سیستم سوخت رسانی ماشین آلات راهسازی و معدنی

 نگاهی به سیستمهای سوخت رسانی ماشین آلات راهسازی و معدنی

پمپ هاي تک سیلندر انژکتوري

اولین بخش آموزش سیستم های سوخت رسانی ماشین آلات راهسازی و معدنی ،پمپ هاي انژکتور تک سیلندري در میان وسایل نقلیه قدیمی است. هر سیلندر پمپ خودش را دارد. پمپ توسط میل بادامک که به موتور متصل است به طور مستقیم یا با تاپییت تاثیر می گیرد.پمپ هاي تکی می توانند فشار پاششی تا 1800 بار را تولید کنند، که براي موتورهاي دیزل با پاشش مستقیم مناسب   می باشد.

پمپ انژکتور توسط یک لوله فشار قوي کوتاه به نازل و تنه سوزن انژکتور مرسوم متصل است.   پمپهاي انژکتور تک سیلندر در موتورهاي کوچک ، لوکوموتیوهاي دیزل ، موتورهاي دریائی و ماشین هاي ساختمانی کاربرد دارد.

طرز کار:

سیلندر پمپ تک مجموعه اي یک یا دو سوراخ اتصالی شعاعی دارد که محفظه مکش نامیده می شود و به انژکتورها منتهی می شود. اگر پلانجر پمپ توسط فنر به پایین فشار داده شود، جریان از دو سوراخ محفظه مکش به سیلندر پمپ جریان می یابد. وقتی پلانجر به سمت بالا بر می گردد ،تا زمانی که سوراخ ها  به طور کامل پوشانده شوند، یک مقدار سوخت دیزل فشرده اماده است که توسط سوپاپ فشار به سوزن انژکتورها انتقال یابد.هنگامی که فشار پشتیبانی سوخت توقف می کند، سوپاپ فشار با فنر بسته می شود. مقدار جابجایی پلانجر همواره ثابت است. مقدار سوخت مورد نیاز براي هر مرحله با شکاف کج روي پلانجر تنظیم می شود. این شکاف تنظیم کننده به سوراخ داخلی در مرکز پلانجر متصل است. فشار انژکتور تنها زمانی که شکاف به سوراخ محفظه ي مکش برسد جریان می یابد. در این لحظه فشار سوخت وقتی به محفظه ي مکش توسط سوراخ ورودي پلانجر متصل می گردد، به طور ناگهانی کاهش می یابد. نتیجه اینکه سوپاپ فشار خط انژکتور بسته می شود و سوخت به محفظه ي مکش جریان می یابد.این مرحله     می تواند با چرخش پلانجر شتاب داده شود و یا در ان تاخیر ایجاد کرد. قبلا این حالت مکانیک بود که به وسیله یک شانه و یک گاورنر متصل به پدال گاز کنترل می شد. امروزه کنترل به صورت ا لکترونیکی توسط EDC انجام می شود.

انواع پمپ هاي انژکتور تک سیلندري

کاربرد: وسایل نقلیه تجاري، خودروهاي مسافرتی، اتوبوس ها

قدرت خروجی: 4 تا 1000 کیلو وات براي هر سیلندر

تعداد سیلندرها: طبق نیاز

کنترل: الکترومکانیکی، مکانیکی

فشار تزریق: 1500bar

مقدار سوخت تزریق شده   mm  13تا 18000 در هر مرحله

پمپهاي انژکتوري ردیفی:

پمپ هاي انژکتوري ردیفی یک پمپ اصلی براي هر سیلندر موتور دارد، ان ها در یک ردیف منظم شده

اند.سرعت حرکت بادامک پمپ نصف سرعت موتور است و همیشه با حرکت پیستون در موتور هماهنگ

است. سوخت توسط لوله هاي فشار قوي به تنه اصلی انژکتور و سوزن انژکتور می رسد.

پمپ هاي ردیفی در میان سیستم هاي انژکتوري قدیمی هستند. امروزه انها تنها در وسایل نقلیه ، اتوبوس

ها ، ماشین هاي ساختمانی یا در موتورهاي دیزلی ثابت یافت می شوند. فشار انژکتور در این پمپ تا 1300بار می رسد.

پمپ انژکتور اسیابی  توزیع کننده

پمپهاي انژکتور اسیابی یا توزیع کننده یک تنظیم کننده دور مکانیکی و یا الکترونیکی داراي اوانسوریتارد

هستند. انها فقط یک مجموعه پمپ فشار بالا براي همه سیلندرها دارند.را نشان می دهد VE شکل یک نوع پمپ اسیابی با پیستون محوري یا در این نوع پمپ یک پیستون توزیع کننده مرکزي پلانجرکه به وسیله یک صفحه بادامک چرخانده می شود وظیفه تولید فشار بالا و توزیع سوخت به تک تک سیلندرها را دارد. برامدگیهاي بادامک شکل صفحه را به جلو و عقب می برد و علاوه بر حرکت رفت و برگشت ، باعث چرخش پیستون هم می شود. رگلاتور وزنه اي خارج از مرکز کورس مفید را تعیین کرده و مقدار تزریق را اندازه گیري و تقسیم می کند.

انژکتور 1996 -2003 VW TDI مربوط به پمپ اسیابی VE BOSCH

این مدل انژکتور از دو فنر استفاده استفاده کرده است. اولین مرحله یک پیش پاشش است که صداهاي

انفجار را نرم تر می کند. پاششاصلی جایی است که قدرت بیشتري وارد می شود. سوخت متراکم وارد

انژکتورها شده ، به فنر ضعیف تر غلبه کرده و ان را حرکت می دهد و پیش پاشش شروع می شود.

همچنانکه پمپ انژکتور فشار بیشتري را درون انژکتورها و خطوط سوخت تولید می کند، فنر قوي تر حرکت کرده و پاششاصلی اغاز می شود. شکل زیر تصویر بدنه انژکتور را نشان می دهد. فشار پیش پاشش در بعضی انژکتورهاي سال 1996 در فشار 190 بار و در سیستم هاي جدیدتر تا سال 2003 در فشار 220 بار شروع می شود. پاششاصلی در همه انژکتورهاي این نسل در فشار 300 بار است و توسط فنر اصلی تعیین می شود

سیستم یونیت انژکتور:

سیستم یونیت انژکتور یک سیستم براي پاشش مستقیم دیزل است. این تکنولوژي همچنین به عنوان

سیستم نازل-پمپ شناخته شده است. درسال 1994 بوش اولین یونیت انژکتور را براي خودروهاي تجاري

تولید کرد. اجزاي تشکیل دهنده ان شامل پمپ انژکتور و نازل انژکتور در یک دستگاه می باشد.

بوش سیستم یونین انژکتورهاي منحصر به فردي را را در خودروهاي سنگین و نیمه سنگین گسترش می

دهد که بازده هر سیلندر بیش از 80 کیلو وات است و تعداد سیلندرهاي ان تا 8 سیلندر می رسد. اگر دو

کنترل یونیت به کار برده شود این تکنولوژي می تواند براي خودروهاي تا 16 سیلندر نیز کاربرد داشته باشد.

کارکرد سیستم یونیت انژکتور:

در سیستم یونیت انژکتور ، براي هر سیلندر یک یونیت انژکتور جداگانه به طور مستقیم در سیلندر قرار می گیرد. میل بادامک موتور فشار مکانیکی لازم را تولید می کند. میل بادامک توسط تاپیت یا اهرم الاکلنگی یک پیستون کوچگ درون یونیت انژکتور را حرکت می دهد. بادامک طوري شکل داده شده که فشار بالا را به طور سریع در زیر پلانجر تولید می کند.یک شیر برقی با سرعت تعویض بالا شروع و پایان پاشش را مشخص می کند در حالینکه مدت زمان تغذیه را مدت زمان پاشش مشخص می کند. یکی شدن در سرسیلندر ، نیاز به خط هاي فشار قوي را که در پمپ هاي توزیع کننده لازم بود از بین می برد.

انواع سیستم یونیت انژکتور

اولین یونیت انژکتور هاي موتور در وسایل نقلیه تجاري بودند که ظرفیت فشار پاشش انها 1600 بار بود.

دومین سیستم پیشرفته با فشار پاشش 1800 بار بود و سومین محصول در سال 2004 بوده که فشار پاشش را تا 2200 بار افزایش می دهد.این فشار بالاي پاشش ، در انژکتورهاي با مدل سیستم یونیت انژکتور ، اولین وسایل نقلیه تجاري بودند که توانستند به مقادیري از میزان الاینده هاي خروجی دست پیدا کنند که بهتر از قانون یورو 4 بود.به خاطر فشار هاي بالاي پاشش ، سیستم یونیت انژکتور موتور هاي دیزل به طور چشمگیر میزان خوبی از بازده را نمایش داد و به طور چشمگیر گشتاور بالایی را با مصرف سوخت بهینه، حتی در سرعت هاي پایین موتور مهیا کرد. سومین سیستم تولیدي ، پاشش دقیق را توسط دتت زمان متغییر کل پاششدر نقشه کلی موتور سبب می شود. نتایج منحنی تخلیه و فشار بالا ، احتراق را بهبود می بخشد و این معنا را میدهد که بازده بیشتر، مصرف سوخت کمتر و کاهش الایندگی صوتی و گازهاي خروجی را خواهیم داشت.

سیستم یونیت انژکتور نوع دوم:

کاربرد: وسایل نقلیه تجاري

قدرت خروجی80 :  کیلو وات براي هر سیلندر

تعداد سیلندرها: 8 بیشتر از 8 تا باید از دو ECU استفاده کرد

کنترل: الکترونیکی ، شیر برقی

فشار تزریق:  1800 bar

مقدار سوخت تزریق شده:  400 mm در هر مرحله

سیستم یونیت انژکتور نوع سوم:

کاربرد: وسایل نقلیه تجاري

قدرت خروجی:80 کیلو وات براي هر سیلندر

تعداد سیلندرها: 8 بیشتر از 8 تا باید از دو ECU استفاده کرد

کنترل: الکترونیکی ، شیر برقی

فشار تزریق:  bar 2200

مقدار سوخت تزریق شده: در هر مرحله mm 400

یونیت انژکتور TDI 2004

 خودروهاي فروخته شده در سال هاي 2004 تا 2006 در امریکاي شمالی یک موتور با پمپ انژکتور

دارند.شکل زیر ساختار یک پمپ انژکتور را نشان می دهد که حرکت ان توسط میل بادامک در سرسیلندر وکنترل پاششتوسط سولنوئید از بارزترین تغییرات ان نسبت به انژکتورهاي پیشین است.

 سیستم یونیت پمپ:

سیستم یونیت پمپ یک سیستم براي پاشش مستقیم دیزل است. این سیستم همانند سیستم یونیت انژکتور است و تنها در وسایل نقلیه تجاري کاربرد دارد. بوش اولین محصول خود را با نام یونیت پمپ در سال1995در دنیا عرضه کرد. سیستم یونیت پمپ به این شکل است که هر سیلندر موتور یک یونیت پمپ دارد. این یونیت پمپ از پمپ فشار بالا همراه با شیر برقی، یک لوله فشار قوي کوتاه ، یک اتصال تحویل فشار و یک نازل و تنه سوزن انژکتور مرسوم را شامل می شود.

خلاصه المانی PDE شکل ذیل یونیت پمپبوشدر اسکانیا یونیت انژکتور)را نشان می دهد. یکپیستون پلانجر با حرکت میل بادامک حرکت می کنند، قبل از اینکه شیر برقی فعال شود جریان ازادانه به مجراي برگشت سوخت راه دارد. بنابراین هیچ فشاري حاصل نمی شود. وقتی به شیر برقی جریان داده می شود مجراي برگشت سوخت بسته می شود وبا حرکتپیستون فشار بالاي سوخت ایجاد می شود.

 مزیت این سیستم ان است که فشار پاشش را به 2200 بار می رساند. به علاوه تبدیل پاشش سیستم هاي

قدیمی ردیفی یا پمپ هاي انژکتوري توزیع کننده نیازي به طراحی دوباره سر سیلندر به طور کامل نمی

باشد. ساختار موتور باعث صرفه جویی در هزینه ساخت می شود. یک مزیت دیگر این است که در صورت

خراب شدن پمپ یونیت یا سوپاپ تعویض ان اسان است.

بوش سیستم یونیت پمپ را منحصرا در وسایل نقلیه تجاري بازده 92 کیلو وات براي هر سیلندر همراه با 4تا 8 سیلندر به کار می برد. اگر تعداد سیلندر ها بیش از 8 باشد یک کنترل یونیت ثانویه لازم است.

انواع سیستم یونیت پمپ:

سیستم یونیت پمپ نوع 20،12

کاربرد: وسایل نقلیه تجاري

قدرت خروجی: 80 کیلو وات براي هر سیلندر

تعداد سیلندرها:8  بیشتر از 8 تا باید از دوECU استفاده کرد

کنترل: الکترونیکی ، شیر برقی

فشار تزریق 1600-1800bar :

مقدار سوخت تزریق شده : در هر مرحله 400-150 mm

کارکرد سیستم یونیت پمپ:

مانند سیستم یونیت انژکتور فشار توسط میل بادامک موتور ایجاد می شود. همانند خط هاي تحت فشار

موتور کامیون، گام بادامک پیستون کوچک درون سیستم یونیت پمپ را توسط یک تاپیت لغزان به حرکت

در می اورد. بادامک طوري شکل داده شده که فشار بالاي سوخت را توسط محفظه ي زیر پستون (که

پلانجر نامیده می شود)،به سرعت تولید کند. یک کنترل الکترونیکی و یک شیر برقی با سرعت تغییر زیاد

هر دو شروع و پایان تزریق را مشخص می کنند. مدت زمان پاشش مقدار پاشش را مشخص می کند.

طرز کار یونیت انژکتور و شرایط کاري با توجه به شکل

کورس مکش (a)

کورس اولیه (b)

کورس تغذیه و فرایند پاشش سوخت (c)

کورس پایانی (d)

سیستم ریل مشترك

بوش سیستم ریل مشترك را براي اولین بار در سال 1997 در خودروهاي سواري به بازار عرضه کرد.

محصول سیستم ریل مشترك براي خودروهاي تجاري از سال 1999 شروع شد. سیستم نامش را از ذخیره

کننده (اکومولاتور) فشار مشترك ریل که سوخت همه سیلندرها را تامین می کند ، گرفته است.

در مقایسه با دیگر سیستم هاي انژکتوري ، فشار تولیدي و پاشش در تکنولوژي ریل مشترك از هم جدا

هستند. یک پمپ فشار بالاي مستقل سوخت را به طور پیوسته در ریل تغذیه می کند. در سیستم ریل

مشترك به طور دائم و پایدار یک فشار هماهنگ با وضعیت هاي مدیریت موتور ، در اختیار ان قرار می گیرد.حتی در سرعت هاي پایین موتور این فشار وجود دارد. در حالیکه در سیستم هاي پاشش مستقیم دیزل دیگر براي هر مرحله از پاشش ، مجبورند فشار سوخت بالایی را دوباره تولید کنند.

در تکنولوژي ریل مشترك ، در مقایسه با سیستم هاي مرسوم تفاوت هایی وجود دارد که پاشش هاي متعدد را در سیکل هاي انجام کار مهیا می کنند.در این مرحله پاشش اولیه براي ارام کارد کردن موتور، پاشش اصلی براي ایجاد قدرت ایده ال، پاشش ثانویه براي کاهش الایندگی صورت می گیرد. سوخت توسط لوله هاي فشاري کوتاهی به انژکتورها می رسد و سپس از سوراخ هاي پاششبه محفظه ي احتراق پاشیده می شود.

فشار پاشش بالاتر ، بخار شدن بهتر سوخت توسط سیستم پاشش و همزمان بازده احتراق بیشتر را سبب می شود. در سال 2005 بوش سومین ریل مشترك تولیدي را با فشار پاشش 1800 بار براي وسایل نقلیه تجاري سبک، معرفی کرد. یک نسخه از این سیستم براي خودروهاي نیمه سنگین در سال 2007 به بازار عرضه شد. اولین تولید بوش براي وسایل نقلیه تجاري به سال 1999 باز می گردد که فشار پاشش 1400 بار را دارا بود. دومین محصول با فشار 1600 بار در سال 2001 به بازار عرضه شد.

در برابر قوانین سخت گیرانه الایندگی گاز هاي خروجی ، بوش پیشرفت هاي بیشتري را در سیستم هاي

پاشش ادامه می دهد. بر پایه انژکتور 1800 بار ، شرکت سیستم ها را براي فشار 2000 و 2200 بارگسترش خواهد داد.

چهارمین تولید سیستم ریل مشترك براي خودروهاي سنگین ، با یک انژکتور جدید پیشترفته همراه با مبدل فشار است. فشار سوخت وقتی به انژکتور می رسد به بالاترین مقدار خود یعنی 2100 بار خواهد رسید. مبدل فشار می تواند مستقل از پاشش انژکتورها کارکند. طراحی مستقل و آزاد مرحله فشار        می تواند سبب کاهش چشمگیر محصولات الایندگی شود.

طراحی سیستم ریل مشترك:

پمپ اولیه ( 1) سوخت را براي مخزن فشار بالا تامین می کند، ریل سوخت ( 2) جایی که سوخت با فشار

مطلوب براي حالت هاي مدیریت انی موتور براي جبران تاخیر پاشش، ذخیره می شود.

هر سیلندر موتور با یک انژکتور ( 4) مجهز شده است. که داراي یک سوپاپ سولنوئیدي است. این سوپاپ

سولنوئیدي یا شیر برقی نقطه شروع و جرم مرحله پاشش را مشخص می کند.

3درخواست راننده و موقعیت فعلی خودرو بر اساس ecu . تقاظاي راننده با پدال گاز مشخص می گردد

محاسبه فشار سوخت مورد نیاز ، مقدار زمانی پاشش(جرم سوخت را معین می کند و لحظه پاشش را ثبت

و طبق پارامترهاي نقشه برنامه مشخص می شود.

انژکتورهاي سیستم ریل مشترك:

انژکتورها در سرسیلندر موتورها نصب می شوند و نظیر سیستم هاي انژکتوري مرسوم شامل تنه سوزن انژکتور و نازل افشانک می باشد. اجزاي اصلی انژکتور شامل ،سوپاپ مغناطیسی، نازل سوراخ دار و سیستم

سرو هیدرولیکی می باشد.

عملکرد انژکتور:

نیروهاي لازم براي باز و بسته کردن سوزن انژکتور نمی توانند با سوپاپ معناطیسی ایجاد شوند. سوزن انژکتور به طور غیر مستقیم توسط یک نیروي تقویتی سیستم هیدرولیک به کار می افتد.

با بسته شدن سوپاپ مغناطیسی، تمام حجم محفظه و ریل فشار یکسانی دارند . سوزن انژکتور توسط نیروي فنر در جایگاهش نیرو اده می شود.

وقتی سوپاپ مغناطیسی باز می شود، سوخت از حفره سوپاپ کنترل جریان می یابد. گلوگاه تغذیه از مساوي شدن فشار جلوگیري می کند و فشار در حفره افت می کند.

فشار زیاد در حجم محفظه بر نیروي فنر غلبه می کند و سوزن را به بالا می برد طوري که پاشش می تواند شروع شود. سوپاپ مغناطیسی مدت زیادي کاري نمی کند و بسته می شود و راه بازگشت سوخت باز می شود. نیروي اعمالی براي کنترل پلانجر طی افزایش فشار در سوپاپ کنترل حفره ، افزایش می یابد. سوزن بسته می شود و پاشش متوقف می شود.

شکل بالا یک نمونه از انژکتورهاي ریل مشترك قدیمی بوش را نشان می دهد. بر خلاف سیستم یونیت انژکتور و یونیت پمپ این سیستم داراي مخزن ریل فشار است که به همه انژکتورها متصل است. وقتی سولنوئید جریان داده می شود حجم سوختی که روي سوزن تخلیه می شود به ان فشار می اورد. این باعث می شود که سوزن از جاي خود بلند شده و تزریق اغاز شود. پمپ هاي فشار قوي این نوع سیستم ها از پلانجري با جنسدي اکسید زیرکنیم که یکنوع سرامیکاستساخته می شود.

VW TDI  2009 2011-

مزیت بزرگ سیستم هاي ریل مشترك در انژکتورهاي پیزوالکتریک انها است، انها نسبت به انژکتورهاي فنردار ، سولنوئیدي و یونیت انژکتورهاي بادامک دار ، کنترل بهتري روي مقدار پاشش و مقدار ان دارند. بر خلاف سیستم هاي قدیمی ، انها می توانند پاشش هاي مستقل و چند گانه اي داشته باشند. انژکتورهاي پیزو الکتریک به جاي سولنوئید از یک نوع کریستال پیزو الکتریک که با دادن ولتاژ الکتریکی منبسط می شود، استفاده می کنند.

کریستال می تواند در چند هزارم ثانیه ، چهار تا پنج برابر سولنوئید سریعتر عمل کند. انبساط کریستال ، سوزن انژکتور را حرکت می دهد. سوزن همچنین می تواند با جرم حدود 75 % کمتر ساخته شود. اثر این سرعت پاشش دقیق و سریع ، قدرت بیشتر و احتراق پاك تر است. با پاشش کم مقدار کمی از سوخت قبل از پاشش اصلی ، صداي کمتر و احتراق نرم تري خواهیم داشت که لرزش هاي موتور نیز ارام و نرم خواهد شد. انژکتورهاي قدیمی فقط یک پاشش اصلی داشتند در حالی که انژکتورهاي پیزو الکتریک می توانند تا 5پاشش در یک مرحله داشته باشند. انژکتورهاي ریل مشترك جدید 8 سوراخ دارند که این اجازه را می دهد که سوخت با پودر شدن بهتري پاشیده شود، که همچنین صرفه اقتصادي سوخت و قدرت را افزایش می دهد.

 اجزا:

اتصال الکتریکی ، اتصال ورودي سوخت فشار قوي

فیلتر ، برگشت سوخت

عملگر پیزو ، پیستون کوپلینگ

پیستون سوپاپ ، فنر پیستون سوپاپ

سوپاپ تعویض و سوئیچینگ ، ورق دریچه کنترل

فنر سوزن ، اب بندي

پایه سوزن ،

مزیت هاي مهم این نوع انژکتور:

کارکرد در زمان هاي خیلی کوتاه

امکان پاشش هاي چند گانه در یک سیکل

اندازه گیري دقیق مقدار پاشش

سیستم فشار پایین :

این بخش وظیفه تامین سوخت پمپ فشار قوي را دارد.( در پمپ هاي توزیع کننده، پمپ هاي ردیفی، تکواحدي، یونیت انژکتور و یونیت پمپ)این سیستم شامل پمپ سوخت الکتریکی یا پمپ دنده اي ، فیلتر سوخت ، خنک کننده ي سوخت و لوله هاي فشار ضعیف می شود. پمپ سوخت الکتریکی بالاي پمپ فشار قوي نصب می شود. سیستم هاي مختلف بنا به نوع پمپ انژکتوري توسعه یافته به کار برده می شوند. در پمپ هاي ردیفی عموما پمپ هاي فشار پایین پلانجري هستند که توسط بادامک حرکت کرده و در مقایسه با سیستم هاي مدرن ، پلانجر هاي پمپ تنها سوخت را به حالت ضربه اي و شوك دار می توانند تامین کنند. در موتورهاي جدید با سیستم هاي ریل مشترك، یونتیت پمپ و یونیت انژکتور پمپ هاي دنده اي سیستم اولیه را پشتیبانی می کنند و اغلب در پوسته پمپ انژکتور قرار می گیرند.

پمپ هاي دنده اي اغلب شامل پوسته اي هستند که همراه با مجراي ورودي و خروجی و همچنین دو چرخ دنده که یکی از انها محرك هست. خروجی چمچ جایی است که دنده ها به هم نزدیک شده اند و سوخت بین دنده ها و پوسته محبوس می شود. این پمپها ساختار ساده دارند و محکم و ارزان هستند.