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ディーゼルエンジンの燃料ポンプ

科目:

  • 高圧ラインポンプ(PE)
  • ロータリー分配ポンプ(VE)
  • ロータリーディストリビュータポンプの調整
  • 電子制御配水ポンプ
  • 長時間の停止による故障

高圧ラインポンプ(PE):
高圧インライン ポンプは、第一世代のディーゼル燃料ポンプです。 高圧インラインポンプは、シリンダーと同数のプランジャーエレメントで構成されています。 各プランジャーは、独自のシリンダーに燃料を供給します。 高圧プランジャーは内部ポンプのカムシャフトによって作動します。 これらのプランジャーが押し上げられると、圧縮行程が発生します (ラインを通じてディーゼルがシリンダーに送られます)。 高圧ラインポンプは固定ストロークで作動します。 燃料の流れはプランジャーを回すことで制御されます。 この回転は、アクセルペダルに間接的に接続されている制御棒によって行われます。 アクセルペダルを踏むとプランジャーが回転し、燃料の出力が調整されます。

ポンプにはガバナ (下の画像に表示) も含まれており、特に、ディーゼル エンジンのアイドリング速度が可能な限り安定に維持され、速度の増加に応じて燃料出力が調整されます。

インラインポンプには内部漏れ損失が発生します。 漏れ損失は主にシリンダーのシールの不完全性によって発生します。シリンダーの壁には顕微鏡で見ると凹凸があり、ピストンに沿って漏れの余地が残ることがあります。 低速および低圧力レベルでは、少量のディーゼル燃料がプランジャーまたは他の内部コンポーネントのシールを通って漏れる可能性があります。 シールが完全に閉まらなかったり、時間の経過による磨耗によって発生する可能性があります。

通常、ポンプ速度が増加すると、ポンプ内の圧力が増加します。 このより高い圧力は、シールやコンポーネントの不完全性を軽減するのに役立ち、漏れ損失を減らすことができます。 これは、より高い圧力によってシールが可動部品に押し付けられ、漏れの可能性が減少するためです。

ラインポンプ
燃料流量制御プランジャー
レギュレーター

燃料供給が適切に調整されず、エンジンに過剰な燃料が噴射されると、調整速度が過度に高くなる可能性があります。 

  • インラインポンプの燃料制御に欠陥がある場合、プランジャーは現在の速度に必要な量を超える燃料を噴射する可能性があります。 これにより、過剰な燃焼速度が発生し、推奨エンジン速度を超える可能性があります。
  • 燃料流量を調整する制御棒に欠陥が生じると、インラインポンプがアクセルペダルに適切に反応しなくなる可能性があります。 これにより、燃料供給量が意図せず増加し、エンジン速度が上昇する可能性があります。
  • プランジャーの固着、部品の損傷、機械的詰まりなどのインライン ポンプの物理的故障は、通常の燃料供給制御を混乱させ、制御不能な高 RPM を引き起こす可能性があります。

ロータリー分配ポンプ (VE):
高圧ラインポンプの後継としてロータリーディストリビューションポンプ(CAV DPA、Bosch VE)を開発しました。 この燃料ポンプは完全に機械的に動作します。 インラインポンプと比較した回転分配ポンプの利点は、プランジャーの数が少ない (したがって設置サイズが小さい) ことと、標準的な噴射調整が可能であることです。

ボッシュVEポンプ:
ボッシュのロータリー分配ポンプは完全な機械式ポンプです。 ポンプのレバーはアクセルペダルに直結しています。 ポンプは軸方向に移動するプランジャーで動作します。 プランジャーは回転運動と前後運動の両方を行います (これについては以下で詳しく説明します)。 コントロール スライド (アクセル ペダルに接続) と遠心レギュレーターにより、正しい燃料投与量が確保されます。 コントロール スライドが左に移動すると、燃料が戻り開口部を通ってポンプから出て、燃料の量が減少します。 より多くの燃料が必要になると(速度または負荷が高くなると)、コントロール スライドがさらに右に移動し、インジェクターへの燃料量が増加します。 エンジン負荷が同じであれば速度は上がります。

Bosch VE ポンプの断面図

Bosch VE ロータリー ポンプのプランジャーは、燃料の供給、噴射、分配を担当します。 これら 3 つのステップを、XNUMX つの図を使用して以下で説明します。

1. 燃料の供給:
プランジャーが左に回転すると、燃料が供給ポンプからプランジャーの上の入口チャネルを通ってプランジャーの右側の圧力室に流れるようになります。 

2. 燃料の注入:
カムプーリーはプランジャーを右に押します。 これにより、プレス空間への入口流路が閉じられ、プレス空間の容積が小さくなる。 燃料にかかる圧力は、ねじれて排気ダクトとの接続が形成されるまで増加します。 90 度ごとに出口があり、そこに燃料が加圧されて流れます。

3. 燃料の量を注入します。
コントロール スライドの位置によって噴射の終了が決まり、したがって出力を介してインジェクターに供給される燃料の量が決まります。
コントロール スライドの位置は遠心コントローラーによって決定されます。 この部分については以下で説明します。

遠心ガバナ:
アクセル ペダルは、スプリング 4 とレバー システム (6、7、8、9) を介してコントロール スライド 10 に間接的に接続されています。図の位置 (左) では、アクセル ペダルが完全に踏み込まれており、コントロール スライドは次の位置に移動しようとします。最大出力の権利。 M2 がピボットポイントです。 調整すべき速度に達すると、遠心力によってコントロールスリーブ II が右に移動しようとし、コントロールスライド 10 が左に移動します。 したがって、ばね4と遠心力との間に平衡状態が作り出される。 速度はイールドコントロールによって調整されます。 

右の図は、アイドル速度での制御を示しています。 アクセルペダルは踏まれておらず、レバーは完全に正しい位置にあります。 弱いバネ (14) により、平衡状態が確保されます。

左:アクセルペダルを踏んだ状態。 右: アクセルペダルが踏まれていない状態、エンジンのアイドリング速度。

射出前進:
ロータリー燃料ポンプには常に標準で噴射進角機能が装備されています。 速度を上げる場合は、良好なパワーストロークを確保するために、噴射を早めに行う必要があります。 そうしないと、インジェクターから噴射されたディーゼルミストが高速で空気と適切に混合するのに十分な時間がかかりません。 したがって、インジェクターは、速度が増加するにつれて常に TDC (上死点) の数度前に早く噴射する必要があります。 射出前進システムは、ローラー リングに接続されたプランジャーで構成されます。 速度が増加すると、このローラー リングが回転方向に回転し、射出プランジャーがポンプ ストローク (したがって射出) をより早く開始します。 この噴射前進には電子機器は使用されません。

噴射進角制御VEポンプ

回転分配ポンプの調整:
ポンプ内の圧力上昇が適切なタイミングで行われることが重要です。 圧力の上昇によって、インジェクターを通るディーゼル燃料の噴射時間が決まります。 燃料ポンプの位置はエンジンブロックに対して変更可能です。 エンジンブロックには燃料ポンプを移動できる長穴があります。 ポンプを回転させても、タイミングベルトによって駆動されるギアには影響しません。 ギアは静止したままですが、その後ろにあるポンプの位置が変わります。 時計回り (時計回り) に回転する分布の場合、次のことが適用されます。

  • ポンプを反時計回りに動かすと、注入が早くなります。
  • ポンプを時計回りに動かすと、噴射が遅くなります。
    したがって、燃料ポンプはクランクシャフトの位置とコントロールスライドの位置に基づいて調整する必要があります。 これはダイヤルインジケータを使用して実行する必要があります。

以下は、ロータリー分配ポンプを調整できる段階的な計画です。

1. シリンダー 1 のピストンを上死点に置きます。
1番シリンダーのピストンが上死点に来るまでクランクシャフトを回します。

クランクシャフトのタイミングが正しいかどうかは、フライホイールのマークがギアボックスのハウジングのマークと一致するかどうかで確認できます。

2. 燃料ポンプのタイミング
燃料ポンプのタイミングが正しいことを確認してください。 XNUMX つのマーク (画像では白で強調表示されている) は、互いに向かい合う必要があります。 燃料ポンプの取り付けが間に合わない場合は、タイミングベルトを取り外して正しく取り付ける必要があります。
次に、ブロックピンを挿入します(画像の赤い矢印の穴に)。

3. 部品の分解
燃料ライン、冷却水ホース、サーモスタットハウジングを取り外して、燃料ポンプの後ろにスペースを作ります。 ダイヤルインジケーターをポンプに取り付けるために必要なスペースです。

4. ダイヤルインジケーター
燃料ポンプを調整する必要があるダイヤルゲージを見つけます。
ダイヤルインジケーターの緩んでいる部分をねじ込みます。 燃料ポンプのブラインドプラグを取り外し、ダイヤルインジケーターをねじ込みます。 クランクシャフトを回転させたときにダイヤルインジケーターがはっきり見える位置に配置すると、分かりやすくなります。

4. プリロードを設定します。
ダイヤルインジケーターの針が常にポンプ内部に触れるようにするため、予圧を設定します。 これにより、ダイヤルインジケータをポンプハウジングの中にもう少し押し込むことができます。
この張力を少なくとも 2 ミリメートルに設定します (画像を参照)。

5. クランクシャフトを正回転方向に回します。
クランクシャフトを回転させる必要があります。 ダイヤルインジケーターの指針が移動します。 分割プランジャが往復運動するため、指針はある時点で止まります。 クランクシャフトをさらに回すと、指針は再び戻ります。
ポインターが静止している時点で、分割プランジャーの最大ストロークに達しています。

6. ダイヤルインジケータを 0 に設定します。
ダイヤルインジケーターの黒いリングを回して0に合わせます。

7. シリンダー 1 のピストンを TDC に配置します。
シリンダー 1 のピストンが上死点に達するまでクランクシャフトを再度回転します。 フライホイールとギアボックスのハウジングのマークをもう一度確認してください。
ダイヤルゲージの指針が示す値を読み取ります。 ポインタが反時計回りに移動しました。 これは分配プランジャーが回転したことを意味します
0,70mm。 この値を工場出荷時の値と比較します。 値が一致する場合、調整は必要ありません。 値が正しくない場合は、ポンプを調整する必要があります。

8. 燃料ポンプを調整します。
XNUMX 本のボルト (画像に表示) を XNUMX 回転緩め、エンジン ブロック上のポンプの位置を移動して、燃料ポンプを調整します。

電子制御ディストリビュータポンプ:
現在、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンと同様にECU(制御コンピュータ)で制御されています。 このコンピューターの助けを借りて、高圧燃料ポンプのさまざまな機能も制御でき、完全な機械式燃料ポンプよりもはるかに正確に燃料投与量を調整できます。 電子制御ディストリビュータポンプは次の XNUMX 種類に分類されます。

  • ルーカス EPIC ポンプ
  • ボッシュ VP/VR ポンプ
  • ボッシュ VP44


ルーカス EPIC ポンプ:
Lucas EPIC ポンプは、完全に電子制御された回転式燃料ポンプです。 以下の機能が制御されます。 始動出力、アイドル速度制御、部分負荷出力制御、全負荷制御、噴射時期制御、自己診断。


ボッシュVPポンプ:
Bosch VP ポンプは、このページで前述した機械式 VE ポンプと内部的には同じです。 デリバリーポンプ、カムリング、コントロールスライド、ポンプマニホールドハウジング、ポンププランジャーなどの部品は変更ありません。

VP ポンプには、VR ポンプと比較して次の新しい部品があります。

  • コントロールスライドの位置を調整する調整ユニット(アクチュエーター)。
  • コントロールスライドの位置を決定するセンサー。
  • 噴射トルク調整装置; これは PWM 信号によって制御されます。 (PWM はパルス付き変調の略です)。 PWM信号はECUから来ます。

調整ユニットは、コントロールスライドの位置を調整する。 これは、永久磁石とデューティ サイクルで制御される電磁石を使用して行われます。 ECUから電磁石に電圧が供給されると磁性を帯び、永久磁石を引き寄せようとします。 デューティサイクル信号が長いほど、より多くの磁気が生成されるため、より大きな動き(調整)が行われます。 デューティサイクル信号が失われると、スプリングがアジャスターを引っ込めます。
位置センサーは誘導センサーであり、前述のコントロール スライドのシャフトの回転を監視します。 このようにして、ECU は希望の位置に到達したというフィードバックを受け取ります。

射出前進:
噴射前進システムは Bosch VE ポンプと同様です。 このVPポンプのみECUからのPWM信号により進角を制御します。 つまり、VE ポンプの場合のように、ECU はエンジンの速度ではなく、ローラー リングの位置を決定します。

 ローラー リングの位置によって射出モーメントが制御されます。 プランジャーの位置によってローラー リングの回転が決まります。 プランジャーは、圧力調整器がポンプハウジング内で許容する燃料圧力によって、バネ力に抗して左に押されます。
燃料は圧力下で燃料圧力レギュレータを通って戻りに流れます。 ECU が信号を送信するとすぐに、このコントローラーは内部電源が多少なりとも開くことを保証します。 供給が開いていると、燃料圧力がポンプ ハウジングに流れ込み、プランジャー全体がバネ力に抗して左に移動します。 これにより、ローラー リングが確実に右 (時計回り) に回転します。 これは、ローラーリングが「早い」方向に回転することを意味します。 噴射は TDC より前の早い段階で行われるようになりました。 ポンプハウジング内の燃料圧力が低下すると、スプリングによってプランジャーが開始位置に戻ります。 したがって、ローラーリングは「遅い」位置に戻ります。

ボッシュ VP44 ポンプ:
ラジアル VP44 ポンプは、VE ポンプや VP ポンプと同様に、ポンプ プランジャがシャフトの長手方向ではなく、駆動シャフトに対して垂直にあります。 この高圧ポンプは燃料自体も吸い込み、噴射進角を調整します。 最大射出圧力は最大 1850 bar です。

ポンプが作動すると、プランジャーはカム リングのカムによって内側に押されます。 ソレノイドバルブが閉じると、圧力が上昇し、ディストリビュータシャフトを回転させることによってインジェクタの XNUMX つへの接続が行われます。 その瞬間に注射が行われます。

長時間の停止による故障:
長時間のエンジン停止時 場合によっては、燃料ポンプや燃料システムに問題が発生する可能性があります。 ダウンタイムが長引くと影響を受ける可能性のあるシナリオをいくつか示します。

  • 燃料の劣化: 燃料を長期間滞留させておくと、燃料が劣化し、結露が発生する可能性があります。 これにより、燃料中に沈殿物や不純物が形成され、最終的には燃料ポンプやインジェクターが詰まる可能性があります。
  • 蒸発と樹脂の形成: 燃料が燃料ライン内で蒸発すると、樹脂の堆積物が残り、燃料の自由な流れが制限される可能性があります。
  • シールとゴム部品: 長時間停止すると、燃料システム内のシール、ガスケット、ゴム部品が脱水して硬化する可能性があります。 これにより、漏れが発生したり、システムの密閉が損なわれる可能性があります。
  • 可動部品の固着: 酸化や汚染物質の結果、可動部品が燃料ポンプ内で固着する可能性があります。 これにより、ポンプが必要な燃料圧力を上昇させることができなくなります。

長時間の停止中にこの種の問題を回避するには、燃料添加剤を使用すること、タンク内の結露を防ぐために燃料レベルが低い状態で車を保管しないこと、エンジンを定期的にチェックすること、すべてが確実であることを確認するためにエンジンを作動させることなどの予防措置を講じることをお勧めします。潤滑状態が保たれます。