柴油发动机喷射系统 - 带旋转泵 VP 30、37 和 VP 44 的直接喷射

不断上涨的燃油价格促使制造商加紧开发柴油发动机。 直到 80 年代末，他们除了使用汽油发动机外，还只演奏第二小提琴。 罪魁祸首是它们的笨重、噪音和振动，即使显着降低油耗也无法弥补这些。 即将收紧法律要求以减少废气中污染物的排放，情况应该会更加恶化。 与其他领域一样，无所不能的电子产品为柴油发动机提供了帮助。

80年代末，尤其是90年代，逐步引入了电子柴油发动机控制（EDC），显着提高了柴油发动机的性能。 结果证明，主要优点是通过更高的压力实现更好的燃油雾化，以及根据当前情况和发动机的需要进行电子控制的燃油喷射。 我们中的许多人会从现实生活中记得什么样的“超前”导致了传奇的1,9 TDi引擎以友好的方式推出。 如同魔杖般的气味，迄今为止笨重的 1,9 D/TD 成为了一个能耗极低的敏捷运动员。

在本文中，我们将告诉您旋转注射泵的工作原理。 我们将首先解释机械控制的转子泵是如何工作的，然后是电子控制的泵。 一个例子是来自博世的喷射泵，该公司曾经是并且仍然是乘用车柴油发动机喷射系统的先驱和最大制造商。

带有旋转泵的喷射单元同时向发动机的所有气缸供应燃料。 通过分配器活塞将燃料分配到各个喷射器。 根据活塞的运动，旋转凸轮泵分为轴向（带有一个活塞）和径向（带有两到四个活塞）。

带轴向柱塞和分配器的旋转喷射泵

为了说明，我们将使用著名的博世 VE 泵。 该泵由进料泵、高压泵、速度控制器和喷射开关组成。 进料叶片泵将燃料输送到泵吸入空间，从那里燃料进入高压部分，在那里它被压缩到所需的压力。 分配器活塞同时进行滑动和旋转运动。 滑动运动是由与活塞牢固连接的轴向凸轮引起的。 这允许燃料被吸入并通过压力阀供应到发动机燃料系统的高压管线。 由于控制活塞的旋转运动，实现了活塞中的分配槽与通道相反地旋转，各个气缸的高压管路通过该通道连接到活塞上方的泵头部空间。 在活塞运动到下止点的过程中，当进气管的横截面和活塞中的凹槽相互打开时，燃料被吸入。

带有径向活塞的旋转喷射泵

带有径向活塞的旋转泵提供更高的注射压力。 这种泵包含两到四个活塞，这些活塞将固定在活塞内的凸轮环移向喷射开关。 凸轮环的凸耳与给定的发动机气缸一样多。 当泵轴旋转时，活塞在滚子的帮助下沿着凸轮环的轨迹运动，并将凸轮突起推入高压空间。 进料泵的转子与注射泵的驱动轴相连。 供油泵设计用于在高压燃油泵正常运行所需的压力下将燃油从油箱供应到高压燃油泵。 燃料通过分配器转子供应给径向活塞，分配器转子与喷射泵轴刚性连接。 在分配器转子的轴线上有一个中心孔，该孔将径向活塞的高压空间与横向孔连接起来，用于从供油泵供应燃料并将高压燃料排放到各个气缸的喷射器。 在连接转子孔的横截面和泵定子中的通道时，燃料进入喷嘴。 从那里，燃料通过高压管路流到发动机气缸的各个喷油器。 通过限制从供给泵流向泵的高压部分的燃料流量来调节喷射的燃料量。

电子控制旋转喷射泵

欧洲车辆中最常用的电控高压旋转泵是 Bosch VP30 系列，它使用轴向柱塞马达产生高压，而 VP44 则使用两个或三个径向柱塞创建容积泵。 使用轴流泵可以实现高达 120 MPa 的最大喷嘴压力，使用径向泵可以达到 180 MPa。 该泵由电子发动机控制系统 EDC 控制。 在生产的早期，控制系统分为两个系统，一个由发动机管理系统控制，另一个由喷油泵控制。 逐渐地，开始使用一个直接位于泵上的通用控制器。

离心泵 (VP44)

这种类型最常见的泵之一是来自博世的 VP 44 径向柱塞泵。 该泵于 1996 年作为乘用车和轻型商用车的高压燃油喷射系统推出。 第一个使用该系统的制造商是欧宝，它在其 Vectra 44 / 2,0 DTi 的四缸柴油发动机中安装了 VP2,2 泵。 紧随其后的是配备 2,5 TDi 发动机的奥迪。 在这种类型中，喷射的开始和燃油消耗的调节完全通过电磁阀进行电子控制。 如前所述，整个喷射系统由两个独立的控制单元控制，分别用于发动机和泵，或者一个用于直接位于泵中的两个设备。 控制单元处理来自多个传感器的信号，如下图所示。

从设计的角度来看，泵的工作原理与机械驱动系统的工作原理基本相同。 径向分配的高压燃油泵由带压力控制阀和流量节流阀的叶片室泵组成。 它的任务是吸入燃油，在蓄能器内产生压力（约 2 MPa）并使用高压径向活塞泵加油，该泵产生必要的压力以将燃油精细雾化喷射到气缸中（最高约 160 MPa） . ). 凸轮轴与高压泵一起旋转并向各个喷油器气缸供油。 快速电磁阀用于测量和调节喷射的燃油量，该量由具有可变脉冲频率的信号通过 el 控制。 该装置位于泵上。 阀门的开启和关闭决定了高压泵供油的时间。 根据倒档角度传感器（气缸角位置）的信号，确定倒档时驱动轴和凸轮环的瞬时角位置，喷油泵的转速（与曲轴的信号比较）传感器）和泵中注入开关的位置被计算。 电磁阀还调节喷油开关的位置，从而相应地旋转高压泵的凸轮环。 结果，驱动活塞的轴迟早会与凸轮环接触，这会导致压缩开始加速或延迟。 喷射转换阀可以由控制单元连续打开和关闭。 转向角传感器位于一个与高压泵凸轮环同步旋转的环上。 脉冲发生器位于泵驱动轴上。 锯齿状点对应于发动机中的气缸数。 当凸轮轴旋转时，换档滚轮沿凸轮环表面移动。 活塞被向内推动并将燃料加压至高压。 在电磁阀通过控制单元发出的信号打开后，高压下的燃油开始压缩。 分配器轴移动到相应气缸的压缩燃料出口前方的位置。 然后燃油通过节气门单向阀输送到喷油器，喷油器将其喷入气缸。 喷射随着电磁阀的关闭而结束。 在克服泵径向活塞的下死点后，阀门大约关闭，压力上升的开始由凸轮重叠角控制（由喷射开关控制）。 燃油喷射受速度、负载、发动机温度和环境压力的影响。 控制单元还评估来自曲轴位置传感器和泵中驱动轴角度的信息。 控制单元使用角度传感器来确定泵驱动轴和注射开关的准确位置。

1. - 带压力控制阀的叶片挤压泵。

2. – 旋转角度传感器

3. - 泵控制元件

4. - 带凸轮轴和排放阀的高压泵。

5. - 带切换阀的喷射开关

6.-高压电磁阀

轴流泵 (VP30)

类似的电子控制系统可以应用于旋转柱塞泵，例如博世VP 30-37型泵，自1989年以来一直用于乘用车。 在由机械偏心调速器控制的 VE 轴流燃油泵中。 有效行程和燃油剂量决定了变速杆的位置。 当然，更精确的设置是通过电子方式实现的。 喷射泵中的电磁调节器是一个机械调节器及其附加系统。 控制单元确定喷射泵中电磁调节器的位置，同时考虑来自监控发动机性能的各种传感器的信号。

最后，举几个在特定车辆中提到的泵的例子。

带轴向柱塞马达的旋转燃油泵 VP30 使用例如福特福克斯 1,8 TDDi 66 kW

VP37 使用 1,9 SDi 和 TDi 发动机（66 kW）。

带有径向活塞的旋转喷射泵 VP44 用于车辆：

欧宝 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V

奥迪 A4 / A6 2,5 TDi

宝马 320d（100 千瓦）

类似的设计是马自德 DiTD (74 kW) 中带有 Nippon-Denso 径向活塞的旋转喷射泵。