Система впорскування дизельного двигуна – безпосереднє упорскування з роторним насосом ВП 30, 37 та ВП 44

Постійно зростаючі ціни на паливо змусили виробників активізувати розробку дизельних двигунів. До кінця 80-х вони грали тільки на другий скрипці крім бензинових двигунів. Основними винуватцями були їх громіздкість, шум і вібрація, що не компенсувалися навіть значно меншою витратою палива. Ситуація повинна була збільшитися майбутніми жорсткість законодавчих вимог щодо скорочення викидів забруднюючих речовин в вихлопних газах. Як і в інших сферах, всемогутня електроніка простягнула руку допомоги дизельних двигунів.

В кінці 80-х, але особливо в 90-х, поступово вводилася електронна система управління дизельним двигуном (EDC), що дозволило значно поліпшити характеристики дизельних двигунів. Основними перевагами виявилися краще розпилення палива, що досягається за рахунок більш високого тиску, а також впорскування палива з електронним управлінням відповідно з поточною ситуацією і потребами двигуна. З реального досвіду багато з нас пам'ятають, який «попроаск» по-хорошому викликав введення в експлуатацію легендарного двигуна 1,9 TDi. Немов по запаху чарівної палички, досі громіздкий 1,9 D / TD перетворився в спритного атлета з вкрай низьким споживанням енергії.

У цій статті ми розповімо, як працює роторний ТНВД. Спочатку ми пояснимо, як працюють роторні насоси з механічним управлінням, а потім насоси з електронним управлінням. Прикладом можуть служити ТНВД компанії Bosch, яка була і залишається піонером і найбільшим виробником систем уприскування для дизельних двигунів легкових автомобілів.

Вузол уприскування з роторним насосом подає паливо одночасно в усі циліндри двигуна. Розподіл палива по окремих форсунок здійснюється розподільним поршнем. Залежно від руху поршня роторні насоси діляться на осьові (з одним поршнем) і радіальні (з двома-чотирма поршнями).

Ротаційні ТНВД з аксіально-поршневими і розподільниками

Для опису скористаємося добре відомої помпою Bosch VE. Насос складається із вхідного насоса, насоса високого тиску, регулятора швидкості і перемикача уприскування. Подає пластинчастий насос подає паливо під всмоктувальне простір насоса, звідки паливо надходить в частину високого тиску, де стискається до необхідного тиску. Поршень розподільника робить ковзне і одночасно обертальний рух. Ковзне рух викликається осьовим кулачком, міцно з'єднаний з поршнем. Це забезпечує всмоктування і подачу палива в магістраль високого тиску паливної системи двигуна через нагнітальні клапани. За рахунок обертального руху розподільного поршня досягається те, що розподільна канавка в поршні обертається навпаки каналів, через які лінія високого тиску окремих циліндрів з'єднується з напірним простором насоса над поршнем. Паливо всмоктується під час руху поршня до нижньої мертвої точки, коли поперечні перерізи всмоктуючого каналу і канавки в поршні відкриті один для одного.

Ротаційні ТНВД з радіальними поршнями

Ротаційний насос з радіальними поршнями забезпечує більш високий тиск упорскування. Такий насос містить від двох до чотирьох поршнів, які переміщують кулачкові кільця, закріплені в поршні в своїх циліндрах, у напрямку до перемикача уприскування. У кулачкового кільця стільки виступів, скільки у даного циліндра двигуна. При обертанні вала насоса поршні переміщаються по траєкторії кулачкового кільця за допомогою роликів і штовхають виступи кулачка в простір високого тиску. Ротор подає насоса з'єднаний з приводним валом ПНВТ. Подає насос призначений для подачі палива з бака в паливний насос високого тиску під тиском, необхідним для його правильної роботи. Подача палива до радіальних поршням здійснюється через ротор розподільника, який жорстко з'єднаний з валом ПНВТ. На осі ротора розподільника є центральний отвір, яке з'єднує простір високого тиску радіальних поршнів з поперечними отворами для подачі палива від подає насоса і для випуску палива під високим тиском до форсунок окремих циліндрів. Паливо виходить в форсунки в момент з'єднання поперечних перерізів розточення ротора і каналів в статорі насоса. Звідти паливо надходить по трубопроводу високого тиску до окремих форсунок циліндрів двигуна. Регулювання кількості палива, що впорскується відбувається за рахунок обмеження потоку палива, що протікає від подає насоса до частини насоса високого тиску.

Роторні інжекторні насоси з електронним управлінням

Найбільш поширеним роторним насосом високого тиску з електронним керуванням, що використовується в автомобілях у Європі, є серія Bosch VP30, яка створює високий тиск за допомогою аксіально-поршневого двигуна, та VP44, в якій він створює нагнітальний насос із двома або трьома радіальними поршнями. За допомогою осьового насоса можна досягти максимального тиску на форсунці до 120 МПа, а за допомогою радіального насоса – до 180 МПа. Насос керується електронною системою керування двигуном EDC. У перші роки виробництва система управління була поділена на дві системи, одна з яких керувалася системою керування двигуном, а інша – ТНВД. Поступово почав використовуватися один загальний контролер, розташований безпосередньо на помпі.

Відцентровий насос (VP44)

Одним з найбільш поширених насосів цього типу є радіально-поршневий насос типу VP 44 від Bosch. Цей насос був представлений в 1996 році як система вприскування палива під високим тиском для легкових і легких комерційних автомобілів. Першим виробником, який використав цю систему, був Opel, який встановив насос VP44 в чотирициліндровий дизельний двигун свого Vectra 2,0 / 2,2 DTi. Потім послідувала Audi з двигуном 2,5 TDi. У цьому типі запуск уприскування і регулювання витрати палива повністю управляються електронікою за допомогою електромагнітних клапанів. Як уже згадувалося, вся система уприскування управляється або двома окремими блоками управління, окремо для двигуна і насоса, або одним для обох пристроїв, розташованих безпосередньо в насосі. Блок (-и) управління обробляє сигнали від ряду датчиків, що добре видно на малюнку нижче.

З точки зору конструкції принцип дії насоса по суті такий же, як і у системи з механічним приводом. ТНВД з радіальним розподілом складається з лопатевого-камерного насоса з клапаном регулювання тиску і дросельною заслінкою потоку. Його завдання – всмоктування палива, створення тиску всередині гідроакумулятора (приблизно 2 МПа) та дозаправка радіально-поршневим насосом високого тиску, що створює необхідний тиск для тонкого розпилення-уприскування палива в циліндри (приблизно до 160 МПа). ). Розподільчий вал разом з насосом високого тиску обертається і подає паливо в окремі циліндри форсунок. Швидкий електромагнітний клапан використовується для вимірювання та регулювання кількості палива, що впорскується, який управляється сигналами зі змінною частотою імпульсів через ел. агрегат розташований на насосі. Відкриття і закриття клапана визначає час, протягом якого паливо подається насосом високого тиску. На основі сигналів датчика кута повороту заднього ходу (кутового положення циліндра) визначається миттєве кутове положення приводного вала і кулачкового кільця під час реверсування, розраховується швидкість обертання ТНВД (в порівнянні з сигналами датчика колінчастого вала) і положення перемикач вприскування в насосі. Електромагнітний клапан також регулює положення перемикача уприскування, який відповідно обертає Кулачкове кільце насоса високого тиску. В результаті вали, що приводять у рух поршні, рано чи пізно входять в контакт з кулачковим кільцем, що призводить до прискорення або затримки початку стиснення. Клапан перемикання вприскування можна відкривати і закривати безперервно за допомогою блоку управління. Датчик кута повороту розташований на кільці, яке обертається синхронно з кулачковим кільцем насоса високого тиску. Імпульсний датчик імпульсів розташований на приводному валу насоса. Зубчасті точки відповідають кількості циліндрів в двигуні. При обертанні розподільного вала ролики перемикання переміщаються по поверхні кулачкового кільця. Поршні проштовхуються всередину і нагнітають паливо до високого тиску. Стиснення палива під високим тиском починається після відкриття електромагнітного клапана за сигналом блоку управління. Вал розподільника переміщається в положення перед каналом випуску стисненого палива в відповідний циліндр. Потім паливо проходить по трубопроводу через зворотний дросельний клапан до форсунки, яка впорскує його в циліндр. Впорскування закінчується закриттям електромагнітного клапана. Клапан закривається приблизно після подолання нижньої мертвої точки радіальних поршнів насоса, початок підвищення тиску контролюється кутом перекриття кулачків (контролюється настінним вимикачем уприскування). На уприскування палива впливають швидкість, навантаження, температура двигуна і тиск навколишнього середовища. Блок управління також оцінює інформацію від датчика положення колінчастого валу і кута повороту приводного вала в насосі. За датчику кута блок управління визначає точне положення приводного вала насоса і перемикача уприскування.

1. – лопатевий екструзійний насос із регулюючим клапаном тиску.

2. – датчик кута повороту

3. – елемент керування насосом

4. – насос високого тиску з розподільчим валом та зливним клапаном.

5. – перемикач упорскування з клапаном перемикання

6. – електромагнітний клапан високого тиску

Осьовий насос (VP30)

Аналогічна електронна система управління може бути застосована до ротаційного насоса з аксіально-поршневими поршнями, прикладом є насос Bosch типу VP 30-37, який використовується в легкових автомобілях з 1989 року. В осьовому паливному насосі VE, керованому механічним ексцентриковим регулятором. корисний хід і доза палива визначають положення важеля перемикання передач. Зрозуміло, більш точні настройки досягаються за допомогою електронного управління. Електромагнітний регулятор в ТНВД є механічний регулятор і його додаткові системи. Блок управління визначає положення електромагнітного регулятора в ТНВД з урахуванням сигналів від різних датчиків, контролюючих робочі характеристики двигуна.

Нарешті, кілька прикладів згаданих насосів в конкретних транспортних засобах.

Ротаційний паливний насос з аксіально-поршневим двигуном VP30 використовує, наприклад, Ford Focus 1,8 TDDi 66 кВт

VP37 використовує двигун 1,9 SDi і TDi (66, 81 кВт).

Ротаційний ТНВД з радіальними поршнями VP44 використовується в транспортних засобах:

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

Audi A4 / A6 2,5 TDi

BMW 320d (100 кВт)

Схожої конструкції – роторний ТНВД із радіальними поршнями Nippon – Denso у Mazde DiTD (74 кВт).