Dieselmotorinsprutningssystem - direktinsprutning med rotationspump VP 30, 37 och VP 44

Ständigt stigande bränslepriser har drivit tillverkarna att öka utvecklingen av dieselmotorer. Fram till slutet av 80 -talet spelade de bara den andra fiolen förutom bensinmotorer. De främsta syndarna var deras volym, buller och vibrationer, som inte kompenserades av ännu betydligt lägre bränsleförbrukning. Situationen borde ha förvärrats av den kommande skärpningen av lagkrav för att minska utsläppen av föroreningar i avgaser. Som på andra områden har den allsmäktiga elektroniken gett en hjälpande hand åt dieselmotorer.

I slutet av 80 -talet, men särskilt på 90 -talet, introducerades gradvis den elektroniska dieselmotorkontrollen (EDC), vilket avsevärt förbättrade prestandan för dieselmotorer. De främsta fördelarna visade sig vara bättre bränsleförstoring som uppnås genom högre tryck, samt elektroniskt styrd bränsleinsprutning i enlighet med nuvarande situation och motorns behov. Många av oss kommer att komma ihåg från verkliga erfarenheter vilken typ av "go-ahead" som orsakade introduktionen av den legendariska 1,9 TDi-motorn på ett vänligt sätt. Som en trollstavslukt har den hittills skrymmande 1,9 D / TD blivit en kvick idrottare med extremt låg energiförbrukning.

I den här artikeln kommer vi att berätta hur en roterande injektionspump fungerar. Vi kommer först att förklara hur mekaniskt styrda rotationslobpumpar fungerar och sedan elektroniskt styrda pumpar. Ett exempel är insprutningspumpen från Bosch, som var och förblir föregångaren och största tillverkaren av injektionssystem för dieselmotorer i personbilar.

Injektionsenheten med en roterande pump levererar bränsle samtidigt till alla cylindrar i motorn. Fördelningen av bränslet till de enskilda injektorerna utförs av en fördelarkolv. Beroende på kolvens rörelse är rotationslobpumparna uppdelade i axiella (med en kolv) och radiell (med två till fyra kolvar).

Roterande injektionspump med axiell kolv och fördelare

För beskrivningen kommer vi att använda den välkända Bosch VE-pumpen. Pumpen består av en matningspump, en högtryckspump, en varvtalsregulator och en injektionsomkopplare. Matningsskovelpumpen levererar bränsle till pumpens insugningsutrymme, varifrån bränslet kommer in i högtrycksdelen, där det komprimeras till önskat tryck. Fördelarkolven utför en glidande och roterande rörelse samtidigt. Glidrörelsen orsakas av en axiell kam som är ordentligt ansluten till kolven. Detta gör att bränsle kan sugas in och matas till högtrycksledningen i motorns bränslesystem genom tryckventilerna. På grund av styrkolvens rotationsrörelse uppnås att fördelningsspåret i kolven roterar mittemot de kanaler genom vilka högtrycksledningen för de enskilda cylindrarna är ansluten till pumphuvudutrymmet ovanför kolven. Bränsle dras in under kolvens rörelse till botten dödpunkt, när inloppskanalens tvärsnitt och spår i kolven är öppna för varandra.

Roterande injektionspump med radiella kolvar

Den roterande pumpen med radiella kolvar ger högre injektionstryck. En sådan pump innehåller från två till fyra kolvar som rör kamringarna, som är fixerade i kolven i sina cylindrar, mot injektionsomkopplaren. Kamringen har lika många klackar som den givna motorcylindern. När pumpaxeln roterar rör sig kolvarna längs kamringens bana med hjälp av rullar och skjuter kamutsprången in i högtrycksutrymmet. Matarpumpens rotor är ansluten till insprutningspumpens drivaxel. Matningspumpen är konstruerad för att tillföra bränsle från tanken till högtrycksbränslepumpen vid det tryck som krävs för att den ska fungera korrekt. Bränslet tillförs de radiella kolvarna genom fördelningsrotorn, som är fast ansluten till injektionspumpens axel. På fördelningsrotorns axel finns ett centralt hål som förbinder högtrycksutrymmet för de radiella kolvarna med tvärgående hål för att mata bränsle från matningspumpen och för att tömma högtrycksbränsle till injektorerna i de enskilda cylindrarna. Bränslet kommer ut i munstyckena vid anslutning av tvärsnittet av rotorhålet och kanalerna i pumpstatorn. Därifrån rinner bränslet genom en högtrycksledning till motorcylindrarnas individuella injektorer. Regleringen av mängden insprutat bränsle sker genom att begränsa flödet av bränsle som flödar från matningspumpen till pumpens högtrycksdel.

Elektroniskt styrda roterande injektionspumpar

Den vanligaste elektroniskt styrda högtrycksrotationspumpen som används i fordon i Europa är Bosch VP30-serien, som genererar högt tryck med en axialkolvmotor, och VP44, där den skapar en deplacementpump med två eller tre radiella kolvar. Med en axialpump är det möjligt att uppnå ett maximalt munstyckstryck på upp till 120 MPa och med en radialpump upp till 180 MPa. Pumpen styrs av det elektroniska motorstyrsystemet EDC. Under de första åren av produktionen var styrsystemet uppdelat i två system, varav det ena styrdes av motorstyrningssystemet och det andra av insprutningspumpen. Efter hand började en gemensam styrenhet placerad direkt på pumpen användas.

Centrifugalpump (VP44)

En av de vanligaste pumparna av denna typ är VP 44 radiell kolvpump från Bosch. Denna pump introducerades 1996 som ett högtrycksbränsleinsprutningssystem för personbilar och lätta nyttofordon. Den första tillverkaren som använde detta system var Opel, som installerade en VP44-pump i den fyrcylindriga dieselmotorn på sin Vectra 2,0 / 2,2 DTi. Därefter följde Audi med en 2,5 TDi -motor. I denna typ styrs injektionen och regleringen av bränsleförbrukningen helt elektroniskt med hjälp av magnetventiler. Som redan nämnts styrs hela injektionssystemet antingen av två separata styrenheter, separat för motorn och pumpen, eller en för båda enheterna direkt i pumpen. Styrenheten (erna) behandlar signaler från ett antal sensorer, vilket tydligt framgår av figuren nedan.

Ur konstruktionssynpunkt är pumpens driftsprincip i huvudsak densamma som för ett mekaniskt driven system. Högtrycksbränslepumpen med radiell fördelning består av en lamellkammarpump med en tryckreglerventil och en flödesventil. Dess uppgift är att suga upp bränsle, skapa tryck inuti ackumulatorn (cirka 2 MPa) och tanka med en högtrycks radiell kolvpump som skapar det nödvändiga trycket för finfördelning-insprutning av bränsle i cylindrarna (upp till cirka 160 MPa) . ). Kamaxeln roterar tillsammans med högtryckspumpen och levererar bränsle till de enskilda injektorcylindrarna. En snabb magnetventil används för att mäta och reglera mängden bränsle som injiceras, som styrs av signaler med variabel pulsfrekvens via el. enheten är placerad på pumpen. Ventilens öppning och stängning bestämmer den tid under vilken bränsle tillförs av högtryckspumpen. Baserat på signalerna från bakåtvinkelsensorn (cylinderns vinkelläge), den momentana vinkelläget för drivaxeln och kamringen under omkastning bestäms, insprutningspumpens rotationshastighet (i jämförelse med signalerna från vevaxeln sensor) och positionen för injektionsomkopplaren i pumpen beräknas. Magnetventilen justerar också positionen för injektionsomkopplaren, som roterar kamringen på högtryckspumpen i enlighet därmed. Som ett resultat kommer axlarna som driver kolvarna förr eller senare i kontakt med kamringen, vilket leder till en acceleration eller fördröjning i början av kompression. Injektionsväxelventilen kan öppnas och stängas kontinuerligt av styrenheten. Styrvinkelsensorn är placerad på en ring som roterar synkront med kamringen på högtryckspumpen. Pulsgeneratorn är placerad på pumpens drivaxel. De ojämna punkterna motsvarar antalet cylindrar i motorn. När kamaxeln roterar rör sig skiftrullarna längs kamringens yta. Kolvarna skjuts inåt och trycker bränsle till högt tryck. Komprimering av bränsle under högt tryck börjar efter magnetventilens öppning med en signal från styrenheten. Fördelaraxeln rör sig till ett läge framför det komprimerade bränsleutloppet till motsvarande cylinder. Bränslet leds sedan genom gasreglerventilen till injektorn, som injicerar det i cylindern. Injektionen avslutas med stängning av magnetventilen. Ventilen stängs ungefär efter att ha övervunnit pumpens radialkolvaras nedre dödpunkt, styrningen av tryckstegringen styrs av kamöverlappningsvinkeln (styrs av injektionsomkopplaren). Bränsleinsprutning påverkas av hastighet, belastning, motortemperatur och omgivande tryck. Styrenheten utvärderar också information från vevaxelns lägesgivare och drivaxelns vinkel i pumpen. Styrenheten använder vinkelsensorn för att bestämma den exakta positionen för pumpens drivaxel och injektionsomkopplaren.

1. - Lamellextruderingspump med tryckregleringsventil.

2. – rotationsvinkelsensor

3. - pumpkontrollelement

4. - högtryckspump med kamaxel och avtappningsventil.

5. - insprutningsbrytare med omkopplingsventil

6. - högtrycksmagnetventil

Axialpump (VP30)

Ett liknande elektroniskt styrsystem kan appliceras på en roterande kolvpump, till exempel Bosch typ VP 30-37 pump, som har använts i personbilar sedan 1989. I en VE -axiell flödesbränslepump som styrs av en mekanisk excentrisk regulator. den effektiva körningen och bränsledosen bestämmer växelspakens position. Naturligtvis uppnås mer exakta inställningar elektroniskt. Den elektromagnetiska regulatorn i injektionspumpen är en mekanisk regulator och dess tilläggssystem. Styrenheten bestämmer positionen för den elektromagnetiska regulatorn i injektionspumpen, med beaktande av signaler från olika sensorer som styr motorns prestanda.

Slutligen några exempel på de nämnda pumparna i specifika fordon.

Roterande bränslepump med axiell kolvmotor VP30 använder t.ex. Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW

VP37 använder en 1,9 SDi och TDi motor (66 kW).

Roterande injektionspump med radiella kolvar VP44 används i fordon:

Opel 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V

Audi A4 / A6 2,5 TDi

BMW 320d (100 kW)

En liknande design är en roterande insprutningspump med Nippon-Denso radialkolvar i Mazde DiTD (74 kW).