Sistem de injecție cu motor diesel - injecție directă cu pompă rotativă VP 30, 37 și VP 44

Creșterea constantă a prețurilor la combustibil a împins producătorii să accelereze dezvoltarea motoarelor diesel. Până la sfârșitul anilor 80 au jucat doar a doua vioară pe lângă motoarele pe benzină. Principalii vinovați au fost volumul lor, zgomotul și vibrațiile, care nu au fost compensate de un consum chiar mai redus de combustibil. Situația ar fi trebuit să fie agravată de înăsprirea viitoare a cerințelor legale pentru reducerea emisiilor de poluanți din gazele de eșapament. Ca și în alte domenii, electronica atotputernică a dat o mână de ajutor motoarelor diesel.

La sfârșitul anilor 80, dar mai ales în anii 90, a fost introdus treptat controlul electronic al motorului diesel (EDC), care a îmbunătățit semnificativ performanța motoarelor diesel. Principalele avantaje s-au dovedit a fi o mai bună atomizare a combustibilului obținută prin presiune mai mare, precum și injecția de combustibil controlată electronic, în conformitate cu situația actuală și nevoile motorului. Mulți dintre noi își vor aminti din experiența reală ce fel de „plecare” a cauzat introducerea legendarului motor 1,9 TDi într-un mod amiabil. Ca un miros de baghetă magică, până acum voluminosul 1,9 D / TD a devenit un sportiv agil, cu un consum de energie extrem de redus.

În acest articol vă vom spune cum funcționează o pompă rotativă de injecție. Mai întâi vom explica modul în care funcționează pompele cu lob rotativ controlate mecanic și apoi pompele controlate electronic. Un exemplu este pompa de injecție de la Bosch, care a fost și rămâne pionierul și cel mai mare producător de sisteme de injecție pentru motoare diesel în autoturisme.

Unitatea de injecție cu pompă rotativă furnizează combustibil simultan tuturor cilindrilor motorului. Distribuția combustibilului către injectoarele individuale este realizată de un piston distribuitor. În funcție de mișcarea pistonului, pompele cu lob rotativ sunt împărțite în axiale (cu un piston) și radiale (cu doi până la patru pistoane).

Pompă rotativă de injecție cu piston axial și distribuitoare

Pentru descriere, vom folosi binecunoscuta pompă Bosch VE. Pompa constă dintr-o pompă de alimentare, o pompă de înaltă presiune, un regulator de viteză și un întrerupător de injecție. Pompa cu palete de alimentare livrează combustibil în spațiul de aspirație al pompei, de unde combustibilul intră în secțiunea de înaltă presiune, unde este comprimat la presiunea necesară. Pistonul distribuitor efectuează o mișcare de alunecare și rotație în același timp. Mișcarea de alunecare este cauzată de o came axială conectată ferm la piston. Acest lucru permite aspirarea și alimentarea combustibilului la conducta de înaltă presiune a sistemului de alimentare cu motor prin supapele de presiune. Datorită mișcării de rotație a pistonului de comandă, se realizează ca șanțul de distribuție din piston să se rotească opus canalelor prin care linia de presiune înaltă a cilindrilor individuali este conectată la spațiul capului pompei deasupra pistonului. Combustibilul este aspirat în timpul mișcării pistonului către punctul mort inferior, când secțiunile transversale ale conductei de admisie și canelurile din piston sunt deschise una față de cealaltă.

Pompa rotativă de injecție cu pistoane radiale

Pompa rotativă cu pistoane radiale asigură o presiune de injecție mai mare. O astfel de pompă conține de la doi la patru pistoane, care deplasează inelele camelor, care sunt fixate în piston în cilindrii lor, către întrerupătorul de injecție. Inelul cu came are la fel de multe urechi ca cilindrul motorului dat. Pe măsură ce arborele pompei se rotește, pistoanele se deplasează de-a lungul traiectoriei inelului camului cu ajutorul rolelor și împing proeminențele camelor în spațiul de presiune ridicată. Rotorul pompei de alimentare este conectat la arborele de antrenare al pompei de injecție. Pompa de alimentare este proiectată pentru a furniza combustibil din rezervor pompei de combustibil de înaltă presiune la presiunea necesară pentru funcționarea corectă a acestuia. Combustibilul este furnizat pistoanelor radiale prin rotorul distribuitorului, care este conectat rigid la arborele pompei de injecție. Pe axa rotorului distribuitorului există o gaură centrală care conectează spațiul de presiune ridicată al pistoanelor radiale cu găuri transversale pentru alimentarea combustibilului din pompa de alimentare și pentru descărcarea combustibilului de înaltă presiune către injectoarele cilindrilor individuali. Combustibilul iese în duze în momentul conectării secțiunilor transversale ale alezajului rotorului și canalelor din statorul pompei. De acolo, combustibilul curge printr-o conductă de înaltă presiune către injectoarele individuale ale cilindrilor motorului. Reglarea cantității de combustibil injectat are loc prin limitarea fluxului de combustibil care curge de la pompa de alimentare la partea de presiune înaltă a pompei.

Pompe cu injecție rotativă controlate electronic

Cea mai comună pompă rotativă de înaltă presiune controlată electronic utilizată în vehicule în Europa este seria Bosch VP30, care generează presiune ridicată cu un motor cu piston axial, și VP44, în care creează o pompă volumetrică cu două sau trei pistoane radiale. Cu o pompă axială este posibilă atingerea unei presiuni maxime la duză de până la 120 MPa, iar cu o pompă radială până la 180 MPa. Pompa este controlată de sistemul electronic de control al motorului EDC. În primii ani de producție, sistemul de control a fost împărțit în două sisteme, dintre care unul era controlat de sistemul de management al motorului, iar celălalt de pompa de injecție. Treptat, un controler comun situat direct pe pompă a început să fie utilizat.

Pompa centrifugă (VP44)

Una dintre cele mai comune pompe de acest tip este pompa cu piston radial VP 44 de la Bosch. Această pompă a fost introdusă în 1996 ca sistem de injecție cu combustibil de înaltă presiune pentru autoturisme și vehicule utilitare ușoare. Primul producător care a folosit acest sistem a fost Opel, care a instalat o pompă VP44 în motorul diesel cu patru cilindri al Vectra 2,0 / 2,2 DTi. A urmat Audi cu un motor 2,5 TDi. În acest tip, începutul injecției și reglarea consumului de combustibil sunt complet controlate electronic prin intermediul electrovalvelor. După cum sa menționat deja, întregul sistem de injecție este controlat fie de două unități de control separate, separat pentru motor și pompă, fie una pentru ambele dispozitive situate direct în pompă. Unitatea (unitățile) de control procesează semnale de la un număr de senzori, ceea ce este clar văzut în figura de mai jos.

Din punct de vedere al proiectării, principiul de funcționare al pompei este în esență același cu cel al unui sistem acționat mecanic. Pompa de combustibil de înaltă presiune cu distribuție radială este formată dintr-o pompă cu cameră cu palete, cu o supapă de control al presiunii și o supapă de accelerație a debitului. Sarcina sa este de a aspira combustibil, de a crea presiune în interiorul acumulatorului (aproximativ 2 MPa) și de a alimenta cu o pompă cu piston radial de înaltă presiune care creează presiunea necesară pentru atomizarea fină-injectarea combustibilului în cilindri (până la aproximativ 160 MPa). . ). Arborele cu came se rotește împreună cu pompa de înaltă presiune și furnizează combustibil cilindrilor individuali ai injectorului. O electrovalvă rapidă este utilizată pentru măsurarea și reglarea cantității de combustibil injectat, care este controlată de semnale cu o frecvență de impuls variabilă prin intermediul el. unitatea este amplasată pe pompă. Deschiderea și închiderea supapei determină timpul în care combustibilul este furnizat de pompa de înaltă presiune. Pe baza semnalelor de la senzorul de unghi invers (poziția unghiulară a cilindrului), se determină poziția unghiulară instantanee a arborelui de antrenare și a inelului camului în timpul inversării, viteza de rotație a pompei de injecție (în comparație cu semnalele de la arborele cotit senzor) și poziția comutatorului de injecție în pompă sunt calculate. Supapa solenoidă reglează, de asemenea, poziția comutatorului de injecție, care rotește inelul de came al pompei de înaltă presiune în consecință. Ca urmare, arborii care acționează pistoanele vin mai devreme sau mai târziu în contact cu inelul cu came, ceea ce duce la o accelerație sau o întârziere la începutul comprimării. Supapa de comutare a injecției poate fi deschisă și închisă continuu de către unitatea de comandă. Senzorul unghiului de direcție este situat pe un inel care se rotește sincron cu inelul cu came al pompei de înaltă presiune. Generatorul de impulsuri este situat pe arborele de antrenare al pompei. Punctele zimțate corespund numărului de cilindri din motor. Când arborele cu came se rotește, rolele de deplasare se deplasează de-a lungul suprafeței inelului camelor. Pistoanele sunt împinse spre interior și presurizează combustibilul la presiune ridicată. Compresia combustibilului sub presiune ridicată începe după deschiderea electrovalvei printr-un semnal de la unitatea de comandă. Arborele distribuitor se deplasează într-o poziție în fața orificiului de evacuare a combustibilului comprimat către cilindrul corespunzător. Combustibilul este apoi conductat prin supapa de control a clapetei de accelerație la injector, care îl injectează în cilindru. Injecția se termină cu închiderea electrovalvei. Supapa se închide aproximativ după depășirea centrului mort inferior al pistoanelor radiale ale pompei, începutul creșterii presiunii este controlat de unghiul de suprapunere al camei (controlat de comutatorul de injecție). Injecția de combustibil este afectată de turație, sarcină, temperatura motorului și presiunea ambiantă. Unitatea de control evaluează, de asemenea, informațiile de la senzorul de poziție al arborelui cotit și unghiul arborelui de antrenare din pompă. Unitatea de control utilizează senzorul de unghi pentru a determina poziția exactă a arborelui de antrenare al pompei și a comutatorului de injecție.

1. - Pompa de extrudare cu palete cu supapa de reglare a presiunii.

2. – senzor unghi de rotație

3. - element de control al pompei

4. - pompa de inalta presiune cu arbore cu came si supapa de golire.

5. - comutator de injecție cu supapă de comutare

6. - electrovalva de inalta presiune

Pompa axială (VP30)

Un sistem de control electronic similar poate fi aplicat unei pompe cu piston rotativ, cum ar fi pompa Bosch de tip VP 30-37, care a fost utilizată în autoturisme din 1989. Într-o pompă de combustibil axială VE controlată de un regulator excentric mecanic. cursa efectivă și doza de combustibil determină poziția manetei de viteză. Desigur, setări mai precise sunt realizate electronic. Regulatorul electromagnetic din pompa de injecție este un regulator mecanic și sistemele sale suplimentare. Unitatea de control determină poziția regulatorului electromagnetic în pompa de injecție, luând în considerare semnalele de la diferiți senzori care monitorizează performanța motorului.

În cele din urmă, câteva exemple ale pompelor menționate în vehicule specifice.

Pompa de combustibil rotativă cu motor cu piston axial VP30 folosește de exemplu Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW

VP37 folosește un motor 1,9 SDi și TDi (66 kW).

Pompa rotativă de injecție cu pistoane radiale VP44 folosit la vehicule:

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

Audi A4 / A6 2,5 TDi

BMW 320d (100 kW)

Un design similar este o pompă de injecție rotativă cu pistoane radiale Nippon-Denso în Mazde DiTD (74 kW).