Dieselmoottorin ruiskutusjärjestelmä - suoraruiskutus pyörivällä pumpulla VP 30, 37 ja VP 44

Jatkuvasti nousevat polttoainehinnat ovat pakottaneet valmistajat vauhdittamaan dieselmoottoreiden kehittämistä. 80 -luvun loppuun asti he soittivat vain toista viulua bensiinimoottoreiden lisäksi. Suurimmat syylliset olivat niiden täyteys, melu ja tärinä, joita ei kompensoinut vielä merkittävästi pienempi polttoaineenkulutus. Tilannetta olisi pitänyt pahentaa tulevien tiukempien lakisääteisten vaatimusten vuoksi, jotka koskevat pakokaasujen saastepäästöjen vähentämistä. Kuten muillakin aloilla, kaikkivoipa elektroniikka on ojentanut auttavan käden dieselmoottoreille.

80 -luvun lopulla, mutta erityisesti 90 -luvulla, sähköinen dieselmoottorin ohjaus (EDC) otettiin vähitellen käyttöön, mikä paransi merkittävästi dieselmoottoreiden suorituskykyä. Suurimmat edut osoittautuivat paremmasta polttoaineen sumutuksesta, joka saavutettiin korkeamman paineen avulla, sekä elektronisesti ohjatusta polttoaineen ruiskutuksesta nykytilanteen ja moottorin tarpeiden mukaisesti. Monet meistä muistavat tosielämän kokemuksesta, millainen "eteenpäin meneminen" aiheutti legendaarisen 1,9 TDi -moottorin lanseerauksen. Maagisesta sauvasta on tähän asti kookkaasta 1,9 D / TD: stä tullut ketterä urheilija, jolla on erittäin alhainen energiankulutus.

Tässä artikkelissa kerromme sinulle, kuinka pyörivä ruiskutuspumppu toimii. Selitämme ensin, kuinka mekaanisesti ohjatut pyöriväpumput toimivat, ja sitten elektronisesti ohjatut pumput. Esimerkki on Boschin ruiskutuspumppu, joka oli ja on edelläkävijä ja suurin henkilöautojen dieselmoottoreiden ruiskutusjärjestelmien valmistaja.

Pyörivällä pumpulla varustettu ruiskutusyksikkö syöttää polttoainetta samanaikaisesti kaikkiin moottorin sylintereihin. Polttoaineen jakelu yksittäisille suuttimille suoritetaan jakelumäntällä. Männän liikkeen mukaan pyörivät lohkopumput on jaettu aksiaalisiin (yhdellä männällä) ja säteittäisille (kahdesta neljään männään).

Pyörivä ruiskutuspumppu aksiaalimäntällä ja jakajilla

Kuvauksessa käytämme tunnettua Bosch VE -pumppua. Pumppu koostuu syöttöpumpusta, korkeapainepumpusta, nopeudensäätimestä ja ruiskutuskytkimestä. Syöttösiipipumppu toimittaa polttoaineen pumpun imutilaan, josta polttoaine siirtyy korkeapaineosaan, jossa se puristetaan vaadittuun paineeseen. Jakomäntä suorittaa liukuvan ja pyörivän liikkeen samanaikaisesti. Liukuvan liikkeen aiheuttaa aksiaalinen nokka, joka on tiukasti kiinni männässä. Tämä mahdollistaa polttoaineen imemisen ja syöttämisen moottorin polttoainejärjestelmän korkeapainejohtoon paineventtiilien kautta. Ohjausmännän pyörimisliikkeen ansiosta saavutetaan se, että männän jakoura pyörii kanavia vastapäätä, joiden kautta yksittäisten sylinterien korkeapainejohto on kytketty männän yläpuolella olevaan pumpputilaan. Polttoaine imeytyy männän liikkuessa alakuolleeseen, kun imukanavan poikkileikkaukset ja männän urat ovat auki toisilleen.

Pyörivä ruiskutuspumppu, jossa on säteittäiset männät

Pyörivä pumppu, jossa on säteittäiset männät, antaa korkeamman ruiskutuspaineen. Tällainen pumppu sisältää kahdesta neljään mäntää, jotka siirtävät sylinteriensä männään kiinnitettyjä nokkarenkaita kohti ruiskutuskytkintä. Nokkarenkaassa on yhtä monta korvaa kuin annettu moottorisylinteri. Kun pumpun akseli pyörii, männät liikkuvat nokkarenkaan rataa pitkin rullien avulla ja työntävät nokkaulokkeet korkeapainetilaan. Syöttöpumpun roottori on kytketty ruiskutuspumpun käyttöakseliin. Syöttöpumppu on suunniteltu syöttämään polttoainetta säiliöstä korkeapaineiseen polttoainepumppuun sen oikean toiminnan kannalta tarpeellisessa paineessa. Polttoaine syötetään säteittäisiin mäntiin jakeluroottorin kautta, joka on liitetty jäykästi ruiskutuspumpun akseliin. Jakajan roottorin akselilla on keskireikä, joka yhdistää säteittäisten mäntien korkeapaineisen tilan poikittaisreikien kanssa polttoaineen syöttämiseksi syöttöpumpusta ja suurpainepolttoaineen tyhjentämiseksi yksittäisten sylinterien suuttimiin. Polttoaine tulee suuttimiin heti, kun roottorin reiän poikkileikkaukset ja pumpun staattorin kanavat yhdistetään. Sieltä polttoaine virtaa korkeapaineputken kautta moottorin sylinterien yksittäisiin suuttimiin. Ruiskutetun polttoaineen määrän säätely tapahtuu rajoittamalla polttoainevirtausta, joka virtaa syöttöpumpusta pumpun korkeapaineosaan.

Elektronisesti ohjatut pyörivät ruiskutuspumput

Yleisin Euroopassa ajoneuvoissa käytetty elektronisesti ohjattu korkeapaineinen pyörivä pumppu on Boschin VP30-sarja, joka tuottaa korkeaa painetta aksiaalimäntämoottorilla, ja VP44, jossa se muodostaa syöttöpumpun kahdella tai kolmella radiaalimännällä. Aksiaalipumpulla on mahdollista saavuttaa maksimi suutinpaine jopa 120 MPa ja radiaalipumpulla jopa 180 MPa. Pumppua ohjaa elektroninen moottorin ohjausjärjestelmä EDC. Tuotannon alkuvuosina ohjausjärjestelmä jaettiin kahteen järjestelmään, joista toista ohjattiin moottorin ohjausjärjestelmällä ja toista ruiskutuspumpulla. Vähitellen alettiin käyttää yhtä yhteistä suoraan pumpussa sijaitsevaa säädintä.

Keskipakopumppu (VP44)

Yksi yleisimmistä tämän tyyppisistä pumpuista on Boschin VP 44 -säteismäntäpumppu. Tämä pumppu esiteltiin vuonna 1996 korkeapaineisena polttoaineen ruiskutusjärjestelmänä henkilö- ja kevyisiin hyötyajoneuvoihin. Ensimmäinen valmistaja, joka käytti tätä järjestelmää, oli Opel, joka asensi VP44-pumpun Vectra 2,0 / 2,2 DTi: n nelisylinteriseen dieselmoottoriin. Tämän jälkeen tuli Audi 2,5 TDi -moottorilla. Tässä tyypissä ruiskutuksen alkua ja polttoaineen kulutuksen säätöä ohjataan täysin elektronisesti magneettiventtiilien avulla. Kuten jo mainittiin, koko ruiskutusjärjestelmää ohjataan joko kahdella erillisellä ohjausyksiköllä, erikseen moottoria ja pumppua varten, tai yhtä molemmille laitteille, jotka sijaitsevat suoraan pumpussa. Ohjausyksikkö (t) käsittelee signaaleja useista antureista, mikä näkyy selvästi alla olevasta kuvasta.

Suunnittelun kannalta pumpun toimintaperiaate on olennaisesti sama kuin mekaanisesti ohjatun järjestelmän. Säteittäisesti jakautuva ruiskutuspumppu koostuu siipikammioisesta pumpusta, jossa on paineen säätöventtiili ja virtauksen kuristusventtiili. Sen tehtävänä on imeä polttoainetta, luoda painetta akun sisään (noin 2 MPa) ja tankata korkeapaineisella radiaalimäntäpumpulla, joka luo tarvittavan paineen polttoaineen hienosumutukseen-ruiskutukseen sylintereihin (noin 160 MPa asti) . ). Nokka-akseli pyörii yhdessä korkeapainepumpun kanssa ja syöttää polttoainetta yksittäisiin ruiskutussylintereihin. Ruiskutetun polttoaineen määrän mittaamiseen ja säätämiseen käytetään nopeaa magneettiventtiiliä, jota ohjataan signaaleilla, joilla on vaihteleva pulssitaajuus el. yksikkö sijaitsee pumpun päällä. Venttiilin avaaminen ja sulkeminen määrää ajan, jonka aikana korkeapainepumppu syöttää polttoainetta. Kääntökulma -anturin (sylinterin kulma -asento) signaalien perusteella määritetään vetoakselin ja nokkarenkaan hetkellinen kulma -asento peruutusvaiheessa, ruiskutuspumpun pyörimisnopeus (verrattuna kampiakselin signaaleihin) anturi) ja ruiskutuskytkimen asento pumpussa lasketaan. Magneettiventtiili säätää myös ruiskutuskytkimen asentoa, joka kiertää korkeapainepumpun nokkarengasta vastaavasti. Tämän seurauksena männät ajavat akselit joutuvat ennemmin tai myöhemmin kosketuksiin nokkarenkaan kanssa, mikä johtaa kiihtyvyyteen tai viivästymiseen puristuksen alkamisessa. Ruiskutuksen vaihtoventtiili voidaan avata ja sulkea jatkuvasti ohjausyksikön avulla. Ohjauskulman anturi sijaitsee renkaassa, joka pyörii synkronisesti korkeapainepumpun nokkarenkaan kanssa. Pulssigeneraattori sijaitsee pumpun käyttöakselilla. Rosoiset kohdat vastaavat moottorin sylinterien lukumäärää. Kun nokka -akseli pyörii, siirtorullat liikkuvat nokkarenkaan pintaa pitkin. Männät työnnetään sisäänpäin ja paineistavat polttoaineen korkeaan paineeseen. Polttoaineen puristus korkeassa paineessa alkaa magneettiventtiilin avaamisen jälkeen ohjausyksikön signaalilla. Jakovarsi siirtyy puristetun polttoaineen poistoaukon eteen vastaavaan sylinteriin. Polttoaine johdetaan sitten kaasuventtiilin läpi suuttimeen, joka ruiskuttaa sen sylinteriin. Ruiskutus päättyy magneettiventtiilin sulkemiseen. Venttiili sulkeutuu suunnilleen sen jälkeen, kun se on ylittänyt pumpun radiaalimäntien alakuolokohdan, paineen nousun alkua ohjataan nokan limityskulmalla (ruiskutuskytkin ohjaa). Polttoaineen ruiskutukseen vaikuttavat nopeus, kuormitus, moottorin lämpötila ja ympäristön paine. Ohjausyksikkö arvioi myös kampiakselin asentoanturin ja pumpun käyttöakselin kulman tiedot. Ohjausyksikkö määrittää kulma -anturin avulla pumpun käyttöakselin ja ruiskutuskytkimen tarkan asennon.

1. - Siipipuristuspumppu paineensäätöventtiilillä.

2. – pyörimiskulma-anturi

3. - pumpun ohjauselementti

4. - korkeapainepumppu nokka-akselilla ja tyhjennysventtiilillä.

5. - ruiskutuskytkin kytkentäventtiilillä

6. - korkeapaineinen solenoidiventtiili

Aksiaalipumppu (VP30)

Samanlaista elektronista ohjausjärjestelmää voidaan soveltaa kiertomäntäpumppuun, kuten Bosch-tyyppiseen VP 30-37 -pumppuun, jota on käytetty henkilöautoissa vuodesta 1989. VE: n aksiaalivirtauspolttoainepumpussa, jota ohjaa mekaaninen epäkeskinen säädin. Tehollinen matka ja polttoaineannos määräävät vaihdevivun asennon. Tietenkin tarkemmat asetukset tehdään sähköisesti. Ruiskutuspumpun sähkömagneettinen säädin on mekaaninen säädin ja sen lisäjärjestelmät. Ohjausyksikkö määrittää sähkömagneettisen säätimen asennon ruiskutuspumpussa ottaen huomioon eri antureiden signaalit, jotka ohjaavat moottorin suorituskykyä.

Lopuksi muutama esimerkki mainituista pumpuista tietyissä ajoneuvoissa.

Pyörivä polttoainepumppu aksiaalimäntämoottorilla VP30 käyttää esim. Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW

VP37 käyttää 1,9 SDi- ja TDi -moottoria (66 kW).

Pyörivä ruiskutuspumppu, jossa on säteittäiset männät VP44 käytetään ajoneuvoissa:

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

Audi A4 / A6 2,5 TDi

BMW 320d (100 kW)

Samanlainen malli on pyörivä ruiskutuspumppu, jossa on Nippon-Denso radiaaliset männät Mazde DiTD:ssä (74 kW).