Sistema de inyección motor diesel - inyección directa con bomba rotativa VP 30, 37 y VP 44
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El constante aumento de los precios del combustible ha llevado a los fabricantes a acelerar el desarrollo de motores diésel. Hasta finales de la década de 80, solo tocaban un segundo violín además de los motores de gasolina. Los principales culpables fueron su volumen, ruido y vibración, que no fueron compensados por un consumo de combustible incluso significativamente menor. La situación debería haberse visto agravada por el próximo endurecimiento de los requisitos legales para reducir las emisiones de contaminantes en los gases de escape. Como en otros campos, la electrónica omnipotente ha ayudado a los motores diésel.
A finales de los 80, pero especialmente en los 90, se introdujo gradualmente el control electrónico del motor diésel (EDC), que mejoró significativamente el rendimiento de los motores diésel. Las principales ventajas resultaron ser una mejor atomización del combustible lograda a través de una mayor presión, así como una inyección de combustible controlada electrónicamente de acuerdo con la situación actual y las necesidades del motor. Muchos de nosotros recordaremos de la experiencia de la vida real qué tipo de "aprobación" causó la introducción del legendario motor 1,9 TDi de una manera amistosa. Como un olor a varita mágica, el hasta ahora voluminoso 1,9 D / TD se ha convertido en un atleta ágil con un consumo de energía extremadamente bajo.
En este artículo te contamos cómo funciona una bomba de inyección rotativa. Primero explicaremos cómo funcionan las bombas de lóbulos rotativos controladas mecánicamente y luego las bombas controladas electrónicamente. Un ejemplo es la bomba de inyección de Bosch, que fue y sigue siendo el pionero y mayor fabricante de sistemas de inyección para motores diésel en turismos.
La unidad de inyección con bomba rotativa suministra combustible simultáneamente a todos los cilindros del motor. La distribución del combustible a los inyectores individuales se realiza mediante un pistón distribuidor. Dependiendo del movimiento del pistón, las bombas de lóbulos rotativos se dividen en axiales (con un pistón) y radiales (con dos a cuatro pistones).
Bomba de inyección rotativa de pistones axiales y distribuidores
Para la descripción, usaremos la conocida bomba Bosch VE. La bomba consta de una bomba de alimentación, una bomba de alta presión, un controlador de velocidad y un interruptor de inyección. La bomba de paletas de alimentación suministra combustible al espacio de succión de la bomba, desde donde el combustible ingresa a la sección de alta presión, donde se comprime a la presión requerida. El pistón distribuidor realiza un movimiento de deslizamiento y rotación al mismo tiempo. El movimiento de deslizamiento es causado por una leva axial firmemente conectada al pistón. Esto permite que el combustible sea aspirado y suministrado a la línea de alta presión del sistema de combustible del motor a través de las válvulas de presión. Debido al movimiento de rotación del pistón de control, se logra que la ranura de distribución en el pistón gire opuesta a los canales a través de los cuales la línea de alta presión de los cilindros individuales está conectada al espacio de la cabeza de la bomba por encima del pistón. El combustible se aspira durante el movimiento del pistón hacia el punto muerto inferior, cuando las secciones transversales del conducto de admisión y las ranuras del pistón están abiertas entre sí.
Bomba de inyección rotativa con pistones radiales
La bomba rotativa con pistones radiales proporciona una mayor presión de inyección. Dicha bomba contiene de dos a cuatro pistones, que mueven los anillos de leva, que están fijados en el pistón en sus cilindros, hacia el interruptor de inyección. El anillo de levas tiene tantas orejetas como el cilindro del motor dado. A medida que gira el eje de la bomba, los pistones se mueven a lo largo de la trayectoria del anillo de la leva con la ayuda de rodillos y empujan las protuberancias de la leva hacia el espacio de alta presión. El rotor de la bomba de alimentación está conectado al eje de transmisión de la bomba de inyección. La bomba de alimentación está diseñada para suministrar combustible desde el tanque a la bomba de combustible de alta presión a la presión requerida para su correcto funcionamiento. El combustible se suministra a los pistones radiales a través del rotor del distribuidor, que está rígidamente conectado al eje de la bomba de inyección. En el eje del rotor distribuidor hay un orificio central que conecta el espacio de alta presión de los pistones radiales con los orificios transversales para suministrar combustible desde la bomba de alimentación y para descargar combustible a alta presión a los inyectores de los cilindros individuales. El combustible sale por las toberas en el momento de conectar las secciones transversales del orificio del rotor y los canales en el estator de la bomba. Desde allí, el combustible fluye a través de una línea de alta presión a los inyectores individuales de los cilindros del motor. La regulación de la cantidad de combustible inyectado se produce limitando el flujo de combustible que fluye desde la bomba de alimentación a la parte de alta presión de la bomba.
Bombas de inyección rotativas controladas electrónicamente
La bomba rotativa de alta presión controlada electrónicamente más común utilizada en vehículos en Europa es la serie VP30 de Bosch, que genera alta presión con un motor de pistones axiales, y la VP44, en la que crea una bomba de desplazamiento positivo con dos o tres pistones radiales. Con una bomba axial es posible alcanzar una presión máxima en boquilla de hasta 120 MPa, y con una bomba radial de hasta 180 MPa. La bomba está controlada por el sistema electrónico de control del motor EDC. En los primeros años de producción, el sistema de control se dividía en dos sistemas, uno de los cuales estaba controlado por el sistema de gestión del motor y el otro por la bomba de inyección. Gradualmente, comenzó a usarse un controlador común ubicado directamente en la bomba.
Bomba centrífuga (VP44)
Una de las bombas más comunes de este tipo es la bomba de pistones radiales VP 44 de Bosch. Esta bomba se introdujo en 1996 como un sistema de inyección de combustible de alta presión para turismos y vehículos comerciales ligeros. El primer fabricante en utilizar este sistema fue Opel, que instaló una bomba VP44 en el motor diésel de cuatro cilindros de su Vectra 2,0 / 2,2 DTi. A este le siguió Audi con un motor 2,5 TDi. En este tipo, el inicio de la inyección y la regulación del consumo de combustible se controlan de forma totalmente electrónica mediante electroválvulas. Como ya se mencionó, todo el sistema de inyección está controlado por dos unidades de control separadas, por separado para el motor y la bomba, o una para ambos dispositivos ubicados directamente en la bomba. La (s) unidad (es) de control procesa señales de varios sensores, que se ve claramente en la figura siguiente.
Desde el punto de vista del diseño, el principio de funcionamiento de la bomba es esencialmente el mismo que el de un sistema accionado mecánicamente. La bomba de inyección con distribución radial consta de una bomba de cámara de paletas con una válvula reguladora de presión y una válvula reguladora de flujo. Su tarea es aspirar combustible, crear presión dentro del acumulador (alrededor de 2 MPa) y repostar con una bomba de pistones radiales de alta presión que crea la presión necesaria para la inyección fina de combustible en los cilindros (hasta aproximadamente 160 MPa) . ). El árbol de levas gira junto con la bomba de alta presión y suministra combustible a los cilindros de los inyectores individuales. Se utiliza una electroválvula rápida para medir y regular la cantidad de combustible inyectado, que se controla mediante señales con una frecuencia de pulso variable a través del el. la unidad está ubicada en la bomba. La apertura y el cierre de la válvula determinan el tiempo durante el cual la bomba de alta presión suministra combustible. Sobre la base de las señales del sensor de ángulo inverso (posición angular del cilindro), se determina la posición angular instantánea del eje de transmisión y el anillo de levas durante la inversión, la velocidad de rotación de la bomba de inyección (en comparación con las señales del cigüeñal sensor) y se calcula la posición del interruptor de inyección en la bomba. La válvula solenoide también ajusta la posición del interruptor de inyección, que gira el anillo de leva de la bomba de alta presión en consecuencia. Como resultado, los ejes que impulsan los pistones tarde o temprano entran en contacto con el anillo de leva, lo que conduce a una aceleración o retraso en el inicio de la compresión. La válvula de cambio de inyección puede abrirse y cerrarse continuamente mediante la unidad de control. El sensor del ángulo de dirección está ubicado en un anillo que gira sincrónicamente con el anillo de leva de la bomba de alta presión. El generador de impulsos está ubicado en el eje de transmisión de la bomba. Los puntos dentados corresponden al número de cilindros del motor. Cuando el árbol de levas gira, los rodillos de cambio se mueven a lo largo de la superficie del anillo de la leva. Los pistones se empujan hacia adentro y presurizan el combustible a alta presión. La compresión de combustible a alta presión comienza después de la apertura de la válvula solenoide por una señal de la unidad de control. El eje del distribuidor se mueve a una posición frente a la salida de combustible comprimido al cilindro correspondiente. Luego, el combustible se canaliza a través de la válvula de retención del acelerador hasta el inyector, que lo inyecta en el cilindro. La inyección finaliza con el cierre de la electroválvula. La válvula se cierra aproximadamente después de superar el punto muerto inferior de los pistones radiales de la bomba, el inicio del aumento de presión está controlado por el ángulo de superposición de la leva (controlado por el interruptor de inyección). La inyección de combustible está influenciada por la velocidad, la carga, la temperatura del motor y la presión ambiental. La unidad de control también evalúa la información del sensor de posición del cigüeñal y el ángulo del eje de transmisión en la bomba. La unidad de control utiliza el sensor de ángulo para determinar la posición exacta del eje de transmisión de la bomba y el interruptor de inyección.
1. - Bomba de extrusión de paletas con válvula de control de presión.
2. – sensor de ángulo de giro
3. - elemento de control de la bomba
4. - bomba de alta presión con árbol de levas y válvula de vaciado.
5. - interruptor de inyección con válvula de conmutación
6. - electroválvula de alta presión
Bomba axial (VP30)
Se puede aplicar un sistema de control electrónico similar a una bomba de pistón rotatorio, como la bomba Bosch tipo VP 30-37, que se ha utilizado en automóviles de pasajeros desde 1989. En una bomba de combustible de flujo axial VE controlada por un regulador excéntrico mecánico. el recorrido efectivo y la dosis de combustible determinan la posición de la palanca de cambios. Por supuesto, los ajustes más precisos se logran electrónicamente. El regulador electromagnético de la bomba de inyección es un regulador mecánico y sus sistemas adicionales. La unidad de control determina la posición del regulador electromagnético en la bomba de inyección, teniendo en cuenta las señales de varios sensores que controlan el rendimiento del motor.
Finalmente, algunos ejemplos de las bombas mencionadas en vehículos específicos.
Bomba de combustible rotativa con motor de pistones axiales VP30 utiliza, por ejemplo, Ford Focus 1,8 TDDi 66 kW
VP37 utiliza un motor 1,9 SDi y TDi (66 kW).
Bomba de inyección rotativa de pistones radiales VP44 utilizado en vehículos:
Opel 2,0 DTI 16V, 2,2 DTI 16V
Audi A4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d (100 kW)
Un diseño similar es una bomba de inyección rotativa con pistones radiales Nippon-Denso en el Mazde DiTD (74 kW).
