디젤 엔진 분사 시스템 - 로터리 펌프 VP 30, 37 및 VP 44를 사용한 직접 분사
지속적으로 상승하는 연료 가격으로 인해 제조업체는 디젤 엔진 개발에 박차를 가하고 있습니다. 80년대 말까지 휘발유 엔진 외에 제XNUMX바이올린만 연주했다. 주요 원인은 부피, 소음 및 진동이었으며 연료 소비가 훨씬 낮아도 보상되지 않았습니다. 배기 가스의 오염 물질 배출을 줄이기 위한 법적 요구 사항이 곧 강화됨에 따라 상황이 악화되었을 것입니다. 다른 분야와 마찬가지로 만능 전자가 디젤 엔진에 도움의 손길을 내밀었습니다.
80년대 후반, 특히 90년대에는 전자식 디젤 엔진 제어 장치(EDC)가 점차 도입되어 디젤 엔진의 성능이 크게 향상되었습니다. 주요 이점은 현재 상황과 엔진의 요구에 따라 전자적으로 제어되는 연료 분사뿐만 아니라 고압을 통해 달성되는 더 나은 연료 분무로 밝혀졌습니다. 우리 중 많은 사람들은 실제 경험을 통해 어떤 종류의 "진행"이 전설적인 1,9 TDi 엔진을 출시했는지 기억할 것입니다. 마술 지팡이처럼 지금까지 부피가 큰 1,9 D / TD는 에너지 소비가 극히 적은 민첩한 운동 선수가되었습니다.
이 기사에서는 회전식 분사 펌프의 작동 방식에 대해 설명합니다. 먼저 기계적으로 제어되는 로터리 로브 펌프가 어떻게 작동하는지 설명한 다음 전자적으로 제어되는 펌프를 설명합니다. 예를 들어 Bosch의 분사 펌프는 승용차의 디젤 엔진용 분사 시스템의 개척자이자 최대 제조업체입니다.
로터리 펌프가 있는 분사 장치는 엔진의 모든 실린더에 동시에 연료를 공급합니다. 연료는 분배기 피스톤에 의해 개별 인젝터로 분배됩니다. 피스톤의 움직임에 따라 로터리 로브 펌프는 액시얼(피스톤 XNUMX개 포함)과 레이디얼(피스톤 XNUMX~XNUMX개 포함)으로 나뉩니다.
액시얼 피스톤과 분배기가 있는 회전식 분사 펌프
설명을 위해 잘 알려진 Bosch VE 펌프를 사용합니다. 펌프는 공급 펌프, 고압 펌프, 속도 컨트롤러 및 분사 스위치로 구성됩니다. 피드 베인 펌프는 연료를 펌프 흡입 공간으로 전달합니다. 여기서 연료는 고압 섹션으로 들어가고 필요한 압력으로 압축됩니다. 분배기 피스톤은 슬라이딩과 회전 운동을 동시에 수행합니다. 슬라이딩 동작은 피스톤에 단단히 연결된 축 방향 캠에 의해 발생합니다. 이를 통해 연료가 흡입되어 압력 밸브를 통해 엔진 연료 시스템의 고압 라인에 공급됩니다. 제어 피스톤의 회전 운동으로 인해 개별 실린더의 고압 라인이 피스톤 위의 펌프 헤드 공간에 연결되는 채널과 반대 방향으로 피스톤의 분배 홈이 회전합니다. 피스톤이 하사점으로 이동하는 동안 흡기 덕트의 단면과 피스톤의 홈이 서로 열려 있을 때 연료가 흡입됩니다.
레이디얼 피스톤이 있는 회전식 분사 펌프
레이디얼 피스톤이 있는 로터리 펌프는 더 높은 사출 압력을 제공합니다. 이러한 펌프에는 실린더의 피스톤에 고정된 캠 링을 분사 스위치 쪽으로 움직이는 XNUMX~XNUMX개의 피스톤이 있습니다. 캠 링에는 주어진 엔진 실린더만큼 많은 러그가 있습니다. 펌프 샤프트가 회전함에 따라 피스톤은 롤러의 도움으로 캠 링의 궤적을 따라 이동하고 캠 돌출부를 고압 공간으로 밀어 넣습니다. 공급 펌프의 로터는 분사 펌프의 구동축에 연결됩니다. 공급 펌프는 올바른 작동에 필요한 압력으로 탱크에서 고압 연료 펌프로 연료를 공급하도록 설계되었습니다. 연료는 분사 펌프 샤프트에 단단히 연결된 분배기 로터를 통해 레이디얼 피스톤에 공급됩니다. 분배기 로터의 축에는 공급 펌프에서 연료를 공급하고 고압 연료를 개별 실린더의 인젝터로 배출하기 위한 횡단 구멍과 레이디얼 피스톤의 고압 공간을 연결하는 중앙 구멍이 있습니다. 연료는 로터 보어의 단면과 펌프 스테이터의 채널을 연결하는 순간 노즐로 나옵니다. 거기에서 연료는 고압 라인을 통해 엔진 실린더의 개별 인젝터로 흐릅니다. 분사된 연료량의 조절은 공급 펌프에서 펌프의 고압 부분으로 흐르는 연료의 흐름을 제한함으로써 발생합니다.
전자 제어 회전식 주입 펌프
유럽에서 차량에 사용되는 가장 일반적인 전자 제어식 고압 로터리 펌프는 액시얼 피스톤 모터로 고압을 생성하는 Bosch VP30 시리즈와 44개 또는 120개의 레이디얼 피스톤으로 양변위 펌프를 생성하는 VP180입니다. 축류 펌프를 사용하면 최대 XNUMXMPa의 최대 노즐 압력을 달성할 수 있고 방사형 펌프를 사용하면 최대 XNUMXMPa를 달성할 수 있습니다. 펌프는 전자 엔진 제어 시스템 EDC에 의해 제어됩니다. 생산 초기에 제어 시스템은 두 개의 시스템으로 나뉘었는데, 그 중 하나는 엔진 관리 시스템에 의해 제어되었고 다른 하나는 분사 펌프에 의해 제어되었습니다. 점차적으로 펌프에 직접 위치한 하나의 공통 컨트롤러가 사용되기 시작했습니다.
원심 펌프(VP44)
이 유형의 가장 일반적인 펌프 중 하나는 Bosch의 VP 44 레이디얼 피스톤 펌프입니다. 이 펌프는 승용차 및 경 상용차용 고압 연료 분사 시스템으로 1996년에 도입되었습니다. 이 시스템을 사용한 최초의 제조업체는 Vectra 44 / 2,0 DTi의 2,2기통 디젤 엔진에 VP2,5 펌프를 설치한 Opel이었습니다. 그 뒤를 아우디가 XNUMX TDi 엔진을 장착했습니다. 이 유형에서 분사 시작과 연료 소비 조절은 솔레노이드 밸브를 통해 전자적으로 완전히 제어됩니다. 이미 언급했듯이 전체 분사 시스템은 엔진과 펌프에 대해 별도로 두 개의 개별 제어 장치 또는 펌프에 직접 위치한 두 장치에 대해 하나씩 제어됩니다. 제어 장치는 아래 그림에서 명확하게 볼 수 있는 여러 센서의 신호를 처리합니다.
설계 관점에서 펌프의 작동 원리는 본질적으로 기계 구동 시스템의 작동 원리와 동일합니다. 방사형 분포의 고압 연료 펌프는 압력 제어 밸브와 유량 조절 밸브가 있는 베인 챔버 펌프로 구성됩니다. 그 임무는 연료를 흡입하고 어큐뮬레이터 내부에 압력(약 2MPa)을 생성하고 실린더에 연료를 미세 분무 주입하는 데 필요한 압력(최대 약 160MPa)을 생성하는 고압 방사형 피스톤 펌프로 연료를 보급하는 것입니다. . ). 캠축은 고압 펌프와 함께 회전하여 개별 인젝터 실린더에 연료를 공급합니다. 고속 솔레노이드 밸브는 분사된 연료의 양을 측정하고 조절하는 데 사용되며, 이는 el을 통해 가변 펄스 주파수의 신호에 의해 제어됩니다. 장치는 펌프에 있습니다. 밸브의 개폐는 고압 펌프에 의해 연료가 공급되는 시간을 결정합니다. 후진각 센서(실린더의 각위치)로부터의 신호에 기초하여, 역회전시 구동축과 캠링의 순간 각위치가 결정되고, 분사펌프의 회전속도(크랭크축의 신호와 비교하여) 센서) 및 펌프의 분사 스위치 위치가 계산됩니다. 솔레노이드 밸브는 또한 고압 펌프의 캠 링을 그에 따라 회전시키는 분사 스위치의 위치를 조정합니다. 결과적으로 조만간 피스톤을 구동하는 샤프트가 캠 링과 접촉하여 압축 시작이 가속화되거나 지연됩니다. 분사 전환 밸브는 제어 장치에 의해 연속적으로 열리고 닫힐 수 있습니다. 조향각 센서는 고압 펌프의 캠 링과 동시에 회전하는 링에 있습니다. 펄스 발생기는 펌프의 구동축에 있습니다. 들쭉날쭉한 점은 엔진의 실린더 수에 해당합니다. 캠축이 회전하면 시프트 롤러가 캠 링의 표면을 따라 움직입니다. 피스톤이 안쪽으로 밀려 연료를 고압으로 가압합니다. 고압의 연료 압축은 제어 장치의 신호에 의해 솔레노이드 밸브가 열린 후 시작됩니다. 분배기 샤프트는 해당 실린더에 대한 압축 연료 배출구 앞의 위치로 이동합니다. 그런 다음 연료는 스로틀 체크 밸브를 통해 인젝터로 파이프되어 실린더에 분사됩니다. 주입은 솔레노이드 밸브를 닫음으로써 끝납니다. 밸브는 펌프 레이디얼 피스톤의 하사점을 극복한 후 대략 닫히고 압력 상승의 시작은 캠 오버랩 각도(분사 스위치로 제어)에 의해 제어됩니다. 연료 분사는 속도, 부하, 엔진 온도 및 주변 압력의 영향을 받습니다. 제어 장치는 또한 크랭크축 위치 센서의 정보와 펌프의 구동축 각도를 평가합니다. 제어 장치는 각도 센서를 사용하여 펌프의 구동축과 분사 스위치의 정확한 위치를 결정합니다.
1. - 압력 제어 밸브가 있는 베인 압출 펌프.
2. – 회전 각도 센서
3. - 펌프 제어 요소
4. - 캠축과 배출 밸브가 있는 고압 펌프.
5. - 스위칭 밸브가 있는 분사 스위치
6. - 고압 솔레노이드 밸브
액시얼 펌프(VP30)
유사한 전자 제어 시스템이 30년부터 승용차에 사용된 Bosch 유형 VP 37-1989 펌프와 같은 로터리 피스톤 펌프에 적용될 수 있습니다. 기계적 편심 조속기에 의해 제어되는 VE 축류 연료 펌프에서. 유효 이동 거리와 연료량에 따라 기어 레버의 위치가 결정됩니다. 물론 더 정확한 설정은 전자적으로 이루어집니다. 주입 펌프의 전자기 조절기는 기계적 조절기 및 추가 시스템입니다. 제어 장치는 엔진 성능을 모니터링하는 다양한 센서의 신호를 고려하여 분사 펌프에서 전자기 조절기의 위치를 결정합니다.
마지막으로 특정 차량에서 언급된 펌프의 몇 가지 예입니다.
액시얼 피스톤 모터가 있는 회전식 연료 펌프 VP30 Ford Focus 1,8 TDDi 66kW 등 사용
VP37 1,9 SDI 및 TDi 엔진(66kW)을 사용합니다.
레이디얼 피스톤이 있는 회전식 분사 펌프 VP44 차량에 사용:
오펠 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V
아우디 A4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d(100kW)
유사한 설계는 Mazde DiTD(74kW)에 Nippon-Denso 방사형 피스톤이 있는 회전식 주입 펌프입니다.
