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).