Hogedruk brandstofpomp (dieselmotor):


Op deze pagina worden de volgende onderdelen beschreven:
-Hogedruklijnpomp (PE)
-Roterende verdeelpompen (VE)
-Afstellen van de roterende verdelerpomp
-Elektronische geregelde verdeelpompen

 

Hogedruklijnpomp (PE):
De hogedruklijnpomp waren vroeger het enige type dieselbrandstofpomp. Een hogedruklijnpomp bestaat uit even veel plunjerelementen als er cilinder zijn. Iedere plunjer verzorgd de brandstof voor zijn eigen cilinder. De hogedrukplunjers worden door de pompnokkenas bediend. Wanneer deze plunjers omhoog gedrukt worden maken ze de persslag (de diesel wordt door de leiding naar de cilinder geperst). De hogedruklijnpomp werkt met een vaste slag. De brandstofopbrengstregeling vindt plaats door het verdraaien van de plunjers. Dit verdraaien wordt verzorgt door de regelstang, die indirect verbonden is met het gaspedaal. Dus wanneer het gaspedaal bediend wordt, worden de plunjers verdraaid, en de brandstofopbrengst geregeld.

In de pomp zit ook de regulateur, (zichtbaar in de afbeelding hieronder) die er o.a. voor zorgt dat het stationaire toerental van de dieselmotor zo stabiel mogelijk gehouden kan worden.



Wanneer de motor stationair draait, zijn de lekverliezen het grootst. Zodra het toerental hoger wordt door het opwarmen van de motor, worden de lekverliezen kleiner en krijgt de motor meer brandstof toegevoerd. Daardoor zou de motor een hoger toerental dan het maximale afregeltoerental kunnen gaan draaien (de motor slaat dan op hol). De regulateur zorgt dat het stationaire toerental constant wordt gehouden. Ook zorgt de regulateur voor een afregeling van het maximale toerental. Dit maximale toerental ligt altijd lager dan van een benzinemotor.


Roterende verdeelpompen (VE):
Naast de hogedruklijnpomp die vroeger bijna altijd toegepast werd, werd de roterende verdeelpomp ontwikkeld. Deze brandstofpomp werkt geheel mechanisch, en bestaat inwendig maar uit 1 plunjer (de lijnpomp had 4 plunjers) De brandstof die door deze plunjer onder druk wordt gezet, wordt later verdeeld over de cilinders.

Bosch VE-pomp:
De roterende verdeelpomp van Bosch is een volledig mechanische pomp. De hefboom op de pomp is direct verbonden met het gaspedaal. De pomp werkt met een plunjer die zich axiaal beweegt. De plunjer maakt zowel een draaiende, als een heen-en-weergaande beweging (dit word hier onder uitgebreid uitgelegd). De regelschuif (verbonden met het gaspedaal) en de centrifugaalregelaar zorgen voor de juiste brandstofdosering (meer of minder brandstof). Wanneer de regelschuif naar links verschuift, kan brandstof via de retouropening de pomp verlaten, waardoor de hoeveelheid brandstof minder is. Zodra er meer brandstof nodig is (hoger toerental of belasting) verschuift de regelschuif verder naar rechts, zodat meer brandstof naar de cilinders gaat. Hiermee wordt het toerental van de motor geregeld.

(Afb. van een Bosch VE-pomp)


Verdeelplunjer:

Deze plunjer in de Bosch VE roterende pomp zorgt voor het toevoeren, het inspuiten en het verdelen van de brandstof. Deze 3 stappen worden hier onder uitgelegd. De illustraties hier boven horen daar bij, (van boven naar beneden).

1.  Toevoeren van de brandstof:
De plunjer wordt naar links verdraaid en het volume van de plunjerruimte neemt toe. Het inlaatkanaal wordt geopend, waardoor de ruimte met (van de opvoerpomp afkomstige) brandstof gevuld wordt.

2.  Inspuiten van de brandstof:
De nokkenschijf duwt de plunjer naar rechts, waardoor het volume verkleind wordt. Het inlaatkanaal wordt door het verdraaien afgesloten en de persruimte wordt kleiner. De druk op de brandstof wordt daardoor verhoogt, totdat er door het verdraaien een verbinding met het uitlaatkanaal ontstaat. Elke 90 graden is een uitgang aanwezig, waar de brandstof onder druk heen stroomt.

3.  Doseren van de brandstofhoeveelheid:
De stand van de regelschuif bepaald hoe veel brandstof er via de uitgang naar de cilinders gevoerd wordt. Door de schuif verder naar rechts te verplaatsen, zal de plunjer ook verder naar rechts schuiven. De brandstof kan zo (deels) ontsnappen door de retouruitgang. De druk zal zich verdelen tussen de werkelijke uitgang en de retouruitgang, waardoor de druk (en dus de brandstofhoeveelheid) op de werkelijke uitgang daalt. Door de positie van de plunjer nauwkeurig te verplaatsen, kan de hoeveelheid exact worden geregeld.
De stand van de regelschuif wordt bepaald door de centrifugaalregelaar. Dit onderdeel wordt hier onder beschreven.


Centrifugaalregelaar:

Situatie met ingetrapt gaspedaal:
Het gaspedaal is indirect verbonden met Veer 1 van de onderstaande afbeelding. Bij het intrappen van het gaspedaal zal de hefboom links boven in deze stand bewegen. Veer 1 wordt minder belast en veer 2 wordt ingedrukt. Door het motortoerental dat oploopt, bewegen de centrifugaalgewichten door de centrifugaalkracht naar buiten. Die kracht noemen we de "middelpunt vliegende kracht". Hoe hoger de snelheid (hoe meer rotaties per seconde) des te meer zullen de centrifugaalgewichten naar buiten bewegen. Dat heeft als gevolg dat de regelschuif naar rechts beweegt en de regelschuif via een hefboomwerking met het kogelgewricht naar links beweegt. Dit is puur afhankelijk van het toerental.

Situatie met het gaspedaal 'los':
De onderstaande afbeelding is van de situatie wanneer het gaspedaal los wordt gelaten. Veer 1 ontspant, en veer 2 drukt de hele hefboom naar links. De regelschuif met het kogelgewricht verschuift weer terug naar rechts. Deze beweging zal de regelschuif van stand veranderen. De retour uitgang bij de plunjer zal nu meer of minder vrij komen, waardoor de toegevoerde brandstof naar de motor geregeld kan worden. De regelschuif wordt in het deel hier boven beschreven.


Inspuitvervroeging:
Roterende brandstofpompen zijn altijd standaard uitgevoerd met inspuitvervroeging. Bij het verhogen van het toerental zal er eerder ingespoten moeten worden om een goede arbeidsslag te laten verlopen. De dieselnevel die door de verstuiver wordt ingespoten heeft anders bij een hoger toerental geen tijd genoeg om goed te vermengen met de lucht. De verstuiver zal dus bij een oplopend toerental steeds iets enkele graden voor het BDP (Bovenste Dode Punt) eerder in moeten spuiten. Het inspuitvervroeginggsysteem bestaat uit een plunjer die verbonden is met een rollenring. Bij een oplopend toerental wordt deze rollenring met de draairichting mee verdraaid, zodat de inspuitplunjer eerder met de pompslag (en dus de inspuiting) begint. Bij deze inspuitvervroeging wordt er geen gebruik gemaakt van elektronica.





Afstellen van de roterende verdeelpomp:
Het is belangrijk dat de drukopbouw in de pomp op het juiste moment plaatsvindt. De drukopbouw bepaalt namelijk het inspuittijdstip van de dieselbrandstof door de verstuivers. De positie van de brandstofpomp kan verandert worden ten op zichten van het motorblok. Er zitten sleufgaten in het motorblok waarin de brandstofpomp verschoven kan worden. Het verdraaien van de pomp heeft geen invloed op het tandwiel dat door de distributieriem wordt aangedreven. Het tandwiel blijft stilstaan, maar de pomp daarachter wordt van positie veranderd. Bij een distributie die rechtsom (met de klok mee) draait, geldt het volgende:
- Tegen de klok in verplaatsen van de pomp resulteert in eerder inspuiten.
- Met de klok mee verplaatsen van de pomp resulteert in later inspuiten.
De brandstofpomp dient dus afgesteld te worden aan de hand van de krukaspositie en de stand van de regelschuif. Dit dient uitgevoed te worden met een meetklok.

Hieronder is een stappenplan te zien waarmee een roterende verdeelpomp kan worden afgesteld.

1. Plaats de zuiger van cilinder 1 in het BDP.
Verdraai de krukas totdat de zuiger van cilinder 1 in het bovenste dode punt staat.


Je kunt zien of de krukastiming goed staat door te kijken of het merkteken op het vliegwiel dat overeen komt met het merkteken in het versnellingsbakhuis.



2. Timing van de brandstofpomp
Controleer of dat de timing van de brandstofpomp in orde is. De twee merktekens (in de onderstaande afbeelding wit gemarkeerd) moeten tegenover elkaar staan. Wanneer de brandstofpomp niet op tijd staat, moet de distributieriem gedemonteerd worden en op de juiste wijze aangebracht worden.
Breng vervolgens de blokkeerstift aan (in de afbeelding in het gat met de rode pijl).




 

3. Demonteren van onderdelen
Demonteer de brandstofleidingen, de koelwaterslang en het thermostaathuis om ruimte achter de brandstofpomp te creren. Deze ruimte heb je nodig om de meetklok in de pomp te kunnen monteren.



4. Meetklok
Zoek de meetklok op waarmee de brandstofpomp afgesteld dient te worden.


Schroef de losse delen van de meetklok in elkaar.
Verwijder de blindplug in de brandstofpomp en schroef de meetklok erin. Maak het jezelf makkelijk door de meetklok zo te plaatsen, dat deze goed zichtbaar is op het moment dat de krukas verdraaid wordt.



4. Stel een voorspanning in.
Omdat je wilt dat de naald van de meetklok altijd inwendig de pomp raakt, stel je een voorspanning in. Hiermee druk je de meetklok wat verder in het pomphuis.
Stel deze spanning in op minimaal 2 millimeter (zie bovenstaande afbeelding).


5. Verdraai de krukas in de normale draairichting.
De krukas dient verdraait te worden. De wijzer van de meetklok zal daarbij bewegen.
Omdat de verdeelplunjer een heen-en-weergaande beweging maakt, zal de wijzer op een begeven moment stil staan. Bij het verder verdraaien van de krukas zal de wijzer weer terug bewegen.
Op het punt waarbij de wijzer stil blijft staan is de maximale slag  van de verdeel-plunjer bereikt.


 

6. Stel de meetklok op 0 af.
Verdraai de zwarte ring op de meetklok en stel deze af op 0.




7. Plaats de zuiger van cilinder 1 op BDP.
Verdraai de krukas opnieuw totdat de zuiger van cilinder 1 in het BDP staat. Controleer hierbij opnieuw de merktekens op het vliegwiel en het versnellingsbakhuis.



8. Controleer de waarde op de meetklok.
Lees de waarde op de meetklok af die de wijzer aangeeft. De wijzer is tegen de klok in bewogen. Dat betekent dat de verdeelplunjer een slag heeft gemaakt van
0,70 mm. Vergelijk deze waarde met de fabriekswaarden. Wanneer de waarden overeenkomen, hoeft er niets afgesteld te worden. Bij een verkeerde waarde dient de pomp afgesteld te worden.


 

9. Brandstofpomp afstellen.
Stel de brandstofpomp af door de drie bouten (in de onderstaande afbeeldingen aangegeven) een slag los te draaien en de positie van de pomp op het motorblok te verschuiven.
 
a. Afstelpunt achter de pomp   b. Afstelpunten aan distributiezijde



Elektronisch geregelde verdelerpompen:
Tegenwoordig worden de dieselmotoren, net als benzinemotoren, aangestuurd met een ECU, (een besturingscomputer). Met behulp van deze computer kunnen ook diverse functies van de hogedrukbrandstofpomp geregeld worden en kan de brandstofdosering nog een stuk nauwkeuriger worden afgeregeld dan bij een volledig mechanische brandstofpomp. De elektronisch geregelde verdelerpompen worden in de volgende drie soorten verdeeld:
-Lucas EPIC-pomp
-Bosch VP-/ VR-pomp
-Bosch VP44



Lucas EPIC-pomp:

De Lucas EPIC-pomp is een volledig elektronisch geregelde roterende brandstofpomp. De volgende functies worden geregeld; startopbrengst, regeling stationair toerental, regeling deellastopbrengst, vollastregeling, regeling inspuitmoment, zelfdiagnose.


Bosch VP-pomp:

De VP-pomp van Bosch is intern gelijk aan de mechanische VE-pomp, die eerder op deze pagina beschreven is. De onderdelen als de opvoerpomp, de nokkenring, de regelschuif, het pompverdeelhuis en de pompplunjer zijn onveranderd.

De VP-pomp heeft t.o.v. de VP-pomp de volgende nieuwe onderdelen:
- Versteleenheid (actuator) voor de stand van de regelschuif te regelen.
- Sensor om de stand van de regelschuif te bepalen.
- Inspuitmomentversteller; deze wordt via een PWM signaal aangestuurd. (PWM staat voor Pulse-With modulation). Het PWM signaal is afkomstig van de ECU.

De versteleenheid verstelt de stand van de regelschuif. Dit gebeurt door te werken met een permanente magneet en een elektromagneet die aangestuurd wordt met een duty-cycle. Wanneer de elektromagneet door de ECU van spanning wordt voorzien, zal deze magnetisch worden en naar de permanente magneet toe willen trekken. Hoe langer het duty-cycle signaal, des te meer magnetisme er ontstaat en dus een grotere beweging (verstelling) deze maakt. Wanneer het duty-cycle signaal wegvalt, zal de veer de versteller terug trekken.
De positiesensor is een inductieve sensor, welke de verdraaiing van de as van de eerder genoemde regelschuif controleert. De ECU heeft op deze manier een terugkoppeling, dat de gewenste standen ook zijn bereikt.


Inspuitvervroeging:
Het systeem van de inspuitvervroeging lijkt op dat van de Bosch VE-pomp. Alleen bij deze VP-pomp wordt de vervroeging geregeld door een PWM signaal van de ECU. Kortom, de ECU bepaald de stand van de rollenring en niet het toerental van de motor, zoals dit bij de VE-pomp wel het geval was. De de stand van de rollenring regelt het inspuitmoment. De stand van de plunjer bepaalt de verdraaiing van de rollenring. De plunjer wordt naar links, tegen de veerkracht in gedrukt door een brandstofdruk die de drukregelaar in het pomphuis toelaat.

Door de brandstofdrukregelaar loopt de brandstof onder druk door naar de retour. Zodra de ECU een signaal afgeeft, zorgt deze regelaar dat inwendig de toevoer iets meer, of minder geopend wordt. Bij een geopende toevoer stroomt er een brandstofdruk in het pomphuis, waardoor de gehele plunjer tegen de veerkracht in naar links wordt bewogen. Dat zorgt ervoor dat de rollenring naar rechts gedraaid wordt (met de klok mee). Dat betekent dus, dat de rollenring in de richting "vroeg'' verdraaid wordt. De inspuiting vindt nu eerder vr het BDP plaats. Zodra de brandstofdruk in het pomphuis wegvalt, zorgt de veer dat de plunjer weer in de beginpositie terug komt. De rollenring beweegt dus weer naar ''laat''.


Bosch VP44-pomp:
De radiale VP44-pomp heeft de pompplunjers, zoals bij de VE- en VP-pompen niet in lengterichting van de as, maar dwars op de aandrijfas staan. Ook deze hogedrukpomp zuigt zelf de brandstof aan en regelt zelf de inspuitvervroeging. De maximale inspuitdruk bedraagt max. 1850 bar.


Wanneer de pomp draait, worden de plunjers naar binnen gedrukt door de nokken op de nokkenring. Wanneer de magneetklep gesloten is, kan de druk worden opgebouwd en wordt door het draaien van de verdeleras de verbinding met n van de verstuivers gemaakt. Op dat moment vindt de inspuiting plaats.