Dopravní palivo - pomocné čerpadlo

Palivové čerpadlo nebo palivové čerpadlo je součástí palivového okruhu motoru, která dopravuje palivo z nádrže do ostatních částí palivového okruhu. Dnes jsou to především vstřikovací čerpadla (vysokotlaká) – motory s přímým vstřikováním. U starších motorů (benzín nepřímé vstřikování) to byl přímý vstřikovač nebo i u starších vozů karburátor (plováková komora).

Palivové čerpadlo v automobilech může být poháněno mechanicky, hydraulicky nebo elektricky.

Mechanicky poháněná palivová čerpadla

Membránové čerpadlo

Starší benzínové motory vybavené karburátory obvykle používají membránové čerpadlo (výtlačný tlak 0,02 až 0,03 MPa), které je mechanicky ovládáno excentrickým mechanismem (tlačný, pákový a excentrický). Když je karburátor dostatečně naplněn palivem, jehlový ventil plovákové komory se zavře, výstupní ventil čerpadla se otevře a výtlačné potrubí zůstane pod tlakem, aby drželo membránu v krajní poloze mechanismu. Přeprava paliva byla přerušena. I když excentrický mechanismus stále běží (i když běží motor), pružina, která fixuje výtlačný zdvih membrány čerpadla, zůstává stlačena. Když se jehlový ventil otevře, tlak ve výtlačném potrubí čerpadla klesne a membrána tlačená pružinou provede výtlačný zdvih, který opět spočívá na tlačném zařízení nebo páce excentrického ovládacího mechanismu, který stlačuje pružinu společně s membrána a nasává palivo z nádrže do plovákové komory.

zubové čerpadlo

Zubové čerpadlo může být poháněno i mechanicky. Je umístěn buď přímo ve vysokotlakém čerpadle, kde s ním sdílí pohon, nebo je umístěn samostatně a má vlastní mechanický pohon. Zubové čerpadlo je poháněno mechanicky přes spojku, ozubené kolo nebo ozubený řemen. Zubové čerpadlo je jednoduché, malých rozměrů, lehké a vysoce spolehlivé. Typicky se používá čerpadlo s vnitřním zubem, které díky speciálnímu ozubení nevyžaduje žádné další těsnící prvky pro utěsnění jednotlivých prostorů (komůrek) mezi zuby a mezer mezi zuby. Základem jsou dvě společně zařazená ozubená kola otáčející se v opačných směrech. Dopravují palivo mezi hroty ze strany sání na stranu výtlaku. Kontaktní plocha mezi koly brání zpětnému toku paliva. Vnitřní vnější ozubené kolo je spojeno s mechanicky poháněným (motorem poháněným) hřídelem, který pohání vnější vnitřní ozubené kolo. Zuby tvoří uzavřené transportní komory, které se cyklicky zmenšují a zvětšují. Zvětšovací komory jsou napojeny na vstupní (sací) otvor, redukční komory jsou napojeny na výstupní (výtlačný) otvor. Čerpadlo s vnitřní převodovkou pracuje s výtlačným tlakem do 0,65 MPa. Otáčky čerpadla, potažmo množství dopravovaného paliva, závisí na otáčkách motoru a je tedy řízeno škrticí klapkou na straně sání nebo přetlakovým ventilem na straně výtlaku.

Elektricky poháněná palivová čerpadla

Podle umístění jsou rozděleny na:

• řadová čerpadla,
• čerpadla v palivové nádrži (v nádrži).

In-Line znamená, že čerpadlo může být umístěno prakticky kdekoli na nízkotlakém palivovém potrubí. Výhodou je snadnější výměna-oprava při poruše, nevýhodou nutnost vhodného a bezpečného místa při poruše - úniku paliva. Ponorné čerpadlo (In-Tank) je odnímatelná část palivové nádrže. Montuje se na vrch nádrže a bývá součástí palivového modulu, jehož součástí je například palivový filtr, ponorná nádoba a snímač hladiny paliva.

Elektrické palivové čerpadlo je nejčastěji umístěno v palivové nádrži. Odebírá palivo z nádrže a dodává ho do vysokotlakého čerpadla (přímé vstřikování) nebo do vstřikovačů. Musí zajistit, aby se i v extrémních situacích (široce otevřený plyn při vysokých venkovních teplotách) v přívodním potrubí paliva netvořily bubliny kvůli vysokému vakuu. V důsledku toho by nemělo docházet k poruchám motoru kvůli vzhledu palivových bublin. Bublinové páry jsou odváděny zpět do palivové nádrže odvzdušněním čerpadla. Elektrické čerpadlo se aktivuje při zapnutí zapalování (nebo po otevření dveří řidiče). Čerpadlo běží asi 2 sekundy a vytváří v palivovém potrubí přetlak. Během topení je u naftových motorů čerpadlo vypnuto, aby zbytečně nepřetěžovalo baterii. Čerpadlo se znovu spustí, jakmile motor nastartuje. Elektricky poháněná palivová čerpadla lze připojit k imobilizéru nebo poplašnému systému vozidla a jsou ovládána řídicí jednotkou. Řídicí jednotka tedy blokuje aktivaci (napájení napětím) palivového čerpadla v případě neoprávněného použití vozidla.

Elektrické palivové čerpadlo má tři hlavní části:

• elektrický motor,
• Pumpuji,
• spojovací kryt.

Kryt připojení má zabudovaná elektrická připojení a spojku pro vstřikování palivového potrubí. Obsahuje také zpětný ventil, který udrží naftu v palivovém potrubí i po vypnutí palivového čerpadla.

Z hlediska designu rozdělujeme palivová čerpadla na:

• zubní
• odstředivý (s bočními kanály),
• šroub,
• křídlo.

Zubové čerpadlo

Elektricky poháněné zubové čerpadlo je konstrukčně podobné mechanicky poháněnému zubovému čerpadlu. Vnitřní vnější kolo je spojeno s elektromotorem, který pohání vnější vnitřní kolo.

Šroubové čerpadlo

V tomto typu čerpadla je palivo nasáváno a vypouštěno dvojicí protiběžně rotujících šroubovicových převodových rotorů. Rotory zabírají s velmi malou boční vůlí a jsou podélně uloženy ve skříni čerpadla. Relativní rotace ozubených rotorů vytváří variabilní objemový transportní prostor, který se při otáčení rotorů pohybuje plynule v axiálním směru. V oblasti vstupu paliva se zvětšuje přepravní prostor a v oblasti výstupu klesá, což vytváří výtlačný tlak až 0,4 MPa. Díky své konstrukci se šroubové čerpadlo často používá jako průtokové čerpadlo.

Lopatkové válečkové čerpadlo

Ve skříni čerpadla je instalován excentricky uložený rotor (kotouč), který má po svém obvodu radiální drážky. V drážkách jsou instalovány válečky s možností klouzání, tvořící takzvaná rotorová křídla. Když se otáčí, vytváří se odstředivá síla, která tlačí válečky proti vnitřku skříně čerpadla. Každá drážka vede jeden válec volně, válečky fungují jako cirkulační těsnění. Mezi dvěma válečky a oběžnou dráhou je vytvořen uzavřený prostor (komora). Tyto prostory se cyklicky zvětšují (palivo je nasáváno) a zmenšováno (vytlačováno z paliva). Palivo je tedy přepravováno ze vstupního (sacího) portu do výstupního (výstupního) portu. Lopatkové čerpadlo poskytuje výtlačný tlak až 0,65 MPa. Elektrické válečkové čerpadlo se používá hlavně v osobních automobilech a lehkých užitkových vozidlech. Díky své konstrukci je vhodný k použití jako čerpadlo v nádrži a je umístěn přímo v nádrži.

A - připojovací uzávěr, B - elektromotor, C - čerpací prvek, 1 - výstup, výtlak, 2 - kotva motoru, 3 - čerpací prvek, 4 - omezovač tlaku, 5 - vstup, sání, 6 - zpětný ventil.

1 - sání, 2 - rotor, 3 - válec, 4 - základní deska, 5 - výstup, výtlak.

Odstředivé čerpadlo

Ve skříni čerpadla je nainstalován rotor s lopatkami, který otáčením a následným působením odstředivých sil pohybuje palivo ze středu na obvod. Tlak v bočním tlakovém kanálu se neustále zvyšuje, tj. prakticky bez výkyvů (pulzací) a dosahuje 0,2 MPa. Tento typ čerpadla se používá jako první stupeň (předstupeň) v případě dvoustupňového čerpadla k vytvoření tlaku pro odplynění paliva. V případě samostatné instalace se používá odstředivé čerpadlo s velkým počtem listů rotoru, které poskytuje výtlačný tlak až 0,4 MPa.

Dvoustupňové palivové čerpadlo

V praxi se můžete setkat i s dvoustupňovým palivovým čerpadlem. Tento systém kombinuje různé typy čerpadel do jednoho palivového čerpadla. První stupeň palivového čerpadla se obvykle skládá z nízkotlakého odstředivého čerpadla, které nasává palivo a vytváří mírný tlak, čímž dochází k odplynění paliva. Hlava nízkotlakého čerpadla prvního stupně je zavedena do vstupu (sání) druhého čerpadla s vyšším výstupním tlakem. Druhé - hlavní čerpadlo je obvykle ozubené a na jeho výstupu je vytvořen potřebný tlak paliva pro daný palivový systém. Mezi čerpadly (výtlak 1. čerpadla se sáním 2. čerpadla) je zabudován přetlakový přetlakový ventil zabraňující hydraulickému přetížení hlavního palivového čerpadla.

Hydraulicky poháněná čerpadla

Tento typ čerpadel se používá především ve složitých – členitých palivových nádržích. V roztříštěné nádrži se totiž může stát, že při tankování (v zatáčce) může dojít k přetečení paliva do míst mimo sací dosah palivového čerpadla, takže je často nutné překládat palivo z jedné části nádrže do druhé. . K tomu například ejektorové čerpadlo. Proud paliva z elektrického palivového čerpadla čerpá palivo z boční komory palivové nádrže přes ejektorovou trysku a následně je dopravuje dále do přečerpávací nádrže.

Příslušenství palivového čerpadla

Chlazení paliva

U vstřikovacích systémů PD a Common Rail může vyhořelé palivo dosáhnout vysokých teplot díky vysokému tlaku, proto je nutné toto palivo před návratem do palivové nádrže ochladit. Palivo, které je příliš horké a vrací se do palivové nádrže, může poškodit jak nádrž, tak snímač hladiny paliva. Palivo je chlazeno v chladiči paliva umístěném pod podlahou vozidla. Chladič paliva má systém podélně vedených kanálů, kterými proudí vrácené palivo. Samotný chladič je chlazen vzduchem, který proudí kolem chladiče.

Výfukové ventily, kanystr s aktivním uhlím

Benzín je vysoce těkavá kapalina a když se nalije do nádrže a projde čerpadlem, vytvoří se benzínové páry a bubliny. Aby tyto palivové páry neunikaly z nádrže a míchacího zařízení, používá se uzavřený palivový systém vybavený lahví s aktivním uhlím. Benzínové páry, které vznikají při provozu, ale i při vypnutém motoru, nemohou unikat přímo do okolí, ale jsou zachycovány a filtrovány přes nádobu s aktivním uhlím. Aktivní uhlí má obrovskou plochu (1 gram asi 1000 m) díky svému velmi poréznímu tvaru.²), který zachycuje plynné palivo – benzín. Když motor běží, vytváří se podtlak tenkou hadicí, která se táhne od vstupu motoru. Vlivem podtlaku prochází část nasávaného vzduchu ze sací nádoby přes nádobku s aktivním uhlím. Uskladněné uhlovodíky se odsají a nasáté zkapalněné palivo se přes regenerační ventil vrací zpět do nádrže. Práce je samozřejmě řízena řídicí jednotkou.