Hệ thống phun động cơ Diesel - phun trực tiếp bằng bơm quay VP 30, 37 và VP 44
nội dung
Giá nhiên liệu liên tục tăng đã thúc đẩy các nhà sản xuất đẩy mạnh phát triển động cơ diesel. Cho đến cuối những năm 80, họ chỉ chơi violin thứ hai ngoài động cơ xăng. Thủ phạm chính là sự cồng kềnh, tiếng ồn và độ rung của chúng, không được bù đắp bằng mức tiêu thụ nhiên liệu thậm chí còn thấp hơn đáng kể. Tình hình lẽ ra sẽ trở nên trầm trọng hơn khi sắp tới sẽ thắt chặt các yêu cầu pháp lý để giảm phát thải các chất ô nhiễm trong khí thải. Cũng như trong các lĩnh vực khác, thiết bị điện tử toàn năng đã hỗ trợ đắc lực cho động cơ diesel.
Vào cuối những năm 80, nhưng đặc biệt là trong những năm 90, hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử (EDC) dần được giới thiệu, điều này đã cải thiện đáng kể hiệu suất của động cơ diesel. Ưu điểm chính là khả năng phun nhiên liệu tốt hơn nhờ áp suất cao hơn, cũng như khả năng phun nhiên liệu được điều khiển điện tử phù hợp với tình hình hiện tại và nhu cầu của động cơ. Nhiều người trong chúng ta sẽ nhớ từ trải nghiệm thực tế loại "đi trước" nào đã gây ra sự ra đời của động cơ 1,9 TDi huyền thoại. Giống như một cây đũa thần, chiếc 1,9 D / TD cồng kềnh cho đến nay đã trở thành một vận động viên nhanh nhẹn với mức tiêu thụ năng lượng cực thấp.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết cách hoạt động của máy bơm phun quay. Đầu tiên chúng tôi sẽ giải thích cách hoạt động của máy bơm thùy quay được điều khiển bằng cơ học và sau đó là máy bơm được điều khiển bằng điện tử. Một ví dụ là máy bơm phun của Bosch, đã và vẫn là nhà sản xuất tiên phong và lớn nhất về hệ thống phun cho động cơ diesel trên xe du lịch.
Bộ phận phun với một bơm quay cung cấp nhiên liệu đồng thời cho tất cả các xi lanh của động cơ. Nhiên liệu được phân phối đến các kim phun riêng lẻ bởi một pít-tông phân phối. Tùy thuộc vào chuyển động của piston, máy bơm vòng quay được chia thành hướng trục (với một piston) và hướng tâm (với hai đến bốn piston).
Bơm phun quay với piston hướng trục và các nhà phân phối
Đối với mô tả, chúng tôi sẽ sử dụng máy bơm Bosch VE nổi tiếng. Máy bơm bao gồm một bơm cấp liệu, một bơm cao áp, một bộ điều khiển tốc độ và một công tắc phun. Bơm cánh gạt cung cấp nhiên liệu đến không gian hút của bơm, từ đây nhiên liệu đi vào phần áp suất cao, nơi nó được nén đến áp suất cần thiết. Piston phân phối thực hiện chuyển động trượt và quay cùng một lúc. Chuyển động trượt do một cam hướng trục liên kết chắc chắn với piston. Điều này cho phép nhiên liệu được hút vào và cung cấp cho đường áp suất cao của hệ thống nhiên liệu động cơ thông qua các van áp suất. Do chuyển động quay của piston điều khiển, rãnh phân phối trong piston quay ngược chiều với các rãnh mà qua đó đường áp suất cao của các xi lanh riêng lẻ được nối với không gian đầu bơm phía trên piston. Nhiên liệu được hút vào trong quá trình chuyển động của piston đến tâm chết dưới cùng, khi mặt cắt của ống nạp và các rãnh trong piston mở với nhau.
Bơm phun quay với các piston hướng tâm
Bơm quay với các piston hướng tâm cung cấp áp suất phun cao hơn. Một máy bơm như vậy có chứa từ hai đến bốn pít-tông, sẽ di chuyển các vòng cam, được cố định trong pít-tông trong xi-lanh của chúng, về phía công tắc phun. Vòng cam có bao nhiêu vấu như xi lanh động cơ đã cho. Khi trục bơm quay, các piston di chuyển dọc theo quỹ đạo của vòng cam với sự trợ giúp của các con lăn và đẩy phần nhô ra của cam vào không gian có áp suất cao. Rôto của bơm cấp liệu được nối với trục truyền động của bơm phun. Bơm cấp liệu được thiết kế để cung cấp nhiên liệu từ bồn chứa đến bơm nhiên liệu cao áp ở áp suất cần thiết để nó hoạt động chính xác. Nhiên liệu được cung cấp tới các piston hướng tâm thông qua rôto phân phối, được nối cứng với trục bơm phun. Trên trục của rôto bộ phân phối có một lỗ trung tâm nối không gian áp suất cao của các piston hướng tâm với các lỗ ngang để cung cấp nhiên liệu từ bơm cấp liệu và để xả nhiên liệu áp suất cao đến các kim phun của các xi lanh riêng lẻ. Nhiên liệu đi ra vào các vòi phun tại thời điểm kết nối các mặt cắt của lỗ khoan rôto và các kênh trong stato máy bơm. Từ đó, nhiên liệu chảy qua một đường áp suất cao đến các kim phun riêng lẻ của các xi-lanh động cơ. Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào xảy ra bằng cách hạn chế dòng nhiên liệu chảy từ bơm cấp đến phần áp suất cao của bơm.
Máy bơm phun quay điều khiển điện tử
Bơm quay cao áp điều khiển điện tử phổ biến nhất được sử dụng trong các phương tiện ở Châu Âu là dòng VP30 của Bosch, tạo ra áp suất cao với động cơ pít-tông hướng trục và VP44, trong đó nó tạo ra một bơm thể tích dương với hai hoặc ba pít-tông hướng tâm. Với máy bơm hướng trục, có thể đạt được áp suất vòi phun tối đa lên tới 120 MPa và với máy bơm hướng tâm lên tới 180 MPa. Bơm được điều khiển bởi hệ thống điều khiển động cơ điện tử EDC. Trong những năm đầu sản xuất, hệ thống điều khiển được chia thành hai hệ thống, một hệ thống được điều khiển bởi hệ thống quản lý động cơ và hệ thống còn lại được điều khiển bởi bơm phun. Dần dần, một bộ điều khiển chung nằm ngay trên máy bơm bắt đầu được sử dụng.
Bơm ly tâm (VP44)
Một trong những máy bơm phổ biến nhất của loại này là máy bơm piston hướng tâm VP 44 của Bosch. Máy bơm này được giới thiệu vào năm 1996 như một hệ thống phun nhiên liệu áp suất cao cho xe du lịch và xe thương mại hạng nhẹ. Nhà sản xuất đầu tiên sử dụng hệ thống này là Opel, hãng đã lắp đặt một máy bơm VP44 trong động cơ diesel bốn xi-lanh của Vectra 2,0 / 2,2 DTi. Tiếp theo là Audi với động cơ 2,5 TDi. Trong loại này, việc bắt đầu phun và điều chỉnh mức tiêu thụ nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử nhờ van điện từ. Như đã đề cập, toàn bộ hệ thống phun được điều khiển bởi hai bộ điều khiển riêng biệt, riêng biệt cho động cơ và máy bơm, hoặc một bộ phận cho cả hai thiết bị đặt trực tiếp trong máy bơm. (Các) bộ phận điều khiển xử lý tín hiệu từ một số cảm biến, được thấy rõ trong hình bên dưới.
Theo quan điểm thiết kế, nguyên lý hoạt động của máy bơm về cơ bản giống như của một hệ thống truyền động cơ khí. Bơm nhiên liệu cao áp phân bố hướng tâm bao gồm một bơm buồng cánh có van điều chỉnh áp suất và van tiết lưu lưu lượng. Nhiệm vụ của nó là hút nhiên liệu, tạo áp suất bên trong bộ tích lũy (khoảng 2 MPa) và tiếp nhiên liệu bằng bơm pít-tông hướng tâm áp suất cao tạo áp suất cần thiết để phun nhiên liệu nguyên tử hóa mịn vào xi-lanh (lên đến khoảng 160 MPa) . ). Trục cam quay cùng với bơm cao áp và cung cấp nhiên liệu cho các xi lanh kim phun riêng lẻ. Van điện từ nhanh được sử dụng để đo và điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào, được điều khiển bởi các tín hiệu có tần số xung thay đổi thông qua el. đơn vị được đặt trên máy bơm. Sự đóng mở của van xác định thời gian nhiên liệu được bơm cao áp cung cấp. Dựa trên các tín hiệu từ cảm biến góc lùi (vị trí góc của xylanh) xác định được vị trí góc tức thời của trục truyền động và vành cam trong quá trình đảo chiều, tốc độ quay của bơm phun (so với tín hiệu từ trục khuỷu cảm biến) và vị trí của công tắc phun trong máy bơm được tính toán. Van điện từ cũng điều chỉnh vị trí của công tắc phun, làm quay vòng cam của bơm cao áp cho phù hợp. Kết quả là, các trục dẫn động các piston sớm hay muộn tiếp xúc với vành cam, dẫn đến tăng tốc hoặc chậm trễ khi bắt đầu nén. Van chuyển đổi phun có thể được mở và đóng liên tục bởi bộ điều khiển. Cảm biến góc lái nằm trên vòng quay đồng bộ với vòng cam của bơm cao áp. Bộ tạo xung nằm trên trục dẫn động bơm. Các điểm răng cưa tương ứng với số lượng xi lanh trong động cơ. Khi trục cam quay, các con lăn dịch chuyển dọc theo bề mặt của vành cam. Các piston được đẩy vào bên trong và tạo áp suất nhiên liệu lên áp suất cao. Quá trình nén nhiên liệu dưới áp suất cao bắt đầu sau khi van điện từ mở bằng tín hiệu từ bộ phận điều khiển. Trục phân phối di chuyển đến vị trí phía trước cửa xả nhiên liệu nén đến xi lanh tương ứng. Sau đó, nhiên liệu được dẫn qua van tiết lưu đến kim phun, bơm vào xi lanh. Quá trình phun kết thúc bằng việc đóng van điện từ. Van đóng lại khoảng sau khi vượt qua tâm chết dưới cùng của các piston hướng tâm của máy bơm, thời điểm bắt đầu tăng áp suất được điều khiển bởi góc trùng cam (được điều khiển bởi công tắc phun). Việc phun nhiên liệu bị ảnh hưởng bởi tốc độ, tải, nhiệt độ động cơ và áp suất môi trường xung quanh. Bộ phận điều khiển cũng đánh giá thông tin từ cảm biến vị trí trục khuỷu và góc trục truyền động trong máy bơm. Bộ phận điều khiển sử dụng cảm biến góc để xác định vị trí chính xác của trục truyền động của máy bơm và công tắc phun.
1. - Bơm đùn cánh gạt có van điều chỉnh áp suất.
2. – cảm biến góc quay
3. - bộ phận điều khiển bơm
4. - bơm cao áp có trục cam và van xả.
5. - công tắc phun có van chuyển mạch
6. - van điện từ cao áp
Bơm hướng trục (VP30)
Hệ thống điều khiển điện tử tương tự có thể được áp dụng cho máy bơm piston quay, chẳng hạn như máy bơm VP 30-37 loại VP 1989-XNUMX của Bosch, được sử dụng trên ô tô du lịch từ năm XNUMX. Trong bơm nhiên liệu hướng trục VE được điều khiển bởi bộ điều tốc lệch tâm cơ khí. hành trình hiệu quả và liều lượng nhiên liệu xác định vị trí của cần số. Tất nhiên, các cài đặt chính xác hơn sẽ đạt được bằng điện tử. Bộ điều chỉnh điện từ trong bơm phun là một bộ điều chỉnh cơ học và các hệ thống bổ sung của nó. Bộ phận điều khiển xác định vị trí của bộ điều chỉnh điện từ trong bơm phun, có tính đến các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau theo dõi hoạt động của động cơ.
Cuối cùng, một vài ví dụ về các máy bơm được đề cập trong các loại xe cụ thể.
Bơm nhiên liệu quay với động cơ piston hướng trục VP30 sử dụng ví dụ: Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW
VP37 sử dụng động cơ 1,9 SDi và TDi (66 kW).
Bơm phun quay với các piston hướng tâm VP44 được sử dụng trong các phương tiện:
Opel 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V
Audi A4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d (100 kw)
Một thiết kế tương tự là bơm phun quay với pít-tông hướng tâm Nippon-Denso trong Mazde DiTD (74 kW).
