насос-форсунка
Насос -форсунка ( UI ) — это интегрированная система непосредственного впрыска топлива под высоким давлением для дизельных двигателей , объединяющая -форсунку форсунку и ТНВД в одном компоненте. Используемый плунжерный насос обычно приводится в действие общим распределительным валом . В насос-форсунке устройство обычно смазывается и охлаждается самим топливом.
Впрыск под высоким давлением обеспечивает преимущества в мощности и расходе топлива по сравнению с предыдущим впрыском топлива под более низким давлением, поскольку топливо впрыскивается в виде большего количества более мелких капель, что дает гораздо более высокое соотношение площади поверхности к объему. Это обеспечивает улучшенное испарение с поверхности капель топлива и, следовательно, более эффективное соединение атмосферного кислорода с испаренным топливом, обеспечивая более полное и чистое сгорание.
История
[ редактировать ]был выдан патент В 1911 году в Великобритании на насос-форсунку, напоминающую те, что используются сегодня Фредериком Ламплоу . [1]
Коммерческое использование насос-форсунок в США началось в начале 1930-х годов на двигателях Winton , приводивших в движение локомотивы, лодки и даже подводные лодки ВМС США . [2] а в 1934 году Артур Филден получил патент США № 1981913. [3] по конструкции насос-форсунки [4] позже использовался для General Motors двухтактных дизельных двигателей . В большинстве дизельных двигателей среднего размера использовался один насос и отдельные форсунки, но некоторые производители, такие как Detroit Diesel, [5] и Electro-Motive Diesel стали хорошо известны благодаря предпочтению насос-форсунок, в которых насос высокого давления находится внутри самой форсунки. В презентации Э.В. Кеттеринга по ASME 1951 года подробно рассказывается о разработке современного насос-форсунки. [6] Также Cummins PT (давление-время) представляет собой форму агрегатного впрыска, при которой топливные форсунки расположены на общей топливной рампе, питаемой насосом низкого давления, а форсунки приводятся в действие третьим кулачком распределительного вала. Давление определяет, сколько топлива получат форсунки, а время определяется кулачком.
В 1994 году компания Robert Bosch GmbH поставила первый насос-форсунку с электронным управлением для коммерческого транспорта, а вскоре за ним последовали и другие производители. В 1995 году компания Electromotive Diesel перевела свои дизельные двигатели 710 на электронный впрыск топлива, используя EUI , который заменяет UI.
Сегодня основные производители включают Robert Bosch GmbH , CAT , [7] Камминс [8] Дельфи [9] [10] Детройт Дизель , Электромоторный Дизель . [11]
Дизайн и технологии
[ редактировать ]Конструкция насос-форсунки исключает необходимость использования топливных трубок высокого давления и, следовательно, связанных с ними неисправностей, а также позволяет создавать гораздо более высокое давление впрыска. Система насос-форсунок обеспечивает точную синхронизацию впрыска и степень контроля, как в системе Common Rail . [12]
Насос-форсунка установлена в головке блока цилиндров двигателя , куда топливо подается через встроенные каналы, выточенные непосредственно в головке блока цилиндров. Каждая форсунка имеет свой насосный элемент, а в случае электронного управления топливный электромагнитный клапан еще и . Топливная система разделена на систему подачи топлива низкого давления (<500 кПа ) и систему впрыска высокого давления (<2000 бар ). [13]
 | Этот список нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2020 г. ) |
Технические характеристики:
- Особенностью насос-форсунки является то, что каждому цилиндру соответствует отдельный насос.
- Таким образом, насос и форсунка объединены в компактный узел, который устанавливается непосредственно в головку блока цилиндров.
- Система насос-форсунок обеспечивает высокое давление впрыска до 2200 бар.
Преимущества:
- Высокая производительность для чистого и мощного двигателя
- Высокая мощность двигателя в сочетании с низким расходом топлива и низким уровнем выбросов двигателя.
- Высокая эффективность благодаря компактной конструкции
- Низкий уровень шума благодаря непосредственной сборке в блоке цилиндров.
- Давление впрыска до 2200 бар для идеального сочетания топливовоздушной смеси.
Принцип работы
[ редактировать ]
Базовую операцию можно описать как последовательность четырех отдельных фаз: фаза наполнения , фаза разлива , фаза впрыска и фаза снижения давления .
низкого давления Топливоподкачивающий насос подает отфильтрованное дизельное топливо в топливные каналы головки блока цилиндров и в каждое топливное отверстие плунжерного насоса постоянного хода, который приводится в действие верхним распределительным валом .
- Фаза заполнения
- Насосный элемент с постоянным ходом на пути вверх всасывает топливо из питающего канала в камеру, и пока электрический электромагнитный клапан остается обесточенным, топливопровод открыт.
- Фаза разлива
- Насосный элемент опускается, и пока электромагнитный клапан остается обесточенным, топливопровод открыт и топливо поступает в обратный канал.
- Фаза инъекции
- Насосный элемент все еще находится на пути вниз, на соленоид подается напряжение, и топливопровод немедленно закрывается. Топливо не может пройти обратно в обратный канал, и теперь сжимается плунжером до тех пор, пока давление не превысит удельное давление «открытия», а игла форсунки поднимется, позволяя впрыскивать топливо в камеру сгорания .
- Фаза снижения давления
- Плунжер все еще движется вниз, ЭБУ двигателя обесточивает соленоид при подаче необходимого количества топлива. Топливный клапан открывается, топливо может вытечь обратно в обратный канал, что приводит к падению давления. Что, в свою очередь, приводит к закрытию иглы форсунки; следовательно, топливо больше не впрыскивается.
- Краткое содержание
- Начало впрыска контролируется точкой закрытия соленоида, а количество впрыскиваемого топлива определяется временем закрытия, которое представляет собой продолжительность времени, в течение которого соленоид остается закрытым. Работа соленоида полностью контролируется ЭБУ двигателя.
Дополнительные функции
[ редактировать ]Использование электронного управления позволяет реализовать специальные функции; такие как момент впрыска с контролем температуры, балансировка цилиндров (плавный холостой ход), отключение отдельных цилиндров при частичной нагрузке для дальнейшего снижения выбросов и расхода топлива, а также многоимпульсный впрыск (более одного впрыска в течение одного цикла двигателя).
Использование и приложения
[ редактировать ]Топливные системы с насос-форсунками используются на самых разных транспортных средствах и двигателях; коммерческие автомобили таких производителей, как Volvo , Cummins , Detroit Diesel , CAT , Navistar International и легковые автомобили таких производителей, как Land Rover и Volkswagen Group , среди прочих, а также локомотивы Electromotive Diesel .
Volkswagen Group Основные марки использовали насос-форсунки (под маркой «Pumpe Düse» , [14] обычно сокращенно «PD» ) в с всасывающим дизельным впрыском (SDI) и турбонаддувом с прямым впрыском (TDI) дизельных двигателях , [15] однако этот метод впрыска топлива был заменен конструкцией с общей топливной магистралью, такой как новый 1.6 TDI.
В Северной Америке Volkswagen Jetta , Golf и New Beetle TDI 2004–2006 годов выпуска являются Pumpe Düse. [16] (доступно как в поколениях MK4, так и в MK5, с кодами двигателей BEW и BRM соответственно, в более старых моделях используется ТНВД с ременным приводом). [ нужна ссылка ]
Двигатели TDI с насос-форсунками PD производства Volkswagen Group также устанавливались на некоторые автомобили, продаваемые в Европе и на других рынках, где дизельное топливо имело выгодную цену, среди них были некоторые автомобили Chrysler/Dodge эпохи DaimlerChrysler, например Dodge Caliber. (MY07 BKD, MY08 BMR), Dodge Journey , Jeep Compass , Jeep Patriot .
Крупнейший производитель грузовых автомобилей и дизельных двигателей Volkswagen Group Scania AB также использует насос-форсунку, которую они называют « Pumpe-Düse-Einspritzung » или «PDE» .
Разработка и применение электроники с гидравлическим приводом (HEUI)
[ редактировать ]В 1993 году CAT и International Truck & Engine Corporation [17] представила «электронный блок впрыска с гидравлическим приводом» (HEUI), в котором форсунки больше не приводятся в действие распредвалом и могут создавать давление топлива независимо от оборотов двигателя. Впервые доступно на Navistar 7,3 л / 444 куб.см , V8 дизельном двигателе . HEUI использует давление моторного масла для силовой впрыск топлива под высоким давлением, при котором насос-форсунка обычно работает от распределительного вала двигателя .
Приложения HEUI включали Ford 7.3L и 6.0L Power Stroke, использовавшиеся в период с мая 1993 по 2007 год. International также использовала систему HEUI для нескольких двигателей, включая DT 466E , DT 570, T-444E , DT-466–570, MaxxForce 5, 7. , 9, 10, MaxxForce DT и VT365. [ сомнительно – обсудить ] Компания Caterpillar внедрила системы HEUI в модели 3116, 3126, C7, C9, среди других, а двигатель Daimler-Detroit Diesel Series 40, поставляемый компанией International, также включал топливную систему HEUI. Isuzu установила систему HEUI на свой 3,0-литровый двигатель 4JX1, установленный на Trooper и его вариантах. Система HEUI была заменена многими производителями на систему впрыска Common Rail , более новую технологию, обеспечивающую лучшую экономию топлива и внедряемые новые стандарты выбросов.
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ ДеЛюка, Фрэнк. «История впрыска топлива» (PDF) . www.disa.it. Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2011 года . Проверено 28 ноября 2009 г.
- ^ «Дизельный двигатель Winton 201A» . Архивировано из оригинала 26 июня 2009 года . Проверено 28 ноября 2009 г.
- ^ «Патент США 1981913» . Проверено 28 ноября 2009 г.
- ^ «Топливный насос А. Филдена» (PDF) . Проверено 28 ноября 2009 г.
- ^ Асмус, А.; Веллингтон, Б. (1994). Дизельные двигатели и топливные системы . Роберт Бош ГмбХ. ISBN 1-56091-542-0 .
- ^ Кеттеринг, EW (29 ноября 1951 г.). История и развитие локомотивного двигателя General Motors серии 567 . Ежегодное собрание ASME 1951 г. Атлантик-Сити, Нью-Джерси: Электромобильное подразделение корпорации General Motors.
- ^ «Топливные системы HEUI» (PDF) . Cat.com . Компания Caterpillar Inc., 1999 г. Проверено 4 ноября 2009 г.
- ^ «Топливные системы — системы впрыска под высоким давлением (HPI)» . Cummins.com . Камминс Инк . Проверено 29 апреля 2015 г.
- ^ «Системы впрыска и компоненты — дизельный насос-форсунка Delphi E1 с электронным управлением» . Delphi.com . ТОО «Делфи Автомотив». - Продукция производителя: Промышленность коммерческого транспорта. Архивировано из оригинала 30 декабря 2009 года . Проверено 4 ноября 2009 г.
- ^ «Системы и компоненты впрыска — дизельный насос-форсунка Delphi E3 с электронным управлением» . Delphi.com . ТОО «Делфи Автомотив». — Продукция производителя: Промышленность коммерческого транспорта . Проверено 4 ноября 2009 г.
- ^ «Denso нацелена на французских и американских автопроизводителей» . Europe.autonews.com. 17 октября 2005 г. Проверено 8 июля 2018 г.
- ^ «Насос-форсунка впрыска (ПДЭ – УИС)» . kfztech.de (на немецком языке) . Проверено 15 сентября 2009 г.
- ^ «Эффективный насос-форсунка» . BoschAutoParts.co.uk . Роберт Бош ГмбХ — Автомобильная промышленность. Архивировано из оригинала 31 марта 2009 года . Проверено 30 сентября 2008 г.
- ^ «Двигатель TDI 1,9 л с насосом Düse» (PDF) . Оберн-Хиллз, Мичиган 48326, США: Volkswagen of America, Inc. Октябрь 2003 г. Программа самообучения — номер курса 841303 . Проверено 4 ноября 2009 г.
{{cite web}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) - ^ «Системы легковых автомобилей – насос-форсунка (UIS)» . Bosch.de . Robert Bosch GmbH - Автомобильные технологии - Дизельные системы. Архивировано из оригинала 29 октября 2009 года . Проверено 4 ноября 2009 г.
- ^ «Индекс инструкций по эксплуатации Volkswagen Mk4 с турбодизелем для Jettas 2004–2005 годов и New Beetles и Golf 2004–2006 годов» .
- ^ «История HEUI — секрет Hot Shot» . Архивировано из оригинала 11 декабря 2017 года . Проверено 18 апреля 2018 г.
Ссылки
[ редактировать ]- Впрыск дизельного топлива, опубликовано Robert Bosch GmbH, 1994 г. ISBN 1-56091-542-0
- Дизельные двигатели и топливные системы, А. Асмус и Б. Веллингтон, 1988 г. ISBN 0-7299-0013-4