Sistema de injeção do motor diesel - injeção direta com bomba rotativa VP 30, 37 e VP 44
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O aumento constante dos preços dos combustíveis levou os fabricantes a intensificar o desenvolvimento de motores a diesel. Até o final dos anos 80, tocavam apenas o segundo violino além dos motores a gasolina. Os principais culpados foram seu volume, ruído e vibração, que não foram compensados por um consumo de combustível ainda significativamente menor. A situação deveria ter sido agravada pelo iminente endurecimento dos requisitos legais para reduzir as emissões de poluentes nos gases de escape. Como em outros campos, a eletrônica onipotente ajudou os motores a diesel.
No final dos anos 80, mas especialmente nos anos 90, o controle eletrônico do motor a diesel (EDC) foi gradualmente introduzido, o que melhorou significativamente o desempenho dos motores a diesel. As principais vantagens foram a melhor atomização do combustível obtida por meio de maior pressão, bem como a injeção de combustível controlada eletronicamente de acordo com a situação atual e as necessidades do motor. Muitos de nós se lembrarão da experiência da vida real que tipo de "avanço" causou o lançamento do lendário motor 1,9 TDi. Como uma varinha mágica, o até então volumoso 1,9 D / TD se tornou um atleta ágil com consumo de energia extremamente baixo.
Neste artigo, contaremos como funciona uma bomba injetora rotativa. Vamos primeiro explicar como as bombas de lóbulo rotativas controladas mecanicamente funcionam e, em seguida, as bombas controladas eletronicamente. Um exemplo é a bomba injetora da Bosch, que foi e continua sendo a pioneira e maior fabricante de sistemas de injeção para motores a diesel em automóveis de passageiros.
A unidade de injeção com bomba rotativa abastece simultaneamente todos os cilindros do motor. A distribuição do combustível para os injetores individuais é realizada por um pistão distribuidor. Dependendo do movimento do pistão, as bombas de lóbulo rotativas são divididas em axiais (com um pistão) e radiais (com dois a quatro pistões).
Bomba de injeção rotativa com pistão axial e distribuidores
Para a descrição, usaremos a conhecida bomba VE da Bosch. A bomba consiste em uma bomba de alimentação, uma bomba de alta pressão, um controlador de velocidade e um interruptor de injeção. A bomba de aleta de alimentação fornece combustível para o espaço de sucção da bomba, de onde o combustível entra na seção de alta pressão, onde é comprimido até a pressão necessária. O pistão distribuidor executa um movimento de deslizamento e rotação ao mesmo tempo. O movimento deslizante é causado por um came axial firmemente conectado ao pistão. Isso permite que o combustível seja sugado e fornecido à linha de alta pressão do sistema de combustível do motor através das válvulas de pressão. Devido ao movimento de rotação do pistão de controle, consegue-se que a ranhura de distribuição no pistão gire em oposição aos canais através dos quais a linha de alta pressão dos cilindros individuais é conectada ao espaço da cabeça da bomba acima do pistão. O combustível é aspirado durante o movimento do pistão para o ponto morto inferior, quando as seções transversais do duto de admissão e as ranhuras no pistão estão abertas uma para a outra.
Bomba de injeção rotativa com pistões radiais
A bomba rotativa com pistões radiais fornece maior pressão de injeção. Essa bomba contém de dois a quatro pistões, que movem os anéis de came, que são fixados no pistão em seus cilindros, em direção ao interruptor de injeção. O anel de came tem tantas saliências quanto o cilindro do motor fornecido. Conforme o eixo da bomba gira, os pistões se movem ao longo da trajetória do anel de came com a ajuda de rolos e empurram as saliências do came para o espaço de alta pressão. O rotor da bomba de alimentação é conectado ao eixo de acionamento da bomba de injeção. A bomba de alimentação é projetada para fornecer combustível do tanque para a bomba de combustível de alta pressão na pressão necessária para seu correto funcionamento. O combustível é fornecido aos pistões radiais por meio do rotor distribuidor, que é rigidamente conectado ao eixo da bomba injetora. No eixo do rotor distribuidor há um orifício central que conecta o espaço de alta pressão dos pistões radiais com orifícios transversais para fornecer combustível da bomba de alimentação e para descarregar combustível de alta pressão para os injetores dos cilindros individuais. O combustível sai pelos bocais no momento de conectar as seções transversais do furo do rotor e os canais do estator da bomba. De lá, o combustível flui por uma linha de alta pressão para os injetores individuais dos cilindros do motor. A regulação da quantidade de combustível injetado ocorre limitando o fluxo de combustível que flui da bomba de alimentação para a parte de alta pressão da bomba.
Bombas de injeção rotativas controladas eletronicamente
A bomba rotativa de alta pressão controlada eletronicamente mais comum usada em veículos na Europa é a série VP30 da Bosch, que gera alta pressão com um motor de pistão axial, e a VP44, na qual cria uma bomba de deslocamento positivo com dois ou três pistões radiais. Com uma bomba axial é possível atingir uma pressão máxima no bocal de até 120 MPa e com uma bomba radial de até 180 MPa. A bomba é controlada pelo sistema eletrônico de controle do motor EDC. Nos primeiros anos de produção, o sistema de controle era dividido em dois sistemas, um dos quais era controlado pelo sistema de gerenciamento do motor e o outro pela bomba injetora. Aos poucos, um controlador comum localizado diretamente na bomba começou a ser usado.
Bomba centrífuga (VP44)
Uma das bombas mais comuns deste tipo é a bomba de pistão radial VP 44 da Bosch. Esta bomba foi introduzida em 1996 como um sistema de injeção de combustível de alta pressão para automóveis de passageiros e veículos comerciais leves. O primeiro fabricante a usar este sistema foi a Opel, que instalou uma bomba VP44 no motor diesel de quatro cilindros de seu Vectra 2,0 / 2,2 DTi. Em seguida, veio a Audi com um motor 2,5 TDi. Nesse tipo, o início da injeção e a regulação do consumo de combustível são totalmente controlados eletronicamente por meio de válvulas solenóides. Como já mencionado, todo o sistema de injeção é controlado por duas unidades de controle separadas, separadamente para o motor e a bomba, ou uma para ambos os dispositivos localizados diretamente na bomba. A (s) unidade (s) de controle processa (m) sinais de vários sensores, o que pode ser visto claramente na figura abaixo.
Do ponto de vista do projeto, o princípio de operação da bomba é essencialmente o mesmo de um sistema acionado mecanicamente. A bomba de combustível de alta pressão com distribuição radial consiste em uma bomba com câmara de palhetas com uma válvula reguladora de pressão e uma válvula reguladora de fluxo. Sua tarefa é sugar o combustível, criar pressão dentro do acumulador (aproximadamente 2 MPa) e reabastecer com uma bomba de pistão radial de alta pressão que cria a pressão necessária para uma fina atomização-injeção de combustível nos cilindros (até aproximadamente 160 MPa) . ). O eixo de comando gira junto com a bomba de alta pressão e fornece combustível para os cilindros injetores individuais. Uma válvula solenóide rápida é usada para medir e regular a quantidade de combustível injetado, que é controlada por sinais com uma frequência de pulso variável via el. a unidade está localizada na bomba. A abertura e o fechamento da válvula determinam o tempo durante o qual o combustível é fornecido pela bomba de alta pressão. Com base nos sinais do sensor de ângulo reverso (posição angular do cilindro), a posição angular instantânea do eixo de acionamento e do anel de came durante a reversão é determinada, a velocidade de rotação da bomba de injeção (em comparação com os sinais do virabrequim sensor) e a posição do interruptor de injeção na bomba são calculados. A válvula solenóide também ajusta a posição do interruptor de injeção, que gira o anel de came da bomba de alta pressão de acordo. Como resultado, os eixos que acionam os pistões, mais cedo ou mais tarde, entram em contato com o anel de came, o que leva a uma aceleração ou retardo no início da compressão. A válvula de comutação da injeção pode ser aberta e fechada continuamente pela unidade de controle. O sensor do ângulo de direção está localizado em um anel que gira sincronizadamente com o anel do came da bomba de alta pressão. O gerador de pulsos está localizado no eixo de acionamento da bomba. Os pontos irregulares correspondem ao número de cilindros do motor. Quando o eixo de comando gira, os roletes de mudança se movem ao longo da superfície do anel de comando. Os pistões são empurrados para dentro e pressurizam o combustível a alta pressão. A compressão do combustível sob alta pressão começa após a abertura da válvula solenóide por um sinal da unidade de controle. O eixo distribuidor se move para uma posição na frente da saída de combustível comprimido para o cilindro correspondente. O combustível é então canalizado através da válvula de retenção do acelerador para o injetor, que o injeta no cilindro. A injeção termina com o fechamento da válvula solenóide. A válvula fecha aproximadamente após superar o ponto morto inferior dos pistões radiais da bomba, o início do aumento de pressão é controlado pelo ângulo de sobreposição do came (controlado pelo interruptor de injeção). A injeção de combustível é afetada pela velocidade, carga, temperatura do motor e pressão ambiente. A unidade de controle também avalia as informações do sensor de posição do virabrequim e o ângulo do eixo de acionamento na bomba. A unidade de controle usa o sensor de ângulo para determinar a posição exata do eixo de acionamento da bomba e do interruptor de injeção.
1. - Bomba extrusora de palhetas com válvula reguladora de pressão.
2. - sensor de ângulo de rotação
3. - elemento de controle da bomba
4. - bomba de alta pressão com árvore de cames e válvula de descarga.
5. - interruptor de injeção com válvula de comutação
6. - Válvula solenoide de alta pressão
Bomba axial (VP30)
Um sistema de controle eletrônico semelhante pode ser aplicado a uma bomba de pistão rotativa, como a bomba Bosch tipo VP 30-37, que tem sido usada em automóveis de passageiros desde 1989. Em uma bomba de combustível de fluxo axial VE controlada por um regulador excêntrico mecânico. o curso efetivo e a dose de combustível determinam a posição da alavanca de câmbio. Claro, configurações mais precisas são obtidas eletronicamente. O regulador eletromagnético na bomba injetora é um regulador mecânico e seus sistemas adicionais. A unidade de controle determina a posição do regulador eletromagnético na bomba injetora, levando em consideração os sinais dos diversos sensores que monitoram o desempenho do motor.
Por fim, alguns exemplos das bombas mencionadas em veículos específicos.
Bomba de combustível rotativa com motor de pistão axial VP30 usa, por exemplo, Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW
VP37 usa um motor 1,9 SDi e TDi (66 kW).
Bomba de injeção rotativa com pistões radiais VP44 usado em veículos:
Opel 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V
Audi A4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d (100 kW)
Um projeto semelhante é uma bomba de injeção rotativa com pistões radiais Nippon-Denso no Mazde DiTD (74 kW).
