نظام حقن محرك الديزل - الحقن المباشر بالمضخة الدوارة VP 30 و 37 و VP 44
محتوى
دفع الارتفاع المستمر في أسعار الوقود الشركات المصنعة إلى تسريع تطوير محركات الديزل. حتى نهاية الثمانينيات ، كانوا يعزفون على الكمان الثاني فقط بالإضافة إلى محركات البنزين. كان السبب الرئيسي في ذلك هو ضخامتها وضوضاءها واهتزازها ، والتي لم يتم تعويضها حتى من خلال انخفاض استهلاك الوقود بشكل ملحوظ. كان ينبغي أن يتفاقم الوضع بسبب التشديد المقبل للمتطلبات القانونية للحد من انبعاثات الملوثات في غازات العادم. كما هو الحال في المجالات الأخرى ، قدمت الإلكترونيات القوية يد المساعدة لمحركات الديزل.
في أواخر الثمانينيات ، وخاصة في التسعينيات ، تم إدخال نظام التحكم الإلكتروني في محرك الديزل (EDC) تدريجيًا ، مما أدى إلى تحسين أداء محركات الديزل بشكل كبير. تبين أن المزايا الرئيسية هي تحسين ترذيذ الوقود الذي يتم تحقيقه من خلال الضغط العالي ، بالإضافة إلى حقن الوقود الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا وفقًا للوضع الحالي واحتياجات المحرك. سيتذكر الكثير منا من تجربة الحياة الواقعية نوع "الضوء الأخضر" الذي تسبب في إطلاق المحرك الأسطوري 80 TDi. مثل العصا السحرية ، أصبح 90 D / TD الضخم حتى الآن رياضيًا رشيقًا مع استهلاك طاقة منخفض للغاية.
في هذه المقالة سوف نخبرك كيف تعمل مضخة الحقن الدوارة. سنشرح أولاً كيفية عمل مضخات الفص الدوارة التي يتم التحكم فيها ميكانيكيًا ثم المضخات التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا. مثال على ذلك مضخة الحقن من Bosch ، التي كانت ولا تزال الشركة الرائدة والأكبر في تصنيع أنظمة الحقن لمحركات الديزل في سيارات الركاب.
توفر وحدة الحقن ذات المضخة الدوارة الوقود في وقت واحد لجميع أسطوانات المحرك. يتم توزيع الوقود على الحاقنات الفردية بواسطة مكبس موزع. اعتمادًا على حركة المكبس ، يتم تقسيم مضخات الفص الدوراني إلى محوري (بمكبس واحد) وشعاعي (بمكبسين إلى أربعة مكابس).
مضخة حقن دوارة بمكبس محوري وموزعات
للوصف ، سوف نستخدم مضخة Bosch VE المعروفة. تتكون المضخة من مضخة تغذية ومضخة ضغط عالي وجهاز تحكم في السرعة ومفتاح حقن. تقوم مضخة ريشة التغذية بتوصيل الوقود إلى مساحة شفط المضخة ، حيث يدخل الوقود إلى قسم الضغط العالي ، حيث يتم ضغطه إلى الضغط المطلوب. يقوم مكبس الموزع بحركة منزلقة ودورانية في نفس الوقت. حركة الانزلاق ناتجة عن كاميرا محورية متصلة بقوة بالمكبس. يسمح ذلك بامتصاص الوقود وتزويده بخط الضغط العالي لنظام وقود المحرك من خلال صمامات الضغط. نظرًا للحركة الدورانية لمكبس التحكم ، يتم تحقيق أن أخدود التوزيع في المكبس يدور عكس القنوات التي يتم من خلالها توصيل خط الضغط العالي للأسطوانات الفردية بمساحة رأس المضخة فوق المكبس. يُمتص الوقود أثناء حركة المكبس إلى المركز الميت السفلي ، عندما تكون المقاطع العرضية لقناة السحب والأخاديد الموجودة في المكبس مفتوحة لبعضها البعض.
مضخة حقن دوارة بمكابس نصف قطرية
توفر المضخة الدوارة ذات المكابس الشعاعية ضغط حقن أعلى. تحتوي هذه المضخة من اثنين إلى أربعة مكابس ، والتي تحرك حلقات الكامة ، المثبتة في المكبس في أسطواناتها ، باتجاه مفتاح الحقن. تحتوي حلقة الكامة على عدد من العروات مثل أسطوانة المحرك المحددة. عندما يدور عمود المضخة ، تتحرك المكابس على طول مسار حلقة الكامة بمساعدة البكرات وتدفع نتوءات الكامة إلى مساحة الضغط العالي. يتم توصيل دوار مضخة التغذية بعمود محرك مضخة الحقن. تم تصميم مضخة التغذية لتزويد الوقود من الخزان إلى مضخة الوقود عالية الضغط عند الضغط اللازم للتشغيل الصحيح. يتم توفير الوقود للمكابس الشعاعية من خلال دوار الموزع ، وهو متصل بشكل صارم بعمود مضخة الحقن. يوجد على محور دوار الموزع فتحة مركزية تربط مساحة الضغط العالي للمكابس الشعاعية بفتحات عرضية لتزويد الوقود من مضخة التغذية ولتفريغ الوقود عالي الضغط إلى حاقنات الأسطوانات الفردية. يخرج الوقود إلى الفتحات في لحظة توصيل المقاطع العرضية لتجويف الدوار والقنوات الموجودة في الجزء الثابت للمضخة. من هناك ، يتدفق الوقود عبر خط الضغط العالي إلى الحاقنات الفردية لأسطوانات المحرك. يحدث تنظيم كمية الوقود المحقون عن طريق الحد من تدفق الوقود المتدفق من مضخة التغذية إلى جزء الضغط العالي للمضخة.
مضخات الحقن الدوارة التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا
أكثر المضخات الدوارة ذات الضغط العالي التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا والمستخدمة في المركبات في أوروبا هي سلسلة Bosch VP30 ، التي تولد ضغطًا مرتفعًا باستخدام محرك مكبس محوري ، و VP44 ، حيث تخلق مضخة إزاحة موجبة مع اثنين أو ثلاثة مكابس نصف قطرية. باستخدام المضخة المحورية ، يمكن تحقيق أقصى ضغط للفوهة يصل إلى 120 ميجا باسكال ، وبمضخة شعاعية تصل إلى 180 ميجا باسكال. يتم التحكم في المضخة عن طريق نظام التحكم الإلكتروني في المحرك EDC. في السنوات الأولى من الإنتاج ، تم تقسيم نظام التحكم إلى نظامين ، أحدهما يتم التحكم فيه بواسطة نظام إدارة المحرك والآخر بواسطة مضخة الحقن. تدريجيًا ، بدأ استخدام وحدة تحكم مشتركة واحدة موجودة مباشرة على المضخة.
مضخة طرد مركزي (VP44)
واحدة من أكثر المضخات شيوعًا من هذا النوع هي مضخة المكبس الشعاعي VP 44 من بوش. تم تقديم هذه المضخة في عام 1996 كنظام حقن وقود عالي الضغط لسيارات الركاب والمركبات التجارية الخفيفة. كانت أوبل أول شركة مصنعة تستخدم هذا النظام ، حيث قامت بتركيب مضخة VP44 في محرك الديزل رباعي الأسطوانات من طراز Vectra 2,0 / 2,2 DTi. تبع ذلك أودي بمحرك 2,5 TDi. في هذا النوع ، يتم التحكم إلكترونياً في بدء الحقن وتنظيم استهلاك الوقود عن طريق صمامات الملف اللولبي. كما ذكرنا سابقًا ، يتم التحكم في نظام الحقن بالكامل إما عن طريق وحدتي تحكم منفصلتين للمحرك والمضخة ، أو واحدة لكلا الجهازين الموجودين مباشرة في المضخة. تعالج وحدة (وحدات) التحكم الإشارات من عدد من أجهزة الاستشعار ، وهو ما يظهر بوضوح في الشكل أدناه.
من وجهة نظر التصميم ، فإن مبدأ تشغيل المضخة هو في الأساس نفس مبدأ نظام التشغيل الميكانيكي. تتكون مضخة الحقن ذات التوزيع الشعاعي من مضخة ذات حجرة ريشة مع صمام تحكم في الضغط وصمام خانق للتدفق. وتتمثل مهمتها في امتصاص الوقود وخلق ضغط داخل المجمع (حوالي 2 ميجا باسكال) وإعادة التزود بالوقود بمضخة مكبس شعاعي عالية الضغط تخلق الضغط اللازم من أجل حقن الوقود في الأسطوانات (حتى 160 ميجا باسكال تقريبًا) . ). يدور عمود الكامات مع مضخة الضغط العالي ويوفر الوقود لأسطوانات الحاقن الفردية. يتم استخدام صمام الملف اللولبي السريع لقياس وتنظيم كمية الوقود المحقون ، والتي يتم التحكم فيها بواسطة إشارات ذات تردد نبض متغير عبر el. تقع الوحدة على المضخة. يحدد فتح وإغلاق الصمام الوقت الذي يتم خلاله توفير الوقود بواسطة مضخة الضغط العالي. بناءً على الإشارات من مستشعر الزاوية العكسية (الوضع الزاوي للأسطوانة) ، يتم تحديد الوضع الزاوي اللحظي لعمود القيادة وحلقة الكامة أثناء الانعكاس ، وسرعة دوران مضخة الحقن (مقارنة بالإشارات من العمود المرفقي المستشعر) ويتم حساب موضع مفتاح الحقن في المضخة. يضبط صمام الملف اللولبي أيضًا موضع مفتاح الحقن ، والذي يقوم بتدوير حلقة الكامة لمضخة الضغط العالي وفقًا لذلك. ونتيجة لذلك ، فإن الأعمدة التي تحرك المكابس عاجلاً أم آجلاً تتلامس مع حلقة الكامة ، مما يؤدي إلى تسارع أو تأخير بدء الضغط. يمكن فتح وإغلاق صمام تحويل الحقن بشكل مستمر بواسطة وحدة التحكم. يوجد مستشعر زاوية التوجيه على حلقة تدور بشكل متزامن مع حلقة الكامة لمضخة الضغط العالي. يوجد مولد النبض على عمود تشغيل المضخة. تتوافق النقاط الخشنة مع عدد الأسطوانات في المحرك. عندما يدور عمود الحدبات ، تتحرك بكرات التغيير على طول سطح حلقة الكامة. يتم دفع المكابس إلى الداخل وتضغط الوقود إلى الضغط العالي. يبدأ ضغط الوقود تحت الضغط العالي بعد فتح صمام الملف اللولبي بإشارة من وحدة التحكم. يتحرك عمود التوزيع إلى موضع أمام مخرج الوقود المضغوط إلى الأسطوانة المقابلة. يتم بعد ذلك ضخ الوقود عبر صمام فحص الخانق إلى الحاقن ، والذي يقوم بحقنه في الأسطوانة. ينتهي الحقن بإغلاق صمام الملف اللولبي. يغلق الصمام تقريبًا بعد التغلب على المركز الميت السفلي للمكابس الشعاعية للمضخة ، ويتم التحكم في بداية ارتفاع الضغط بزاوية تداخل الكامة (يتم التحكم فيها بواسطة مفتاح الحقن). يتأثر حقن الوقود بالسرعة والحمل ودرجة حرارة المحرك والضغط المحيط. تقوم وحدة التحكم أيضًا بتقييم المعلومات من مستشعر موضع العمود المرفقي وزاوية عمود القيادة في المضخة. تستخدم وحدة التحكم مستشعر الزاوية لتحديد الموضع الدقيق لعمود محرك المضخة ومفتاح الحقن.
1. - مضخة بثق ريشة مع صمام تحكم بالضغط.
2. - مستشعر زاوية الدوران
3. - عنصر التحكم في المضخة
4. - مضخة الضغط العالي مع عمود الحدبات وصمام الصرف.
5. - مفتاح الحقن مع صمام التبديل
6. - صمام الملف اللولبي عالي الضغط
مضخة محورية (VP30)
يمكن تطبيق نظام تحكم إلكتروني مماثل على مضخة دوارة ذات مكبس ، مثل مضخة Bosch من النوع VP 30-37 ، والتي تستخدم في سيارات الركاب منذ عام 1989. في مضخة وقود ذات تدفق محوري VE يتم التحكم فيها بواسطة حاكم ميكانيكي غريب الأطوار. يحدد السفر الفعال وجرعة الوقود موضع ذراع التروس. بالطبع ، يتم تحقيق إعدادات أكثر دقة إلكترونيًا. المنظم الكهرومغناطيسي في مضخة الحقن هو منظم ميكانيكي وأنظمته الإضافية. تحدد وحدة التحكم موضع المنظم الكهرومغناطيسي في مضخة الحقن ، مع مراعاة الإشارات من أجهزة الاستشعار المختلفة التي تتحكم في أداء المحرك.
أخيرًا ، بعض الأمثلة على المضخات المذكورة في مركبات محددة.
مضخة وقود دوارة بمحرك مكبس محوري VP30 يستخدم على سبيل المثال Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW
VP37 يستخدم محرك 1,9 SDi و TDi (66 كيلو واط).
مضخة حقن دوارة بمكابس نصف قطرية VP44 المستخدمة في المركبات:
أوبل 2,0 DTI 16V ، 2,2 DTI 16V
أودي A4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d (100 كيلو واط)
تصميم مشابه هو مضخة حقن دوارة مع مكابس Nippon-Denso شعاعية في Mazde DiTD (74 كيلو واط).
