Naftové čerpadlá sú kľúčové komponenty v dieselových motoroch, zodpovedné za dodávanie paliva do motora pod vysokým tlakom. Poruchy týchto čerpadiel môžu viesť k rôznym problémom, od ťažkostí so štartovaním až po úplnú nefunkčnosť motora. V tomto článku sa zameriame na typy porúch naftových čerpadiel s výkonom 81 kW a spôsoby, ako im predchádzať.
Úvod do problematiky naftových čerpadiel
Vstrekovacie palivové čerpadlo je jeden z kľúčových komponentov celého spaľovacieho motora a často veľmi drahá súčiastka na výmenu, ak dôjde k jeho poruche. Hlavnou úlohou vstrekovacieho palivového čerpadla je pod vysokým tlakom dodávať palivo z nádrže do spaľovacích komôr motora. Častokrát funguje veľmi spoľahlivo a prežije celý zvyšok automobilu.
Ako funguje palivové čerpadlo?
Práca palivového čerpadla v nádrži je jednoduchá. Elektromotor otáča lopatkami turbíny, ktorá cez sitko nasáva palivo z nádrže a cez filter ho čerpá do vstrekovacieho čerpadla. Vstrekovacie čerpadlo potom tlačí palivo cez vstrekovače do valcov motora. Plniaci tlak v celom režime prevádzky udržuje pretlakový ventil. Menej často býva palivové čerpadlo umiestnené vo vnútri palivovej nádrže nahradené podtlakovým podávacím čerpadlom priamo v konštrukcii vstrekovacieho čerpadla.
Ako funguje vstrekovacie čerpadlo?
Pohon čerpadla zaisťuje motor cez vačkový hriadeľ ventilového rozvodu alebo vlastný pohon v skrini vstrekovacieho čerpadla. Väčšinou sa používajú piestové čerpadlá. Pretekajúce palivo vstrekovacie čerpadlo chladí a čiastočne maže (nafta o niečo viac ako benzín).
Typy palivových čerpadiel
Existujú dva hlavné typy palivových čerpadiel:
Prečítajte si tiež: Parametre a použitie čerpadla
Palivové čerpadlo umiestnené v nádrži: Zabezpečuje dopravu paliva z nádrže k motoru pod správnym tlakom a v požadovanom množstve. Kompletné palivové čerpadlo obsahuje nielen samotné čerpadlo, ale aj ďalšie komponenty ako snímače, filtre či tesnenia, ktoré zabezpečujú jeho bezchybnú funkčnosť. Používa sa najmä v starších vozidlách s karburátorom.
Vstrekovacie čerpadlo umiestnené na bloku motora: Najrozšírenejší typ v moderných automobiloch. Používa sa pri naftových a moderných benzínových motoroch s priamym vstrekovaním.
Najčastejšie poruchy vstrekovacieho čerpadla
Medzi najčastejšie príčiny porúch vstrekovacieho čerpadla patria:
- Znečistenie palivovej sústavy: Hrdza, nečistoty alebo sediment z nádrže alebo palivového filtra.
- Riadiaca jednotka vstrekovacieho čerpadla: (ak je konštrukčne prítomná)
- Závada snímača otáčok čerpadla
- Závada ventilu dávky paliva
- Závada rozdeľovacej hlavy
- Závada telesa čerpadla
- Poškodenie regulačných ventilov čerpadla
- Poškodenie hriadeľa
Ako poznať, že došlo k poruche čerpadla
- Nefunkčný motor, príp. ťažký štart
- Zhasínanie motora: Z dôvodu nedostatku privedeného paliva zhasne motor krátko po naštartovaní alebo pri zošliapnutí pedála plynu.
- Nízky komfort jazdy: Šklbanie pri akcelerácii v dôsledku zníženého prietoku paliva, nedostatočný výkon z dôvodu nedostatočného zvýšenia tlaku paliva, šklbanie motora, rušivé zvuky.
Ako predchádzať poruchám palivového čerpadla
- Udržujte palivové čerpadlo a palivový systém v dobrom a čistom stave.
- Nejazdite s takmer prázdnou palivovou nádržou.
- Venujte pozornosť kvalite a oktánovému číslu paliva.
- Pravidelne kontrolujte palivový filter a v prípade potreby ho vymeňte za nový.
- Pravidelne kontrolujte palivové potrubie, elektrické pripojenie, strážte vznik prasklín, netesnosti a ďalších typov poškodení.
Výmena palivového čerpadla za nové
Pred inštaláciou nového palivového čerpadla je nutné vykonať správnu diagnostiku, ktorá potvrdí alebo vyvráti, že poruchu motora spôsobuje naozaj nefunkčné vstrekovacie čerpadlo. Pokiaľ je nutné vstrekovacie čerpadlo vymeniť, uistite sa, že je palivový systém vrátane nádrže čistý. Ak chcete ušetriť na cene, nie však na kvalite, kúpte si repasované čerpadlo.
Špecifické problémy motora 2.0 TDI
Motor 2.0 TDI bol zostrojený ako náhrada obľúbeného a vysoko oceňovaného variantu 1.9 TDI. Napriek tomu, že je omnoho modernejší než jeho predchodca, je všeobecne považovaný za menej odolný. Časom sa dostal aj pod kapoty niektorých vozidiel Mitsubishi, Jeep a Dodge. Nie je však pochýb o tom, že sa svojmu predchodcovi, verzii 1.9 TDI, vyrovná v popularite, bohužiaľ však nie v životnosti.
Prečítajte si tiež: Spoľahlivá prevádzka Fordu a palivové čerpadlo
Motor 2.0 TDI je dodávaný v rôznych výkonových variantoch - s 8V a 16V hlavou (vo verzii s výkonom 140 koní). Ďalej potom s tandemovým čerpadlom a vstrekmi PD alebo PPD, či so vstrekovaním Common Rail.
Z dôvodu neustálych úprav a inovácií, zavedenia prísnejších emisných noriem a daňových predpisov v konkrétnych zemiach je počet variantov a rozdielov v motoroch vysoký. Z prevádzkového hľadiska nie je motor 2.0 TDI príliš dobrý. Problémy s motorm 2.0TDI sa bohužiaľ začínajú prejavovať už po 100 až 120 000 najazdených kilometroch. Poruchy a následné opravy sú potom finančne veľmi nákladné. Mnohé poruchy síce odpovedajú tým, ktoré postihnú väčšinu moderných dieselových jednotiek, ale nájdu sa aj také, ktoré sú typické pre verziu 2.0 TDI.
Motor 2.0 TDI je vývojovou verziou motora 1.9 TDI s výkonom 130 k (v priamom smere ide o verziu AZV alebo BKD).
Typické poruchy motora 2.0 TDI
- Prasknutie hlavy valcov (bežné pri 16V).
- Chyby s "doľahnutím", ktoré súvisia s únikom chladiacej kvapaliny na tesniaci krúžok valca na strane výfuku (bežné pri 8V).
- Vytlačenie sedacej plochy pre vstrekovače.
- Problémy s olejovým čerpadlom.
Pri každodennom používaní pôsobí motor 2.0 TDI dobrým dojmom. Dynamika a nízka spotreba paliva základného variantu s PD (výkony 136 a 140 koní) uspokoja mnoho vodičov. Náročnejší vodiči sa môžu poobzerať po verzii s výkonom 170 koní a vstrekovačmi PPD od výrobcu Siemens, často sa vyskytujúcimi s filtrom pevných častíc DPF.
Motor 2.0 TDI - Audi
Pod kapotou ingolstadtských modelov boli k dispozícii motory 2.0 TDI poháňané vstrekovacími jednotkami (PD) aj common rail (CR), vrátane nasledujúcich modelov (v zátvorke je uvedený dátum debutu motora 2.0 TDI v príslušnom modeli): A4 B8 (2007), A5 (2008), TT II (2008) a Q5 (2009).
Prečítajte si tiež: Ideálne riešenie pre vašu kúpeľňu
Motor 2.0 TDI - Seat
Prvým vozidlom značky Seat, ktoré bolo vybavené motorom 2.0 TDI, bol model Altea (2004).
Okrem neho sú ním vybavené aj modely Ibiza III (2009), Toledo III (2004), Exeo (2009), Leon II (2005), Alhambra I (2005) a v súčasnosti debutujúca Alhambra II (2005) (v zátvorke je uvedený dátum debutu motora 2.0 TDI v príslušnom modeli).
Motor 2.0 TDI - Škoda
Motor 2.0 TDI sa vo vozidlách Škoda objavil v roku 2004 (Superb I). Okrem toho sa tieto agregáty nachádzajú v nasledujúcich modeloch českej automobilky (v zátvorke je uvedený dátum debutu motora 2.0 TDI v príslušnom vozidle): Octavia II (2004), Superb II (2008) a tiež v kompaktnom SUV Yeti (2009).
Motor 2.0 TDI - Volkswagen
Touran I je prvým vozidlom skupiny Volkswagen, ktoré je vybavené motorom 2.0 TDI (2003).
V roku 2003 boli na trh uvedené tieto modely: Golf VI, Golf Plus, Jetta, Passat B5, Passat CC, Scirocco, Eos, Touran II, Sharan I, Sharan II, Caddy, T5 (aj vo verzii biturbo/180 k), Tiguan a Amarok.
Motor 2.0 TDI - ďalšie značky
Motor 2.0 TDI PD do svojich vozidiel montovali aj výrobcovia, pre ktorých bol vývoj vlastného dieselového agregátu tohto objemu buď nehospodárny, alebo v danom čase nerealizovateľný.
Rotačné vstrekovacie čerpadlá
Koncom 80-tych, ale hlavne v priebehu 90-tych rokov sa postupne zavádzalo elektronicky riadené vstrekovanie paliva (Electronic Diesel Control - EDC), ktoré umožnilo obrovský pokrok v prevádzkových vlastnostiach dieselových motorov. Ako hlavný prínos sa ukázalo lepšie rozprášenie paliva dosiahnuté vyššími tlakmi a taktiež elektronicky riadený vstrek paliva podľa okamžitej situácie a potrieb motora. Z reálnej skúsenosti si mnohí z nás pamätajú, aký „poproask“ v dobrom slova zmysle spôsobilo uvedenie legendárneho motora 1,9 TDi do prevádzky. V tomto článku si popíšeme ako funguje rotačné vstrekovacie čerpadlo. Najskôr si vysvetlíme ako fungujú mechanicky ovládané rotačné čerpadlá a potom elektronicky riadené čerpadlá.
Vstrekovacia jednotka rotačného čerpadla dodáva palivo súčasne všetkým valcom motora. Rozdelenie paliva k jednotlivým vstrekovacím tryskám je vykonávané rozdeľovacím piestom. Na opis použijeme známe čerpadlo Bosch VE. Čerpadlo sa skladá z podávacieho čerpadla, vysokotlakového čerpadla, otáčkového regulátora a presuvníku vstreku. Podávacie lopatkové čerpadlo dodáva palivo do sacieho priestoru čerpadla, odtiaľ sa palivo dostáva do vysokotlakovej časti, kde je stlačené na potrebný tlak. Rozdeľovací piest vykonáva posuvný a zároveň otáčavý pohyb. Posuvný pohyb je vyvolaný axiálnou vačkou, ktorá je pevne spojená s piestom. Tým je zaistené sanie a dodávka paliva do vysokotlakového potrubia palivového systému motora cez tlakové ventily. Otáčavým pohybom rozdeľovacieho piestu je docielené toho, že sa rozdeľovacia drážka v pieste natáča naproti kanálikom, ktorými je vysokotlakové potrubie jednotlivých valcov prepojené s výtlačným priestorom čerpadla nad piestom.
Vyššie vstrekovacie tlaky ponúka rotačné čerpadlo s radiálnymi piestami. Takéto čerpadlo obsahuje dva až štyri piesty, ktoré posúvajú vo svojich valcoch vačkové prstence upevnené v pieste smerom k presuvníku vstreku. Vačkový prstenec má toľko vačkových výstupkov, koľko má daný motor valcov. Pri otáčaní hriadeľa čerpadla sa piesty pomocou valčekov pohybujú po dráhe vačkového prstenca a vačkovými výstupkami ich vytláčajú do vysokotlakového priestoru. Rotor podávacieho čerpadla je spojený s hnacím hriadeľom vstrekovacieho čerpadla. Úlohou podávacieho čerpadla je dodávať palivo z nádrže do vstrekovacieho čerpadla pod tlakom, ktorý je potrebný k správnemu fungovaniu vstrekovacieho čerpadla. Prívod paliva k radiálnym piestom prebieha cez rotor rozdeľovača, ktorý je pevne spojený s hriadeľom vstrekovacieho čerpadla. V osi rotora rozdeľovača je centrálny otvor, ktorý prepája vysokotlakový priestor radiálnych piestov s priečnymi otvormi pre prívod paliva od podávacieho čerpadla a pre odvod paliva pod vysokým tlakom k vstrekovacím tryskám jednotlivých valcov. Odvod paliva k tryskám prebehne v okamihu spojenia prierezov priečneho otvoru rotora a kanálikov vo statora čerpadla. Odtiaľ prúdi palivo vysokotlakovým potrubím k jednotlivým tryskám-valcom motora.
Najrozšírenejšie elektronicky riadené rotačné vstrekovacie čerpadlo používané vo vozidlách v Európe je Bosch radu VP30, ktoré vytvára vysoký tlak s axiálnym piestom a VP44, kde vytvára tlak čerpadlo s dvoma alebo troma radiálnymi piestami. Pomocou axiálneho čerpadla sa dá na vstrekovači dosiahnuť tlak maximálne do 120 Mpa a pomocou radiálneho maximálne 180 MPa. Ovládanie čerpadla zabezpečuje elektronický riadiaci systém motora EDC. V prvých rokoch výroby bolo ovládanie rozdelené na dva systémy, jeden ovládal manažment motora a druhý vstrekovacie čerpadlo.
Jedným z najrozšírenejších čerpadiel tohto typu je čerpadlo s radiálnymi piestami typ VP 44 od firmy Bosch. Toto čerpadlo bolo predstavené v roku 1996 ako vysokotlakový vstrekovací systém paliva pre automobily a ľahké úžitkové vozidlá. Prvý výrobcom, ktorý systém použil, bol Opel, ktorý dal čerpadlo VP44 do štvorvalcového dieselového motora svojho modelu Vectra 2,0/2,2 DTi. Ďalej nasledovala automobilka Audi s motorom 2,5 TDi. Regulácia počiatku vstreku a dávky paliva je u tohto typu plne elektronicky riadená pomocou elektromagnetických ventilov. Ako už bolo spomínané, celá vstrekovacie sústava je riadená buď dvoma oddelenými riadiacimi jednotkami zvlášť pre motor a čerpadlo alebo jednou pre obe zariadenia umiestnenou priamo v čerpadle. Z konštrukčného hľadiska je princíp čerpadla v podstate rovnaký ako pri mechanicky ovládanom systéme. Radiálne rozdeľovacie vstrekovacie čerpadlo sa skladá z lopatkovo-komorového čerpadla s regulačným ventilom tlaku a prietokovým škrtiacim ventilom. Jeho úlohou je nasávanie paliva, vytvorenie tlaku vnútri hydraulického akumulátora (približne 2 MPa) a prepĺňanie palivom radiálneho piestového čerpadla vysokého tlaku, ktoré vytvára potrebný tlak na jemné rozprášenie-vstrekovanie paliva do valcov (približne do 160 Mpa). Spolu s vysokotlakovým čerpadlom sa hriadeľ rozdeľovača otáča a dodáva palivo do jednotlivých vstrekovačov-valcov. K odmeriavaniu a regulovaniu vstrekovaného množstva paliva je použitý rýchly elektromagnetický ventil, ktorý je riadený signálmi s variabilnou frekvenciou impulzov cez el. jednotku umiestnenú na čerpadle. Otváranie a zatváranie ventilu vymedzuje čas stláčania paliva vysokotlakovým čerpadlom. Na základe signálov snímača uhlu obratu (polohy uhlového valca) sa určuje okamžitá uhlová poloha hnacieho hriadeľa a vačkového krúžku počas obratu, vypočítava sa rýchlosť otáčania vstrekovacieho čerpadla (porovnaním so signálmi snímača kľukového hriadeľa) a zisťuje sa poloha presuvníka vstreku v čerpadle. Elektromagnetický ventil tiež nastavuje polohu presuvníka vstreku, ktorý príslušne otáča vačkový krúžok-prstenec vysokotlakového čerpadla. Vďaka tomu sa hriadele poháňajúce piesty skôr alebo neskôr dostávajú do kontaktu s vačkovým krúžkom, čo vedie k zrýchleniu alebo oneskoreniu začiatku stláčania. Ventil presuvníka vstreku môže byť plynule otváraný a zatváraný pomocou riadiacej jednotky. Snímač uhla otočenia je umiestnený na krúžku, ktorý sa synchronicky otáča s vačkovým krúžkom vysokotlakového čerpadla. Ozubený kotúč vysielača impulzov je umiestnený na hnacom hriadeli čerpadla. Neozubené miesta zodpovedajú počtu valcov motora. Keď sa rozdeľovací hriadeľ otáča, valčeky presuvníka sa pohybujú po povrchu vačkového krúžku. Piesty sú vytláčané dovnútra a stláčajú palivo na vysoký tlak. Stláčanie paliva pôsobením vysokého tlaku sa začína po otvorení elektromagnetického ventilu signálom z riadiacej jednotky. Rozdeľovací hriadeľ sa posunie do polohy pred vypúšťacím kanálom stlačeného paliva do príslušného valca. Palivo následne cez spätnú škrtiacu klapku prechádza potrubím do vstrekovača, ktorý ho vstrekuje do valca. Vstrekovanie sa končí uzavretím elektromagnetického ventilu. K uzavretiu ventilu dochádza približne po prekonaní dolnej úvrate radiálnych piestov čerpadla, začiatok nárastu tlaku je riadený uhlom prekrytia vačky (riadené presuvníkom vstreku). Na vstrekovanie paliva majú vplyv otáčky, zaťaženie, teplota motora a okolitý tlak. Informácie riadiaca jednotka vyhodnocuje aj zo snímača polohy kľukového hriadeľa a uhla otočenia hnacieho hriadeľa v čerpadle. Zo snímača uhla otočenia riadiaca jednotka určí presnú polohu hnacieho hriadeľa čerpadla a presuvníka vstreku. Na základe týchto hodnôt riadiaca jednotka neustále porovnáva skutočný začiatok vstrekovania s nastavenou hodnotou výrobcom a v prípade potreby sa okamih vstreku zreguluje.
- - lopatkové pretláčajúce čerpadlo s regulačným tlakovým ventilom
- - senzor uhlu otočenia
- - ovládací člen čerpadla
- - vysokotlakové čerpadlo s rozdeľovacím hriadeľom a vypúšťacím ventilom
- - presuvník vstreku s ventilom presuvníka
- Podobný systém elektronickej regulácie možno aplikovať aj na rotačné čerpadlo s axiálnymi piestami, príkladom môže byť čerpadlo Bosch typ VP 30-37, ktoré sa začalo používať v osobných automobiloch od roku 1989. V axiálnom vstrekovacom čerpadle VE regulovanom mechanickým excentrickým regulátorom užitočný zdvih a dávku paliva určí poloha regulačného posunovača. Presnejšie nastavenie sa samozrejme docieli použitím elektronického riadenia. Elektromagnetický nastavovač v rozdeľovacom vstrekovacom čerpadle zastupuje mechanický regulátor a jeho dodatočné systémy. Rotačné vstrekovacie čerpadlo s axiálnym piestom VP30 používa napr.
Common Rail systém a čerpadlo BOSCH CP4
Takmer každé dieselové vozidlo súčasnosti je opatrené vysokotlakovým systémom Common Rail. Systém sa skladá z vysokotlakového čerpadla, rozdeľovacej lišty (railu) a vstrekovačov. Vysokotlakové čerpadlo v ňom potom vytvára tlak, ktorý je regulovaný buď priamo v čerpadle, alebo v raile.
Čerpadlo BOSCH CP4 sa začalo vyrábať už v roku 2003. Jedná sa o najmodernejšie vysokotlaké čerpadlo firmy Bosch. Používa sa v osobných aj úžitkových vozidlách s výkonom motora do 350 kW (napr. pri motoroch 2.0 TDi s 81 kW a 103 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. Doposiaľ boli väčšinou realizované prevody v pomere 1:2 alebo 2:3, kedy sa čerpadlo otáča pomalšie než motor. CP4 môžeme nájsť napríklad v Audi A4, A5, A6, SEAT Ibiza, Leon, Toledo. Nechýba ani vo vozoch značky ŠKODA Karoq, Octavia, Rapid alebo Superb a nájdeme ho takmer vo všetkých vozidlách Volkswagenu.
Životnosť čerpadla CP4 a možné poškodenie
Tento typ čerpadla je veľmi chúlostivý na kvalitu paliva a na čistotu palivovej sústavy. Na základe dát servisných technikov je životnosť týchto čerpadiel CP4 cca 160 000 km. Po tomto nájazde čerpadlo stále funguje, avšak 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.
Ako poznať poruchu čerpadla CP4?
- Horšie štarty vozidla
- Úbytok výkonu
- Nepravidelný chod agregátu
- 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. Tie majú za príčinu vyššie trenie vnútroných 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.
Porovnanie čerpadiel BOSCH CP4
Aký je rozdiel medzi BOSCH CP4 0445010507 a BOSCH CP4 0445010646? Snáď iba jediný, a to v tom, že diel s číslom 0445010507 má jeden vysokotlakový vývod zatiaľčo diel s číslom 0445010646 má dva - to znamená, že majú motory do V, teda sa jedná o šesťvalce. Z toho vyplýva, že čerpadlo BOSCH CP4 0445010646 nájde svoje využitie v motoroch, ktoré majú dva raily alebo väčšiu kubatúru.