柴油發動機噴射系統 - 帶旋轉泵 VP 30、37 和 VP 44 的直接噴射

不斷上漲的燃油價格促使製造商加緊開發柴油發動機。 直到 80 年代末，他們除了使用汽油發動機外，還只演奏第二小提琴。 罪魁禍首是它們的笨重、噪音和振動，即使顯著降低油耗也無法彌補這些。 即將收緊法律要求以減少廢氣中污染物的排放，情況應該會更加惡化。 與其他領域一樣，無所不能的電子產品為柴油發動機提供了幫助。

80年代末，尤其是90年代，逐步引入了電子柴油發動機控制（EDC），顯著提高了柴油發動機的性能。 結果證明，主要優點是通過更高的壓力實現更好的燃油霧化，以及根據當前情況和發動機的需要進行電子控制的燃油噴射。 我們中的許多人會從現實生活中記住什麼樣的“超前”導致了傳奇的 1,9 TDi 引擎的推出。 就像一根魔杖，迄今為止笨重的1,9 D / TD已經成為一個能耗極低的敏捷運動員。

在本文中，我們將告訴您旋轉注射泵的工作原理。 我們將首先解釋機械控制的轉子泵是如何工作的，然後是電子控制的泵。 一個例子是來自博世的噴射泵，該公司一直並且仍然是乘用車柴油發動機噴射系統的先驅和最大製造商。

帶有旋轉泵的噴射單元同時向發動機的所有氣缸供應燃料。 燃料通過分配器活塞分配到各個噴油器。 根據活塞的運動，旋轉凸輪泵分為軸向（帶有一個活塞）和徑向（帶有兩到四個活塞）。

帶軸向柱塞和分配器的旋轉噴射泵

為了說明，我們將使用著名的博世 VE 泵。 該泵由進料泵、高壓泵、速度控制器和噴射開關組成。 進料葉片泵將燃料輸送到泵吸入空間，從那裡燃料進入高壓部分，在那裡它被壓縮到所需的壓力。 分配器活塞同時進行滑動和旋轉運動。 滑動運動是由與活塞牢固連接的軸向凸輪引起的。 這允許燃料被吸入並通過壓力閥供應到發動機燃料系統的高壓管線。 由於控制活塞的旋轉運動，實現了活塞中的分配槽與通道相反地旋轉，各個氣缸的高壓管路通過該通道連接到活塞上方的泵頭部空間。 在活塞運動到下止點的過程中，當進氣管的橫截面和活塞中的凹槽相互打開時，燃料被吸入。

帶有徑向活塞的旋轉噴射泵

帶有徑向活塞的旋轉泵提供更高的注射壓力。 這種泵包含兩到四個活塞，這些活塞將固定在活塞內的凸輪環移向噴射開關。 凸輪環的凸耳與給定的發動機氣缸一樣多。 當泵軸旋轉時，活塞在滾子的幫助下沿著凸輪環的軌跡運動，並將凸輪突起推入高壓空間。 進料泵的轉子與註射泵的驅動軸相連。 供油泵設計用於在高壓燃油泵正常運行所需的壓力下將燃油從油箱供應到高壓燃油泵。 燃料通過分配器轉子供應給徑向活塞，分配器轉子與噴射泵軸剛性連接。 在分配器轉子的軸線上有一個中心孔，該孔將徑向活塞的高壓空間與橫向孔連接起來，用於從供油泵供應燃料並將高壓燃料排放到各個氣缸的噴油器。 在連接轉子孔的橫截面和泵定子中的通道時，燃料進入噴嘴。 從那裡，燃料通過高壓管路流到發動機氣缸的各個噴油器。 通過限制從供給泵流向泵的高壓部分的燃料流量來調節噴射的燃料量。

電子控制旋轉噴射泵

歐洲車輛中最常用的電控高壓旋轉泵是 Bosch VP30 系列，它使用軸向柱塞馬達產生高壓，而 VP44 則使用兩個或三個徑向柱塞創建容積泵。 使用軸流泵可以實現高達 120 MPa 的最大噴嘴壓力，使用徑向泵可以達到 180 MPa。 該泵由電子發動機控制系統 EDC 控制。 在生產的早期，控制系統分為兩個系統，一個由發動機管理系統控制，另一個由噴油泵控制。 逐漸地，開始使用一個直接位於泵上的通用控制器。

離心泵 (VP44)

這種類型最常見的泵之一是來自博世的 VP 44 徑向柱塞泵。 該泵於 1996 年作為乘用車和輕型商用車的高壓燃油噴射系統推出。 第一個使用該系統的製造商是歐寶，它在其 Vectra 44 / 2,0 DTi 的四缸柴油發動機中安裝了 VP2,2 泵。 緊隨其後的是配備 2,5 TDi 發動機的奧迪。 在這種類型中，噴射的開始和燃油消耗的調節完全通過電磁閥進行電子控制。 如前所述，整個噴射系統由兩個獨立的控制單元控制，分別用於發動機和泵，或者一個用於直接位於泵中的兩個設備。 控制單元處理來自多個傳感器的信號，如下圖所示。

從設計的角度來看，泵的工作原理與機械驅動系統的工作原理基本相同。 徑向分配的高壓燃油泵由帶壓力控制閥和流量節流閥的葉片室泵組成。 它的任務是吸入燃油，在蓄能器內產生壓力（約 2 MPa）並使用高壓徑向活塞泵加油，該泵產生必要的壓力以將燃油精細霧化噴射到氣缸中（最高約 160 MPa） . ). 凸輪軸與高壓泵一起旋轉並向各個噴油器氣缸供油。 快速電磁閥用於測量和調節噴射的燃油量，該量由具有可變脈衝頻率的信號通過 el 控制。 該裝置位於泵上。 閥門的開啟和關閉決定了高壓泵供油的時間。 根據倒車角傳感器（氣缸角位置）的信號，確定倒車時驅動軸和凸輪環的瞬時角位置，噴油泵的轉速（與曲軸的信號相比）傳感器）和泵中註入開關的位置被計算。 電磁閥還調節噴油開關的位置，從而相應地旋轉高壓泵的凸輪環。 結果，驅動活塞的軸遲早會與凸輪環接觸，這會導致壓縮開始加速或延遲。 噴射轉換閥可以由控制單元連續打開和關閉。 轉向角傳感器位於一個與高壓泵凸輪環同步旋轉的環上。 脈衝發生器位於泵的驅動軸上。 鋸齒狀點對應於發動機中的氣缸數。 當凸輪軸旋轉時，換檔滾輪沿凸輪環表面移動。 活塞被向內推動並將燃料加壓至高壓。 在電磁閥通過控制單元發出的信號打開後，高壓下的燃油開始壓縮。 分配器軸移動到相應氣缸的壓縮燃料出口前方的位置。 然後燃油通過節氣門單向閥輸送到噴油器，噴油器將其噴入氣缸。 噴射隨著電磁閥的關閉而結束。 在克服泵徑向活塞的下死點後，閥門大約關閉，壓力上升的開始由凸輪重疊角控制（由噴射開關控制）。 燃油噴射受速度、負載、發動機溫度和環境壓力的影響。 控制單元還評估來自曲軸位置傳感器和泵中驅動軸角度的信息。 控制單元使用角度傳感器來確定泵驅動軸和注射開關的準確位置。

1. - 帶壓力控制閥的葉片擠壓泵。

2. – 旋轉角度傳感器

3. - 泵控制元件

4. - 帶凸輪軸和排放閥的高壓泵。

5. - 帶切換閥的噴射開關

6.-高壓電磁閥

軸流泵 (VP30)

類似的電子控制系統可以應用於旋轉柱塞泵，例如博世VP 30-37泵，自1989年以來一直用於乘用車。 在由機械偏心調速器控制的 VE 軸流燃油泵中。 有效行程和燃油劑量決定了變速桿的位置。 當然，更精確的設置是通過電子方式實現的。 噴射泵中的電磁調節器是一個機械調節器及其附加系統。 控制單元確定噴射泵中電磁調節器的位置，同時考慮來自監控發動機性能的各種傳感器的信號。

最後，舉幾個在特定車輛中提到的泵的例子。

帶軸向柱塞馬達的旋轉燃油泵 VP30 使用例如福特福克斯 1,8 TDDi 66 kW

VP37 使用 1,9 SDi 和 TDi 發動機（66 kW）。

帶有徑向活塞的旋轉噴射泵 VP44 用於車輛：

歐寶 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V

奧迪 A4 / A6 2,5 TDi

寶馬 320d（100 千瓦）

類似的設計是馬自德 DiTD (74 kW) 中帶有 Nippon-Denso 徑向活塞的旋轉噴射泵。