Инжектор - Unit injector

Рано Лукас электронный дизель насос-форсунка

А насос-форсунка (UI) представляет собой интегрированный прямой впрыск топлива система для дизельные двигатели, объединяя инжектор сопло и нагнетательный насос в одном компоненте. В плунжерный насос обычно используется распредвал. В насос-форсунках устройство обычно смазывается и охлаждается самим топливом.

Впрыск под высоким давлением обеспечивает преимущества в мощности и расходе топлива по сравнению с более ранним впрыском топлива при более низком давлении за счет впрыска топлива в виде большего количества более мелких капель, что дает гораздо более высокое отношение площади поверхности к объему. Это обеспечивает улучшенное испарение с поверхности капель топлива и, следовательно, более эффективное сочетание атмосферного кислорода с испаренным топливом, обеспечивая более полное и чистое сгорание.

История

В 1911 г. был выдан патент в г. Великобритания для насос-форсунок, аналогичных используемым сегодня, Фредерик Лэмплаф.[1]

Система насос-форсунок: оптимальное давление в каждом цилиндреСистема насос-форсунок - это система с электронным управлением, разработанная Bosch для непосредственного впрыска дизельного топлива. Подходит для легковых и легких коммерческих автомобилей с объемом двигателя до 5 л и мощностью двигателя 312 л.с., первая установка в серийные автомобили была произведена в 1998 году.

Napier Deltic оппозитно-поршневые двухтактные, секционные. Насосные форсунки расположены ниже желтых топливных каналов, приводятся в движение распределительным валом слева от них и впрыскивают в центр втулка цилиндра (бледно-синий).

Коммерческое использование насос-форсунок в НАС. началось в начале 1930-х годов Винтон двигатели для локомотивов, лодок и даже ВМС США подводные лодки[2] а в 1934 году Артуру Филдену был выдан патент США № 1881913.[3] по конструкции насос-форсунки[4] позже использовался для Дженерал Моторс двухтактные дизельные двигатели. В большинстве дизельных двигателей среднего размера используется один насос и отдельные форсунки, но некоторые производители, такие как Детройт Дизель[5] и Электро-Дизель стали хорошо известны тем, что отдали предпочтение насос-форсункам, в которых насос высокого давления находится внутри самого инжектора. В презентации ASME 1951 года Э.В. Кеттеринга подробно рассказывается о разработке современного блочного инжектора.[6]Также Cummins PT (давление-время) представляет собой форму единичного впрыска, при которой топливные форсунки находятся на общем распределителе, питаемом насосом низкого давления, а форсунки приводятся в действие третьим выступом на распределительном валу. Давление определяет, сколько топлива получают форсунки, а время определяется кулачком.

В 1994 г. Роберт Бош ГмбХ поставил первый электронный блок-форсунка для коммерческих автомобилей, и вскоре последовали другие производители. В 1995 году компания Electro-Motive Diesel преобразовала свой 710 дизельные двигатели с электронным впрыском топлива, используя EUI который заменяет UI.

Сегодня основные производители включают Роберт Бош ГмбХ, КОТ,[7] Cummins,[8] Delphi,[9][10] Детройт Дизель, Электро-Дизель.[11]

Дизайн и технологии

Конструкция насос-форсунки устраняет необходимость в топливных трубопроводах высокого давления и связанных с ними сбоях, а также позволяет иметь гораздо более высокое давление впрыска. Система насос-форсунок обеспечивает точное время впрыска и контроль количества, как в Аккумуляторная топливная система система .[12]

Насос-форсунка встроена в двигатель. крышка цилиндра, где топливо подается по встроенным каналам, выточенным непосредственно в головку блока цилиндров. Каждая форсунка имеет свой насосный элемент, а в случае электронного управления - топливный соленоидный клапан также. Топливная система делится на низкого давления (<500кПа ) системы подачи топлива и системы впрыска высокого давления (<2000бар ).[13]

Технические характеристики:

  • Особенностью системы насос-форсунок 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 низкими выбросами двигателя
  • Высокая эффективность благодаря компактной конструкции
  • Низкий уровень шума за счет непосредственной сборки в блоке цилиндров
  • Давление впрыска до 2200 бар для идеального сочетания топливовоздушной смеси.

Принцип работы

Анимированная сквозная диаграмма типичной топливной форсунки (нажмите, чтобы увидеть анимацию)
Пользовательский интерфейс Delphi E1 на Volvo D13A двигатель
Детали насос-форсунки Delphi E1

Базовую операцию можно описать как последовательность из четырех отдельных фаз: фаза наполнения, то фаза разлива, то фаза закачки, а фаза снижения давления.

Низкое давление топливный насос запасы фильтрованный дизельное топливо в крышка цилиндра топливные каналы, и в каждый топливный порт форсунки поршневой форсунки постоянного хода насоса, который верхний распредвал эксплуатируется.

Фаза заполнения
Поднимающийся вверх насосный элемент постоянного хода всасывает топливо из подающего канала в камеру, и до тех пор, пока электрический соленоидный клапан остается обесточенным, топливопровод открыт.
Фаза разлива
Насосный элемент опускается, и пока соленоидный клапан остается обесточенным, топливопровод открыт, и топливо поступает в обратный канал.
Фаза впрыска
Насосный элемент все еще опускается, соленоид находится под напряжением, и топливопровод закрыт. Топливо не может пройти обратно в обратный канал и теперь сжимается плунжером до тех пор, пока давление не превысит заданное давление «открытия», и игла форсунки поднимется, позволяя впрыскивать топливо в камера сгорания.
Фаза снижения давления
Плунжер все еще опускается, ЭБУ двигателя отключает питание соленоида, когда необходимое количество топлива подано, топливный клапан открывается, топливо может течь обратно в обратный канал, вызывая падение давления, что, в свою очередь, приводит к закрытию иглы форсунки, следовательно, впрыск топлива прекращается.
Резюме
Начало впрыска контролируется точкой закрытия соленоида, а количество впрыскиваемого топлива определяется временем закрытия, то есть продолжительностью времени, в течение которого соленоид остается закрытым. Работа соленоида полностью контролируется ЭБУ двигателя.

Дополнительные функции

Использование электронного управления позволяет выполнять специальные функции; такие как синхронизация впрыска с регулируемой температурой, 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).

Разработка и применение электроники с гидравлическим приводом (HEUI)

В 1993 г. КОТ и Международная корпорация грузовых автомобилей и двигателей[14] введена «система впрыска электронного блока с гидравлическим приводом» (HEUI), где форсунки больше не распредвал -работает и может нагнетать топливо независимо от оборотов двигателя. Впервые доступно на Navistar's 7.3L / 444 у.е., V8 дизель. HEUI использует давление моторного масла для впрыска топлива под высоким давлением, где обычным методом работы насос-форсунок является двигатель распредвал.

Приложения HEUI включали Ford 7.3L и 6.0L. Рабочий ход использовалась с мая 1993 по 2007 год. International также использовала систему HEUI для нескольких двигателей, включая DT 466E, ДТ 570, Т-444Э, Двигатели DT-466–570, MaxxForce 5, 7, 9, 10, MaxxForce DT и VT365.[сомнительный – обсудить] Гусеница встроенные системы HEUI в 3116, 3126, 3406e, C7 ACERT, C9 ACERT среди других и двигатель Daimler-Detroit Diesel Series 40, поставляемый International, также включают топливную систему HEUI.

Топливные системы насос-форсунок используются на самых разных транспортных средствах и двигателях; коммерческий автомобиль от таких производителей как Вольво, Cummins, Детройт Дизель, КОТ, Navistar International и легковые автомобили таких производителей, как Land Rover и Volkswagen Group, среди прочего, и локомотивы из Электро-Дизель.

Bosch Пользовательский интерфейс на двигателе Scania R164 V8

Мейнстрим Volkswagen Group маркиз использованные системы насос-форсунок (фирменные "Pumpe Düse",[15] обычно сокращенно «ПД») в их Всасывающий дизельный впрыск (SDI) и Прямой впрыск с турбонаддувом (TDI) дизельные двигатели,[16] однако этот метод впрыска топлива был заменен конструкцией с общей топливной магистралью, такой как новый 1,6 TDI.

В Северная Америка, то Volkswagen Jetta, Гольф, и Новый Жук TDI 2004–2006 гг. Pumpe Düse[17] (доступен в поколениях MK4 и MK5, с двигателями BEW и BRM соответственно, в более старых моделях используется ТНВД с ременным приводом ГРМ)[нужна цитата ]

Volkswagen Group основной интерес грузовая машина и производитель дизельных двигателей Scania AB также используют систему насос-форсунок, которую они называют "Pumpe-Düse-Einspritzung", или "PDE".

Система HEUI была заменена многими производителями на Аккумуляторная топливная система Решения для впрыска более новые технологии для обеспечения большей экономии и новые стандарты выбросов.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ДеЛука, Фрэнк. «История впрыска топлива» (PDF). www.disa.it. Получено 28 ноября 2009.
  2. ^ "Дизельный двигатель Winton 201A". Архивировано из оригинал 26 июня 2009 г.. Получено 28 ноября 2009.
  3. ^ «Патент США 1981913». Получено 28 ноября 2009.
  4. ^ "Топливный насос А. Филдена" (PDF). Получено 28 ноября 2009.
  5. ^ Асмус, А; Веллингтон Б. Дизельные двигатели и топливная система. ISBN  1-56091-542-0.
  6. ^ Кеттеринг, E.W. (29 ноября 1951 г.). История развития локомотивного двигателя General Motors серии 567. Ежегодное собрание ASME 1951 г. Атлантик-Сити, Нью-Джерси: подразделение электромоторов, корпорация General Motors.
  7. ^ «Топливные системы HEUI» (PDF). Cat.com. Caterpillar Inc., 1999 г.. Получено 4 ноября 2009.
  8. ^ «Топливные системы - системы впрыска высокого давления (HPI)». Cummins.com. Cummins Inc. Получено 29 апреля 2015.
  9. ^ «Системы впрыска и компоненты - Электронный дизельный инжектор Delphi E1». Delphi.com. ТОО "Делфи Автомотив". - Продукция производителя: Промышленность коммерческого транспорта. Архивировано из оригинал 30 декабря 2009 г.. Получено 4 ноября 2009.
  10. ^ «Системы впрыска и компоненты - Электронный инжектор Delphi E3». Delphi.com. ТОО "Делфи Автомотив". - Продукция производителей: промышленность коммерческих автомобилей. Получено 4 ноября 2009.
  11. ^ «Denso нацелена на французских и американских автопроизводителей». Europe.autonews.com. 2005-10-17. Получено 2018-07-08.
  12. ^ "Pumpe Düse Einspritzung (PDE - UIS)". kfztech.de (на немецком). Получено 15 сентября 2009.
  13. ^ «Эффективный насос-форсунка». BoschAutoParts.co.uk. Robert Bosch GmbH - Автомобильная промышленность. Архивировано из оригинал 31 марта 2009 г.. Получено 2008-09-30.
  14. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2017-12-11. Получено 2018-04-18.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  15. ^ «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. Получено 4 ноября 2009. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)CS1 maint: location (ссылка на сайт)
  16. ^ «Легковые автомобили - Система насос-форсунок (UIS)». Bosch.de. Robert Bosch GmbH - Автомобильные технологии - Дизельные системы. Архивировано из оригинал 29 октября 2009 г.. Получено 4 ноября 2009.
  17. ^ Индекс "Volkswagen Mk4 turbodiesel" как "для 2004–2005 Jettas и 2004–2006 New Beetles and Golfs".

Рекомендации

  • Система впрыска дизельного топлива, опубликованная Robert Bosch GmbH, 1994 г. ISBN  1-56091-542-0
  • Дизельные двигатели и топливные системы А. Асмуса и Б. Веллингтона, 1988 г. ISBN  0-7299-0013-4