Sistem ubrizgavanja dizel motora - direktno ubrizgavanje sa rotacionom pumpom VP 30, 37 i VP 44
Sadržaj
Stalno rastuće cijene goriva nagnale su proizvođače da ubrzaju razvoj dizel motora. Do kraja 80 -ih, osim benzinskih motora, svirali su samo drugu violinu. Glavni krivci bili su njihova glomaznost, buka i vibracije, koje nisu nadoknađene čak ni znatno manjom potrošnjom goriva. Situaciju je trebalo pogoršati predstojećim pooštravanjem zakonskih zahtjeva za smanjenje emisije zagađujućih materija u izduvnim gasovima. Kao i na drugim poljima, svemoćna elektronika pružila je ruku dizel motorima.
Krajem 80 -ih, a posebno 90 -ih, postupno je uvedeno elektroničko upravljanje dizelskim motorima (EDC), što je značajno poboljšalo performanse dizelskih motora. Pokazalo se da su glavne prednosti bolja raspršivanja goriva postignuta višim pritiskom, kao i elektronički kontrolirano ubrizgavanje goriva u skladu s trenutnom situacijom i potrebama motora. Mnogi od nas će se iz stvarnog iskustva sjetiti kakav je „napredak“ izazvao lansiranje legendarnog 1,9 TDi motora. Poput čarobnog štapića, dosad glomazni 1,9 D / TD postao je spretan sportaš s izuzetno niskom potrošnjom energije.
U ovom članku ćemo vam reći kako radi rotacijska pumpa za ubrizgavanje. Prvo ćemo objasniti kako rade mehanički upravljane pumpe s rotacijskim lobom, a zatim pumpe s elektroničkim upravljanjem. Primjer je Bosch pumpa za ubrizgavanje, koja je bila i ostala pionir i najveći proizvođač sistema za ubrizgavanje dizel motora u putničkim automobilima.
Jedinica za ubrizgavanje s rotacijskom pumpom opskrbljuje gorivo istovremeno sve cilindre motora. Distribucija goriva do pojedinačnih brizgaljki vrši se pomoću razdjelnog klipa. Ovisno o kretanju klipa, rotacijske pumpe se dijele na aksijalne (s jednim klipom) i radijalne (s dva do četiri klipa).
Rotacijska pumpa za ubrizgavanje sa aksijalnim klipom i razdjelnicima
Za opis ćemo koristiti dobro poznatu Bosch VE pumpu. Pumpa se sastoji od dovodne pumpe, pumpe visokog pritiska, regulatora brzine i prekidača za ubrizgavanje. Pumpa za dovodnu lopaticu isporučuje gorivo u usisni prostor pumpe, odakle gorivo ulazi u odjeljak visokog pritiska, gdje se komprimira do potrebnog tlaka. Klip razdjelnika vrši klizno i rotacijsko kretanje istovremeno. Klizanje je uzrokovano aksijalnim bregom čvrsto spojenim na klip. Ovo omogućava usisavanje i dovod goriva u dovod vode visokog pritiska sistema za gorivo motora kroz ventile za pritisak. Uslijed rotacijskog kretanja upravljačkog klipa postiže se da se razvodni utor u klipu okreće nasuprot kanalima kroz koje je vod visokog pritiska pojedinačnih cilindara spojen na prostor glave pumpe iznad klipa. Gorivo se uvlači tokom pomicanja klipa do donje mrtve tačke, kada su poprečni presjeci usisnog kanala i žljebovi u klipu međusobno otvoreni.
Rotacijska pumpa za ubrizgavanje s radijalnim klipovima
Rotacijska pumpa s radijalnim klipovima osigurava veći pritisak ubrizgavanja. Takva pumpa sadrži dva do četiri klipa, koji pomiču bregaste prstenove, koji su pričvršćeni u klipu u svojim cilindrima, prema prekidaču za ubrizgavanje. Bregasti prsten ima isto toliko ušica koliko i cilindar motora. Dok se vratilo pumpe okreće, klipovi se kreću duž putanje bregastog prstena uz pomoć valjaka i guraju izbočine brega u prostor visokog pritiska. Rotor dovodne pumpe povezan je s pogonskim vratilom pumpe za ubrizgavanje. Pumpa za napajanje je dizajnirana za dovod goriva iz rezervoara do pumpe za gorivo visokog pritiska pod pritiskom potrebnim za njen ispravan rad. Gorivo se dovodi u radijalne klipove kroz rotor razdjelnika, koji je kruto povezan s vratilom pumpe za ubrizgavanje. Na osi rotora razdjelnika nalazi se centralna rupa koja povezuje prostor visokog pritiska radijalnih klipova s poprečnim otvorima za dovod goriva iz dovodne pumpe i za ispuštanje goriva visokog pritiska u injektore pojedinačnih cilindara. Gorivo izlazi u mlaznice u trenutku spajanja poprečnih presjeka provrta rotora i kanala u statoru pumpe. Odatle gorivo teče kroz vod visokog pritiska do pojedinačnih injektora cilindara motora. Do regulacije količine ubrizganog goriva dolazi ograničavanjem protoka goriva koji teče iz dovodne pumpe u dio pumpe pod visokim pritiskom.
Rotacione pumpe za ubrizgavanje sa elektronskim upravljanjem
Najčešća elektronski kontrolisana rotaciona pumpa visokog pritiska koja se koristi u vozilima u Evropi je serija Bosch VP30, koja generiše visok pritisak sa aksijalnim klipnim motorom, i VP44, u kojoj stvara pumpu pozitivnog zapremine sa dva ili tri radijalna klipa. Sa aksijalnom pumpom moguće je postići maksimalni pritisak mlaznice do 120 MPa, a sa radijalnom pumpom do 180 MPa. Pumpom upravlja elektronski sistem upravljanja motorom EDC. U ranim godinama proizvodnje, upravljački sistem je bio podijeljen na dva sistema, od kojih je jedan bio kontroliran sistemom upravljanja motorom, a drugim pumpom za ubrizgavanje. Postepeno je počeo da se koristi jedan zajednički kontroler koji se nalazi direktno na pumpi.
Centrifugalna pumpa (VP44)
Jedna od najčešćih pumpi ovog tipa je radijalna klipna pumpa VP 44 iz Boscha. Ova pumpa je predstavljena 1996. godine kao sistem za ubrizgavanje goriva pod visokim pritiskom za putnička i laka komercijalna vozila. Prvi proizvođač koji je upotrijebio ovaj sistem bio je Opel, koji je u četverocilindrični dizel motor svoje Vectre 44 / 2,0 DTi instalirao pumpu VP2,2. Nakon toga je uslijedio Audi sa 2,5 TDi motorom. Kod ovog tipa, početak ubrizgavanja i regulacija potrošnje goriva potpuno su elektronički kontrolirani pomoću elektromagnetnih ventila. Kao što je već spomenuto, cijelim sistemom ubrizgavanja upravljaju ili dvije odvojene upravljačke jedinice, odvojeno za motor i pumpu, ili jedna za oba uređaja smještena direktno u pumpi. Upravljačke jedinice obrađuju signale iz više senzora, što je jasno vidljivo na donjoj slici.
Sa tačke gledišta dizajna, princip rada pumpe je u osnovi isti kao i kod sistema sa mehaničkim pogonom. Pumpa za gorivo visokog pritiska sa radijalnom distribucijom sastoji se od pumpe sa lopaticom sa ventilom za regulaciju pritiska i ventilom za prigušivanje protoka. Zadatak mu je usisavanje goriva, stvaranje pritiska unutar akumulatora (oko 2 MPa) i dopunjavanje gorivom radijalnom klipnom pumpom visokog pritiska koja stvara potreban pritisak za fino raspršivanje-ubrizgavanje goriva u cilindre (do oko 160 MPa) . ). Bregasto vratilo se rotira zajedno s pumpom visokog pritiska i dovodi gorivo u pojedinačne cilindre ubrizgavača. Brzi elektromagnetni ventil koristi se za mjerenje i regulaciju količine ubrizganog goriva, što se kontrolira signalima s promjenjivom frekvencijom impulsa preko el. jedinica se nalazi na pumpi. Otvaranje i zatvaranje ventila određuje vrijeme tijekom kojeg se pumpa visokog tlaka napaja gorivom. Na osnovu signala senzora za obrnuti kut (kutni položaj cilindra), određuje se trenutni kutni položaj pogonskog vratila i bregastog prstena za vrijeme vožnje unatrag, brzina okretanja pumpe za ubrizgavanje (u usporedbi sa signalima iz radilice) senzor) i položaj prekidača za ubrizgavanje u pumpi se izračunava. Elektromagnetni ventil takođe prilagođava položaj prekidača za ubrizgavanje, koji u skladu s tim rotira bregasti prsten pumpe visokog pritiska. Kao rezultat toga, vratila koja pokreću klipove prije ili kasnije dođu u kontakt s bregastim prstenom, što dovodi do ubrzanja ili odgode početka kompresije. Upravljačka jedinica može neprekidno otvarati i zatvarati ventil za ubrizgavanje. Senzor kuta upravljanja nalazi se na prstenu koji se rotira sinkrono s bregastim prstenom pumpe visokog pritiska. Generator impulsa nalazi se na pogonskom vratilu pumpe. Zupčaste točke odgovaraju broju cilindara u motoru. Kad se bregasto vratilo okreće, valjci za prebacivanje se pomiču duž površine bregastog prstena. Klipovi se guraju prema unutra i stvaraju pritisak u gorivu do visokog pritiska. Kompresija goriva pod visokim pritiskom počinje nakon otvaranja elektromagnetskog ventila signalom iz upravljačke jedinice. Vratilo razdjelnika se pomiče u položaj ispred izlaza komprimiranog goriva u odgovarajući cilindar. Gorivo se zatim kroz nepovratni ventil za gas dovodi do injektora, koji ga ubrizgava u cilindar. Ubrizgavanje se završava zatvaranjem elektromagnetnog ventila. Ventil se zatvara približno nakon prevladavanja donje mrtve točke radijalnih klipova pumpe, početak povećanja tlaka kontrolira se uglom preklapanja brega (kontrolira prekidač za ubrizgavanje). Na ubrizgavanje goriva utječu brzina, opterećenje, temperatura motora i tlak okoline. Upravljačka jedinica također procjenjuje informacije sa senzora položaja radilice i kuta pogonskog vratila u pumpi. Upravljačka jedinica koristi senzor ugla za određivanje tačnog položaja pogonskog vratila pumpe i prekidača za ubrizgavanje.
1. - Ekstruzijska pumpa sa lopaticama sa ventilom za kontrolu pritiska.
2. – senzor ugla rotacije
3. - upravljački element pumpe
4. - pumpa visokog pritiska sa bregastom osovinom i ispusnim ventilom.
5. - prekidač za ubrizgavanje sa preklopnim ventilom
6. - elektromagnetni ventil visokog pritiska
Aksijalna pumpa (VP30)
Sličan elektronički sistem upravljanja može se primijeniti na rotacijsku klipnu pumpu, poput pumpe Bosch tipa VP 30-37, koja se u putničkim automobilima koristi od 1989. godine. U VE aksijalnoj pumpi za gorivo kojom upravlja mehanički ekscentrični regulator. efektivni hod i doza goriva određuju položaj ručice mjenjača. Naravno, preciznije postavke postižu se elektronički. Elektromagnetni regulator u pumpi za ubrizgavanje je mehanički regulator i njegovi dodatni sistemi. Upravljačka jedinica određuje položaj elektromagnetskog regulatora u pumpi za ubrizgavanje, uzimajući u obzir signale različitih senzora koji prate performanse motora.
Na kraju, nekoliko primjera spomenutih pumpi u specifičnim vozilima.
Rotacijska pumpa za gorivo s aksijalnim klipnim motorom VP30 koristi npr. Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW
VP37 koristi 1,9 SDi i TDi motor (66 kW).
Rotacijska pumpa za ubrizgavanje s radijalnim klipovima VP44 koristi se u vozilima:
Opel 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V
Audi A4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d (100 kW)
Sličan dizajn je rotirajuća pumpa za ubrizgavanje sa Nippon-Denso radijalnim klipovima u Mazde DiTD (74 kW).
