ディーゼル エンジン噴射システム - ロータリー ポンプ VP 30、37、および VP 44 による直接噴射
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燃料価格の絶え間ない上昇により、メーカーはディーゼルエンジンの開発を強化するようになりました。 80年代の終わりまで、彼らはガソリンエンジンに加えてXNUMX番目のバイオリンだけを演奏していました。 主な原因は、かさばり、騒音、振動でしたが、燃料消費量を大幅に削減しても補償されませんでした。 排気ガス中の汚染物質の排出を削減するための法的要件の今後の厳格化によって、状況は悪化するはずでした。 他の分野と同様に、全能の電子機器はディーゼルエンジンに援助の手を貸してきました。
80年代後半、特に90年代には、電子ディーゼルエンジン制御（EDC）が徐々に導入され、ディーゼルエンジンの性能が大幅に向上しました。 主な利点は、現在の状況とエンジンのニーズに応じて電子制御された燃料噴射だけでなく、より高い圧力によって達成されるより良い燃料噴霧化であることが判明しました。 私たちの多くは、実際の経験から、どのような「ゴーアヘッド」が伝説的な1,9TDiエンジンの発売を引き起こしたかを覚えています。 魔法の杖のように、これまでかさばる1,9 D / TDは、エネルギー消費量が非常に少ない軽快なアスリートになりました。
この記事では、ロータリーインジェクションポンプがどのように機能するかを説明します。 最初に、機械的に制御される回転式ローブポンプがどのように機能するかを説明し、次に電子的に制御されるポンプについて説明します。 例としては、乗用車用ディーゼルエンジンの噴射システムのパイオニアであり最大のメーカーであるボッシュの噴射ポンプがあります。
ロータリーポンプを備えた噴射ユニットは、エンジンのすべてのシリンダーに同時に燃料を供給します。 個々のインジェクターへの燃料の分配は、ディストリビューターピストンによって実行されます。 ピストンの動きに応じて、ロータリーローブポンプはアキシャル（XNUMXつのピストン）とラジアル（XNUMX〜XNUMXつのピストン）に分けられます。
アキシャルピストンとディストリビューターを備えたロータリーインジェクションポンプ
説明には、よく知られているBoschVEポンプを使用します。 ポンプは、フィードポンプ、高圧ポンプ、スピードコントローラー、インジェクションスイッチで構成されています。 フィードベーンポンプは、燃料をポンプの吸入スペースに送り、そこから燃料が高圧セクションに入り、そこで必要な圧力に圧縮されます。 ディストリビューターピストンは、スライドと回転の動きを同時に実行します。 スライド動作は、ピストンにしっかりと接続されたアキシャルカムによって引き起こされます。 これにより、燃料を吸い込み、圧力バルブを介してエンジン燃料システムの高圧ラインに供給することができます。 制御ピストンの回転運動により、ピストンの分配溝は、個々のシリンダーの高圧ラインがピストンの上のポンプヘッドスペースに接続されているチャネルの反対側に回転することが達成されます。 ピストンが下死点に移動する際、吸気ダクトの断面とピストンの溝が互いに開いているときに、燃料が吸い込まれます。
ラジアルピストン付きロータリーインジェクションポンプ
ラジアルピストンを備えたロータリーポンプは、より高い噴射圧力を提供します。 このようなポンプには、XNUMX〜XNUMX個のピストンが含まれており、シリンダー内のピストンに固定されているカムリングを噴射スイッチに向かって動かします。 カムリングには、指定されたエンジンシリンダーと同じ数のラグがあります。 ポンプシャフトが回転すると、ピストンはローラーの助けを借りてカムリングの軌道に沿って移動し、カムの突起を高圧空間に押し込みます。 フィードポンプのローターは、インジェクションポンプのドライブシャフトに接続されています。 フィードポンプは、タンクから高圧燃料ポンプに、正しく動作するために必要な圧力で燃料を供給するように設計されています。 燃料は、噴射ポンプシャフトにしっかりと接続されているディストリビューターローターを介してラジアルピストンに供給されます。 ディストリビューターローターの軸上には、ラジアルピストンの高圧空間を横穴に接続する中央の穴があり、フィードポンプから燃料を供給し、個々のシリンダーのインジェクターに高圧燃料を排出します。 燃料は、ローターボアの断面とポンプステーターのチャネルを接続する瞬間にノズルに出てきます。 そこから、燃料は高圧ラインを通ってエンジンシリンダーの個々のインジェクターに流れます。 噴射される燃料の量の調整は、フィードポンプからポンプの高圧部分に流れる燃料の流れを制限することによって行われます。
電子制御ロータリーインジェクションポンプ
ヨーロッパの車両で使用されている最も一般的な電子制御高圧ロータリー ポンプは、アキシャル ピストン モーターで高圧を生成するボッシュ VP30 シリーズと、44 つまたは 120 つのラジアル ピストンで容積式ポンプを作成する VP180 です。 軸流ポンプでは最大 XNUMX MPa、ラジアル ポンプでは最大 XNUMX MPa の最大ノズル圧力を達成できます。 ポンプは、電子エンジン制御システム EDC によって制御されます。 生産の初期には、制御システムはXNUMXつのシステムに分割され、そのうちのXNUMXつはエンジン管理システムによって制御され、もうXNUMXつは噴射ポンプによって制御されました。 徐々に、ポンプに直接配置されたXNUMXつの一般的なコントローラーが使用され始めました。
遠心ポンプ（VP44）
このタイプの最も一般的なポンプの44つは、BoschのVP1996ラジアルピストンポンプです。 このポンプは、乗用車や小型商用車用の高圧燃料噴射システムとして44年に導入されました。 このシステムを使用した最初のメーカーはOpelで、Vectra 2,0 / 2,2DTiの2,5気筒ディーゼルエンジンにVPXNUMXポンプを搭載しました。 これに続いて、XNUMXTDiエンジンを搭載したアウディが登場しました。 このタイプでは、噴射の開始と燃料消費量の調整は、電磁弁によって完全に電子的に制御されます。 すでに述べたように、噴射システム全体は、エンジンとポンプ用に別々にXNUMXつの別々のコントロールユニットによって、またはポンプに直接配置された両方のデバイス用にXNUMXつ制御されます。 コントロールユニットは、下の図にはっきりと示されているように、いくつかのセンサーからの信号を処理します。
設計の観点から、ポンプの動作原理は、機械的に駆動されるシステムの動作原理と本質的に同じです。 動径分布の噴射ポンプは、圧力制御バルブとフロースロットルバルブを備えたベーンチャンバーポンプで構成されています。 その役割は、燃料を吸い上げ、アキュムレータ内に圧力を発生させ (約 2 MPa)、高圧ラジアル ピストン ポンプで燃料を補給することです。高圧ラジアル ピストン ポンプは、シリンダーへの燃料の微粒化噴射に必要な圧力を発生させます (最大約 160 MPa)。 . ). カムシャフトは高圧ポンプと一緒に回転し、個々のインジェクターシリンダーに燃料を供給します。 高速電磁弁は、噴射される燃料の量を測定および調整するために使用されます。これは、elを介して可変パルス周波数の信号によって制御されます。 ユニットはポンプ上にあります。 バルブの開閉により、高圧ポンプから燃料が供給される時間が決まります。 逆角度センサー（シリンダーの角度位置）からの信号に基づいて、反転中のドライブシャフトとカムリングの瞬間的な角度位置、噴射ポンプの回転速度（クランクシャフトからの信号と比較して）が決定されますセンサー）とポンプの噴射スイッチの位置が計算されます。 電磁弁はまた、高圧ポンプのカムリングをそれに応じて回転させる噴射スイッチの位置を調整します。 その結果、遅かれ早かれピストンを駆動するシャフトがカムリングに接触し、圧縮の開始が加速または遅延します。 インジェクション切り替えバルブは、コントロールユニットによって連続的に開閉できます。 操舵角センサーは、高圧ポンプのカムリングと同期して回転するリング上にあります。 パルス発生器はポンプドライブシャフトにあります。 ギザギザのポイントは、エンジンのシリンダー数に対応しています。 カムシャフトが回転すると、シフトローラーがカムリングの表面に沿って移動します。 ピストンが内側に押し込まれ、燃料を高圧に加圧します。 高圧下での燃料の圧縮は、コントロールユニットからの信号によって電磁弁が開いた後に始まります。 ディストリビューターシャフトは、対応するシリンダーへの圧縮燃料出口の前の位置に移動します。 次に、燃料はスロットルチェックバルブを介してインジェクターにパイプで送られ、インジェクターがシリンダーに燃料を噴射します。 電磁弁を閉じると噴射が終了します。 バルブは、ポンプのラジアルピストンの下死点を克服した後、ほぼ閉じます。圧力上昇の開始は、カムのオーバーラップ角度によって制御されます（噴射スイッチによって制御されます）。 燃料噴射は、速度、負荷、エンジン温度、周囲圧力の影響を受けます。 コントロールユニットは、クランクシャフト位置センサーからの情報とポンプのドライブシャフト角度も評価します。 コントロールユニットは、角度センサーを使用して、ポンプのドライブシャフトとインジェクションスイッチの正確な位置を決定します。
1. - 圧力制御バルブ付きベーン押出ポンプ。
2. – 回転角センサー
3. - ポンプ制御要素
4. - カムシャフトとドレンバルブを備えた高圧ポンプ。
5. - 切り替えバルブ付きインジェクションスイッチ
6. - 高圧電磁弁
軸流ポンプ（VP30）
同様の電子制御システムは、30年から乗用車に使用されているBoschタイプVP37-1989ポンプなどのロータリーピストンポンプにも適用できます。 機械的な偏心ガバナによって制御されるVE軸流燃料ポンプ。 有効な移動量と燃料量によって、ギアレバーの位置が決まります。 もちろん、より正確な設定は電子的に行われます。 インジェクションポンプの電磁レギュレーターは、機械式レギュレーターとその追加システムです。 コントロールユニットは、エンジンの性能を制御するさまざまなセンサーからの信号を考慮して、噴射ポンプ内の電磁レギュレーターの位置を決定します。
最後に、特定の車両で言及されたポンプのいくつかの例。
アキシャルピストンモーター付きロータリー燃料ポンプ VP30 使用例：フォードフォーカス1,8 TDDi 66 kW
VP37 1,9 SDiおよびTDiエンジン（66 kW）を使用します。
ラジアルピストン付きロータリーインジェクションポンプ VP44 車両で使用される：
Opel 2,0 DTI 16V、2,2 DTI 16V
アウディA4 / A6 2,5 TDi
BMW 320d（100 kW）
同様の設計は、Mazde DiTD (74 kW) の日本電装ラジアルピストンを備えたロータリー噴射ポンプです。
