Инжекционна система за дизелов двигател - директно впръскване с ротационна помпа VP 30, 37 и VP 44
Съдържание
Постоянно растящите цени на горивата подтикнаха производителите да ускорят развитието на дизеловите двигатели. До края на 80 -те години, освен бензинови двигатели, те свиреха само на втората цигулка. Основните виновници бяха тяхната обемност, шум и вибрации, които не бяха компенсирани от дори значително по -ниския разход на гориво. Ситуацията трябваше да се влоши от предстоящото затягане на законовите изисквания за намаляване на емисиите на замърсители в отработените газове. Както и в други области, всемогъщата електроника подаде ръка на дизелови двигатели.
В края на 80 -те години, но особено през 90 -те години, постепенно се въвежда електронното управление на дизеловите двигатели (EDC), което значително подобрява работата на дизеловите двигатели. Основните предимства се оказаха по -доброто разпръскване на горивото, постигнато чрез по -високо налягане, както и електронно контролирано впръскване на гориво в съответствие с текущата ситуация и нуждите на двигателя. Много от нас ще си спомнят от реалния живот какъв „напредък“ предизвика лансирането на легендарния двигател 1,9 TDi. Като вълшебна пръчка, досега обемистият 1,9 D / TD се превърна в пъргав спортист с изключително ниска консумация на енергия.
В тази статия ще ви разкажем как работи ротационната инжекционна помпа. Първо ще обясним как работят механично управляемите ротационни помпи и след това помпи с електронно управление. Пример за това е инжекционната помпа от Bosch, която беше и остава пионер и най -големият производител на инжекционни системи за дизелови двигатели в леки автомобили.
Инжекционният блок с ротационна помпа подава гориво едновременно до всички цилиндри на двигателя. Разпределението на горивото към отделните инжектори се извършва чрез разпределително бутало. В зависимост от движението на буталото, ротационните помпи са разделени на аксиални (с едно бутало) и радиални (с два до четири бутала).
Ротационна инжекционна помпа с аксиално бутало и разпределители
За описанието ще използваме добре познатата помпа Bosch VE. Помпата се състои от захранваща помпа, помпа за високо налягане, регулатор на оборотите и превключвател за впръскване. Помпата на захранващата лопатка доставя гориво в смукателното пространство на помпата, откъдето горивото навлиза в секцията с високо налягане, където се компресира до необходимото налягане. Буталото на разпределителя изпълнява едновременно плъзгащо и въртящо движение. Плъзгащото движение се причинява от аксиален гърбица, здраво свързан с буталото. Това позволява всмукването и подаването на гориво към тръбопровода за високо налягане на горивната система на двигателя през клапаните за налягане. Поради въртеливото движение на управляващото бутало се постига, че разпределителният жлеб в буталото се върти срещу каналите, през които линията за високо налягане на отделните цилиндри е свързана с пространството на главата на помпата над буталото. Горивото се изтегля по време на движението на буталото към долната мъртва точка, когато напречните сечения на всмукателния канал и каналите в буталото са отворени един към друг.
Ротационна инжекционна помпа с радиални бутала
Ротационната помпа с радиални бутала осигурява по -високо налягане на впръскване. Такава помпа съдържа от два до четири бутала, които преместват гърбичните пръстени, които са фиксирани в буталото в цилиндрите им, към превключвателя за впръскване. Разпределителният пръстен има толкова уши, колкото дадения цилиндър на двигателя. Докато валът на помпата се върти, буталата се движат по траекторията на гърбичния пръстен с помощта на ролки и изтласкват издатините на гърбицата в пространството с високо налягане. Роторът на захранващата помпа е свързан към задвижващия вал на инжекционната помпа. Захранващата помпа е проектирана да подава гориво от резервоара към горивната помпа с високо налягане при налягането, необходимо за правилната му работа. Горивото се подава към радиалните бутала през ротора на разпределителя, който е здраво свързан с вала на инжекционната помпа. По оста на ротора на разпределителя има централен отвор, който свързва пространството за високо налягане на радиалните бутала с напречни отвори за подаване на гориво от захранващата помпа и за отвеждане на гориво с високо налягане към инжекторите на отделните цилиндри. Горивото излиза в дюзите в момента на свързване на напречните сечения на отвора на ротора и каналите в статора на помпата. Оттам горивото преминава през тръбопровод с високо налягане до отделните инжектори на цилиндрите на двигателя. Регулирането на количеството впръсквано гориво става чрез ограничаване на потока от гориво, протичащо от захранващата помпа към частта на помпата с високо налягане.
Ротационни инжекционни помпи с електронно управление
Най-разпространената електронно управлявана ротационна помпа за високо налягане, използвана в превозните средства в Европа, е серията VP30 на Bosch, която генерира високо налягане с аксиално-бутален двигател, и VP44, в която създава обемна помпа с две или три радиални бутала. С аксиална помпа е възможно да се постигне максимално налягане на дюзата до 120 MPa, а с радиална помпа до 180 MPa. Помпата се управлява от електронната система за управление на двигателя EDC. В ранните години на производство системата за управление е разделена на две системи, едната от които се управлява от системата за управление на двигателя, а другата от инжекционната помпа. Постепенно започна да се използва един общ контролер, разположен директно върху помпата.
Центробежна помпа (VP44)
Една от най -често срещаните помпи от този тип е радиално буталната помпа VP 44 от Bosch. Тази помпа е въведена през 1996 г. като система за впръскване на гориво с високо налягане за леки и лекотоварни автомобили. Първият производител, използващ тази система, беше Opel, който инсталира помпа VP44 в четирицилиндровия дизелов двигател на своята Vectra 2,0 / 2,2 DTi. Последва Audi с двигател 2,5 TDi. При този тип стартирането на впръскването и регулирането на разхода на гориво се контролират изцяло по електронен път посредством електромагнитни клапани. Както вече споменахме, цялата система за впръскване се управлява или от два отделни блока за управление, отделно за двигателя и помпата, или един за двете устройства, разположени директно в помпата. Блокът (ите) за управление обработва сигнали от редица сензори, което ясно се вижда на фигурата по -долу.
От гледна точка на дизайна, принципът на работа на помпата е по същество същият като този на система с механично задвижване. Горивната помпа с високо налягане с радиално разпределение се състои от помпа с лопатка с вентил за регулиране на налягането и вентил за дроселна клапа. Неговата задача е да засмуква гориво, да създава налягане вътре в акумулатора (приблизително 2 MPa) и да зарежда с радиално бутална помпа с високо налягане, която създава необходимото налягане за фино разпръскване-впръскване на гориво в цилиндрите (до приблизително 160 MPa) . ). Разпределителният вал се върти заедно с помпата под високо налягане и подава гориво към отделните цилиндри на инжектора. Бърз електромагнитен клапан се използва за измерване и регулиране на количеството впръсквано гориво, което се контролира от сигнали с променлива честота на импулсите чрез el. устройството се намира на помпата. Отварянето и затварянето на клапана определя времето, през което горивото се подава от помпата за високо налягане. Въз основа на сигналите от сензора за обратен ъгъл (ъглово положение на цилиндъра) се определя моменталното ъглово положение на задвижващия вал и гърбичния пръстен по време на заден ход, скоростта на въртене на инжекционната помпа (в сравнение със сигналите от коляновия вал) сензор) и се изчислява положението на превключвателя за впръскване в помпата. Соленоидният клапан също регулира положението на превключвателя за впръскване, който съответно завърта гърбичния пръстен на помпата за високо налягане. В резултат на това валовете, задвижващи буталата, рано или късно влизат в контакт с гърбичния пръстен, което води до ускоряване или забавяне в началото на компресията. Превключващият клапан за впръскване може да се отваря и затваря непрекъснато от блока за управление. Сензорът за ъгъла на кормилното управление е разположен върху пръстен, който се върти синхронно с гърбичния пръстен на помпата за високо налягане. Генераторът на импулси се намира на задвижващия вал на помпата. Назъбените точки съответстват на броя на цилиндрите в двигателя. Когато разпределителният вал се върти, ролките за превключване се движат по повърхността на гърбичния пръстен. Буталата се изтласкват навътре и притискат горивото до високо налягане. Компресирането на гориво под високо налягане започва след отваряне на електромагнитния клапан чрез сигнал от блока за управление. Разпределителният вал се премества в позиция пред изхода за компресирано гориво до съответния цилиндър. След това горивото се подава по тръбопровода през дроселната клапа към инжектора, който го впръсква в цилиндъра. Инжектирането завършва със затварянето на електромагнитния клапан. Клапанът се затваря приблизително след преодоляване на долната мъртва точка на радиалните бутала на помпата, стартът на покачването на налягането се контролира от ъгъла на припокриване на гърбицата (управляван от превключвателя за впръскване). Впръскването на гориво се влияе от скоростта, натоварването, температурата на двигателя и налягането на околната среда. Блокът за управление също така оценява информация от сензора за положение на коляновия вал и ъгъла на задвижващия вал в помпата. Блокът за управление използва сензора за ъгъл, за да определи точното положение на задвижващия вал на помпата и превключвателя за впръскване.
1. - Лопаткова екструзионна помпа с клапан за регулиране на налягането.
2. – сензор за ъгъл на завъртане
3. - контролен елемент на помпата
4. - помпа за високо налягане с разпределителен вал и изпускателен клапан.
5. - ключ за впръскване с превключващ клапан
6. - електромагнитен клапан за високо налягане
Аксиална помпа (VP30)
Подобна електронна система за управление може да се приложи към ротационна бутална помпа, като помпата тип Bosch VP 30-37, която се използва в леките автомобили от 1989 г. В горивна помпа с аксиален поток VE, управлявана от механичен ексцентричен регулатор. ефективното движение и дозата на горивото определят положението на скоростния лост. Разбира се, по -точни настройки се постигат по електронен път. Електромагнитният регулатор в инжекционната помпа е механичен регулатор и неговите допълнителни системи. Блокът за управление определя позицията на електромагнитния регулатор в инжекционната помпа, като взема предвид сигналите от различни сензори, които контролират работата на двигателя.
И накрая, няколко примера за споменатите помпи в конкретни превозни средства.
Ротационна горивна помпа с аксиално бутален двигател VP30 използва например Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW
VP37 използва двигател 1,9 SDi и TDi (66 kW).
Ротационна инжекционна помпа с радиални бутала VP44 използвани в превозни средства:
Opel 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V
Audi A4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d (100 kW)
Подобен дизайн е ротационна инжекционна помпа с радиални бутала Nippon-Denso в Mazde DiTD (74 kW).
