MAHLE PSC olajszivattyú

A szén-dioxid-kibocsátás és a fogyasztáscsökkentés ügyében tett erőfeszítések mind újabb és újabb technikai megoldásokat eredményeznek. Emiatt minden a gépjárművekben alkalmazott szerkezeti egységet újragondolnak a tervezők. Ez érint olyan berendezéseket is, melyekről azt hisszük, hogy a hosszú évtizedek alatt teljesen kiforrottak. A változás nem kerülte el a motor „vérkeringéséért” felelős olajszivattyút sem. A MAHLE cég a hatásfoknövelés és károsanyag-kibocsátás csökkentése érdekében egy teljesen új koncepciójú olajszivattyút kínál a motorgyártók részére. A MAHLE cég ezt a szivattyút PSC szivattyúnak nevezte (PSC – Pendulum Slider-Cell Pump: billenőlapátos szivattyú).

A lapátos, térfogat-kiszorításos kenőolajszivattyúk ismert kialakítása a szárnylapátos konstrukció. A lapátok az agyrotor hornyaiban vannak, azokat vagy a rugóerő, vagy a forgás következtében kialakuló centrifugális erő szorítja a ház külső, álló gyűrűjéhez, amin a lapátvégek csúsznak. A PSC szivattyú is lapátos, illetve a munkateret lapáthatároló elemekkel osztják fel. A PSC szivattyúnak két rotorja van, melyet a lapátokkal kötnek össze. A motor a belső rotort forgatja. A külső gyűrűt az abba elfordulóan befogott, billenő mozgású lapátokkal húzza a hajtott belső rotor. (Lásd a címképet és az 1. ábrát. A címkép, a PSC szivattyú demonstrációs modellje, az IAA MAHLE standján készült.)

1. ábra

A külső és a belső rotor fordulatszáma megegyezik. A külső rotor siklócsapágyként ágyazott az állítóhüvelyben. Forgás közben a szívóoldali cellák térfogata növekszik, a nyomó oldali cellák térfogata csökken, így térfogat-kiszorítással hozza áramlásba az olajat (ugyanúgy, mint a szárnylapátos, illetve fogaskerekes szivattyúknál). A billenőlapátok csúszó/ forgó mozgást végeznek a hajtott középső agy hornyaiban, így minimalizálták a súrlódást. A billenőlapátok és a hornyok között élmenti az érintkezés, mely garantálja a cellák tömítését minden pozícióban és a nagy hatásfokot. A billenőlapátok alatti horonykamrák úgy vannak kialakítva, hogy rásegítsenek a szivattyúzásra. Az olaj térfogatáram igénynek megfelelő változtatása a szivattyú hajtóteljesítményét, így a motor tüzelőanyag-fogyasztását csökkenti. A térfogatáram-szabályozáshoz az olajat bevezetik az állítóhüvely alatti kamrába. Az olajnyomás, rugó ellenében az állítóhüvelyt elmozdítja, mely csökkenti az excentricitást a külső és a belső rotor között.

2. ábra

A szállított olajmennyiséget a szivattyú ezáltal tudja csökkenteni, illetve növelni (2. ábra). A rotorok egymáshoz képesti excentricitását a MAHLE cég két különböző kialakítással oldja meg. Az egyik az elforduló kialakítás, a másik axiálisan elmozduló kialakítás. Mindkét típus sorozatgyártásra előkészített állapotban van, vagy szinterfém, vagy hőre keményedő műanyag alkatrészekkel (3. ábra).

3. ábra

A szállítási karakterisztikát az állítóhüvely alatti olajnyomás szelepekkel való változtatásával többféleképpen is lehet befolyásolni, többszintű szabályozás valósítható meg. A különböző szabályozási típusok különböző mértékű CO₂ -kibocsátás-csökkentési potenciállal rendelkeznek. A CO₂-csökkenési potenciál függ a motor kialakításától, hőmérsékletétől, az olaj minőségétől, a vizsgálati menetciklustól és a szivattyú típusától A MAHLE cég az alábbi tényeket közli a szivattyúról (Az összeállított szivattyú a 4. ábrán látható.): – ellenáll a szennyeződésnek és a kopásnak, – 2001 óta tartampróbákon hibátlanul működik, – egyedileg adaptálható szabályzó karakterisztika a motor igényeihez, – az öntömítő billenőlapátok nagy hatásfokot garantálnak még nagy hőmérsékleten is, – az eredő hatásfok 65–70%, – kis nyomásingadozás, – fordulatszámkorlát: 14 000 min-1 (függ a geometriai kiviteltől), – nagyobb gyártási tűrések lehetségesek (IT8…9), – további költségcsökkentés lehetséges a költség/teljesítmény viszony javításával, ha a szinterfém alkatrészeket műanyagra cserélik (pl. állítóhüvely, rugótartó). A szárnylapátos (SV – Slide Vane) szivattyúval összehasonlítva a PSC-szivattyú előnyei.

PSC-szivattyú:

A billenőlapátok a külső rotorba vannak ágyazva, mely így ellenáll a szennyeződésnek és a kopásnak, – öntömítő billenőlapát, – a belső olajáteresztés az élettartam során közel állandó, – garantáltan nagy hatásfok.

Szárnylapátos szivattyú:

A szárnylapátok csúsznak a szabályozóhüvelyben, így nagy a kopás, nagy az érzékenység a szennyeződésre és részecskékre. Ezek miatt fokozatosan nő a belső olajáteresztés. Ez veszély jelent a motor olajellátására, különösen nagy hőmérsékleten. A MAHLE közlése szerint a PSC szivattyúval hamarosan találkozunk szériamotorokban.

4. ábra

Köszönetet mondunk Holger Conrad úrnak, a MAHLE Filtersysteme GmbH, Pumpensysteme Filtration und Motorperipherie (BD2PP) projektmenedzsment-vezetőjének a műszaki leírásért.