Sustav ubrizgavanja dizelskog motora - izravno ubrizgavanje s rotacijskom pumpom VP 30, 37 i VP 44

Stalno rastuće cijene goriva natjerale su proizvođače da pojačaju razvoj dizelskih 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 onečišćujućih tvari u ispušnim plinovima. Kao i na drugim poljima, svemoćna elektronika pružila je pomoć dizelskim motorima.

Kasnih 80 -ih, ali osobito 90 -ih, postupno je uvedena elektronička kontrola dizelskih motora (EDC), što je značajno poboljšalo performanse dizelskih motora. Pokazalo se da su glavne prednosti bolja raspršivanja goriva postignuta višim tlakom, kao i elektronički kontrolirano ubrizgavanje goriva u skladu s trenutnom situacijom i potrebama motora. Mnogi od nas će se iz stvarnog iskustva prisjetiti kakav je „napredak“ uzrokovao lansiranje legendarnog 1,9 TDi motora. Poput čarobnog štapića, dosad glomazni 1,9 D / TD postao je spretan sportaš s iznimno niskom potrošnjom energije.

U ovom članku ćemo vam reći kako radi rotacijska pumpa za ubrizgavanje. Prvo ćemo objasniti kako funkcioniraju rotirajuće pumpe s mehaničkim upravljanjem, a zatim crpke s elektroničkim upravljanjem. Primjer je Bosch pumpa za ubrizgavanje, koja je bila i ostala pionir i najveći proizvođač sustava za ubrizgavanje dizelskih motora u osobnim 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 s aksijalnim klipom i razdjelnicima

Za opis ćemo koristiti dobro poznatu Bosch VE pumpu. Pumpa se sastoji od dovodne pumpe, visokotlačne pumpe, regulatora brzine i prekidača za ubrizgavanje. Pumpa za dovodnu lopaticu isporučuje gorivo u usisni prostor crpke, odakle gorivo ulazi u odjeljak visokog tlaka, gdje se komprimira do potrebnog tlaka. Klip razdjelnika istovremeno vrši klizno i ​​rotacijsko kretanje. Klizanje je uzrokovano aksijalnim bregom čvrsto spojenim na klip. To omogućuje usisavanje i dovod goriva u visokotlačni vod sustava za gorivo motora kroz tlačne ventile. Zbog rotacijskog kretanja upravljačkog klipa postiže se da se razdjelni utor u klipu okreće nasuprot kanalima kroz koje je visokotlačni vod pojedinih cilindara spojen na prostor glave pumpe iznad klipa. Gorivo se uvlači tijekom pomicanja klipa na donju mrtvu točku, kada su poprečni presjeci usisnog kanala i utori u klipu otvoreni jedno prema drugom.

Rotacijska pumpa za ubrizgavanje s radijalnim klipovima

Rotacijska pumpa s radijalnim klipovima osigurava veći tlak ubrizgavanja. Takva pumpa sadrži od 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 uz putanju bregastog prstena uz pomoć valjaka i guraju izbočine brega u prostor pod visokim tlakom. Rotor dovodne pumpe spojen je na pogonsko vratilo crpke za ubrizgavanje. Pumpa za napajanje je projektirana za opskrbu gorivom iz spremnika do visokotlačne pumpe za gorivo pod tlakom potrebnim za njezin 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 središnja rupa koja povezuje prostor visokog tlaka radijalnih klipova s ​​poprečnim otvorima za dovod goriva iz dovodne pumpe i za ispuštanje visokotlačnog goriva do injektora pojedinačnih cilindara. Gorivo izlazi u mlaznice u trenutku spajanja poprečnih presjeka provrta rotora i kanala u statoru pumpe. Odatle gorivo teče kroz visokotlačni vod do pojedinačnih brizgaljki cilindara motora. Do regulacije količine ubrizganog goriva dolazi ograničavanjem protoka goriva koji teče iz dovodne pumpe u visokotlačni dio crpke.

Elektronički upravljane rotacijske crpke za ubrizgavanje

Najčešća elektronski kontrolirana visokotlačna rotacijska pumpa koja se koristi u vozilima u Europi je serija Bosch VP30, koja stvara visoki tlak s aksijalnim klipnim motorom, i VP44, u kojoj stvara pumpu s pozitivnim pomakom s dva ili tri radijalna klipa. S aksijalnom pumpom moguće je postići maksimalni tlak mlaznice do 120 MPa, a s radijalnom pumpom do 180 MPa. Crpkom upravlja elektronički sustav upravljanja motorom EDC. U prvim godinama proizvodnje sustav upravljanja bio je podijeljen u dva sustava, od kojih je jedan upravljao sustav upravljanja motorom, a drugi pumpa za ubrizgavanje. Postupno se počeo koristiti jedan zajednički regulator smješten izravno na pumpi.

Centrifugalna pumpa (VP44)

Jedna od najčešćih crpki ovog tipa je radijalna klipna pumpa VP 44 iz Boscha. Ova je pumpa predstavljena 1996. godine kao visokotlačni sustav ubrizgavanja goriva za osobna i laka gospodarska vozila. Prvi proizvođač koji je upotrijebio ovaj sustav bio je Opel, koji je u četverocilindrični dizelski motor svoje Vectre 44 / 2,0 DTi instalirao pumpu VP2,2. Uslijedio je Audi s 2,5 TDi motorom. Kod ove vrste početak ubrizgavanja i regulacija potrošnje goriva potpuno su elektronički kontrolirani pomoću elektromagnetskih ventila. Kao što je već spomenuto, cijelim sustavom ubrizgavanja upravljaju ili dvije zasebne upravljačke jedinice, odvojeno za motor i pumpu, ili jedna za oba uređaja smještena izravno u pumpi. Upravljačke jedinice obrađuju signale s više senzora, što je jasno vidljivo na donjoj slici.

S dizajnerskog stajališta, princip rada pumpe u biti je isti kao i kod sustava s mehaničkim pogonom. Pumpa za gorivo visokog tlaka s radijalnom raspodjelom sastoji se od pumpe s lopaticom s ventilom za regulaciju tlaka i ventilom za prigušivanje protoka. Zadaća mu je usisavanje goriva, stvaranje tlaka unutar akumulatora (cca 2 MPa) i punjenje gorivom pomoću visokotlačne radijalne klipne pumpe koja stvara potreban tlak za finu atomizaciju-ubrizgavanje goriva u cilindre (do cca 160 MPa) . ). Bregasto vratilo se okreće zajedno s visokotlačnom pumpom i opskrbljuje gorivom pojedinačne cilindre ubrizgavača. Brzi elektromagnetni ventil koristi se za mjerenje i regulaciju količine ubrizganog goriva, što se kontrolira signalima s promjenjivom frekvencijom impulsa putem el. jedinica se nalazi na pumpi. Otvaranje i zatvaranje ventila određuje vrijeme tijekom kojeg pumpa visokog tlaka dovodi gorivo. Na temelju signala senzora za kut unatrag (kutni položaj cilindra), određuje se trenutni kutni položaj pogonske osovine i bregastog prstena tijekom vožnje unatrag, brzina rotacije pumpe za ubrizgavanje (u usporedbi sa signalima iz radilice) osjetnik) i izračunava se položaj prekidača za ubrizgavanje u pumpi. Elektromagnetni ventil također podešava položaj prekidača za ubrizgavanje, koji u skladu s tim rotira bregasti prsten visokotlačne pumpe. Zbog toga vratila koja pokreću klipove prije ili kasnije dođu u dodir s bregastim prstenom, što dovodi do ubrzanja ili odgode početka kompresije. Upravljačka jedinica može neprestano otvarati i zatvarati ventil za ubrizgavanje. Senzor kuta upravljanja nalazi se na prstenu koji se rotira sinkrono s bregastim prstenom visokotlačne pumpe. Generator impulsa nalazi se na pogonskom vratilu pumpe. Zupčaste točke odgovaraju broju cilindara u motoru. Kad se bregasto vratilo okreće, valjci za promjenu stupnja prijenosa kreću se po površini bregastog prstena. Klipovi se guraju prema unutra i tlače gorivo do visokog tlaka. Kompresija goriva pod visokim tlakom počinje nakon otvaranja elektromagnetskog ventila signalom iz upravljačke jedinice. Vratilo razdjelnika premješta se u položaj ispred izlaza komprimiranog goriva u odgovarajući cilindar. Gorivo se zatim kroz nepovratni ventil za gas dovodi do mlaznice koja ga ubrizgava u cilindar. Ubrizgavanje završava zatvaranjem elektromagnetskog ventila. Ventil se zatvara otprilike nakon prevladavanja donje mrtve točke radijalnih klipova pumpe, početak povećanja tlaka kontrolira kut preklapanja brega (kontrolira prekidač za ubrizgavanje). Na ubrizgavanje goriva utječu brzina, opterećenje, temperatura motora i tlak okoline. Upravljačka jedinica također procjenjuje informacije s osjetnika položaja radilice i kuta pogonskog vratila u pumpi. Upravljačka jedinica pomoću osjetnika kuta određuje točan položaj pogonskog vratila pumpe i prekidača za ubrizgavanje.

1. - Ekstruzijska pumpa s lopaticama s ventilom za regulaciju tlaka.

2. – senzor kuta zakreta

3. - upravljački element pumpe

4. - visokotlačna pumpa s bregastom osovinom i ispusnim ventilom.

5. - sklopka za ubrizgavanje s preklopnim ventilom

6. - elektromagnetni ventil visokog pritiska

Aksijalna pumpa (VP30)

Sličan elektronički sustav upravljanja može se primijeniti na rotacijsku klipnu pumpu, poput pumpe Bosch tipa VP 30-37, koja se u osobnim 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 elektroničkim putem. Elektromagnetski regulator u pumpi za ubrizgavanje je mehanički regulator i njegovi dodatni sustavi. 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 motor 1,9 SDi i TDi (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 rotacijska pumpa za ubrizgavanje s Nippon-Denso radijalnim klipovima u Mazde DiTD (74 kW).