J@ZZ
☭ Рождённый в СССР ☭
Насос-форсунка (пьезо и электро)
О "победном шествии" систем непосредственного впрыска топлива говорить не будем - наговорились. Поговорим о небольшой конкретике: о насосе-форсунке, которые уже успешно применяет не только фирма Mitsubishi, но и Bosch. Для наглядности посмотрим на фото:
Здесь показаны насос-форсунки разных поколений, если так можно сказать. Слева - "вчерашний день", это насос-форсунка с электромагнитным клапаном. Справа "день сегодняшний", насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном модели PPD 1/1.
Именно о ней и поговорим. Но для начала приведем сравнительные характеристики этих двух типов форсунок, откуда станет понятным причина перехода на насос-форсунки нового поколения.
За счет применения композитных материалов и уменьшения размеров плунжера повышено быстродействие и точность работы: диаметр плунжера в НФ ( насос-форсунке) с электромагнитным клапаном=8мм, а в НФ с пьезоэлектрическим клапаном диаметр плунжера намного меньше и равняется 6.35мм.
Но не это главное, другое: быстродействие пьезоэлектрического клапана в 3 - 5 раз превосходит быстродействие клапана с электромагнитным управлением.
Как мы знаем, система управления таких насос-форсунок может предусматривать несколько так называемых "дополнительных впрысков". Так вот, НФ электромагнитного типа может осуществлять их до 2 едениц.
НФ пьезоэлектрического типа - тоже, но с таким приятным "нюансиком" - время и количество дополнительных впрысков топлива может варироваться как по числу, так и по времени:
,- то есть, система управления теперь может управлять и количествами дополнительного впрыска топлива и временем между ними, в зависимости от условий работы двигателя. Если по условиям работы требуется после основного впрыска сделать только один дополнительный впрыск - так и делается. Если больше - это тоже в силах системы управления. Кроме того, если по тем же условиям работы требуется сократить или удлиннить временной разрыв между дополнительными впрысками - система управления способна это осуществить.
"Пилотный впрыск".
Насос-форсунка электромагнитного типа в силу своих конструктивных особенностей практически не способна изменить объем топлива для "пилотного" впрыска, он равняется приблизительно от 1 до 3 мм3. Насос-форсунка пьезоэлектрического типа стала "умнее", и в зависимости от требуемых условий может менять объем "пилотного"впрыска, правда, с одним только ограничением - минимальный объем может составлять не менее 0.5 мм3.
Кроме того, если НФ электромагнитного типа может осуществлять только один "пилотный" впрыск, то НФ пьезоэлектрического типа в зависимости от условий работы может делать их до 2 едениц, и притом - изменяемых по времени и объему.
Точность и, значит, качество работы определяется еще и условиями управления подачей топлива. НФ электромагнитного типа для этого использует гидромеханику, при помощи компенсанционного поршня, а НФ пьезоэлектрического типа использует электронное управление посредством пьезоэлектрического клапана.
Ну вот, теперь мы подошли к самой конкретике - к самому пьезоэлектрическому клапану.
Греческий язык нам подсказывает, что слово "пьезо" означает "давить, давлю". Обычно пьезоэлементы применяются в датчиках давления.
При воздействии давления на обкладках пьезоэлемента появляется разность потенциалов, которую можно измерить и использовать при дальнейших расчетах. В нашем же случае применяется так называемый "обратный пьезоэффект", когда при приложении напряжения к пьезоэлементу изменяются его геометрические размеры:
(металические обкладки на рисунке не показаны)
При отсутствии напряжения пьезоэлемент имеет один геометрический размер, при подаче на него напряжения - другой.
Приращение (изменение) длины пьезоэлемента прямо пропорционально прилагаемому напряжению:
Разбирающийся в электронике человек сразу же задаст такой вопрос: - Уважаемый, а насколько произойдет приращение длины пьезоэлемента при подаче на него напряжения? Хватит ли этого приращения для управления чем-либо? И хитро так улыбнется. Все правильно, не хватит. Толщина одного элемента пьезопривода приблизительно равняется 0.08мм, а приращение составит всего около 0.11 - 0.16%. Этого мало. И поэтому, например, что бы получить перемещение около 0.05мм требуется делать "наборный блок" из пьезоэлементов. Такие блоки получили название PIEZO-STACK, где отдельные пьезоэлементы разделены между собой металическими прокладками, служащими для подвода к ним напряжения.
Но и этого - мало! "Рабочий" ход пьезопривода приблизительно равняется 0.05мм. Нам же по техническим условиям нужно иметь ход перемещения около 0.09 - 1.1мм. Для "выравнивания" этого несоответствия и был придуман так называемый рычажной мультипликатор со специально подобранным передаточным отношением. Все, теперь "механическая" задача решена, дело осталось за малым: создать требуемое электронное управление для всего этого придуманного.
На фото: насос-форсунка с пьезоприводом (стрелка).
О "победном шествии" систем непосредственного впрыска топлива говорить не будем - наговорились. Поговорим о небольшой конкретике: о насосе-форсунке, которые уже успешно применяет не только фирма Mitsubishi, но и Bosch. Для наглядности посмотрим на фото:
Здесь показаны насос-форсунки разных поколений, если так можно сказать. Слева - "вчерашний день", это насос-форсунка с электромагнитным клапаном. Справа "день сегодняшний", насос-форсунка с пьезоэлектрическим клапаном модели PPD 1/1.
Именно о ней и поговорим. Но для начала приведем сравнительные характеристики этих двух типов форсунок, откуда станет понятным причина перехода на насос-форсунки нового поколения.
За счет применения композитных материалов и уменьшения размеров плунжера повышено быстродействие и точность работы: диаметр плунжера в НФ ( насос-форсунке) с электромагнитным клапаном=8мм, а в НФ с пьезоэлектрическим клапаном диаметр плунжера намного меньше и равняется 6.35мм.
Но не это главное, другое: быстродействие пьезоэлектрического клапана в 3 - 5 раз превосходит быстродействие клапана с электромагнитным управлением.
Как мы знаем, система управления таких насос-форсунок может предусматривать несколько так называемых "дополнительных впрысков". Так вот, НФ электромагнитного типа может осуществлять их до 2 едениц.
НФ пьезоэлектрического типа - тоже, но с таким приятным "нюансиком" - время и количество дополнительных впрысков топлива может варироваться как по числу, так и по времени:
,- то есть, система управления теперь может управлять и количествами дополнительного впрыска топлива и временем между ними, в зависимости от условий работы двигателя. Если по условиям работы требуется после основного впрыска сделать только один дополнительный впрыск - так и делается. Если больше - это тоже в силах системы управления. Кроме того, если по тем же условиям работы требуется сократить или удлиннить временной разрыв между дополнительными впрысками - система управления способна это осуществить.
"Пилотный впрыск".
Насос-форсунка электромагнитного типа в силу своих конструктивных особенностей практически не способна изменить объем топлива для "пилотного" впрыска, он равняется приблизительно от 1 до 3 мм3. Насос-форсунка пьезоэлектрического типа стала "умнее", и в зависимости от требуемых условий может менять объем "пилотного"впрыска, правда, с одним только ограничением - минимальный объем может составлять не менее 0.5 мм3.
Кроме того, если НФ электромагнитного типа может осуществлять только один "пилотный" впрыск, то НФ пьезоэлектрического типа в зависимости от условий работы может делать их до 2 едениц, и притом - изменяемых по времени и объему.
Точность и, значит, качество работы определяется еще и условиями управления подачей топлива. НФ электромагнитного типа для этого использует гидромеханику, при помощи компенсанционного поршня, а НФ пьезоэлектрического типа использует электронное управление посредством пьезоэлектрического клапана.
Ну вот, теперь мы подошли к самой конкретике - к самому пьезоэлектрическому клапану.
Греческий язык нам подсказывает, что слово "пьезо" означает "давить, давлю". Обычно пьезоэлементы применяются в датчиках давления.
При воздействии давления на обкладках пьезоэлемента появляется разность потенциалов, которую можно измерить и использовать при дальнейших расчетах. В нашем же случае применяется так называемый "обратный пьезоэффект", когда при приложении напряжения к пьезоэлементу изменяются его геометрические размеры:
(металические обкладки на рисунке не показаны)
При отсутствии напряжения пьезоэлемент имеет один геометрический размер, при подаче на него напряжения - другой.
Приращение (изменение) длины пьезоэлемента прямо пропорционально прилагаемому напряжению:
Разбирающийся в электронике человек сразу же задаст такой вопрос: - Уважаемый, а насколько произойдет приращение длины пьезоэлемента при подаче на него напряжения? Хватит ли этого приращения для управления чем-либо? И хитро так улыбнется. Все правильно, не хватит. Толщина одного элемента пьезопривода приблизительно равняется 0.08мм, а приращение составит всего около 0.11 - 0.16%. Этого мало. И поэтому, например, что бы получить перемещение около 0.05мм требуется делать "наборный блок" из пьезоэлементов. Такие блоки получили название PIEZO-STACK, где отдельные пьезоэлементы разделены между собой металическими прокладками, служащими для подвода к ним напряжения.
Но и этого - мало! "Рабочий" ход пьезопривода приблизительно равняется 0.05мм. Нам же по техническим условиям нужно иметь ход перемещения около 0.09 - 1.1мм. Для "выравнивания" этого несоответствия и был придуман так называемый рычажной мультипликатор со специально подобранным передаточным отношением. Все, теперь "механическая" задача решена, дело осталось за малым: создать требуемое электронное управление для всего этого придуманного.
На фото: насос-форсунка с пьезоприводом (стрелка).
