Takmer každé súčasné dieselové vozidlo je vybavené vysokotlakovým systémom Common Rail. Tento systém sa skladá z vysokotlakového čerpadla, rozdeľovacej lišty (railu) a vstrekovačov. Vysokotlakové čerpadlo vytvára tlak, ktorý je regulovaný buď priamo v čerpadle, alebo v raile. V tomto článku sa dozviete viac o princípe fungovania dieselových podávacích čerpadiel a ich súčastiach.
Systém Common Rail a jeho komponenty
Systém Common Rail je v súčasnosti celosvetovo najrozšírenejší systém priameho vysokotlakového vstrekovania nafty pri dieselových motoroch. Vyrába sa už vo svojej štvrtej generácii. Je to systém priameho vstrekovania nafty, ktorý sa vyznačuje tlakovým zásobníkom, v ktorom je palivo udržiavané pod vysokým tlakom. Postupom času sa tento systém stal najpoužívanejším vysokotlakovým vstrekovaním nafty v moderných dieselových motoroch.
Medzi najväčšie výhody tohto systému patrí jednoduché prispôsobenie pre rôzne motory a riadenie priebehu vstreku - viacnásobné vstrekovanie. Tlak paliva v zásobníku tlaku (raily) je nezávislý na otáčkach motora. Výhodou sú aj vysoké vstrekovacie tlaky, ktoré umožňujú dokonalejšie rozprášenie paliva vo valci.
História vývoja Common Rail systému
Počiatky systému Common Rail siahajú do konca šesťdesiatych rokov minulého storočia, kedy švajčiarsky technik Robert Huber vytvoril prvý funkčný prototyp. Neskôr na vývoji pracoval tím z technologického inštitútu v Zürichu. V ďalších rokoch sa vývoja chopili aj japonskí inžinieri z firmy Denso a vyvinuli systém priameho vstrekovania pre nákladné vozidlá s označením ECD-U2. Týmto systémom bol v polovici deväťdesiatych rokov vybavený nákladný automobil Hino Raising Ranger, účastník slávnej Rally Dakar.
Vo vývoji však pokračovali aj európski inžinieri, konkrétne z firmy Magneti Marelli a Fiatu, ktorí vytvorili systém Unijet. Koncom roka 1993 odkúpila potrebné patenty nemecká firma Bosch a pokračovala vo výskume a vývoji tohto systému. Výsledkom bolo uvedenie systému v roku 1997 na trh, konkrétne pre motor 1,9 JTD (Fiat, Alfa, Lancia).
Prečítajte si tiež: Ako vymeniť olejový filter na 1.9 SDI Diesel
Základné časti systému Common Rail
Základom vstrekovania Common Rail je tlakový zásobník, v preklade spoločné potrubie. Tento zásobník tlaku udržiava naftu pod vysokým tlakom, čo je hlavný rozdiel a výhoda oproti iným systémom vysokotlakového vstrekovania nafty.
Common Rail sa skladá z nízkotlakovej a vysokotlakovej časti. Nízkotlaková časť zabezpečuje čistenie a dopravu paliva do vysokotlakovej časti, inými slovami, zásobuje vysokotlakové čerpadlo prefiltrovaným palivom. Palivo je odčerpávané z nádrže vozidla a prechádza cez filter, pričom jeho prúdenie zabezpečuje palivové - podávacie čerpadlo. Prietok paliva reguluje riadiaca elektronika. Z podávacieho čerpadla vedie palivo nízkotlakovým potrubím do vysokotlakového čerpadla. Často je podávacie čerpadlo v spoločnom bloku s vysokotlakovým čerpadlom.
Vysokotlakové čerpadlo stlačí naftu na požadovaný tlak, ktorý závisí od prevedenia a generácie, obvykle sa pohybuje od 145 do 220 MPa (2200 bar). Z vysokotlakového čerpadla prúdi palivo do tlakového zásobníka, kde sa pomocou snímača a regulátora tlaku udržuje tlak paliva na požadovanej - konštantnej úrovni. Z tlakového zásobníka ide palivo cez vysokotlakové potrubie priamo ku vstrekovačom a tie na základe impulzov z riadiacej jednotky vstrekujú potrebnú dávku paliva priamo do valca. Pri voľnobehu a čiastočnom zaťažení vzniká prebytok paliva, ktoré sa vracia naspäť do nízkotlakovej časti pomocou regulačného ventilu.
Ako aj u predchádzajúcich vstrekovacích systémov, aj v tomto prípade má hlavné slovo riadiaca jednotka.
Nízkotlaková a vysokotlaková časť systému Common Rail
Nízkotlaková časť obsahuje palivovú nádrž, sací kôš umiestnený na dopravnom palivovom čerpadle, jemný filter paliva, nízkotlakový okruh vysokotlakového čerpadla a spätné palivové potrubie. To všetko je prepojené nízkotlakovým potrubím.
Prečítajte si tiež: Všetko o naftových čerpadlách
Vysokotlaková časť pozostáva z vysokotlakového čerpadla, ktoré obsahuje odpájací ventil čerpadla a regulátor tlaku paliva. Ďalej vysokotlakový zásobník paliva - rail, snímače tlaku paliva v zásobníku, poistný ventil, obmedzovače prietoku a jednotlivé vstrekovače. To všetko je prepojené vysokotlakovým potrubím.
Funkcie jednotlivých komponentov
- Palivový filter: Má za úlohu znižovať znečistenie paliva pevnými časticami a tým chrániť jednotlivé komponenty systému pred nadmerným opotrebovaním.
- Palivové čerpadlo: Úlohou nízkotlakového palivového čerpadla je zásobovať vysokotlakové čerpadlo palivom (môže byť jeho súčasťou) pod tlakom 3 ÷ 7 bar. Pri tepelne viac namáhaných motoroch môže byť sústava doplnená o chladič paliva.
- Vysokotlakové palivové čerpadlo: Základnou úlohou vysokotlakového palivového čerpadla je za každých prevádzkových podmienok dodávať potrebné množstvo paliva pod vysokým tlakom do tlakového zásobníka - railu nezávisle na vstrekovanom množstve, inými slovami, dodávať dostatok paliva pri voľnobehu aj pri maximálnom zaťažení (maximálnej spotrebe). Čerpadlo si taktiež musí udržiavať rezervu paliva pre rýchlejšie štartovanie a rýchlejší nárast tlaku v tlakovom zásobníku.
Konštrukčne je čerpadlo najčastejšie riešené v prípade osobných vozidiel ako trojpiestikové radiálne a ako dvojpiestikové pri nákladných vozidlách. Ich mazanie a chladenie je najčastejšie zabezpečované samotným palivom, čo kladie zvýšené nároky na jeho kvalitu - mazivosť a čistotu. Pri nákladných vozidlách sa používajú aj čerpadlá mazané olejom, čím sa zvyšuje odolnosť voči horšej kvalite paliva.
Čerpadlá sú poháňané cez spojku, ozubené koleso, reťaz alebo ozubený remeň od kľukového hriadeľa motora. Maximálny prevod, ktorý je cca 1:2 alebo 2:3 musí zabezpečovať maximálne otáčky čerpadla na úrovni 3000 ot/min aj pri maximálnom vytočení motora.
Typy vysokotlakových čerpadiel
Existuje niekoľko typov vysokotlakových čerpadiel používaných v systémoch Common Rail. Medzi najbežnejšie patria:
Bosch CP1
Bosch CP1 je radiálne piestové čerpadlo, ktorého základ tvoria tri piestové jednotky, ktoré sú umiestnené radiálne k hriadeli a vzájomne pootočené o 120 °. V čerpadle je centrálne umiestnený hnací hriadeľ, na ktorom je nasadený výstredník vyvolávajúci otáčaním vratný pohyb jednotlivých piestov čerpadla.
Prečítajte si tiež: Ako vymeniť olejovú vaňu na Golf 2 1.6 Turbo Diesel?
Do vysokotlakového čerpadla dodáva naftu palivové čerpadlo, pričom za prívodom je inštalovaný poistný ventil nastavený na tlak (0.5 až 1.5 bar). Ten sa skladá z pružiny a piestika v ktorom je malý redukčný otvor, cez ktorý je palivo tlačené do mazacieho a chladiaceho okruhu čerpadla. Po prekročení nastavenej hodnoty začne palivo prúdiť do mazacieho a chladiaceho okruhu čerpadla a následne vstupuje palivo cez sací ventil do piestikovej jednotky - valca pri pohybe piesta smerom nadol. Po zmene na pohyb smerom nahor sa uzavrie vstupný ventil a palivo je uzavreté v elementu čerpadla. Dochádza ku kompresii; po dosiahnutí požadovaného tlaku je otvorený výstupný ventil a palivo odchádza do tlakového zásobníka - railu. Čerpadlo je schopné vytvoriť tlak 145 MPa - 1450 bar.
Elektronický ovládaný regulátor tlaku paliva nastavuje výtlačný tlak čerpadla v závislosti od aktuálnych podmienok motora. Regulácia je tak na vysokotlakovej časti systému, inými slovami, výkon čerpadla sa dimenzuje na najväčšie zaťaženie motora, kedy je potrebné najväčšie dopravované množstvo paliva.
V prípade čerpadla CP1H bola oproti CP1 zvýšená energetická účinnosť zaradením regulácie množstva paliva na strane prívodu - nízkotlaková časť. O reguláciu sa stará plynule ovládateľný elektromagnetický ventil - tzv. dávkovacia jednotka. Tá dávkuje množstvo paliva pre vysokotlakové čerpadlo a rail podľa aktuálnych potrieb motora. Tým sa znižuje príkon čerpadla a tiež maximálna teplota paliva.
Dvojpiestové radové čerpadlo CP2
Dvojpiestové radové čerpadlo CP2 sa používa najmä pri dieselových motorov nákladných automobilov. Na rozdiel od CP1 je vysokotlakové čerpadlo konštruované ako radiálne. Tlak paliva sa tu vytvára pomocou dvoch piestov usporiadaných do radu. Čerpadlo je mazané olejom a podávacie zubové čerpadlo je súčasťou celku s vysokotlakovým čerpadlom a poháňané je od vačkového hriadeľa. V hornej časti telesa čerpadla je umiestnená dávkovacia jednotka.
Radiálne vysokotlakové čerpadlo CP3
Radiálne vysokotlakové čerpadlo CP3 pracuje na prakticky rovnakom princípe ako CP1, odlišuje sa reguláciou tlaku, ktorá je podobná ako v prípade CP1H. Oproti CP1H sa čerpadlo CP3 odlišuje rozdielnou konštrukciou. Použitá je monobloková konštrukcia telesa združujúca aj zubové čerpadlo, ktorá znižuje množstvo tesnených miest a umožňuje dosiahnutie vyšších tlakov.
Bosch CP4
Čerpadlo BOSCH CP4 sa začalo vyrábať už v roku 2003 a používa sa v osobných aj úžitkových vozidlách s výkonom motora do 350 kW. Pracuje s tlakom do 2 000 bar a je poháňané kľukovým hriadeľom. Jedna z inovácií je napríklad prevodový pomer medzi otáčkami a motorom, pretože môže byť až 1:1.
Tento typ čerpadla je veľmi citlivý na kvalitu paliva a čistotu palivovej sústavy. Životnosť týchto čerpadiel CP4 je cca 160 000 km. Po tomto nájazde väčšinou dôjde k jeho vnútornému opotrebeniu a začne sa odierať. Tieto drobné kovové oderky potom začnú zvýšenou mierou opotrebúvať vstrekovače a tiež ďalšie časti palivovej sústavy.
Medzi príznaky poruchy čerpadla patria horšie štarty vozidla, úbytok výkonu, nepravidelný chod agregátu a zvýšená hlučnosť čerpadla.
Výmena čerpadla BOSCH CP4
Pri montáži čerpadla do agregátu je veľmi dôležité, aby bolo čerpadlo dôkladne odvzdušnené. Pokiaľ by sa tak nestalo, je veľmi vysoká pravdepodobnosť, že v čerpadle vzniknú vzduchové kapsy, ktoré majú za príčinu vyššie trenie vnútorných komponentov a ich opotrebenie.
Postup výmeny a odvzdušnenie vysokotlakového čerpadla CP4
- Pri výmene vysokotlakového čerpadla CP4 vymeňte palivový filter.
- Potom v diagnostike určenej výrobcom pre danú značku auta, zvoľte funkciu zaplnenia palivového filtra. Po tomto úkone je palivový filter zaplnený a odvzdušnený.
- Odvzdušnenie CP4 docielite opätovným otočením kľúčika do polohy, kedy sa na prístrojovej doske objaví kontrolka žhavenia. V tejto pozícii podávacie čerpadlo dodáva palivo do vysokotlakového čerpadla. Majte hadicu prepadu čerpadla vloženú do separátnej nádoby, aby ste mohli kontrolovať či čerpadlo neobsahuje vzduch.
- Po odvzdušnení vysokotlakého čerpadla sú na rade vstrekovače. Ku každému vstrekovaču namontujte prívodné palivové potrubie, avšak na jednom vstrekovači ho nechajte povolené. Opäť otočte kľúčom do polohy, kedy sa objaví kontrolka žhavenia. Akonáhle z potrubia bude prúdiť palivo, trubku dotiahnite. Tento proces vykonajte na každom vstrekovači zvlášť.
- Ideálne zároveň s čerpadlom vymeňte uvedený palivový filter a rozvody, ďalej palivovú lištu a vedenie k vstrekovačom.
Starostlivosť o palivový systém
Pre správnu funkciu a dlhú životnosť dieselového podávacieho čerpadla a celého palivového systému je dôležité dodržiavať niekoľko zásad:
- Používajte kvalitné palivo: Kvalitné palivo s aditívami zabezpečuje lepšie mazanie a čistenie palivového systému.
- Pravidelne vymieňajte palivový filter: Palivový filter zachytáva nečistoty a chráni tak čerpadlo a vstrekovače pred poškodením. Odporúča sa meniť palivový filter pri každej výmene oleja.
- Používajte aditíva do paliva: Aditíva do paliva pomáhajú udržiavať palivový systém čistý, zlepšujú spaľovanie a chránia pred koróziou.
- Dbajte na celkovú čistotu palivovej sústavy: Pravidelná kontrola a čistenie palivovej sústavy pomáha predchádzať problémom s vstrekovaním paliva.
Aditíva do paliva a ich význam
Používanie aditív do paliva zohráva kľúčovú úlohu pri udržiavaní motorov v dobrom stave. Zlepšením výkonu motora, optimalizáciou spaľovania a ochranou kľúčových komponentov prispievajú aditíva do paliva k dlhodobej a efektívnej prevádzke vozidiel.
Prečo používať aditíva?
Aditíva do paliva chránia palivový systém pred usadzovaním nečistôt a zabezpečujú plynulý chod motora. Okrem ochranných funkcií zlepšujú aj spaľovanie, čo vedie k vyššej účinnosti vozidla. Sú nápomocné pri prispôsobovaní motora špecifickým prevádzkovým podmienkam.
Typy aditív
Na trhu sú dostupné rôzne typy aditív, ktoré sú navrhnuté na vykonávanie špecifických funkcií:
- K2 BENZIN 50 ML: Prípravok na čistenie celého energetického systému v benzínových motoroch. Odstraňuje usadeniny a nečistoty z palivového systému.
- K2 LPG 50 ML: Aditívum pre autá poháňané LPG. Chráni ventily a sedlá ventilov, znižuje spotrebu paliva a emisie výfukových plynov.
- K2 DFA-39 50 ML: Prísada, ktorá znižuje bod tuhnutia, zabraňuje zrážaniu parafínových kryštálov a upcháva palivový filter.
- K2 BENZIN GO! 250 ml: Prísada do paliva, ktorá odstraňuje nečistoty, optimalizuje proces spaľovania a znižuje emisie škodlivých látok.
- K2 DPF 50 ML: Prísada do paliva určená pre vozidlá s dieselovými motormi. Regeneruje a chráni filtre pevných častíc (DPF).
- K2 DIESEL 50 ML: Prípravok na čistenie celého energetického systému v dieselových motoroch. Odstraňuje usadeniny a nečistoty, čím pomáha udržiavať čisté vstrekovače, ventily, spaľovacie komory a palivové potrubia.
- K2 DIESEL GO! 250 ML: Prísada do paliva pre dieselové motory. Znižuje dymivosť, optimalizuje spaľovanie a zlepšuje chod motora.
- K2 DIESEL DICTUM SET 500ML: Sada na čistenie vstrekovačov v dieselových motoroch.
Kedy používať aditíva?
Používanie aditív sa odporúča predovšetkým v situáciách, keď chceme zlepšiť chod motora, zlepšiť palivovú hospodárnosť alebo minimalizovať riziko poškodenia. Mnohé z nich pôsobia preventívne, chránia vozidlo pred nepriaznivými vplyvmi znečistenia či korózie.
Frekvencia používania aditív
Frekvencia používania aditív závisí od typu aditíva, technického stavu vozidla a prevádzkových podmienok. Väčšina výrobcov poskytuje odporúčania na obale produktu.