DieselmotorindsprĂžjtningssystem - direkte indsprĂžjtning med rotationspumpe VP 30, 37 og VP 44
Indhold
Stadigt stigende brĂŠndstofpriser har tvunget producenterne til at intensivere udviklingen af ââdieselmotorer. Indtil slutningen af ââ80'erne spillede de kun anden violin til benzinmotorer. De vigtigste syndere var deres omfang, stĂžj og vibrationer, som ikke blev opvejet af et markant lavere brĂŠndstofforbrug. Situationen skulle forvĂŠrres af den kommende stramning af lovkravene for at reducere emissioner af forurenende stoffer i udstĂždningsgasser. Som pĂ„ andre omrĂ„der rakte almĂŠgtig elektronik en hjĂŠlpende hĂ„nd til dieselmotorer.
I slutningen af ââ80'erne, men isĂŠr i 90'erne, blev den elektroniske dieselmotorstyring (EDC) gradvist introduceret, hvilket markant forbedrede dieselmotorernes ydeevne. De vigtigste fordele var bedre forstĂžvning af brĂŠndstoffet, opnĂ„et gennem hĂžjere tryk, samt elektronisk styret brĂŠndstofindsprĂžjtning i overensstemmelse med den aktuelle situation og motorens behov. Af ĂŠgte erfaring husker mange af os, hvad et "proask" pĂ„ en god mĂ„de forĂ„rsagede introduktionen af ââden legendariske 1,9 TDi-motor. Som ved et trylleslag er den hidtil omfangsrige 1,9 D/TD blevet forvandlet til en kvik atlet med ekstremt lavt strĂžmforbrug.
I denne artikel vil vi forklare, hvordan en roterende injektionspumpe virker. Vi vil fĂžrst forklare, hvordan mekanisk styrede rotationspumper fungerer og derefter elektronisk styrede pumper. Et eksempel er indsprĂžjtningspumpen fra Bosch, som var og forbliver pioner og stĂžrste producent af indsprĂžjtningssystemer til dieselmotorer i personbiler.
IndsprĂžjtningsenheden med en roterende pumpe tilfĂžrer brĂŠndstof samtidigt til alle motorcylindre. Fordelingen af ââbrĂŠndstof til individuelle dyser udfĂžres af et fordelingsstempel. AfhĂŠngigt af stemplets bevĂŠgelse er rotationspumper opdelt i aksiale (med et stempel) og radiale (med to til fire stempler).
Roterende indsprĂžjtningspumper med aksialt stempel og fordelere
Til beskrivelsen vil vi bruge den velkendte Bosch VE pumpe. Pumpen bestÄr af en fÞdepumpe, en hÞjtrykspumpe, en hastighedsregulator og en indsprÞjtningskontakt. TilfÞrselsvingepumpen leverer brÊndstof til pumpens sugerum, hvorfra brÊndstoffet kommer ind i hÞjtryksdelen, hvor det komprimeres til det nÞdvendige tryk. Fordelerstemplet udfÞrer en glidende og samtidig roterende bevÊgelse. GlidebevÊgelsen er forÄrsaget af en aksial knast, der er fast forbundet med stemplet. Dette sikrer, at brÊndstof suges ind og leveres til hÞjtryksledningen i motorens brÊndstofsystem gennem udlÞbsventilerne. Styrestemplets rotationsbevÊgelse sikrer, at styrerillen i stemplet roterer modsat de kanaler, gennem hvilke de enkelte cylindres hÞjtryksledning er forbundet med pumpehovedrummet over stemplet. BrÊndstof suges ind under stemplets bevÊgelse til det nederste dÞdpunkt, nÄr tvÊrsnittene af sugekanalen og rillerne i stemplet er Äbne mod hinanden.
Roterende indsprĂžjtningspumper med radiale stempler
Rotationspumpe med radiale stempler giver hĂžjere indsprĂžjtningstryk. En sĂ„dan pumpe indeholder to til fire stempler, som bevĂŠger knastringe, der er fastgjort i stemplet i deres cylindre, mod indsprĂžjtningskontakten. Knastringen har lige sĂ„ mange Ăžrer som en given motorcylinder. NĂ„r pumpeakslen roterer, bevĂŠger stemplerne sig langs knastringens bane ved hjĂŠlp af ruller og skubber kammens lapper ind i hĂžjtryksrummet. Foderpumpens rotoren er forbundet med indsprĂžjtningspumpens drivaksel. Forsyningspumpen er designet til at levere brĂŠndstof fra tanken til hĂžjtryksbrĂŠndstofpumpen ved det tryk, der er nĂždvendigt for dens korrekte drift. BrĂŠndstoftilfĂžrslen til de radiale stempler udfĂžres gennem fordelerrotoren, som er stift forbundet med indsprĂžjtningspumpens aksel. PĂ„ fordelerrotorens akse er der et centralt hul, der forbinder hĂžjtryksrummet i de radiale stempler med tvĂŠrgĂ„ende huller til brĂŠndstofforsyning fra fĂždepumpen og for hĂžjtryksbrĂŠndstofudlĂžb til injektorerne pĂ„ individuelle cylindre. BrĂŠndstof kommer ind i dyserne i det Ăžjeblik, hvor tvĂŠrsnittene af rotorboringen og kanalerne i pumpestatoren forbindes. Derfra strĂžmmer brĂŠndstoffet gennem en hĂžjtryksrĂžrledning til de enkelte injektorer pĂ„ motorcylindrene. MĂŠngden af ââindsprĂžjtet brĂŠndstof styres ved at begrĂŠnse strĂžmmen af ââbrĂŠndstof, der strĂžmmer fra forsyningspumpen til hĂžjtrykspumpedelen.
Roterende injektionspumper med elektronisk styring
Den mest almindelige elektronisk styrede hÞjtryksrotationspumpe, der bruges i kÞretÞjer i Europa, er Bosch VP30-serien, som genererer hÞjtryk med en aksial stempelmotor, og VP44, hvor den skaber en fortrÊngningspumpe med to eller tre radiale stempler. Med en aksialpumpe er det muligt at opnÄ et maksimalt dysetryk pÄ op til 120 MPa, og med en radialpumpe op til 180 MPa. Pumpen styres af det elektroniske motorstyringssystem EDC. I de fÞrste Är af produktionen blev styresystemet opdelt i to systemer, hvoraf det ene blev styret af motorstyringssystemet og det andet af indsprÞjtningspumpen. EfterhÄnden begyndte man at bruge en fÊlles controller placeret direkte pÄ pumpen.
Centrifugalpumpe (VP44)
En af de mest almindelige pumper af denne type er radialstempelpumpen type VP 44 fra Bosch. Denne pumpe blev introduceret i 1996 som et hĂžjtryksbrĂŠndstofindsprĂžjtningssystem til personbiler og lette erhvervskĂžretĂžjer. Den fĂžrste producent til at bruge dette system var Opel, som installerede en VP44-pumpe i den firecylindrede dieselmotor i deres Vectra 2,0/2,2 DTi. Audi fulgte efter med 2,5 TDi-motoren. I denne type er indsprĂžjtningsstart og justering af brĂŠndstofflow fuldt elektronisk styret ved hjĂŠlp af magnetventiler. Som allerede nĂŠvnt styres hele indsprĂžjtningssystemet enten af ââto separate styreenheder, separat for motor og pumpe, eller en for begge enheder placeret direkte i pumpen. Styreenheden/-erne behandler signaler fra en rĂŠkke sensorer, hvilket tydeligt kan ses pĂ„ nedenstĂ„ende figur.
Fra et designsynspunkt er princippet for drift af en pumpe i det vĂŠsentlige det samme som for et mekanisk drevet system. Den radiale indsprĂžjtningspumpe bestĂ„r af en vingekammerpumpe med en trykreguleringsventil og en flowdrossel. Dens opgave er at suge brĂŠndstof op, skabe tryk inde i akkumulatoren (ca. 2 MPa) og tanke op med en hĂžjtryks radial stempelpumpe, der skaber det nĂždvendige tryk til fin forstĂžvning-indsprĂžjtning af brĂŠndstof i cylindrene (op til ca. 160 MPa) . ). Knastakslen roterer sammen med hĂžjtrykspumpen og leverer brĂŠndstof til de enkelte injektorcylindre. Den hurtige magnetventil bruges til at mĂ„le og regulere mĂŠngden af ââindsprĂžjtet brĂŠndstof, som styres af variable pulsfrekvenssignaler via en el. aggregat placeret pĂ„ nĂŠsen. Ă bningen og lukningen af ââventilen bestemmer den tid, hvori hĂžjtrykspumpen tilfĂžrer brĂŠndstof. Baseret pĂ„ signalerne fra den omvendte vinkelsensor (cylindervinkelposition), den Ăžjeblikkelige vinkelposition af drivakslen og knastringen under vending bestemmes, rotationshastigheden for injektionspumpen beregnes (sammenlignet med signalerne fra krumtapakselsensoren) og indsprĂžjtningskontaktens position i pumpen. Magnetventilen styrer ogsĂ„ positionen af ââindsprĂžjtningskontakten, som fĂžlgelig drejer hĂžjtrykspumpens kamring. Som et resultat kommer akslerne, der driver stemplerne, fĂžr eller siden i kontakt med knastringen, hvilket fĂžrer til en acceleration eller forsinkelse i starten af ââkompressionen. IndsprĂžjtningsventilen kan Ă„bnes og lukkes kontinuerligt ved hjĂŠlp af styreenheden. Rotationsvinkelsensoren er placeret pĂ„ en ring, der roterer synkront med hĂžjtrykspumpens kamring. Impulsgiveren er placeret pĂ„ pumpens drivaksel. De takkede punkter svarer til antallet af cylindre i motoren. NĂ„r knastakslen roterer, bevĂŠger skifterullerne sig langs overfladen af ââknastringen. Stemplerne skubbes indad og sĂŠtter brĂŠndstoffet under tryk til et hĂžjt tryk. Kompression af brĂŠndstof under hĂžjt tryk begynder efter Ă„bningen af ââmagnetventilen ved signalet fra styreenheden. Fordelerakslen bevĂŠger sig til en position foran udlĂžbskanalen for komprimeret brĂŠndstof ind i den tilsvarende cylinder. BrĂŠndstoffet bevĂŠger sig derefter gennem rĂžrledningen gennem gasspjĂŠldets kontraventil til injektoren, som sprĂžjter det ind i cylinderen. IndsprĂžjtningen slutter med lukning af magnetventilen. Ventilen lukker tilnĂŠrmelsesvis efter det nederste dĂždpunkt af pumpens radiale stempler, starten af ââtrykstigningen styres af vinklen pĂ„ overlapningen af ââknastene (styret af indsprĂžjtningskontakten). BrĂŠndstofindsprĂžjtning pĂ„virkes af hastighed, belastning, motortemperatur og omgivende tryk. Styreenheden evaluerer ogsĂ„ information fra krumtapakselpositionssensoren og rotationsvinklen for drivakslen i pumpen. Ved hjĂŠlp af vinkelsensoren bestemmer styreenheden den nĂžjagtige position af pumpens drivaksel og indsprĂžjtningskontakten.
1. - Vingeekstruderingspumpe med trykreguleringsventil.
2. â rotationsvinkelsensor
3. - pumpekontrolelement
4. - hĂžjtrykspumpe med knastaksel og aftapningsventil.
5. - indsprĂžjtningsafbryder med skifteventil
6. - hĂžjtryksmagnetventil
Aksialpumpe (VP30)
Et lignende elektronisk styresystem kan anvendes pĂ„ en rotationspumpe med aksiale stempler, et eksempel er Bosch type VP 30-37 pumpe, som har vĂŠret brugt i personbiler siden 1989. I VE aksial brĂŠndstofpumpe styret af en mekanisk excentrisk regulator. nyttig slaglĂŠngde og brĂŠndstofdosis bestemmer gearstangens position. Naturligvis opnĂ„s mere prĂŠcise indstillinger ved hjĂŠlp af elektronisk styring. Den elektromagnetiske regulator i injektionspumpen er en mekanisk regulator og dens ekstra systemer. Styreenheden bestemmer positionen af ââden elektromagnetiske regulator i indsprĂžjtningspumpen under hensyntagen til signaler fra forskellige sensorer, der overvĂ„ger motorens ydeevne.
Til sidst et par eksempler pÄ de nÊvnte pumper i specifikke kÞretÞjer.
Roterende brĂŠndstofpumpe med aksial stempelmotor VP30 bruger fx Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW
VP37 bruger en 1,9 SDi og TDi motor (66 kW).
Roterende indsprĂžjtningspumpe med radiale stempler VP44 brugt i kĂžretĂžjer:
Opel 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V
Audi A4/A6 2,5TDi
BMW 320d (100 kW)
Et lignende design er en roterende indsprĂžjtningspumpe med Nippon-Denso radiale stempler i Mazde DiTD (74 kW).
