A BOSCH CP1 Common Rail radiál dugattyús szivattyú működési elve és a Common Rail rendszerek
A Common Rail egy nagynyomású befecskendező rendszer a modern közvetlen befecskendezésű dízelmotorokhoz, amelyeknek egyik fontos jellemzője, hogy a nyomáslétrehozás teljesen el van választva a befecskendezéstől. Ez egy közös nagynyomású tároló (Common Rail) által válik lehetővé, amely az összes befecskendező szelepet nagy nyomás alatt üzemanyaggal látja el. Ez a technika nagyobb teljesítményt és nyomatékot kölcsönöz a dízelmotornak, ugyanakkor csökkenti az üzemanyag fogyasztást, a zajkibocsátást és az emissziós értékeket.
A ma eladott dízel üzemű járművek szinte kivétel nélkül közös nyomócsöves rendszerűek. Ezeket a különböző gyártók különböző módon jelölik (TDCi, CDI, DCI, CDTI, CRDI, HDI), de a jelzések minden esetben a common rail rendszert takarják. A legismertebb common rail rendszer gyártók/fejlesztők: Bosch, Siemens, Delphi, Denso.
A Common Rail rendszer előnyei és hátrányai
A Common Rail rendszerek számos előnnyel járnak, de hátrányokkal is rendelkeznek.
Előnyök:
- Üzemanyag-takarékosság
- Környezetbarát jellemzők
- Csendesebb működés
- Magas nyomaték
- Nagy teljesítménykibocsátás
Hátrányok:
- Nagyon érzékeny az üzemanyag minőségére
- Az injektorok érzékenyek a szennyeződésekre
- Drága és bonyolult javítás
- Az üzemanyagszűrő gyakoribb cseréje szükséges
A Common Rail rendszer főbb elemei és működési elve
A Common Rail rendszer hatékony működéséhez több kulcsfontosságú alkatrész összehangolt munkájára van szükség.
A Common Rail rendszer főbb elemei:
Tünetek: Common Rail hibák BMW
- Alacsony nyomású üzemanyag-szivattyú (az üzemanyagtartályban található vagy a nagynyomású szivattyúba van beépítve)
- Üzemanyagszűrő
- Nagynyomású üzemanyag-szivattyú
- Üzemanyag-adagoló szelep
- Üzemanyagnyomás-érzékelő
- Üzemanyag-vezeték
- Üzemanyagnyomás-szabályzó szelep
- Injektorok
A működési elv szerint a motor által hajtott nagynyomású szivattyú a nagynyomású tüzelőanyagot egy közös gyűjtőcsőbe (Rail cső) juttatja és a motor fordulatszámától és a befecskendezett mennyiségtől függetlenül adott értéken tartja. Innen a tüzelőanyag nyomásálló csöveken át jut el az elektromos szabályzású befecskendező szelepekhez (injektor) amelyek az égéstérbe juttatják azt. A befecskendező szelepek nyitását és zárását a központi vezérlőegységtől kapott jelek felhasználásával a mágnesszelep vagy piezoelektromos elem vezérli. Ez a rendszer teszi lehetővé, hogy a befecskendezés kezdetét adott fordulaton belül nagy pontossággal lehet megválasztani, illetve magát a befecskendezést több szakaszra lehet bontani akár hengerenként eltérő értékekkel. A kapott jel hatására beáramláskor kinyit a fúvókatű és megkezdődik a befecskendezés. A jel végeztével a fúvókatű bezár és véget ér a befecskendezés. Az üzemanyag-visszafolyó mennyisége (résolaj) az injektorokból, a nagynyomású szivattyúból és az üzemanyagszűrőből a visszafolyás gyűjtőn át az üzemanyagtartályba kerül vissza.
A radiál dugattyús szivattyúk a Common Rail rendszerekben
A common rail rendszer nyomásáért felelős egység egy általában radiál dugattyús szivattyú, amit nagynyomású szivattyúként ismerünk. A nagynyomású szivattyú feladata, hogy meghatározott nyomáson megfelelő mennyiségű üzemanyagot biztosítson a közös nyomócsövön keresztül az injektoroknak. A nagynyomású szivattyú meghajtását a motor főtengelyéről kapja, szabályzását a motorvezérlő elektronika végzi. A szivattyú meghajtása konstrukciótól függően történhet fogaskerékkel, hajtólánccal vagy fogasszíjjal.
A radiál dugattyús szivattyú működési elve
A radiál dugattyús szivattyú az axiális típushoz képest eltérő kialakítású. A dugattyúk úgy helyezkednek el a hengerblokk körül, mint a kerék küllői. Az ilyen típusú szivattyúkban több dugattyút és hengert helyeznek el egy hengerblokkban, amely egyenletesen el van helyezve a hajtótengely körül.
A radiális dugattyús szivattyú meghajtó tengelyt használ a dugattyúk mozgatására a hengerekre merőlegesen elrendezett hengerekbe és azokból a folyadék pumpálása céljából. Ahogy a vezérműtengely forog, a dugattyúk felváltva mozognak befelé és kifelé, váltva a szívó- és nyomólöketek között. A dugattyúk oda-vissza mozgása folyadékot pumpál a szivattyún.
A hajtótengelyhez általában egy csapágygyűrű van, közepén kívül, amely ezen dugattyúk ellentétes mozgását okozza. A rugók tartják a dugattyúkat érintkezésben ezzel a gyűrűvel, miközben előre-hátra mozognak. A gyűrű helyzete határozza meg a dugattyú megtett távolságát, és ezáltal meghatározza a folyadék mennyiségét, amelyet egy ciklusban fel lehet húzni és ki lehet húzni. Minél több folyadék szivattyúzható, annál közelebb van a gyűrű.
Befecskendező rendszer részletei
A szivattyúzási ciklus két fázisban zajlik. A dugattyú löketén folyadék kerül a hengerbe. Ahogy a gyűrű mozog, és a dugattyú helyzete megváltozik, a folyadék kilép a hengerből. Az ezekben a szivattyúkban alkalmazott dugattyúk két alaptípusa henger vagy golyó alakú. Az egyes hengerekben lévő szelepek szabályozzák a szivattyúzott folyadék be- és kilépését.
Rögzített elmozdulású szivattyúban minden ciklusban meghatározott mennyiségű folyadék szivattyúzik, és nem változtatható meg. A változó elmozdulású kivitelben pumpált folyadék mennyisége állítható. Ez radiális dugattyús szivattyú-kivitelben érhető el a gyűrű helyzetének megváltoztatásával, az egyik vagy több dugattyú leállításával vagy más módszerrel.
Radiáldugattyús szivattyúk
Miért radiál dugattyús szivattyú? Axiális vs radiális
A hidraulikus dugattyús szivattyú egy térfogat-kiszorításos szivattyú, amely nyomás alatt mozgatja a hidraulikafolyadékot, hogy mechanikai erőt hozzon létre. A fogaskerekes szivattyúkhoz és a lapátos szivattyúkhoz képest a dugattyús szivattyúk sokkal nagyobb nyomáson működnek (akár 700 bar vagy több), és kiváló hatásfokot kínálnak, így ideálisak nagy teherbírású gépekhez.
Axiális dugattyús szivattyúk a legjobbak a rendkívül nagy nyomású és kompakt rendszerekhez. Ezzel szemben a radiális dugattyús szivattyúk a legjobbak a nagy hatékonyságú és nagy igénybevételű folyamatos alkalmazásokhoz, több folyadéktípussal kompatibilisen. Mivel megbízhatósága, alacsony zajszintje és nagynyomású helyzetekben való alkalmazhatósága miatt sok művelet során radiális dugattyús szivattyút használnak.
Alkalmazási területek:
- Gyártási alkalmazások körébe tartozik a sugárirányú dugattyús szivattyúk használata nehézgépeknél, például fémmegmunkáló szerszámoknál, valamint a teszt- és szimulációs berendezéseknél.
- Használhatók energiatermelési és -átadási műveletekben, mind a szárazföldön, mind a tengeren.
- Nagy teljesítményük viszonylag alacsony sebességen jó darukra és mezőgazdasági gépekre is alkalmas.
A BOSCH CP1 nagynyomású szivattyú
A BOSCH CP1 az első generációs Common Rail nagynyomású szivattyú, amely háromdugattyús kivitelben készült, és körülbelül 1350 bar nyomáson üzemelt. Később, a CP1H második generációs változata már 1600 bar nyomásra is képes volt.
A CP1 - es szivattyúknál tipikus hiba a nyomásszabályozó szelep meghibásodása, illetve az üzemanyag útját álló mikroszűrő eltömődése. Ezek a szivattyúk 1400-1600 bar nyomáson dolgoznak, így a fenti alkatrészek vannak kitéve a legnagyobb terhelésnek.
Common Rail nagynyomású szivattyúk összehasonlítása
Az alábbi táblázat a különböző Common Rail nagynyomású szivattyútípusok jellemzőit mutatja be:
| Szivattyú Típus | Dugattyúk Száma | Nyomás (bar) | Megjegyzés |
|---|---|---|---|
| BOSCH CP1 | Háromdugattyús | 1350 | Első generáció |
| DENSO HP2 | Kétdugattyús | 1450 | |
| BOSCH CP1H | Háromdugattyús | 1600 | Második generáció |
| SIEMENS VDO | Háromdugattyús | 1600 | |
| BOSCH CP3 | Háromdugattyús | 1600 | |
| DELPHI DFP1 | Kétdugattyús | 1600 | Forgó elosztós |
| BOSCH CP4.1 | Egydugattyús | 1800 | |
| DENSO HP3 | Kétdugattyús | 1800 | Fejlesztések után 2000 bar |
| BOSCH CP4.2 | Kétdugattyús | 2000 | |
| DELPHI DFP3 | Kétdugattyús | 2000 | |
| DELPHI DFP6 | Egydugattyús | 2200 |