Onderwerpen:
- Hogedruklijnpomp (PE)
- Roterende verdeelpomp (VE)
- Afstellen van de roterende verdelerpomp
- Elektronische geregelde verdeelpompen
- Storingen door langdurige stilstand
Hogedruklijnpomp (PE):
De hogedruklijnpomp vertegenwoordigt de eerste generatie dieselbrandstofpompen. Een hogedruklijnpomp bestaat uit evenveel plunjerelementen als er cilinders zijn. Iedere plunjer voorziet de brandstof voor zijn eigen cilinder. De hogedrukplunjers worden bediend door de interne pompnokkenas. Wanneer deze plunjers omhoog worden gedrukt, veroorzaken ze de persslag (waardoor diesel door de leiding naar de cilinder wordt geperst). De hogedruklijnpomp werkt met een vaststaande slag. De brandstofopbrengst wordt geregeld door het draaien van de plunjers. Dit draaien wordt uitgevoerd door de regelstang, die indirect verbonden is met het gaspedaal. Bij het indrukken van het gaspedaal worden de plunjers gedraaid, en daarmee wordt de brandstofopbrengst gereguleerd.
In de pomp bevindt zich ook de regulateur (zichtbaar in de onderstaande afbeeldingen), die onder andere zorgt voor het handhaven van een zo stabiel mogelijk stationair toerental van de dieselmotor, en voor het afregelen van de brandstofopbrengst bij toenemend toerental.
Een lijnpomp heeft last van interne lekverliezen. De lekverliezen ontstaan voornamelijk vanwege imperfecties in de afdichting van de cilinder: de cilinderwand kan microscopisch oneffen zijn, waardoor er ruimte is voor lekken langs de zuiger. Bij lagere toerentallen en lage drukniveaus kan het voorkomen dat er kleine hoeveelheden dieselbrandstof langs de afdichtingen van de plunjers of andere interne componenten lekken. Het kan optreden doordat de afdichtingen niet perfect sluiten of door slijtage in de loop van de tijd.
Naarmate het toerental van de pomp toeneemt, neemt de druk binnenin de pomp meestal toe. Deze hogere druk kan de imperfecties in de afdichtingen en componenten helpen verminderen, waardoor de lekverliezen kunnen afnemen. Dit is omdat de hogere druk de afdichtingen tegen de bewegende delen aandrukt en de kans op lekkage verkleint.
Op het moment dat de brandstoftoevoer niet goed wordt gereguleerd, waardoor er te veel brandstof naar de motor wordt geïnjecteerd, kan dit leiden te hoog afregeltoerental.
- Als er een storing is in de brandstofregeling van de lijnpomp, kan het voorkomen dat de plunjers meer brandstof injecteren dan nodig is voor het huidige toerental. Dit kan leiden tot een overmatige verbrandingssnelheid en een hoger dan aanbevolen toerental van de motor;
- Als de regelstang die verantwoordelijk is voor het aanpassen van de brandstofopbrengst defect raakt, kan de lijnpomp mogelijk niet correct reageren op het gaspedaal. Dit kan resulteren in een onbedoelde toename van de brandstoftoevoer en dus van het toerental;
- Fysieke storingen in de lijnpomp, zoals vastzittende plunjers, beschadigde onderdelen of mechanische blokkades, kunnen de normale regeling van de brandstoftoevoer verstoren en mogelijk leiden tot een ongecontroleerd hoger toerental.
Roterende verdeelpomp (VE):
Als opvolger van de hogedruklijnpomp werd de roterende verdeelpomp (de CAV DPA en de Bosch VE) ontwikkeld. Deze brandstofpomp werkt geheel mechanisch. Het voordeel van de roterende verdeelpomp t.o.v. de lijnpomp zijn het minder aantal plunjers (en daarmee de inbouwgrootte) en de standaard inspuitverstelling.
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 wordt hieronder uitgebreid uitgelegd). De regelschuif (verbonden met het gaspedaal) en de centrifugaalregelaar zorgen voor de juiste brandstofdosering. 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 het brandstofvolume naar de verstuivers wordt vergroot. Bij gelijkblijvende motorbelasting neemt daarmee het toerental toe.
De 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 met behulp van de drietal illustraties.
1. Toevoeren van de brandstof:
De plunjer wordt naar links verdraaid, waardoor de brandstof – afkomstig van de opvoerpomp – via het inlaatkanaal boven de plunjer naar de persruimte rechts van de plunjer kan stromen.
2. Inspuiten van de brandstof:
De nokkenschijf duwt de plunjer naar rechts. Het inlaatkanaal naar de persruimte wordt daarmee afgesloten en het volume in de persruimte wordt kleiner. De druk op de brandstof verhoogt, totdat er door het verdraaien een verbinding met het uitlaatkanaal tot stand komt. Elke 90 graden is een uitgang aanwezig, waar de brandstof onder druk heen stroomt.
3. Doseren van de brandstofhoeveelheid:
De stand van de regelschuif bepaalt het einde van de inspuiting, en daarmee de hoeveel brandstof er via de uitgang naar de verstuiver wordt gevoerd.
De stand van de regelschuif wordt bepaald door de centrifugaalregelaar. Dit onderdeel wordt hieronder beschreven.
Centrifugaalregelateur:
Het gaspedaal is indirect verbonden via veer 4 en het hefboomstelsel (6, 7, 8, 9) met regelschuif 10. In de afgebeelde stand (links) is het gaspedaal volledig ingetrapt en zal de regelschuif naar rechts willen bewegen voor de maximale opbrengst. M2 is het scharnierpunt. Wanneer het af te regelen toerental wordt bereikt, zal de centrifugaalkracht de regelmof II naar rechts willen bewegen waardoor de regelschuif 10 naar links beweegt. Er ontstaat dus een evenwichtssituatie tussen de veer 4 en de centrifugaalkracht. Het toerental wordt door de opbrengstregeling afgeregeld.
In de rechter afbeelding is de regeling bij stationair toerental te zien. Het gaspedaal is niet ingetrapt en de hefboom bevindt zich geheel in de rechtse stand. Een zwakke veer (14) zorgt nu voor de evenwichtssituatie.
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 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 creëren. 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 wordt verdraaid.
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 afbeelding).
5. Verdraai de krukas in de normale draairichting.
De krukas dient verdraaid 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.
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.
8. Brandstofpomp afstellen.
Stel de brandstofpomp af door de drie bouten (in de afbeeldingen aangegeven) een slag los te draaien en de positie van de pomp op het motorblok te verschuiven.
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 worden geregeld 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 VR-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 terugtrekken.
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 vóór 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.
Op het moment dat 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 één van de verstuivers gemaakt. Op dat moment vindt de inspuiting plaats.
Storingen door langdurige stilstand:
Bij langdurige stilstand van de motor kan in sommige gevallen leiden tot problemen met de brandstofpomp en het brandstofsysteem. Hier zijn enkele mogelijke scenario’s waarin langdurige stilstand invloed kan hebben:
- Brandstofdegradatie: Als de brandstof langere tijd stil blijft staan, kan deze degraderen en condensvorming veroorzaken. Dit kan leiden tot de vorming van sedimenten en onzuiverheden in de brandstof die uiteindelijk de brandstofpomp en de injectoren kunnen verstoppen;
- Verdamping en harsvorming: Als brandstof in de brandstofleidingen verdampt, kunnen er harsachtige afzettingen achterblijven die de vrije stroom van brandstof kunnen belemmeren;
- Afdichtingen en rubber componenten: Langdurige stilstand kan leiden tot uitdroging en verharding van afdichtingen, pakkingen en rubberen componenten in het brandstofsysteem. Hierdoor kunnen er lekken ontstaan of kan de afdichting van het systeem worden aangetast;
- Vastzittende bewegende delen: Als gevolg van oxidatie en verontreinigingen kan het voorkomen dat bewegende delen in de brandstofpomp vast komen te zitten. Dit kan de pomp belemmeren om de benodigde brandstofdruk op te bouwen.
Om dit soort problemen te voorkomen bij langdurige stilstand, is het aan te raden om voorzorgsmaatregelen te nemen, zoals het gebruik van brandstofadditieven, de auto niet met een laag brandstofniveau weg te zetten om te voorkomen dat er condensvorming optreedt in de tank, regelmatig de motor laten draaien om te zorgen dat alles gesmeerd blijft.
