Регистрация Войти
Вопрос

Электрические топливные насосы работают на постоянной или переменной скорости?

На веб-сайтах я видел, что топливные насосы имеют диапазон давления, скажем, от 30 до 95 фунтов на квадратный дюйм. Почему указан такой диапазон давления? Я читал, что эти значения давления относятся к свободному давлению, создаваемому насосом.


Я читал о регуляторах давления с опорным давлением наддува. Эти порты соединены с воздухопроводом от впускного коллектора, поэтому при создании вакуума/давления наддува опорное давление наддува от коллектора будет регулировать количество топлива, обходящего регулятор, для изменения давления топлива в подающей магистрали (чтобы увеличить давление в подающей магистрали, нужно уменьшить количество топлива, проходящего через регулятор, верно? Хотя на этом сайте говорится, что чем сильнее засорена топливная магистраль, тем выше давление в топливной системе). Таким образом, регулирование давления топлива осуществляется за счёт повышения давления в регуляторе в зависимости от давления в коллекторе, а не за счёт изменения скорости насоса. Это наиболее распространённая система для удовлетворения переменного спроса на топливо.


Но в примере с расчётами они упоминают, что если форсунка подаёт топливо под эффективным давлением 45 фунтов на кв. дюйм, когда давление во впускном коллекторе равно атмосферному. Тогда, если двигатель работает под давлением 10 фунтов на кв. дюйм, без учёта наддува, эффективное давление, при котором топливо будет подаваться в форсунку, составит 45–10 = 35 фунтов на кв. дюйм. При учёте наддува перепускной клапан будет открываться таким образом, чтобы давление в подающей магистрали увеличилось, то есть составило 45 + 10 = 55 фунтов на кв. дюйм. Таким образом, в конечном счёте эффективное давление на форсунке всё равно будет составлять 45 фунтов на квадратный дюйм. Но проблема с этим расчётом заключается в том, что даже при работе двигателя на полную мощность (поскольку он форсирован) расход топлива выше, а значит, выше и требования к давлению топлива. Так почему же эффективного давления впрыска в 45 фунтов на квадратный дюйм на форсунке будет достаточно при более высокой нагрузке?


Я также читал, что сейчас существуют насосы с регулируемой частотой вращения, которые изменяют давление топлива за счёт изменения скорости вращения насоса в зависимости от показаний электронного регулятора давления. Но я думаю, что они пока не получили широкого распространения.
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/90508/does-electric-fuel-pumps-run-at-constant-or-variable-speed
1
+ Читать

0 Комментариев

  1. Я думаю, вы ошибаетесь, полагая, что частота вращения двигателя или нагрузка определяют переменное давление топлива. На самом деле всё наоборот. Двигателем можно легко управлять, только если давление топлива точно поддерживается на постоянном уровне.


    Если у вас постоянное давление топлива, вы можете рассчитать количество впрыскиваемого топлива, зная только длительность импульса форсунки.


    Если давление топлива непостоянно, необходимо иметь калибровочные параметры для каждого возможного значения давления топлива в диапазоне, в котором оно может находиться. Поддерживать такую калибровку гораздо сложнее.


    Раньше система впрыска топлива работала следующим образом: рядом с топливным баком располагался топливный насос, от него к двигателю шла топливная магистраль, а регулятор давления топлива позволял топливу проходить мимо него до тех пор, пока давление не превышало заданное значение. От регулятора давления топлива шла обратная магистраль к баку. Если двигателю не требовалось всё топливо, которое мог перекачать насос, регулятор возвращал часть топлива в бак. Количество впрыскиваемого топлива регулируется с помощью широтно-импульсной модуляции: изменяя ширину импульса форсунки, можно изменять количество впрыскиваемого топлива.


    Однако у такой конструкции была проблема. В моторном отсеке жарко. Если топливо постоянно циркулирует между моторным отсеком и баком, оно нагревается. Более горячее топливо увеличивает выбросы в результате испарения. Поэтому конструкцию изменили таким образом, чтобы всё, включая регулятор давления и возвратную линию, находилось рядом с топливным баком, а в моторный отсек вела только одна топливная линия.


    Для простоты я считаю, что все топливные насосы работают с постоянной частотой вращения. Они рассчитаны на подачу максимального количества топлива, необходимого двигателю, с небольшим запасом. Если вы видите диапазон значений давления, я полагаю, что это указывает на заданное давление регулятора давления топлива, с которым может работать насос.
  1. Но какое значение имеет нижний предел давления для топливного насоса? Верхний предел давления определяет способность насоса нагнетать давление до этого максимального значения. Насос сможет создавать и поддерживать любое давление ниже этого значения, верно?
  1. Что касается давления топлива в форсунке, я подумал, что более высокое давление впрыска улучшит распыление топлива, что может помочь при увеличении оборотов двигателя. При более высоких оборотах у топлива меньше времени на распыление. Но, возможно, результат от повышения давления впрыска не стоит усложнения конструкции.
  1. Значит, в системе впрыска с наддувом не используется ссылка на наддув? Я думал, что если вы впрыскиваете топливо в цилиндр, то оно всё равно пытается преодолеть давление внутри цилиндра. То есть при наддуве воздух в цилиндр подаётся под более высоким давлением. Поэтому я подумал, что это повышение давления в цилиндре из-за наддува может быть компенсировано ссылкой на наддув.
  1. @AbhishekPG — не стоит менять давление топлива на любых оборотах. Как сказал juhist, это создаёт слишком много переменных, что значительно усложняет расчёт... кроме того, увеличение оборотов двигателя не означает, что ему требуется гораздо больше топлива на одно сгорание. Вам просто нужно чаще включать форсунку, потому что в минуту (или даже в секунду) происходит гораздо больше сгораний.
  1. @AbhishekPG — я действительно не знаю, как работает DI с boost reference, если вообще работает.
  1. Как всегда, хорошо написанный ответ, но у меня возник вопрос: не лучше ли было бы увеличить давление впрыска при более высоких оборотах двигателя, чтобы ускорить распыление топлива?

  1. Датчики давления топлива с опорным портом наддува используются только в автомобилях с принудительной подачей воздуха (турбонаддувом/нагнетателем) для выполнения именно тех функций, о которых вы сказали. Порт отслеживает наличие наддува в системе и повышает давление топлива для компенсации. Это самый простой способ компенсировать это.


    При подаче топлива в двигатель через топливные форсунки важны два фактора: давление топлива и длительность импульса форсунки. Почему они важны?



    • Давление топлива - По мере увеличения давления топлива через отверстие любого заданного размера подается больше топлива. Это обычная физика и динамика жидкости. Верно и обратное. Когда вы уменьшаете давление. Подается меньше топлива. Простой способ заставить топливную форсунку меньшего размера работать как топливная форсунка большего размера - увеличить давление топлива. Изменение подачи топлива напрямую связано с изменением давления топлива. Вот калькулятор, с которым вы можете поиграть, он поможет вам разобраться.

    • Ширина импульса инжектора. Ширина импульса инжектора — это время, в течение которого инжектор остаётся открытым. Чем больше ширина импульса, тем больше топлива подаётся.


    Обратите внимание, что вы также можете изменить количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, с помощью подбора форсунок. Это не имеет значения для данного обсуждения, поскольку размер форсунок является статическим параметром. Вы не можете вносить изменения в форсунки во время их установки. Единственный способ изменить количество подаваемого топлива — это отрегулировать давление топлива и ширину импульса форсунки.


    Вот в чём заключается ваше заблуждение:



    ... проблема с этим расчётом заключается в том, что даже при нагрузке на двигатель (поскольку он форсирован) расход топлива выше, а значит, выше и требования к давлению топлива. Так почему же при более высокой нагрузке достаточно эффективного давления впрыска в 45 фунтов на квадратный дюйм на форсунке?



    В ЭБУ двигателя есть таблицы, в которых указано, сколько топлива нужно подавать в двигатель при той или иной нагрузке, давлении в коллекторе (под действием вакуума или наддува), положении дроссельной заслонки и т. д., а также модификаторы, которые помогают учитывать другие факторы, выходящие за рамки нормальных рабочих параметров. Это достигается за счёт модуляции ширины импульса форсунки, а не за счёт увеличения или уменьшения давления топлива. Другими словами, для подачи необходимого количества топлива при той или иной частоте вращения двигателя или повышенной нагрузке не требуется более высокое давление топлива.


    Причина, по которой для контроля количества топлива используется ширина импульса форсунки, а не давление топлива, заключается в том, что ширину импульса можно изменять и контролировать гораздо быстрее, чем давление топлива. Ширина импульса измеряется в миллисекундах. По мере увеличения частоты вращения двигателя время между открытиями форсунок сокращается, а время открытия форсунок увеличивается, что ещё больше сокращает время, необходимое для реакции форсунок. С давлением топлива вы никогда не добьётесь такой точности, как с самой форсункой. Поскольку форсунка в любом случае должна открываться и закрываться, имеет смысл поддерживать статическое давление топлива (или близкое к статическому ... оно никогда не бывает абсолютно одинаковым) и изменять время, в течение которого форсунка остаётся открытой, для компенсации.


    Ускоренная привязка — это простой способ исключить одну из этих переменных, чтобы ЭБУ не приходилось подстраиваться под нее и он мог продолжать работать с двигателем так, как будто давление топлива не меняется. Это упрощает работу не только для ЭБУ, но и для тюнера, независимо от того, создает ли он заводскую карту или занимается тюнингом.


    Что касается насоса с регулируемой частотой вращения, то я не знаю, используются ли они, хотя, возможно, я просто недостаточно осведомлён. Кроме того, выше описана модель с распределённым впрыском топлива, а не с прямым впрыском. При прямом впрыске топлива подкачивающий насос обеспечивает стабильное давление топлива в насосе высокого давления, а насос высокого давления компенсирует любые колебания давления в цилиндрах, вызванные наддувом.
  1. Кроме того, в случае непосредственного впрыска FPR устанавливается после насоса высокого давления, верно? И в этом случае также используется привязка к давлению наддува? Я читал, что топливные насосы высокого давления создают давление около 2500 фунтов на кв. дюйм, что очень много по сравнению с давлением наддува, создаваемым обычной системой принудительной индукции. Очевидно, что приточная привязка к давлению наддува полезна, но имеет ли она значение при таком высоком давлении в системе непосредственного впрыска (если привязка к давлению наддува выполняется)?
Вы уже ответили на этот вопрос