Palivové čerpadlo – druhy čerpadel, funkce a poruchy

Palivové čerpadlo je součást palivové soustavy a ve vozech velmi potřebnou součástí. Bez této součásti by nemohlo palivo doputovat do válců. Zkusíme si proto něco málo o palivových čerpadlech říci.

Druhy palivových čerpadel?

Nejdůležitější je si říci, jak se palivová čerpadla rozdělují a dle toho si o jejich funkcích říci více. Podstatný rozdíl je mezi vysokotlakým palivovým vstřikovacím čerpadlem a nízkotlakým, nebo-li pomocným palivovým čerpadlem.

Vysokotlaké vstřikovací palivové čerpadlo

Toto čerpadlo má hlavní úkol a to ten, aby dopravilo do vstřikovačů palivo pod vysokým tlakem. Toto čerpadlo je většinou umístěno na motoru, neboť jej pohání otáčení vačkové hřídele. Některá vysokotlaká čerpadla mají i vlastní pohon.

Rudolf Diesel

Důležitým rokem pro vysokotlaká vstřikovací čerpadla je rok 1897 a skvělý vynálezce Rudolf Diesel, protože právě ve výše zmíněném roce onen pán představil svůj první motor, který původně spaloval petrolej a díky němuž dnes můžeme hojně jezdit v dieselových motorech. Za mne je dieselový motor největším skvostem technického umění a nejlepší motorovou jednotkou, která kdy byla vymyšlena.

Robert Bosch

Výše jmenovaný vynálezce a úžasný technik v roce 1927 zdokonalil vysokotlaké čerpadlo a začal jej sériově vyrábět. Mnozí dnes vidíte příjmení tohoto vynálezce na mnoha autodílech i různé jiné techniky.

Jak funguje vysokotlaké čerpadlo?

Vysokotlaké čerpadla fungují na principu pístů, které pod tlakem dodávají palivo do válců a to buď přímo do vstřiků a nebo přes vstřikovací lištu. Pístová čerpadla většinou fungují tak, že dojde ke stlačení potřebného množství paliva pístem, které je udržováno v komoře, kde je po jejím otevření pod tlakem přepraveno dále.

Druhy vysokotlakých čerpadel u dieselových motorů

Rotační vysokotlaká čerpadla

Naše známá „rotačka“, která se stala legendou hlavně prostřednictvím první generace Škody Octavie. Rotační čerpadlo rozděluje palivo vždy k jednotlivým vstřikům. Zde je nutné při výměně rozvodů vysoké čerpadlo aretovat. Rotační čerpadla dosahují nejmenších tlaků ze všech vstřikovacích systémů a to v maximu kolem 180 MPa. Je to však jednoduchý a spolehlivý způsob. Kvůli menší efektivnosti, nátlaku na plnění emisních norem se však od tohoto skvělého způsobu upustilo. U tohoto systému se můžeme setkat jak s přímým, tak nepřímým vstřikováním.

Pumpe Duse

„PD“ alias Pumpe Duse je způsob vstřikování, kdy je pumpa součástí vstřikovače. Jedná se o hydraulické vysokotlaké vstřikování bez nutnosti vysokotlakého potrubí. Celý způsob pohání vačková hřídel, kdy za pomocí elektromagnetického ventilu, vstřik je ovládaný řídící jednotkou. Dojde tak k velmi vysokému nepřímému vstřikování.  Za mne se jedná o skvělý způsob, kdy nám odpadá vysokotlaké čerpadlo, jako takové. Motory PD jsou mnohem více náchylné na kvalitu nafty, než ty které jsou poháněny rotačním čerpadlem.  Volkswagen group měl s motory PD velké plány, kdy měl být dále zvyšovaný vstřikovací tlak. Tento systém však opětovně narazil na eko normy. 

Motory PD si obecně velice špatně rozumí s DPF filtry a to byl jejich velký kámen úrazu. Tyto motory můžeme převážně naleznout napříč staršími modely koncernu Volkswagen, například u Škody Octavie 2 generace, Škody Octavie první generace, atd. Nevýhodou PD byl taky hlučný projev motoru.

Common Rail (diesel/benzín)

Opět si dovolím zabrousit do historie, neboť je tento systém vstřikování nejrozšířenější. Za tento způsob vstřikování můžeme dnes poděkovat značce Denso, která tento způsob vstřikování vyvinula pro nákladní automobily. A nemálo větší dík patří automobilce Fiat, která ve spolupráci s firmou Magneti Marelli dostala tento způsob do osobních vozů a to konkrétně v Alfě Romeo s motorem 1.9 JTD.

Rozdíl mezi „rotačkou“ a „common railem“ je v tom, že common rail má palivo vedeno do zásobníku „Rail“, kdy je rozdělen společně pro všechny válce „common“. Dalším rozdílem je ten, že „railové“ čerpadlo nemusíme při výměně rozvodů aretovat. Common rail je nyní nejrozšířenější způsob vstřikování. Dosahuje tlaku kolem 220 MPa a je ze všech způsobů vstřikování nejtišší a nejkultivovanější.  Jedná o přímé vstřikování. Pozor tento způsob vstřikování můžeme nalézt i v benzínových motorech!

A co benzín?

I benzínové motory mají vstřikování paliva. Už výše zaznělo přímé a nepřímé vstřikování. U benzínových motorů se jedná o podstatě novější pojem než u dieselů. Kvůli lepšímu objasnění způsobu vstřikování si zde povíme více o přímém, nepřímém a kombinovaném vstřikování.

Nepřímé vstřikování 

Nepřímé vstřikování je prováděno do sacího potrubí v blízkosti ventilu.

Přímé vstřikování 

Přímé vstřikování je provedeno přímo do prostoru válce.

Kombinované

Jedná se o kombinaci obou předchozích metod, kdy v nízkém zatížení je prováděno nepřímé vstřikování, pokud však motor přejde do vyššího zatížení přejde na způsob přímého vstřikování.

Druhy vstřikování benzinových motorů

Karburátor – nepřímé vstřikování

Na tento skvost se zapomínat nesmí! Karburátory ovládli éru konce 19. století až po 80. léta. I dnes karburátory nalezneme v sekačkách na trávu, motorových pilách, křovinořezech, aj. Karburátor je čistě mechanické zařízení. Jeho úkolem je míchání směsi paliva a vzduchu. Zjednodušeně řečeno karburátor funguje na principu proudění vzduchu, kde v malém prostoru dochází k snížení jeho rychlosti a tím klesne tlak. Do této části je nasáté palivo malým otvorem a je řízeno mechanickým plovákem. 

Karburátor dále funguje, jako škrtící klapka motoru. Výkon je regulován zcela jednoduše. Pokud je potřeba vyššího výkonu dojde ke zvětšení nasávání vzduchu a tím také k většímu přísunu paliva. Kdo tyto mechanické blbůstky zná tak ví, že hlavní problém u karburátorů je bezdebaty znečištění, nebo ucpání jehly, přes kterou je vstřikováno palivo.

Další problémy způsobuje popraskání a zpuchření těsnění. Karburátory lze také nastavovat, pokud jej však kompletně rozebíráme pamatujme vždy, že je dobré znát základní nastavení. Ti, kdož někdy opravovaly pionýry a nebo motorové pily jistě dobře ví o čem mluvím. Karburátorová éra pominula kvůli jeho určitým nevýhodám, jako je nutnost dolazování a nastavování i také velká míra emisí, které jsou v dnešní době eko fanatiků hrozivým tématem.

SPi – nepřímé vstřikování

Zde se jedná o vstřikování paliva elektromagnetickým ventilem do sacího potrubí všech válců. Z výše popsaného vychází i název SPI „single point injection“ nebo-li jednobodové vstřikování, lidově známé, jako “jednobodovka”. Jeho hlavní výhodou je jednoduchá konstrukce a velmi dobré rozptýlení paliva.

Bohužel má však i nevýhody, jako je pomalá reakce motoru v horších podmínkách a kondenzace paliva. Tento způsob vstřikování naleznete například ve Škodě Favorit, kdy se konstrukce tohoto vstřikování používala v od 80 let, dnes je to však zastará technologie.

MPi – nepřímé vstřikování

Toto je podobný způsob vstřikování jako SPi, nicméně má něco navíc. Výhodou oproti předchůdci je vícebodové vstřikování „Multi point injection“. Zde dochází ke vstřiku paliva přímo před sací ventil a tím ke zlepšení výkonu a nižší spotřebě. Navíc dochází k vytvoření „homogenní směsi“ což motoru prospívá. Dále od předchůdce tento systém disponuje vstřikovací lištou a díky tomu je palivo rovnoměrně rozvedeno. Tyto motory jsou známy z Felicií, Dacií, Octavií aj.

GDi – přímé vstřikování paliva

Zde se jedná o nejmodernější způsob vstřikování. Takový způsob vstřikování v automobilu  byl představen automobilkou Mitsubishi v roce 1996 v jejím legendárním modelu Galant. První představení však v automobilu proběhlo v roce 1952. Největším rozdílem mezi předchůdci je ten, že palivo je dávkované v jiném místě. Přímý vstřik vstřikuje palivo přímo do válce. Proto je také využívána konstrukce DOHV neboli „dvě vačkové hřídele na válec“. U čtyřválcových motorů znáte tento pojem jako „16v – šestnácti ventil“. Sací kanály tohoto způsobu vstřikování vedou svisle pro účinnější plnění válců. Dále jsou jinak tvarované písty. Motory GDi využívají vysokotlaká čerpadla common rail, které jsme probírali převážně u dieselových motorů.  Je to k nevíře, ale i benzinový motor může použít tuto techniku. Navíc tento způsob pracuje ve třech variantách:

• Chudá směs – Toto probíhá na volnoběh a do 2500 ot./min. Výhodou je změna směsi a úspora paliva.
• Homogenní směs – Ta se používá v širokém spektru a vysokém zatížení. Snižuje klepání motoru a mění opětovně směs paliva.
• Dvoufázové vstřikování – Funguje při akceleraci a prudkém zrychlení. Nejprve je do motoru vpravena malá dávka paliva a těsně před zažehnutím hlavní část. To opětovně snižuje klepání motoru a zvyšuje výkon. Setkat se s tímto způsobem vstřikování můžeme například u motorů TFSi, GDi, aj. Výhody tohoto způsobu vstřikování jsou nižší spotřeba a vyšší výkon. Nevýhody jsou složitější  technika a choulostivější ústrojí než u předchůdců.

Jaké jsou poruchy vysokotlakých čerpadel

S poruchami vysokotlakých čerpadel se nejčastěji setkáme u dieselů a benzínů s přímým vstřikováním.

Projevy poruch a jejich příčiny

Řídící jednotka čerpadla

U rotačních čerpadel je známé selhání elektroniky, u kterého jsem byl sám svědkem u motoru 1.8 TDDi 66 kW.  Je zde osazeno vysokotlaké čerpadlo Bosch VP30. Do elektroniky čerpadla se dostala nafta a auto při jízdě cuknulo a zhaslo. Motor nešel dále natočit. Diagnostika vypsala chybová hlášení:

• C2453 – neznámý chybový kód
• P1608 – Vstřikovací čerpadlo( zážehového motoru) dohlížející signál ztracen
• P1664 – Řídící modul vstřikovacího čerpadla  – chybná funkce
• P1564 – Řídící modul vstřikovacího čerpadla   – požadavek redukce podání paliva
• C2415 – neznámý chybový kód
• C2400 – Neznámý chybový kód
• C2453 – Neznámý chybový kód
• P0335 – Obvod snímače polohy klikové hřídele A (po odmazání tato chyba zmizela na rozdíl od ostatních)

Motor točil, ale nechtěl nastartovat. Při povolení vstřiků nafta tekla, avšak auto stále nechytlo. Po rozdělání elektronické schránky čerpadla (nedoporučuji, neboť části jsou zalité v epoxidu a dojde k jejímu poškození) bylo zjištěno, že je zalitá naftou a nejspíše odpálená. Repasované čerpadlo VP30 vycházelo na cca 14 850 Kč plus vratná záloha. Dále je potřeba:

Těsnění víka ventilů, my měli i novou rozvodovou část čerpadla Starline TK C0160 za 7 066 Kč, dále potřebujete simerink na kliku i vačku, nový motorový olej, ideálně aretační sadu rozvodů a nebo pravítko o tloušťce 5mm a také 6,5mm vrták pro aretaci čerpadla.

Výměna je to náročnější, ale dá se zvládnout.

Obtížné startování

To má na svědomí opotřebení čerpadla a nízký tlak, zde je opět na místě repas celého čerpadla a nebo koupě nového.

Zhasínání motoru

Toto má za následek opět nízký tlak či porucha vnitřních částí čerpadla.

Škubání motoru a špatná akcelerace

Opětovně jsme u špatného tlaku paliva. Je zde nasnadě repas či koupě nového čerpadla

Z důvodu mechanicky složitější konstrukce zde nebudu konkrétně vypisovat jak čerpadlo repasovat ale pouze v kostce popíšu poruchy jeho částí.

Poškození hřídele, poškození regulačních ventilů, závada rozdělovací hlavy, závada snímače otáček, aj.

Odvzdušnění vysokotlakého palivového čerpadla

Vysokotlaké čerpadla jsou choulostivé na zavzdušnění systému, ať již kvůli poruše, výměně a nebo malého množství paliva.

Rotační čerpadlo a common rail

Tohle je hlavní problém dieselových motorů a to zavzdušnění. U rotačních a common rail čerpadel se to řeší povolením matice vstřiku „přívodu nafty do vstřiku“ a startováním. Jsou na to ideální dva lidi. Je to podobné, jako při odvzdušnění brzd. Jeden bude startovat, vy si malinko povolíte matici a druhý startuje, než začne vytékat nafta ven. Pamatujte nikdy nestartujte déle než cca 5 maximálně 10 sekund, abyste si nezničili startér.

PD

Tento způsob jak víme funguje jinak. Proto stačí několikrát otočit klíčkem do druhé polohy zapnuto. Opakujte tento proces klidně 15x i více a po té startujte. Motor by měl chytit.

Co je to nízkotlaké palivové čerpadlo?

Palivové nízkotlaké čerpadlo slouží k přečerpávání paliva z nádrže, které je tlačeno do palivového potrubí. Díky němu nám může palivo doputovat k motoru. Součástí čerpadla je i nasávací sítko, které brání v průniku nečistot do útrob čerpadla a palivové soustavy.

Jak funguje nízkotlaké palivové čerpadlo?

Funkce čerpadla není zas tak složitá. Většina těchto čerpadel, jak již zaznělo je elektrických. Ty fungují tak, že elektromotor roztočí hřídel s lopatkami, která je nasaje přes sací síto a následně vtlačí do palivového potrubí. Tím pak doputuje palivová směs, přes palivový filtr a například ještě přes vysokotlaké vstřikovací čerpadlo a vstřiky až do spalovací komory. Sepnutí nízkotlakého palivového čerpadla můžete slyšet, pokud otočíte klíčkem do druhé polohy a tím dojde k sepnutí čerpadla v nádrži.

Poruchy nízkotlakého čerpadla a příznaky

Jakákoli porucha tohoto nízkotlakého čerpadla vede k tomu, že zkrátka nenastartujete a nebo auto zdechne a opět nenastartujete.

Závada v elektronice

Ta způsobí nesepnutí elektromotoru, vy pak otočením klíče do druhé polohy neslyšíte ono sepnutí.

Poškozené vedení

Poškozené palivové vedení způsobí zavzdušňování a nebo nemožnost dopravy paliva.

Ucpané čerpadlo

Nečistoty v nádrží mohou čerpadlo zacpat a to se stane neprůchodné.

Řešení problému je vcelku jednoduché, neboť nízkotlaké čerpadlo není nijak extra finančně nákladné a proto doporučuji koupit nové.

Ověření funkce nízkotlakého čerpadla

Zde je to opět velice jednoduché. Stačí jej napojit na zdroj 12V napětí a buď se nám roztočí a nebo nikoli. Za pomocí diagnostiky a spuštění funkcí jej můžeme sepnout přímo na voze.

Kde nalezneme nízkotlaké čerpadlo?

Ve většině případů v nádrži, kdy je k němu přístup pod zadní sedačkou vozu pod níž se nachází nádrž. Zde bychom měli vidět revizní víko. Bohužel ne vždy jej naleznete a někdy je třeba sundat nádrž.

Kapka nostalgie Trabant

Nikdy bychom neměli zapomínat na Trabant a jeho úžasný palivový systém. Ten neměl vůbec nízkotlaké čerpadlo a využíval  palivovou nádrž umístěnou nad motorem a palivo tak mohlo téci samospádem do karburátoru. Důmyslné a funkční.

Doufám, že vás dnes zdlouhavější výklad a malé okénko z historie nenudilo, ale nejsme přeci kulturní barbaři a tak je někdy trocha dějepisu třeba.