Dieselmotorinnsprøytningssystem - direkte innsprøytning med rotasjonspumpe VP 30, 37 og VP 44

Stadig stigende drivstoffpriser har presset produsentene til å øke utviklingen av dieselmotorer. Fram til slutten av 80 -tallet spilte de bare den andre fiolinen i tillegg til bensinmotorer. De viktigste synderne var deres volum, støy og vibrasjon, som ikke ble kompensert av enda vesentlig lavere drivstofforbruk. Situasjonen burde vært forverret av den kommende skjerpingen av lovkrav for å redusere utslipp av forurensende stoffer i avgasser. Som på andre felt har den allmektige elektronikken gitt en hjelpende hånd til dieselmotorer.

På slutten av 80 -tallet, men spesielt på 90 -tallet, ble den elektroniske dieselmotorkontrollen (EDC) gradvis introdusert, noe som forbedret ytelsen til dieselmotorer betydelig. De viktigste fordelene viste seg å være bedre drivstoffforstøvning oppnådd gjennom høyere trykk, samt elektronisk kontrollert drivstoffinnsprøytning i henhold til dagens situasjon og motorens behov. Mange av oss vil huske fra den virkelige opplevelsen hva slags "go-ahead" som forårsaket introduksjonen av den legendariske 1,9 TDi-motoren på en minnelig måte. Som en tryllestavlukt har den hittil omfangsrike 1,9 D / TD blitt en kvikk idrettsutøver med ekstremt lavt energiforbruk.

I denne artikkelen vil vi fortelle deg hvordan en roterende injeksjonspumpe fungerer. Vi vil først forklare hvordan mekanisk styrte rotasjonslobepumper fungerer og deretter elektronisk styrte pumper. Et eksempel er injeksjonspumpen fra Bosch, som var og forblir pioner og største produsent av injeksjonssystemer for dieselmotorer i personbiler.

Innsprøytningsenheten med en roterende pumpe leverer drivstoff samtidig til alle sylindere i motoren. Fordelingen av drivstoffet til de enkelte injektorene utføres av et fordelerstempel. Avhengig av stempelets bevegelse, er rotasjonslobepumper delt inn i aksial (med ett stempel) og radial (med to til fire stempler).

Roterende injeksjonspumpe med aksialt stempel og fordelere

For beskrivelsen bruker vi den velkjente Bosch VE-pumpen. Pumpen består av en matepumpe, en høytrykkspumpe, en hastighetsregulator og en injeksjonsbryter. Mateskovlpumpen leverer drivstoff til pumpens sugerom, hvorfra drivstoffet kommer inn i høytrykksdelen, hvor det komprimeres til det nødvendige trykket. Fordelerstempelet utfører en glidende og roterende bevegelse samtidig. Glidebevegelsen er forårsaket av en aksial kam som er godt forbundet med stempelet. Dette gjør at drivstoff kan suges inn og tilføres høytrykksledningen til motorens drivstoffsystem gjennom trykkventilene. På grunn av rotasjonsbevegelsen til kontrollstemplet oppnås det at fordelingssporet i stemplet roterer motsatt kanalene gjennom hvilke høytrykksledningen til de enkelte sylindrene er koblet til pumpehodens plass over stemplet. Drivstoff trekkes inn under stempelets bevegelse til nedre dødpunkt, når tverrsnittene av inntakskanalen og sporene i stempelet er åpne for hverandre.

Roterende injeksjonspumpe med radiale stempler

Rotasjonspumpen med radiale stempler gir høyere innsprøytningstrykk. En slik pumpe inneholder fra to til fire stempler, som beveger kamringene, som er festet i stemplet i sylindrene, mot injeksjonsbryteren. En kamring har like mange fremspring som en gitt motorsylinder. Når pumpeakselen roterer, beveger stemplene seg langs ringen til kamringen ved hjelp av ruller og skyver kamutstikkene inn i høytrykksrommet. Rotoren til matepumpen er koblet til drivakselen til injeksjonspumpen. Matepumpen er designet for å levere drivstoff fra tanken til høytrykkspumpen ved det trykket som kreves for at den skal fungere korrekt. Drivstoffet tilføres de radiale stemplene gjennom fordelerrotoren, som er stivt forbundet med injeksjonspumpeakselen. På aksen til fordelerrotoren er det et sentralt hull som forbinder høytrykksrommet til de radielle stemplene med tverrgående hull for å tilføre drivstoff fra matepumpen og for å tømme høytrykksdrivstoff til injektorene til de enkelte sylindrene. Drivstoffet kommer ut i dysene i det øyeblikket du kobler tverrsnittene til rotorhullet og kanalene i pumpestatoren. Derfra strømmer drivstoffet gjennom en høytrykksledning til de enkelte injektorene til motorsylindrene. Reguleringen av mengden injisert drivstoff skjer ved å begrense strømmen av drivstoff som strømmer fra matepumpen til høytrykksdelen av pumpen.

Elektronisk kontrollerte roterende injeksjonspumper

Den vanligste elektronisk styrte høytrykksrotasjonspumpen som brukes i kjøretøy i Europa er Bosch VP30-serien, som genererer høyt trykk med en aksialstempelmotor, og VP44, der den lager en positiv fortrengningspumpe med to eller tre radielle stempler. Med en aksialpumpe er det mulig å oppnå et maksimalt dysetrykk på opptil 120 MPa, og med en radialpumpe opp til 180 MPa. Pumpen styres av det elektroniske motorstyringssystemet EDC. I de første årene av produksjonen ble kontrollsystemet delt inn i to systemer, hvorav det ene ble styrt av motorstyringssystemet, og det andre av injeksjonspumpen. Etter hvert begynte man å bruke én felles kontroller plassert direkte på pumpen.

Sentrifugalpumpe (VP44)

En av de vanligste pumpene av denne typen er VP 44 radialstempelpumpe fra Bosch. Denne pumpen ble introdusert i 1996 som et høytrykks drivstoffinnsprøytningssystem for personbiler og lette nyttekjøretøyer. Den første produsenten som brukte dette systemet var Opel, som installerte en VP44-pumpe i den firesylindrede dieselmotoren på sin Vectra 2,0 / 2,2 DTi. Dette ble fulgt av Audi med en 2,5 TDi -motor. I denne typen er injeksjonsstart og regulering av drivstofforbruk fullstendig elektronisk styrt ved hjelp av magnetventiler. Som allerede nevnt styres hele injeksjonssystemet enten av to separate kontrollenheter, separat for motoren og pumpen, eller en for begge enhetene som er plassert direkte i pumpen. Kontrollenheten (e) behandler signaler fra et antall sensorer, noe som tydelig sees på figuren nedenfor.

Rent designmessig er pumpens driftsprinsipp i hovedsak det samme som for et mekanisk drevet system. Høytrykks drivstoffpumpe med radial fordeling består av en lamellkammerpumpe med en trykkreguleringsventil og en strømningsventil. Dens oppgave er å suge opp drivstoff, skape trykk inne i akkumulatoren (ca. 2 MPa) og fylle drivstoff med en høytrykks radialstempelpumpe som skaper det nødvendige trykket for finforstøvning-injeksjon av drivstoff i sylindrene (opptil ca. 160 MPa) . ). Kamakselen roterer sammen med høytrykkspumpen og leverer drivstoff til de enkelte injektorsylindrene. En rask magnetventil brukes til å måle og regulere mengden drivstoff som injiseres, som styres av signaler med variabel pulsfrekvens via el. enheten er plassert på pumpen. Åpning og lukking av ventilen bestemmer tiden da drivstoffet tilføres av høytrykkspumpen. Basert på signalene fra reversvinkelsensoren (sylinderens vinkelstilling), bestemmes den øyeblikkelige vinkelposisjonen til drivakselen og kamringen under reversering, rotasjonshastigheten til injeksjonspumpen (i sammenligning med signalene fra veivakselen sensor) og posisjonen til injeksjonsbryteren i pumpen beregnes. Magnetventilen justerer også posisjonen til injeksjonsbryteren, som roterer kamringen til høytrykkspumpen tilsvarende. Som et resultat kommer akslene som driver stemplene før eller siden i kontakt med kamringen, noe som fører til en akselerasjon eller forsinkelse i starten av kompresjon. Injeksjonsvekslingsventilen kan åpnes og lukkes kontinuerlig av kontrollenheten. Rattvinkelsensoren er plassert på en ring som roterer synkront med kamringen på høytrykkspumpen. Pulsgeneratoren er plassert på pumpedrivakselen. De hakkede punktene tilsvarer antall sylindere i motoren. Når kamakselen roterer, beveger skiftvalsene seg langs overflaten av kamringen. Stemplene skyves innover og setter drivstoff under høyt trykk. Komprimering av drivstoff under høyt trykk begynner etter åpningen av magnetventilen med et signal fra kontrollenheten. Fordelerakselen beveger seg til en posisjon foran det komprimerte drivstoffutløpet til den tilsvarende sylinderen. Drivstoffet ledes deretter gjennom gassventilen til injektoren, som injiserer det i sylinderen. Injeksjonen avsluttes med lukking av magnetventilen. Ventilen stenger omtrent etter at det nederste dødpunktet for pumpens radialstempler er overvunnet, styringen av trykkøkningen styres av kamoverlappingsvinkelen (kontrollert av injeksjonsbryteren). Drivstoffinnsprøytningen påvirkes av hastighet, belastning, motortemperatur og omgivelsestrykk. Kontrollenheten evaluerer også informasjon fra veivakselposisjonssensoren og drivakselen i pumpen. Kontrollenheten bruker vinkelsensoren til å bestemme den nøyaktige posisjonen til drivakselen til pumpen og injeksjonsbryteren.

1. - Vingeekstruderingspumpe med trykkreguleringsventil.

2. – rotasjonsvinkelsensor

3. - pumpekontrollelement

4. - høytrykkspumpe med kamaksel og tømmeventil.

5. - injeksjonsbryter med koblingsventil

6. - høytrykksmagnetventil

Aksialpumpe (VP30)

Et lignende elektronisk kontrollsystem kan brukes på en roterende stempelpumpe, for eksempel Bosch type VP 30-37 pumpe, som har blitt brukt i personbiler siden 1989. I en VE aksial flytende drivstoffpumpe styrt av en mekanisk eksentrisk guvernør. den effektive kjøre- og drivstoffdosen bestemmer posisjonen til girspaken. Selvfølgelig oppnås mer presise innstillinger elektronisk. Den elektromagnetiske regulatoren i injeksjonspumpen er en mekanisk regulator og dens tilleggssystemer. Kontrollenheten bestemmer posisjonen til den elektromagnetiske regulatoren i injeksjonspumpen, med tanke på signaler fra forskjellige sensorer som overvåker motorens ytelse.

Til slutt noen eksempler på de nevnte pumpene i spesifikke kjøretøyer.

Roterende drivstoffpumpe med aksial stempelmotor VP30 bruker f.eks. Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW

VP37 bruker en 1,9 SDi og TDi motor (66 kW).

Roterende injeksjonspumpe med radiale stempler VP44 brukt i biler:

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

Audi A4 / A6 2,5 TDi

BMW 320d (100 kW)

Et lignende design er en roterende injeksjonspumpe med Nippon-Denso radialstempler i Mazde DiTD (74 kW).