysokotlakého palivového čerpadla.

Řadové vstřikovací čerpadlo

Řadové vstřikovací čerpadlo (Foto: yard76.ru)

Předchůdce všech následujících modifikací. Přesto dodnes pravidelně slouží na těžkých dieselových instalacích (námořních, průmyslových) a levných stavebních a ekonomických zařízeních. Jedná se o nejnáročnější typ vstřikovacího čerpadla, prakticky lhostejný ke kvalitě paliva. Podle názvu jsou v in-line vstřikovacím čerpadle plunžry instalovány v řadě a ovládány jedním hřebenem připojeným k regulátoru otáček. Hřeben v závislosti na provozním režimu nastaveném regulátorem otočí všechny písty do jednoho nebo druhého úhlu. Plunžry jsou zase vybaveny drážkami, kterými k nim proudí palivo. V závislosti na úhlu, pod kterým hřeben otáčí plunžry, se mění poloha drážek – podle toho dodávají více nebo méně paliva do vysokotlakého potrubí.

Distribuční vstřikovací čerpadlo

Distribuční vstřikovací čerpadlo s jedním pístem (Foto: autoleek.ru)

Kompaktnější, ale také méně spolehlivá verze zařízení na naftu. Hlavním rysem klasického distribučního vstřikovacího čerpadla je přítomnost jediného plunžru pro celý systém, který se pohybuje ve dvou směrech najednou: podél a kolem své osy. Pohyb po plunžru vytváří požadovaný tlak paliva (zdvih nastavuje regulátor otáček) a při otáčení jej rozděluje – postupným otevíráním výstupu do jednoho nebo druhého potrubí ke vstřikovačům.

U mnoha vznětových motorů najdete distribuční vstřikovací čerpadla s radiálními plunžry. V takových čerpadlech jsou dva až čtyři plunžry, celkový tlak, který vytvářejí, je vyšší a okamžik a objem dodávky paliva je řízen elektronicky řízeným ventilem.

Hlavní vstřikovací čerpadlo paliva (Common Rail)

Hlavní palivové vstřikovací čerpadlo (Foto: commonrail.kz)

Nejmodernější a nejefektivnější typ dieselového vstřikovacího čerpadla současnosti. Částečně nebo úplně nahradila zastaralejší schémata téměř všude, od osobních automobilů všech tříd až po těžká nákladní vozidla. V takových palivových vstřikovacích čerpadlech je obvykle několik plunžrů (dva nebo tři) a jsou umístěny radiálně – sbíhají se směrem k ose hnacího hřídele. Hlavním rysem takových čerpadel je však to, že každý plunžr nedodává palivo do vstřikovacího potrubí, ale čerpá ho do společného objemu – palivové kolejnice. Ve skutečnosti je název Common Rail, který poprvé použil Bosch, přeložen jako „common rail“. Z tohoto objemu je každý vstřikovač napájen jednotlivě, otevírá se ve správný okamžik a na správnou dobu na základě signálu počítače. Navíc u hlavních palivových vstřikovacích čerpadel se plunžry neotáčejí kolem osy (protože nepotřebují distribuovat palivo), ale vykonávají pouze vratné pohyby a pumpují naftu do stojanu.

Toto řešení umožňuje udržovat konstantní vysoký tlak v palivové liště nafty – mnohem vyšší, než jaký může poskytnout klasický okruh s individuálním vstřikováním z plunžru. Pracovní tlak Common Rail je od 1500 do 2500 barů, což je pro in-line a distribuční vstřikovací čerpadla nedosažitelné. Ultravysoký tlak zase umožnil umístit trysku přímo do spalovací komory (další vlastnost Common Rail). Tento faktor, stejně jako přesnost elektronicky řízených vstřikovačů, přispívá k přesnější atomizaci paliva. A v důsledku toho vyšší výkon, účinnost a šetrnost k životnímu prostředí.

Nevýhodou účinnosti hlavních palivových vstřikovacích čerpadel je složitost a vysoké náklady na údržbu a opravy. Common Rail navíc nebude tolerovat naftu nízké kvality a oprava palivového zařízení je řádově dražší než všechny ostatní energetické systémy.

Poruchy vstřikovacího čerpadla paliva: jak zjistit

Běžný majitel vozu nedokáže opravit moderní dieselové zařízení a přesná diagnostika mimo provozní podmínky je stěží možná. Řada znaků však téměř jistě naznačí problémy se vstřikovacím čerpadlem nebo jinými prvky palivového systému nafty. Obecně jsou příznaky velmi podobné jako u benzínových motorů.

• Potíže se startováním motoru. Zejména v chladném období.
• Hrubý provoz při volnoběhu a při zatížení. Motor se třese, otáčky kolísají a při akceleraci jsou cítit propady.
• Výfuk se stává kouřovějším a štiplavějším zápachem, barva se mění na šedou (v pokročilých situacích – na černou).
• Zvyšuje se spotřeba paliva.