Sistema de inxección de motor diésel - inxección directa con bomba rotativa VP 30, 37 e VP 44

O aumento constante dos prezos do combustible empuxou aos fabricantes a intensificar o desenvolvemento dos motores diésel. Ata finais dos anos 80 soaban o segundo violín ademais dos motores de gasolina. Os principais responsables foron a súa voluminosidade, ruído e vibracións, que non foron compensados ​​nin cun consumo de combustible significativamente menor. A situación debería agravarse co próximo endurecemento dos requisitos legais para reducir as emisións de contaminantes nos gases de escape. Como noutros campos, a electrónica omnipotente botou unha man para os motores diésel.

A finais dos 80, pero especialmente nos 90, introduciuse gradualmente o control electrónico dos motores diésel (EDC), o que mellorou significativamente o rendemento dos motores diésel. As principais vantaxes resultaron ser unha mellor atomización do combustible conseguida a través dunha maior presión, así como unha inxección de combustible controlada electrónicamente de acordo coa situación actual e as necesidades do motor. Moitos de nós recordaremos pola experiencia real que tipo de "avance" provocou o lanzamento do lendario motor 1,9 TDi. Como unha variña máxica, o ata agora voluminoso 1,9 D / TD converteuse nun atleta áxil cun consumo de enerxía extremadamente baixo.

Neste artigo contarémosche como funciona unha bomba de inxección rotativa. Primeiro explicaremos como funcionan as bombas de lóbulo rotativo controladas mecánicamente e despois as bombas controladas electrónicamente. Un exemplo é a bomba de inxección de Bosch, que foi e segue sendo o pioneiro e o maior fabricante de sistemas de inxección para motores diésel en turismos.

A unidade de inxección cunha bomba rotativa subministra combustible simultaneamente a todos os cilindros do motor. A distribución do combustible aos inxectores individuais realízase cun pistón distribuidor. Dependendo do movemento do pistón, as bombas de lóbulo rotativo divídense en axiais (cun ​​pistón) e radiais (con dous a catro pistóns).

Bomba de inxección rotativa con pistón axial e distribuidores

Para a descrición usaremos a coñecida bomba Bosch VE. A bomba consiste nunha bomba de alimentación, unha bomba de alta presión, un controlador de velocidade e un interruptor de inxección. A bomba de paletas de alimentación entrega combustible ao espazo de succión da bomba, desde onde o combustible entra na sección de alta presión, onde se comprime ata a presión requirida. O pistón distribuidor realiza un movemento de deslizamento e rotación ao mesmo tempo. O movemento de deslizamento é causado por unha leva axial firmemente conectada ao pistón. Isto permite que o combustible sexa aspirado e subministrado á liña de alta presión do sistema de combustible do motor a través das válvulas de presión. Debido ao movemento de rotación do pistón de control, conséguese que a ranura de distribución do pistón xire oposta ás canles polas que a liña de alta presión dos cilindros individuais está conectada ao espazo da cabeza da bomba por riba do pistón. O combustible é aspirado durante o movemento do pistón cara ao punto morto inferior, cando as seccións transversais do conducto de admisión e as ranuras do pistón están abertas entre si.

Bomba de inxección rotativa con pistóns radiais

A bomba rotativa con pistóns radiais proporciona unha maior presión de inxección. Tal bomba contén de dous a catro pistóns que moven os aneis de leva fixados no pistón nos seus cilindros cara ao interruptor de inxección. O anel de leva ten tantas orellas coma o cilindro do motor dado. Mentres o eixe da bomba xira, os pistóns móvense ao longo da traxectoria do anel de leva coa axuda de rolos e empuxan os saíntes da leva ao espazo de alta presión. O rotor da bomba de alimentación está conectado ao eixe motriz da bomba de inxección. A bomba de alimentación está deseñada para subministrar combustible desde o tanque á bomba de combustible de alta presión á presión necesaria para o seu correcto funcionamento. O combustible achégase aos pistóns radiais a través do rotor distribuidor, que está conectado de forma ríxida ao eixe da bomba de inxección. No eixo do rotor distribuidor hai un orificio central que conecta o espazo de alta presión dos pistóns radiais con buratos transversais para subministrar combustible da bomba de alimentación e para descargar combustible de alta presión aos inxectores dos cilindros individuais. O combustible sae ás boquillas no momento de conectar as seccións transversais do orificio do rotor e as canles do estator da bomba. A partir de aí, o combustible flúe a través dunha liña de alta presión ata os inxectores individuais dos cilindros do motor. A regulación da cantidade de combustible inxectado prodúcese limitando o fluxo de combustible que flúe da bomba de alimentación á parte de alta presión da bomba.

Bombas de inxección rotativas controladas electrónicamente

A bomba rotativa de alta presión controlada electrónicamente máis utilizada nos vehículos en Europa é a serie Bosch VP30, que xera alta presión cun motor de pistóns axiais, e a VP44, na que crea unha bomba volumétrica con dous ou tres pistóns radiais. Cunha bomba axial é posible acadar unha presión máxima de boquilla de ata 120 MPa, e cunha bomba radial de ata 180 MPa. A bomba está controlada polo sistema electrónico de control do motor EDC. Nos primeiros anos de produción, o sistema de control dividíase en dous sistemas, un dos cales estaba controlado polo sistema de xestión do motor e o outro pola bomba de inxección. Aos poucos, comezou a utilizarse un controlador común situado directamente na bomba.

Bomba centrífuga (VP44)

Unha das bombas máis comúns deste tipo é a bomba de pistón radial VP 44 de Bosch. Esta bomba introduciuse en 1996 como un sistema de inxección de combustible de alta presión para turismos e vehículos comerciais lixeiros. O primeiro fabricante en usar este sistema foi Opel, que instalou unha bomba VP44 no motor diésel de catro cilindros do seu Vectra 2,0 / 2,2 DTi. Seguiulle Audi cun motor 2,5 TDi. Neste tipo, o inicio da inxección e a regulación do consumo de combustible contrólanse totalmente electrónicamente mediante electroválvulas. Como xa se mencionou, todo o sistema de inxección está controlado por dúas unidades de control separadas, separadamente para o motor e a bomba, ou unha para ambos dispositivos situados directamente na bomba. A (s) unidade (s) de control procesa sinais procedentes dunha serie de sensores, o que se ve claramente na seguinte figura.

Desde o punto de vista do deseño, o principio de funcionamento da bomba é esencialmente o mesmo que o dun sistema accionado mecánicamente. A bomba de inxección con distribución radial consiste nunha bomba de cámara de paletas cunha válvula de control de presión e unha válvula de aceleración de fluxo. A súa tarefa é aspirar combustible, crear presión no interior do acumulador (aproximadamente 2 MPa) e repostar cunha bomba de pistón radial de alta presión que crea a presión necesaria para unha fina atomización-inxección de combustible nos cilindros (ata aproximadamente 160 MPa). . ). O eixe de levas xira xunto coa bomba de alta presión e subministra combustible aos cilindros do inxector individuais. Unha electroválvula rápida úsase para medir e regular a cantidade de combustible inxectado, que é controlada por sinais cunha frecuencia de pulso variable a través do el. a unidade está situada na bomba. A apertura e peche da válvula determina o tempo durante o cal o combustible é subministrado pola bomba de alta presión. Baseado nos sinais do sensor de ángulo inverso (posición angular do cilindro), determínase a posición angular instantánea do eixe motriz e do anel de leva durante a marcha atrás, a velocidade de rotación da bomba de inxección (en comparación cos sinais do cigüeñal sensor) e a posición do interruptor de inxección na bomba calcúlanse. A electroválvula tamén axusta a posición do interruptor de inxección, que xira o anel de leva da bomba de alta presión de acordo. Como resultado, os eixes que accionan os pistóns tarde ou cedo entran en contacto co anel de leva, o que leva a unha aceleración ou atraso no inicio da compresión. A válvula de cambio de inxección pode ser aberta e pechada continuamente pola unidade de control. O sensor de ángulo de dirección está situado nun anel que xira sincronicamente co anel de leva da bomba de alta presión. O xerador de impulsos está situado no eixe motriz da bomba. Os puntos dentados corresponden ao número de cilindros do motor. Cando o eixe de levas xira, os rolos de desprazamento móvense ao longo da superficie do anel de levas. Os pistóns empúxanse cara a dentro e presurizan o combustible a alta presión. A compresión do combustible a alta presión comeza despois da apertura da electroválvula por un sinal da unidade de control. O eixe distribuidor móvese a unha posición diante da saída de combustible comprimido ao cilindro correspondente. A continuación, o combustible condúcese a través da válvula de retención do acelerador ata o inxector, que o inxecta no cilindro. A inxección remata co peche da electroválvula. A válvula péchase aproximadamente despois de superar o punto morto inferior dos pistóns radiais da bomba, o inicio da subida de presión está controlado polo ángulo de superposición da leva (controlado polo interruptor de inxección). A inxección de combustible está afectada pola velocidade, a carga, a temperatura do motor e a presión ambiente. A unidade de control tamén avalía a información do sensor de posición do cigüeñal e o ángulo do eixe de transmisión na bomba. A unidade de control usa o sensor de ángulo para determinar a posición exacta do eixe motriz da bomba e do interruptor de inxección.

1. - Bomba de extrusión de paletas con válvula de control de presión.

2. – sensor de ángulo de xiro

3. - elemento de control da bomba

4. - bomba de alta presión con eixe de levas e válvula de purga.

5. - interruptor de inxección con válvula de conmutación

6. - electroválvula de alta presión

Bomba axial (VP30)

Pódese aplicar un sistema de control electrónico similar a unha bomba de pistón rotativo, como a bomba tipo Bosch VP 30-37, que se usa en turismos dende 1989. Nunha bomba de combustible axial VE controlada por un gobernador excéntrico mecánico. a viaxe efectiva e a dose de combustible determinan a posición da panca de cambio. Por suposto, os axustes máis precisos conséguense electrónicamente. O regulador electromagnético da bomba de inxección é un regulador mecánico e os seus sistemas adicionais. A unidade de control determina a posición do regulador electromagnético na bomba de inxección, tendo en conta os sinais de varios sensores que controlan o rendemento do motor.

Finalmente, algúns exemplos das mencionadas bombas en vehículos específicos.

Bomba de combustible rotativa con motor de pistón axial VP30 usa por exemplo Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW

VP37 utiliza un motor 1,9 SDi e TDi (66 kW).

Bomba de inxección rotativa con pistóns radiais VP44 usado en vehículos:

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

Audi A4 / A6 2,5 TDi

BMW 320d (100 kW)

Un deseño similar é unha bomba de inxección rotativa con pistóns radiais Nippon-Denso no Mazde DiTD (74 kW).