Povratak
Visokotlačna pumpa dizel motora jedan je od najvažnijih elemenata u funkcioniranju dizel motora
Da bi se osigurala učinkovita priprema smjese goriva i zraka, gorivo nije dovoljno samo ubrizgati u komoru izgaranja pod povećanim tlakom (od 350 do 2000 bar). Za ispravan i učinkovit rad dizel motora, u skladu sa zahtjevima ekonomičnosti i niske emisije štetnih ispušnih plinova, nužno je postići preciznost doziranja (određivanje ukupne ubrizgane količine) i pravovremenost s obzirom na ciklus motora (kut koljeničaste osovine).
Početak ubrizgavanja potrebno je uskladiti sa željenim početkom izgaranja, uzevši u obzir kašnjenje radi valne prirode širenja promjene tlakova u sustavu visokotlačnih cijevi.
Mehanički kontrolirani sustavi upotrebljavaju specifično spiralno oblikovani vrh crpnog elementa za postizanje doziranja i regulacije početka ubrizgavanja, u ovisnosti o broju okretaja i opterećenja.
Kod EDC (Electronic Diesel Control) sustava, visokotlačne pumpe imaju integrirani sustav podešavanja početka ubrizgavanja, u ovisnosti o broju okretaja, opterećenja i temperature motora.
CR (Common Rail) sustavi ovu regulaciju obavljaju na CR injektoru.
Doziranje goriva koristi se za kontrolu opterećenja i broja okretaja motora. Dizel motor općenito nema prigušenje usisne količine zraka. Stoga bi kod neopterećenog motora, ukoliko gore navedena regulacija nije izvedena ili zakaže, moglo doći do prevelikog broja okretaja motora (pobjeg - runaway) i samouništenja.
Obzirom na visoke radne tlakove i brzine strujanja u sustavu, gorivo ne možemo smatrati nestlačivim. Stoga procesi ubrizgavanja nisu u skladu s geometrijskim zakonima pomaka već su dinamički, u skladu sa zakonima akustike.
Sustav pogonjen pomakom brijega (bregasta osovina, ploča, prsten), brijeg aksijalno pomiče crpni element u smjeru dobave goriva. To uzrokuje porast tlaka u visokotlačnoj komori crpnog elementa. Povećanje tlaka otvara povratni ventil, a val povećanja tlaka putuje kroz visokotlačnu cijev brzinom zvuka (1400 km/h) do injektora.
Sustav ubrizgavanja goriva dobavlja gorivo dizel motoru. Sastoji se od niskotalčnog i od visokotlačnog stupnja.
Niskotlačni stupanj sastoji se od spremnika za gorivo, prečistaća goriva, mehaničke ili električki pogonjene dobavne crpke sa prelivnim (sigurnosnim) ventilom i od vodova za gorivo.
Visokotlačni stupanj obuhvaća visokotlačnu crpku sa dobavnim ventilom, koja generira visoki tlak goriva potreban za ubrizgavanje, visokotlačne cijevi i injektore (nosače sapnica i sapnice). EDC (Electronic Diesel Control) sustavi također sadrže, jedinstveni ili za svaki cilindar posebno, regulacioni ventil pogonjen elektromagnetskim ili piezzo aktuatorom.
Općenito, sadašnje stanje tehnološkog razvoja podrazumijeva upotrebu slijedećih sustava ubrizgavanja:
Linijska crpka za ubrizgavanje regulirana mehaničkim, centrifugalnim regulatorom ili elektroničkim aktuatorom (EDC) sa ili bez integriranim sustavom regulacije kuta predubrizgavanja (timing).
Linijska crpka najčešće je bila u primjeni na teretnim vozilima. Crpni elementi, čiji broj odgovara broju cilindara motora, smješteni su u kućište, a pogonjeni su zajedničkom bregastom osovinom. U ovu skupinu spadaju i crpke s posebnim konstrukcijskim rješenjem crpnog elementa s čahurom za regulaciju kuta predubrizgavanja direktno na crpnom elementu (Hubschieber).
Distribucijska crpka objedinjava mehanički ili elektronički regulator i sustav regulacije kuta predubrizgavanja.
Distribucijska crpka aksijalnog tipa ima zajednički klip koji je aksijalno pogonjen bregastom pločom. Rotacijom klip svojim posebnim oblikom razvodi gorivo prema svakom cilindru posebno. Koristi se za DI i IDI dizel motore za osobna i mala komercijalna (dostavna) vozila. Doziranje goriva obavlja regulaciona čahura (BOSCH VE/F, VE/E) ili elektromagnetski ventil (BOSCH VP29/30, DENSO V5).
Distribucijska crpka radijalnog tipa primarno se koristi kod modernih DI dizel motora za osobna i mala komercijalna vozila. Tlak se generira pomoću jednog ili dva para radijalno smještenih, bregastim prstenom pogonjenih klipova. Doziranje goriva može se vršiti niskotlačnim dozirnim ventilom (DPA, DPC, EPIC, DP200) ili visokotlačnim elektromagnetskim ventilom (VP44, V3, V5).
Individualna crpka za ubrizgavanje
Osim linijskih i distribucijskih pumpi, postoje individualne pumpe za ubrizgavanje goriva čiji pumpni element je pogonjen direktno bregastom osovinom motora. Najčešće se upotrebljavaju na velikim brodskim motorima i malim građevinskim strojevima.
Sljedeći moderni sustav ubrizgavanja je UIS, u kojem su crpka i brizgaljka objedinjeni u jedan sklop. Svaki cilindar motora ima svoj UIS koji je smješten u glavi motora, a pogonjen je bregastom osovinom motora.
UPS radi po istim principima kao i UIS. Razlika je u tome što su ovdje crpka i brizgaljka razdvojeni u dva sklopa, a povezani su visokotlačnom cijevi. To omogućuje veću slobodu prilikom dizajniranja, jer bregasta osovina može biti smještena u bloku ili u glavi motora.
Zajedničko svim do sada navedenim sustavima je da se potreban tlak za ubrizgavanje generira u trenutku svakog ubrizgaja. Krivulja ubrizgavanja (protok/kut) ovisi o obliku brijega na bregastoj osovini ili bregastom prstenu, a kod elektroničke regulacije i o načinu pobude elektromagnetskog ventila. Ipak, najveći mogući tlak ubrizgavanja ovisi o broju okretaja motora.
Tlak ubrizgavanja može se podesiti neovisno o broju okretaja i opterećenja motora primjenom visokotlačnog hidrauličkog akumulatora. Ovaj sustav nazvan je Common Rail sustav generira visoki tlak goriva, neovisno o trenutku i mjestu ubrizgavanja. Dobava goriva i generiranje tlaka obavlja se posebnom crpkom. Ova crpka ne mora nužno biti sinhronizirana s trenutkom ubrizgavanja. Tlak može biti reguliran neovisno o broju okretaja motora i o ubrizganoj količini. Umjesto tlakom otvaranih injektora goriva kod CR sustava koriste se injektori sa električkim aktuatorima. Trenutak i trajanje pobude određuje trenutak početka i količinu ubrizgavanja. Sustav omogućava veliku slobodu u konstrukciji višestrukog ubrizgavanja, radi postizanja željene krivulje ubrizgavanja.
Hidraulički pogonjen, elektronički upravljan injektor tj HEUI sustav ubrizgavanja dizelskog goriva djeluje dobavljanjem goriva iz spremnika koristeći tandemsku visoko i niskotlačnu crpku goriva.
Crpka pogoni gorivo niskotlačnim dijelom kroz filter goriva, separator vode i grijač goriva. Visokotlačnim dijelom crpka tjera gorivo kroz prolaze u glavi motora do injektora.
Injektori su upravljani Elektroničkom upravljačkom jedinicom motora. Iako upravljačka jedinica motora upravlja trenutkom početka i trajanjem ubrizgavanje koje je određeno nizom ulaznih veličina, injektor je hidraulički pogonjen uljem iz uljne visokotlačne crpke.
Promjenom vrijednosti tlaka, ubrizgavanje se može regulirati neovisno o poziciji i brzini radilice ili bregaste osovine. Ventil pogonjen elektromagnetom kontrolira protok ulja visokog tlaka. Ulje pod visokim tlakom djeluje na klip hidrauličkog pojačivaća unutar injektora. On može povećati vrijednost tlaka ubrizgavanja na 1250 do 1800 bara.
Površina uljnog dijela klipa pojačivača je 7 puta veća od površine koja djeluje na gorivo. Kao posljedica toga tlak goriva je 7 puta veći od tlaka ulja.
Kako bi se postiglo precizno ubrizgavanje po pitanju trenutka, količine i krivulje ubrizgavanja goriva, te dugi vijek trajanja sklopova, važno je da sklopovi budu izrađeni od visokokvalitetnih materijala, s visokom preciznošću.