Čo je vysokotlakové palivové čerpadlo a jeho úloha v prevádzke motora
Obsah
Prevažná väčšina moderných automobilov je vybavená systémami vstrekovania paliva. Existujú úpravy, pri ktorých je benzín striekaný tryskou v sacom potrubí. Existujú aj modely, v ktorých sa palivo rozprašuje priamo do valcov motora.
Naftové motory pracujú inak ako benzínové motory. V nich sa nafta plní do už stlačeného média vo valci. Aby mohla byť časť paliva bez prekážok atomizovaná, je potrebný mechanizmus, ako napríklad vysokotlakové palivové čerpadlo.
Zvážte vlastnosti tohto mechanizmu, jeho modifikácie a príznaky nesprávnej činnosti.
Čo je vysokotlakové palivové čerpadlo a na čo slúži?
Mechanizmus, ktorý sa v skratke označuje ako palivové čerpadlo, je súčasťou palivového systému naftového motora, existujú však aj modely pre benzínové pohonné jednotky. Jediný rozdiel medzi palivovým čerpadlom naftového motora je ten, že tlak, ktorý vytvára, je oveľa vyšší ako jeho benzínový náprotivok. Dôvodom sú základné vlastnosti jednotky. Vo valcoch naftového motora je najskôr stlačený vzduch do takej miery, že sa zahreje na teplotu vznietenia paliva.
Keď piest dosiahne horný úvrať, tryska rozstrekuje palivo a vznieti sa. Injektor musí prekonať obrovský tlak. Aby systém správne fungoval, musí čerpadlo vytvárať vyššiu hlavu ako vo valcoch.
Okrem spomínanej funkcie musí čerpadlo v závislosti od prevádzkového režimu pohonnej jednotky dodávať po častiach aj palivo. Tento parameter sa určuje s prihliadnutím na rotáciu kľukového hriadeľa. V modernom automobile je tento proces riadený elektronickou riadiacou jednotkou.
História vývoja a zlepšovania
Toto zariadenie bolo prvýkrát vyvinuté v 1930. rokoch XNUMX. storočia Robertom Boschom. V osobných automobiloch sa vstrekovacie čerpadlá začali aktívne používať v druhej polovici toho istého desaťročia.
Keďže prvé benzínové motory boli vybavené karburátormi, takýto mechanizmus potrebovali iba naftové jednotky. V dnešnej dobe majú benzínové motory so systémom priameho vstrekovania aj čerpadlo tohto typu (karburátor je už extrémne zriedkavý - iba v automobiloch staršej generácie).
Aj keď princíp fungovania čerpadla zostal prakticky nezmenený, samotný mechanizmus prešiel mnohými vylepšeniami a vylepšeniami. Dôvodom je zvýšenie environmentálnych štandardov a výkonnosti spaľovacieho motora. Spočiatku sa používalo mechanické vstrekovacie čerpadlo, ale nebolo to ekonomické, čo viedlo k objemovým emisiám škodlivých látok. Moderné elektronické čerpadlá vykazujú vynikajúcu účinnosť, ktorá umožňuje, aby sa doprava zmestila do rámca environmentálnych noriem a uspokojila vodičov so skromným príjmom.
Konštrukcia vysokotlakového čerpadla
Existuje veľké množstvo modifikácií vstrekovacieho čerpadla pre benzínový motor, ako aj pre naftový analóg. Vo väčšine prípadov sú však hlavnými prvkami mechanického čerpadla:
- Na vstupe pred čerpadlo je nainštalovaný filter;
- Piest piestu umiestnený vo valci - tzv. pár piestu;
- Telo, v ktorom sú výklenky vyrobené - prostredníctvom nich sa dodáva palivo do dvojice piestu;
- Hriadeľ s vačkou a odstredivou spojkou. Tento prvok je pripojený k remenici časovacieho mechanizmu pomocou remeňového pohonu;
- Posunovacie jednotky piestu piestu;
- Pružiny, ktoré vracajú piest piesta dozadu;
- Ventily preplňovania;
- Regulátor režimov - spojený s plynovým pedálom;
- Spätný ventil palivového čerpadla (cez neho sa prebytočné palivo privádza do spiatočky);
- Nízkotlakové čerpadlo (načerpá palivo do čerpadla).
Ako už bolo spomenuté, mechanické čerpadlá sú kvôli svojej hospodárnosti a efektívnosti postupne nahradzované elektronickými úpravami. Samotný mechanizmus je ťažké opraviť a upraviť. Elektronické čerpadlá majú svoju vlastnú riadiacu jednotku, ako aj niekoľko elektronických ventilov a senzorov.
Väčšina elektronických vstrekovacích čerpadiel má vlastný diagnostický systém, vďaka ktorému sa zariadenie prispôsobuje funkčným poruchám a chybám, ktoré sa vyskytli. To umožňuje správne fungovanie zariadenia, aj keď niektorý zo senzorov zlyhá. Úplne také čerpadlo prestane fungovať iba v prípade poruchy mikroprocesora.
Princíp činnosti
Vysokotlakové palivové čerpadlo pracuje na princípe dvojtaktného motora. V dôsledku otáčania vačkového hriadeľa je poháňaný piest piesta. Nafta vstupuje do priestoru podplunera, ktorý vedie ďalej na diaľnicu.
Viac podrobností o princípe fungovania páru piestu je popísaných vo videu:
V dutine sa vytvára tlak, vďaka ktorému sa otvára vypúšťací ventil. Nafta prúdi cez palivové potrubie k tryske a je atomizovaná. Čerpadlo dodáva iba časť paliva do vstrekovača. Zvyšok sa vracia do palivovej nádrže cez vypúšťací ventil. Aby sa zabránilo návratu paliva zo systému po otvorení kompresora, je v ňom nainštalovaný spätný ventil.
Moment vstrekovania je stanovený odstredivou spojkou. Regulátor režimu (alebo režim všetkých režimov) určuje množstvo dávky, ktorá sa má vydať. Tento prvok je spojený s plynovým pedálom. Keď ho vodič stlačí, regulátor zvýši množstvo porcie a po uvoľnení sa množstvo zníži.
V elektronických modeloch sú všetky procesy riadené riadiacou jednotkou. Elektronika rozdeľuje okamih dodávky paliva, jeho množstvo z hľadiska dynamiky automobilu. Tieto palivové systémy majú menej častí, čo zvyšuje stabilitu a spoľahlivosť mechanizmu.
Elektronické vstrekovacie čerpadlá sú schopné rozdeliť časť na dve časti, čím zaisťujú efektívnejšie spaľovanie a hladší zdvih skupiny piestov. Výsledkom je menšia toxicita výfukových plynov a vyšší výkon motora. Na zabezpečenie dvojfázového vstrekovania riadiaca jednotka čerpadla zaznamenáva:
- Zošliapnutie plynového pedála;
- Otáčky vačkového hriadeľa časovania;
- Teplota v chladiacom systéme motora;
- Rýchlosť samotného automobilu;
- Tlak generovaný turbodúchadlom;
- Práca injektorov;
- Streľba zo žhaviacej sviečky.
Typy vstrekovacieho čerpadla
Palivové systémy sú troch typov:
- Monoinjekcia. Toto je úplne prvá úprava. Zástupca bol pôvodne karburátor. V jeho dutine bola pripravená zmes paliva a vzduchu, ktorá bola privádzaná do sacieho potrubia. O niečo neskôr dostali takéto systémy namiesto karburátora jednu trysku, ktorá vstrekuje palivo do sacieho potrubia, kde je zmiešané so vzduchom;
- Viacbodové vstrekovanie. Toto je už akýsi systém vstrekovania. Pre každý valec na sacom potrubí je nainštalovaný samostatný injektor. Injekcia sa tiež vykonáva do sacieho potrubia, len čo najbližšie k saciemu ventilu;
- Priame vstrekovanie. Ako už názov napovedá, palivo sa nastrieka priamo do valcov, keď je vzduch v nich už stlačený piestom.
Celkovo existujú tri typy takýchto mechanizmov, ktoré možno použiť v týchto typoch palivových systémov:
- V rade;
- Distribúcia;
- Kmeň.
Radové vstrekovacie čerpadlo
Radové vstrekovacie čerpadlo sa skladá z niekoľkých čerpadiel uzavretých v jednom kryte. Každá z nich slúži na samostatnú trysku. Táto úprava bola použitá v starších naftových motoroch. Fungovanie celého mechanizmu je pevne závislé od časovacieho pohonu.
In-line modifikácia sa používa pomerne dlho. Dokonca aj niektoré moderné osobné automobily (nákladné automobily) sú vybavené takýmito čerpadlami. Dôvodom je ich vysoká spoľahlivosť a nenáročnosť na kvalitu nafty.
Systém riadkov funguje nasledovne. Pár piestu je poháňaný otáčaním kľukového hriadeľa. Jedna otáčka vačkového hriadeľa čerpadla zodpovedá dvom otáčkam kľukového hriadeľa motora.
Piestový mechanizmus cez uzatvárací ventil paliva vysokotlakového čerpadla oddeľuje časť paliva od spoločného potrubia a stláča ho v tlakovej časti systému. Objem porcie je regulovaný ozubenou tyčou pripojenou k plynovému pedálu. U automobilov s ECU je riadený servopohonom, ktorý reaguje na signály z riadiacej jednotky.
Načasovanie vstrekovania je určené rýchlosťou kľukového hriadeľa. Mechanizmus má dve polovičné spojky, ktoré sú oddelené pružinami. Pri zvýšení otáčok motora sú pružiny stlačené, vďaka čomu sa hriadeľ čerpadla mierne pootočí, čo vedie k zmene uhla predstihu vstrekovania.
Vstrekovacie čerpadlo distribučného typu
Na rozdiel od predchádzajúcej úpravy je tento model menší. Vyznačuje sa tiež stabilným výkonom. Existuje niekoľko úprav distribučných čerpadiel. Existujú piestové a rotačné typy. Líšia sa tiež typmi pohonu - vnútorným, koncovým alebo vonkajším umiestnením vačiek.
Externá vačková jednotka nie je stabilná a spoľahlivá. Preto, ak je to možné, je lepšie venovať sa ďalším dvom typom.
Takéto čerpadlá sa rýchlejšie opotrebúvajú, pretože jeden piestový mechanizmus v nich slúži pre všetky dýzy skupiny. V tomto ohľade majú in-line kolegovia výhody. Distribučné vstrekovacie čerpadlá sú kvôli malým rozmerom inštalované v palivových systémoch osobných a malých nákladných automobilov.
Hlavné vstrekovacie čerpadlo
Na rozdiel od dvoch predchádzajúcich úprav vytvára hlavné čerpadlo tlak v jednom potrubí - takzvanom rozdeľovači paliva. Slúži ako akumulátor, v ktorom je udržiavaný konštantný tlak paliva.
Kvôli menšiemu počtu distribučných mechanizmov sa táto modifikácia stala najspoľahlivejšou. Oprava hlavných vstrekovacích čerpadiel nie je nijako zvlášť náročná. Objem dávky sa riadi elektromagnetickým dávkovacím ventilom. Takéto čerpadlá sú inštalované v systémoch rozvodu paliva Common Rail.
Existuje vysokotlakové palivové čerpadlo na benzínovom motore?
Aj keď sa hlavná aplikácia vstrekovacích čerpadiel paliva používa vo vznetových motoroch, mnoho moderných benzínových motorov pracuje aj tak, že dodáva palivo pod vysokým tlakom. Tieto mechanizmy sa používajú v spaľovacích motoroch s priamym vstrekovaním.
Benzínové motory GDI vyžadujú inštaláciu takýchto čerpadiel. V skutočnosti je tento systém hybridnou verziou, ktorá kombinuje konštrukciu benzínového spaľovacieho motora s princípom fungovania naftovej jednotky. Rozdiel je iba v tom, že zapaľovanie nie je spôsobené teplotou stlačeného vzduchu, ale zapaľovacími sviečkami. U takýchto motorov sa používa radová modifikácia.
Závažné poruchy
Aj keď sa vstrekovacie čerpadlá líšia svojou konštrukciou, existuje niekoľko dôležitých pravidiel, ktoré musí vlastník automobilu dodržiavať, aby čerpadlo mohlo slúžiť stanovený čas:
- Väčšina čerpadiel je z hľadiska kvality paliva rozmarná, preto je potrebné dodržiavať požiadavky stanovené výrobcom pre konkrétne čerpadlo;
- Z dôvodu zložitosti konštrukcie a zaťaženia mechanizmov je potrebné vysokotlakové čerpadlá pravidelne ošetrovať;
- Všetky rotujúce a trecie časti musia byť dobre namazané, preto je bezpodmienečne nutné dodržiavať odporúčania výrobcu týkajúce sa výberu mazív.
Ak nebudete dodržiavať tieto pravidlá, zariadenie sa stane nepoužiteľným rýchlejšie, čo si bude vyžadovať výmenu alebo drahé opravy.
Nasledujúce faktory naznačujú poruchu vstrekovacieho čerpadla (pri prevádzkyschopných iných systémoch, ktorých poruchy môžu mať podobné prejavy):
- Čierny dym vo výfukových plynoch a následkom toho toxickejšie emisie do životného prostredia;
- Zvýšená spotreba paliva (v dôsledku úniku paliva);
- Pokles výkonu ICE;
- Počas prevádzky motora sú počuť zvuky z čerpadla;
- Ťažké spustenie motora;
- Ozubený remeň často vykĺzne;
- Nestabilné otáčky motora.
Najbežnejšou poruchou takýchto prvkov palivového systému je porucha páru piestu. Najčastejšie je to spôsobené nekvalitným palivom - na povrchoch sa hromadí plak, ktorý znemožňuje pohyb častí. Príčinou poruchy mechanizmu je tiež voda, ktorá často kondenzuje v palivovej nádrži. Z tohto dôvodu sa neodporúča nechať cez noc auto s prázdnou nádržou.
Oprava vysokotlakových čerpadiel
Ak nie je ťažké opraviť bežné plynové čerpadlo - stačí si kúpiť opravnú súpravu a vymeniť opotrebované diely, potom je oprava a nastavenie palivového čerpadla veľmi komplikovaný postup. Bez dodatočného vybavenia nie je možné ani určiť, čo je príčinou poruchy. Samodiagnostika moderných riadiacich jednotiek často nepomáha.
Často sa stáva, že príznaky poruchy palivového čerpadla sú identické s poruchami v mechanizme rozvodu plynu alebo vo výfukovom systéme. Z týchto dôvodov sa neodporúča samočinná oprava vstrekovacieho čerpadla. Ak to chcete urobiť, je lepšie vyhľadať pomoc v špecializovanom servisnom stredisku.
Ďalej si pozrite video o odstraňovaní porúch a oprave vysokotlakových palivových čerpadiel:
Otázky a odpovede:
Aké typy vstrekovacích čerpadiel existujú? In-line privádza palivo do valcov pomocou rôznych piestov. Kufor - na batériu alebo rampu. Distribúcia - jeden piest pre všetky valce v rovnakom rozsahu.
Ako funguje dieselové vstrekovacie čerpadlo? Je založená na princípe piestu. Čerpadlo má nad párom piestov nádrž, do ktorej sa čerpá palivo a udržiava sa pod tlakom.
Na čo slúži vstrekovacie čerpadlo nafty? Motorová nafta musí vstupovať do valcov pod tlakom niekoľkonásobne vyšším ako je kompresný pomer. Tento tlak je schopný vytvoriť iba pár piestov.
