Popularita dieselových motorov neustále rastie, a to najmä vďaka ich nižšej spotrebe paliva, nižším emisiám CO2 a vyššiemu krútiacemu momentu. Moderné vysokotlakové vstrekovacie systémy, ako napríklad Common Rail, významne prispeli k rozmachu dieselových motorov. Tento článok sa zameriava na vysokotlakové čerpadlá Bosch, ich princíp funkcie a úlohu v systéme Common Rail.
Úvod do systému Common Rail
Systém Common Rail patrí do skupiny priameho vstrekovania nafty. Jeho hlavnou časťou je tlakový zásobník (rail), v ktorom je palivo udržiavané pod vysokým tlakom. Pracuje s elektromagneticky alebo piezoelektricky riadenými vstrekovačmi. Najväčšími výhodami systému sú jednoduché prispôsobenie pre rôzne motory a riadenie priebehu vstreku - viacnásobné vstrekovanie, keďže tlak paliva v raili je nezávislý na otáčkach motora.
Princíp funkcie vysokotlakového čerpadla
V spaľovacom motore je montované vstrekovacie čerpadlo, ktoré má za úlohu vytvárať na príkaz riadiacej jednotky vstrekovania tlak, ktorý je dopravený do vysokotlakového zásobníka (railu), kde sa s tlakom ďalej pracuje a následne je palivo dopravené do vstrekovačov.
Vysokotlakové čerpadlo musí za každých prevádzkových podmienok dodávať potrebné množstvo paliva pod vysokým tlakom do tlakového zásobníka - railu nezávisle na vstrekovanom množstve. To znamená, že musí dodávať dostatok paliva pri voľnobehu aj pri maximálnom zaťažení. Čerpadlo si taktiež musí udržiavať rezervu paliva pre rýchlejšie štartovanie a rýchlejší nárast tlaku v tlakovom zásobníku.
Konštrukčné vyhotovenie vysokotlakových čerpadiel Bosch
Bosch ponúka rôzne typy vysokotlakových čerpadiel, ktoré sa líšia konštrukčným vyhotovením a parametrami:
Prečítajte si tiež: Vysokotlakové rotačné čerpadlo
- Bosch CP1: Radiálne piestové čerpadlo s tromi piestovými jednotkami usporiadanými radiálne k hriadeli. Je schopné vytvoriť tlak 145 MPa (1450 bar). Elektronický ovládaný regulátor tlaku paliva nastavuje výtlačný tlak čerpadla v závislosti na aktuálnych podmienkach motora.
- Bosch CP1H: Vylepšená verzia CP1 s reguláciou množstva paliva na strane prívodu (nízkotlaková časť). O reguláciu sa stará plynule ovládateľný elektromagnetický ventil - dávkovacia jednotka. Tá dávkuje množstvo paliva pre vysokotlakové čerpadlo a rail podľa aktuálnych potrieb motora.
- Bosch CP2: Dvojpiestové radové čerpadlo používané najmä pri dieselových motoroch nákladných automobilov. Je mazané olejom a podávacie zubové čerpadlo je súčasťou celku s vysokotlakovým čerpadlom.
- Bosch CP3: Radiálne vysokotlakové čerpadlo s podobným princípom ako CP1, ale s odlišnou reguláciou tlaku. Použitá je monobloková konštrukcia telesa združujúca aj zubové čerpadlo, ktorá znižuje množstvo tesnených miest a umožňuje dosiahnutie vyšších tlakov.
- Bosch CP4: Najmodernejšie vysokotlaké čerpadlo firmy Bosch, ktoré sa začalo vyrábať už v roku 2003. 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.
Regulácia tlaku
Tlak v zásobníku (raily) je riadený pomocou regulačného tlakového ventilu na strane vysokého tlaku alebo pomocou regulácie množstva paliva na strane prítoku paliva s dvoma elektromagnetickými ventilmi.
Vývoj systému Common Rail a generácie vstrekovania
Firma Bosch je v súčasnosti najväčším producentom systému common rail. Od roku 1997, kedy bola uvedená I. generácia, prešiel tento systém značnými vylepšeniami:
Common Rail I (1997): Vstrekovače sú ovládané elektromagnetickým ventilom a vstrekovací tlak dosahuje 145 MPa. Tlak v zásobníku je riadený pomocou regulačného tlakového ventilu na strane vysokého tlaku. Vstrekovanie prebieha v dvoch fázach na jeden cyklus (predvstrek a hlavný vstrek).
Common Rail II (2001): Využíva vstrekovače s elektromagnetickým ventilom, ktoré dokážu vstrekovať palivo pod tlakom 160 MPa. Regulácia množstva paliva prebieha na strane prítoku paliva s dvoma elektromagnetickými ventilmi. Pridaný tretí vstrek, tzv. dovstrek.
Common Rail III (2003): Vstrekovacie tlaky sa zvýšili na 180 MPa a od roku 2007 na 205 MPa. Regulácia paliva prebieha na nízkotlakovej strane pomocou dávkovacej jednotky. Použitie piezoelektrických inline vstrekovačov, ktoré umožňujú 5 a viac vstrekov za jeden pracovný cyklus.
Prečítajte si tiež: Diagnostika čerpadla Audi A4
Common Rail IV: Opäť sa používa elektromagneticky ovládané vstrekovače, ale s hydraulickým zosilňovačom tlaku, umožňujúcim dosiahnuť vstrekovacieho tlaku až 250 MPa. Používa sa viacnásobný vstrek počas jedného pracovného cyklu a postupný vstrek s rastúcim tlakom.
Diagnostika a údržba vstrekovačov
Diagnostiku vstrekovačov zo systému Common Rail je možné vykonať špeciálnymi prístrojmi, ako napríklad diagnostická stolica od firmy Bosch typ EPS 708. Skúšobná stolica simuluje vstrekovací systém automobilu a umožňuje testovanie vstrekovačov pri rôznych prevádzkových podmienkach.
Životnosť a možné poškodenia čerpadla CP4
Čerpadlo CP4 je veľmi citlivé na kvalitu paliva a na čistotu palivovej sústavy. Životnosť týchto čerpadiel je cca 160 000 km. Po tomto nájazde dochádza 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.
Prečítajte si tiež: Renault Master 2.5: Ako vybrať čerpadlo
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.
- Odvzdušnenie CP4 docielite opätovným otočením kľúčika do polohy, kedy sa na prístrojovej doske objaví kontrolka žhavenia.
- Majte hadicu prepadu čerpadla vloženú do separátnej nádoby, aby ste mohli kontrolovať či čerpadlo neobsahuje vzduch.
- Po odvzdušnení vysokotlakého čerpadla nasleduje odvzdušnenie vstrekovačov.
Ideálne zároveň s čerpadlom vymeňte uvedený palivový filter a rozvody, ďalej palivovú lištu a vedenie k vstrekovačom.
Repasovanie vysokotlakových čerpadiel
Vysokotlakové čerpadlá je možné repasovať. Po prijatí čerpadla nasleduje povrchové čistenie a rozobratie čerpadla. Po vizuálnej kontrole jednotlivých dielov sa pripraví rozpočet pre zákazníka. Ak zákazník súhlasí s opravou, tieto poškodené diely sa vymenia za nové. Diely, ktoré sú vizuálne v poriadku sa vyčistia v ultrazvuku a vysušia. Pri skladaní sa použijú samozrejme nové tesnenia. Ak je potom možné čerpadlo nastaviť na stolici tak, aby spĺňalo všetky parametre výrobcu, je oprava hotová a čerpadlo je odoslané späť zákazníkovi.
Rotačné čerpadlo Bosch VP44
VP44 je moderná verzia rotačného čerpadla od Bosch s maximálnymi tlakmi na úrovni 1800 bar. Čas a koniec vstrekovania určuje spínaním hydraulicky vyváženého elektromagnetického ventilu riadiaca jednotka, ktorá je súčasťou čerpadla samotného. Oprava začína ultrazvukovým čistením dielov a výmenou poškodených dielov. Po čiastočnom zložení čerpadla sa zapíšu uhlové pomery vačkového kotúča a poloha snímača otáčok čerpadla do riadiacej jednotky. Nasleduje kalibrácia a test čerpadla s nakopírovaním parametrov čerpadla do riadiacej jednotky.
tags: #vysokotlake #cerpadlo #bosch