Dopravné palivo - pomocné čerpadlo

Palivové čerpadlo alebo palivové čerpadlo je súčasťou palivového okruhu motora, ktorý dopravuje palivo z nádrže do iných častí palivového okruhu. Dnes sú to najmä vstrekovacie čerpadlá (vysokotlakové) – motory s priamym vstrekovaním. V starších motoroch (nepriame vstrekovanie benzínu) to bol priamy vstrekovač alebo aj u starších áut karburátor (plaváková komora).

Palivové čerpadlo v automobiloch môže byť poháňané mechanicky, hydraulicky alebo elektricky.

Mechanicky poháňané palivové čerpadlá

Membránové čerpadlo

Staršie benzínové motory vybavené karburátormi spravidla používajú membránové čerpadlo (výtlačný tlak 0,02 až 0,03 MPa), ktoré je mechanicky ovládané excentrickým mechanizmom (tlačný, pákový a excentrický). Keď je karburátor dostatočne naplnený palivom, ihlový ventil plavákovej komory sa zatvorí, výstupný ventil čerpadla sa otvorí a výtlačné potrubie zostane natlakované, aby udržalo membránu v extrémnej polohe mechanizmu. Doprava paliva bola prerušená. Aj keď excentrický mechanizmus stále beží (aj keď je motor v chode), pružina, ktorá fixuje výtlačný zdvih membrány čerpadla, zostáva stlačená. Keď sa ihlový ventil otvorí, tlak vo výtlačnom potrubí čerpadla klesne a membrána, tlačená pružinou, vykoná vypúšťací zdvih, ktorý opäť spočíva na posúvači alebo páke excentrického ovládacieho mechanizmu, ktorý pružinu stlačí spolu s membrána a nasáva palivo z nádrže do plavákovej komory.

zubové čerpadlo

Zubové čerpadlo môže byť poháňané aj mechanicky. Je umiestnený buď priamo vo vysokotlakovom čerpadle, kde s ním zdieľa pohon, alebo je umiestnený samostatne a má vlastný mechanický pohon. Zubové čerpadlo je poháňané mechanicky cez spojku, ozubené koleso alebo ozubený remeň. Zubové čerpadlo je jednoduché, má malé rozmery, má nízku hmotnosť a je vysoko spoľahlivé. Typicky sa používa čerpadlo s vnútorným ozubením, ktoré vďaka špeciálnemu ozubeniu nevyžaduje žiadne dodatočné tesniace prvky na utesnenie jednotlivých priestorov (komôr) medzi zubami a medzier medzi zubami. Základom sú dva spoločne zaradené ozubené kolesá rotujúce v opačných smeroch. Dopravujú palivo medzi hrotmi zo strany nasávania na stranu výtlaku. Kontaktná plocha medzi kolesami bráni návratu paliva. Vnútorné vonkajšie ozubené koleso je spojené s mechanicky poháňaným (motorom poháňaným) hriadeľom, ktorý poháňa vonkajšie vnútorné ozubené koleso. Zuby tvoria uzavreté transportné komory, ktoré sa cyklicky zmenšujú a zväčšujú. Zväčšovacie komory sú napojené na vstupný (nasávací) otvor, redukčné na výstupný (výtlačný) otvor. Čerpadlo s vnútornou prevodovkou pracuje s výtlačným tlakom do 0,65 MPa. Otáčky čerpadla, a teda aj množstvo dopravovaného paliva, závisí od otáčok motora a je preto riadené škrtiacou klapkou na sacej strane alebo pretlakovým ventilom na strane výtlaku.

Elektricky poháňané palivové čerpadlá

Podľa polohy sú rozdelené na:

• radové čerpadlá,
• čerpadlá v palivovej nádrži (v nádrži).

In-Line znamená, že čerpadlo môže byť umiestnené prakticky kdekoľvek na nízkotlakovom palivovom potrubí. Výhodou je jednoduchšia výmena-oprava v prípade poruchy, nevýhodou potreba vhodného a bezpečného miesta v prípade poruchy - úniku paliva. Ponorné čerpadlo (In-Tank) je odnímateľná časť palivovej nádrže. Montuje sa na vrch nádrže a býva súčasťou palivového modulu, ktorého súčasťou je napríklad palivový filter, ponorná nádoba a snímač hladiny paliva.

Elektrické palivové čerpadlo je najčastejšie umiestnené v palivovej nádrži. Odoberá palivo z nádrže a dodáva ho do vysokotlakového čerpadla (priame vstrekovanie) alebo do vstrekovačov. Musí zabezpečiť, aby sa aj v extrémnych situáciách (široko otvorená škrtiaca klapka pri vysokých vonkajších teplotách) v prívodnom potrubí paliva netvorili bubliny kvôli vysokému vákuu. V dôsledku toho by nemali existovať žiadne poruchy motora kvôli vzhľadu palivových bublín. Bublinové pary sú odvádzané späť do palivovej nádrže cez prieduch čerpadla. Elektrické čerpadlo sa aktivuje pri zapnutí zapaľovania (alebo po otvorení dverí vodiča). Čerpadlo beží asi 2 sekundy a vytvára v palivovom potrubí pretlak. Počas zahrievania je v prípade naftových motorov čerpadlo vypnuté, aby sa batéria zbytočne nepreťažovala. Čerpadlo sa opäť spustí, hneď ako naštartuje motor. Elektricky poháňané palivové čerpadlá je možné pripojiť k imobilizéru alebo poplašnému systému vozidla a sú ovládané riadiacou jednotkou. Riadiaca jednotka teda zablokuje aktiváciu (napájanie) palivového čerpadla v prípade neoprávneného použitia vozidla.

Elektrické palivové čerpadlo má tri hlavné časti:

• elektrický motor,
• samotné čerpadlo,
• spojovací kryt.

Kryt pripojenia má vstavané elektrické prípojky a spojku na vstrekovanie palivového potrubia. Obsahuje tiež spätný ventil, ktorý udržuje naftu v palivovom potrubí aj po vypnutí palivového čerpadla.

Z hľadiska dizajnu rozdeľujeme palivové čerpadlá na:

• zubné
• odstredivý (s bočnými kanálmi),
• skrutka,
• krídlo.

Zubové čerpadlo

Elektricky poháňané zubové čerpadlo je konštrukčne podobné mechanicky poháňanému zubovému čerpadlu. Vnútorné vonkajšie koleso je spojené s elektromotorom, ktorý poháňa vonkajšie vnútorné koleso.

Skrutkové čerpadlo

V tomto type čerpadla je palivo nasávané a vypúšťané dvojicou protibežných rotorov so závitovkovým prevodom. Rotory zaberajú s veľmi malou bočnou vôľou a sú pozdĺžne uložené v telese čerpadla. Relatívne otáčanie ozubených rotorov vytvára variabilný objemový transportný priestor, ktorý sa pri otáčaní rotorov pohybuje plynule v axiálnom smere. V oblasti vstupu paliva sa prepravný priestor zväčšuje a v oblasti výstupu klesá, čím vzniká výtlačný tlak až 0,4 MPa. Vďaka svojej konštrukcii sa závitovkové čerpadlo často používa ako prietokové čerpadlo.

Lopatkové valčekové čerpadlo

V telese čerpadla je inštalovaný excentricky uložený rotor (kotúč), ktorý má po svojom obvode radiálne drážky. V drážkach sú nainštalované valčeky s možnosťou posúvania, ktoré tvoria takzvané rotorové krídla. Keď sa otáča, vytvára sa odstredivá sila, ktorá tlačí valčeky na vnútornú stranu telesa čerpadla. Každá drážka voľne vedie jeden valec, pričom valce pôsobia ako obehové tesnenie. Medzi dvoma valcami a obežnou dráhou je vytvorený uzavretý priestor (kamera). Tieto priestory sa cyklicky zväčšujú (palivo je nasávané) a klesá (vytesnené z paliva). Palivo je teda transportované zo vstupného (sacieho) portu do výstupného (výstupného) portu. Lopatkové čerpadlo poskytuje výtlačný tlak až 0,65 MPa. Elektrické valčekové čerpadlo sa používa hlavne v osobných automobiloch a ľahkých úžitkových vozidlách. Vďaka svojej konštrukcii je vhodný na použitie ako čerpadlo v nádrži a nachádza sa priamo v nádrži.

A - pripojovací uzáver, B - elektromotor, C - čerpací prvok, 1 - výstup, výtlak, 2 - kotva motora, 3 - čerpací prvok, 4 - obmedzovač tlaku, 5 - vstup, sanie, 6 - spätný ventil.

1 - sanie, 2 - rotor, 3 - valec, 4 - základná doska, 5 - výstup, výtlak.

Odstredivé čerpadlo

V telese čerpadla je nainštalovaný rotor s lopatkami, ktorý otáčaním a následným pôsobením odstredivých síl posúva palivo zo stredu na obvod. Tlak v bočnom tlakovom kanáli sa neustále zvyšuje, t.j. prakticky bez výkyvov (pulzácií) a dosahuje 0,2 MPa. Tento typ čerpadla sa používa ako prvý stupeň (predstupeň) v prípade dvojstupňového čerpadla na vytvorenie tlaku na odplynenie paliva. V prípade samostatnej inštalácie sa používa odstredivé čerpadlo s veľkým počtom listov rotora, ktoré poskytuje výtlačný tlak až 0,4 MPa.

Dvojstupňové palivové čerpadlo

V praxi sa môžete stretnúť aj s dvojstupňovým palivovým čerpadlom. Tento systém kombinuje rôzne typy čerpadiel do jedného palivového čerpadla. Prvý stupeň palivového čerpadla zvyčajne pozostáva z nízkotlakového odstredivého čerpadla, ktoré nasáva palivo a vytvára mierny tlak, čím sa palivo odplyňuje. Hlava nízkotlakového čerpadla prvého stupňa je zavedená do vstupu (sania) druhého čerpadla s vyšším výstupným tlakom. Druhé - hlavné čerpadlo je zvyčajne ozubené a na jeho výstupe je vytvorený potrebný tlak paliva pre daný palivový systém. Medzi čerpadlami (výtlak 1. čerpadla so saním 2. čerpadla) je zabudovaný pretlakový poistný ventil zabraňujúci hydraulickému preťaženiu hlavného palivového čerpadla.

Hydraulicky poháňané čerpadlá

Tento typ čerpadiel sa používa najmä v zložitých – fragmentovaných palivových nádržiach. V roztrieštenej nádrži sa totiž môže stať, že pri tankovaní (v zákrute) môže dôjsť k pretečeniu paliva do miest mimo sacieho dosahu palivového čerpadla, preto je často nutné palivo prekladať z jednej časti nádrže do druhej. . Na to napríklad ejektorové čerpadlo. Prúd paliva z elektrického palivového čerpadla čerpá palivo z bočnej komory palivovej nádrže cez ejektorovú trysku a následne ho dopravuje ďalej do prečerpávacej nádrže.

Príslušenstvo k palivovému čerpadlu

Chladenie paliva

V systémoch vstrekovania PD a Common Rail môže vyhorené palivo v dôsledku vysokého tlaku dosiahnuť výrazné teploty, preto je potrebné toto palivo pred návratom do palivovej nádrže ochladiť. Príliš horúce palivo vracajúce sa do palivovej nádrže môže poškodiť nádrž aj snímač hladiny paliva. Palivo sa chladí v chladiči paliva umiestnenom pod podlahou vozidla. Chladič paliva má systém pozdĺžne vedených kanálov, ktorými prúdi vrátené palivo. Samotný chladič je chladený vzduchom, ktorý prúdi okolo chladiča.

Výfukové ventily, nádoba s aktívnym uhlím

Benzín je vysoko prchavá kvapalina a keď sa naleje do nádrže a prejde pumpou, tvoria sa benzínové výpary a bubliny. Aby tieto palivové výpary neunikali z nádrže a miešacieho zariadenia, používa sa uzavretý palivový systém vybavený fľašou s aktívnym uhlím. Benzínové výpary, ktoré vznikajú pri prevádzke, ale aj pri vypnutom motore, nemôžu unikať priamo do okolia, ale sú zachytávané a filtrované cez nádobu s aktívnym uhlím. Aktívne uhlie má obrovskú plochu (1 gram asi 1000 m) vďaka svojmu veľmi pórovitému tvaru.²) ktorý zachytáva plynné palivo – benzín. Pri bežiacom motore vytvára podtlak tenká hadica, ktorá sa tiahne od vstupu motora. V dôsledku podtlaku prechádza časť nasávaného vzduchu zo sacej nádoby cez nádobu s aktívnym uhlím. Uskladnené uhľovodíky sa odsajú a nasaté skvapalnené palivo sa cez regeneračný ventil vracia späť do nádrže. Práca je samozrejme riadená riadiacou jednotkou.