Dieselmanagement (3)

E. Gernaat (ISBN 978-90-79302-03-1)

1 Elektronisch geregelde verdeelpompen

Evenals bij de benzinemotoren heeft ook bij de Dieselmotoren de bestur-ingscomputer zijn intrede gedaan1. De regeling van het inspuitsysteem staatgeheel onder controle van een computer. Men spreekt van Electronic DieselControl (EDC). Het zal duidelijk zijn dat het belangrijkste aan te sturen on-derdeel van een Dieselmotor de hogedruk-brandstofpomp is. Maar ook anderensystemen zoals voorgloei, uitlaatgasrecirculatie en turbolading worden door deEDC-computer geregeld. We beschrijven in eerste instantie een drietal elektro-nisch gestuurde pompen te weten: de EPIC-pomp van Lucas en twee Boschpompen de VP- en de VP44-pomp.

2 EPIC-pomp van Lucas

De Lucas EPIC-pomp is een volledig elektronisch geregelde roterende brand-stofpomp. De volgende functies worden geregeld:• startopbrengst, regeling stationair toerental;• regeling deellastopbrengst, vollastregeling;• regeling inspuitmoment, zelfdiagnose.Fig. 4.1 geeft de opengewerkte pomp weer met de voornaamste onderdelen

2.1 Werkingsprincipe van de EPIC-verdelerbrandstofpomp (fig. 4.2)

De EPIC-verdelerbrandstofpomp is volledig met brandstof gevuld. De aandrijfas(2) wordt door de motor met het nokkenastoerental d.m.v. een getande riemaangedreven. Het achterste gedeelte van de as is voorzien van een inwendigconisch uitgedraaide aandrijfklauw met vier geleidebanen. Dit gedeelte bestaatuit de verdeelrotor (7), hogedrukplunjers (6), rolstoters (5) en rollen (4). Derolstoters hebben afgeschuinde vlakken aan de zijkanten, die de glijvlakken vor-men voor de heen- en weergaande beweging in de conische draagvlakken vande aandrijfklauw. Door de horizontale beweging van de verdeelrotor worden de

1. Op dit werk is de Creative Commons Licentie van toepassing

1

Figuur 1: De Lucas EPIC-pomp1) brandstoftoevoer, 2) overdrukklep, 3) magneetklep, 4) magneetklep, 5) connector, 6)vervroegingsplunjer, 7) magneetklep, 8) stopklep, 9) rotorpositiesensor, 10) persklep, 11) ro-tor, 12) hogedrukplunjer, 13) Hallsensor (pomptoerental/positie), 14) rolstotor, 15) transfer-drukregelklep, 16) aandrijftandwiel, 17) aandrijfas

2

rolstoters over het conische draagvlak verplaatst. Hierdoor wordt de slag vande hogedrukplunjers gevarieerd. Om de aandrijfas bevindt zich een nokken-ring (9), die afhankelijk van het inspuitmoment met de draairichting mee oftegen de draairichting in wordt verdraaid. Door het draaien van de verdeelro-tor (7) komen de rollen tegen de nokken van de nokkenring aan en worden dehogedrukplunjers door de rollen en de rolstoters naar binnen gedrukt. Door dehogedruk die hierbij wordt opgewekt wordt de brandstof via de boring van deverdeelrotor naar de betreffende verstuiver gevoerd.

Figuur 2: Hogedrukgedeelte van de EPIC-pompA) radiale nokkenringverstelling, B) axiale verdeelrotorverstelling1) verstelplunjer, 2) aandrijfas, 3) glijvlakken, 4) rollen, 5) rolstoters, 6) hogedrukplunjers, 7)verdeelrotor, 8) drukveer, 9) nokkenring, 10) transferpomp

2.2 Regeling van de brandstofopbrengst (fig. 4.3)

De brandstofopbrengst wordt bepaald door de slag van de hogedrukplunjers.Deze slag is afhankelijk van de horizontale verplaatsing van de verdeelrotor.Wanneer de verdeelrotor zich in de lijn van de aandrijfas naar rechts verplaatst,glijden de rolstoters schuin naar buiten. De slag van de hogedrukplunjers wordtgroter en de brandstofopbrengst neemt toe (fig. 4.3 A). Omgekeerd wanneerde verdeelrotor zich naar links beweegt worden de hogedrukplunjers naar bin-nen geforceerd en neemt de slag af (fig. 4.3 B). Bij stilstaande motor drukt dedrukveer (1) de verdeelrotor in de meest rechtse positie (fig. A), waarbij dehogedrukplunjers hun grootste slag maken (vollast). Bij stationair draaiendemotor wordt de rotorkamer achter de verdeelrotor met brandstof gevuld, waar-

3

Figuur 3: De opbrengst van de pomp verandert wanneer de verdeelrotor zich verplaatst in delengterichting van de aandrijfas. A) vollaststand, B) nulopbrengst1) terugdrukveer, 2) hogedrukplunjers, 3) rolstoters, 4) rotorkamer, 5) aanslag vollast, 6)verdeelrotor, 7) aanslag nulopbrengst, 8) nokkenring, 9) aandrijfas

4

door de brandstofdruk de rotor tegen de veerkracht in tot zijn aanslag ver-plaatst. Fig. B geeft dan de nulopbrengst van de pomp weer.De rotorkamer (7) is met twee magneetkleppen verbonden, die door de EDC-computer worden aangestuurd (fig. 4.4). De EDC-computer leest de gaspedaal-stand in en bepaalt vervolgens de bijbehorende druk in de rotorkamer. Decomputer wordt nauwkeurig geınformeerd over de stand van de verdeelrotordoor rotorpositiesensor (6). Het door deze inductieve sensor geleverde sig-naal wordt in de EDC-computer voortdurend vergeleken met de berekendewaarde. De rotorstand kan vervolgens door het afwisselend aansturen van detoevoermagneetklep (3) en de retourmagneetklep (1) worden bijgesteld. DeEDC-computer opent hierbij telkens slechts een magneetklep. De verstellingvan de verdeelrotor kan alleen plaatsvinden tussen inspuitingen, wanneer derollen niet worden belast. Tijdens het inspuiten zijn beide magneetkleppengesloten. Regeltechnisch kan het geheel ook worden voorgesteld als fig. 4.5.

Figuur 4: Opstelling van de toe- en afvoermagneetklep voor het regelen van de opbrengst1) retourmagneetklep, 2) EDC-computer, 3) toevoermagneetklep, 4) spoel, 5) weekijzeren kern,6) rotorpositiesensor, 7) rotorkamer, 8) verdeelrotor, 9) drukveer

De gaspedaalstand is dan de gewenste waarde die wordt vergeleken met deteruggekoppelde waarde van de rotorpositiesensor.

5

Figuur 5: De opbrengstregeling van de EPIC-pomp regeltechnisch bekeken

2.3 Regeling van het inspuittijdstip (fig. 4.6)

Het inspuitbegin wordt in een gesloten regeling voortdurend door de EDC-computer geregeld. Dit geschiedt belasting en toerental afhankelijk, aan dehand van de in het geheugen opgeslagen referentievelden. De nokkenringwordt door de vervroegingsplunjer in de richting ’vroeg’ of ’laat’ versteld. Denokkenringpositiesensor (4) stuurt voor de werkelijke positie van de ring eeninductief signaal naar de EDC-computer. Geıntegreerd met de nokkenring-positiesensor is een brandstoftemperatuursensor. De EDC-computer ontvangtinformatie van een inductieve sensor (12) op de krukas en een Hallsensor opde pompas en nokkenas(13). Het toerental, de krukaspositie en de pomppositie(cilinderverdeling) kan zo worden bepaald. Er zijn ook uitvoeringen met eenverstuivernaaldsensor. Met een dergelijke sensor is het exacte inspuitmomentbekend. Met behulp van een krukaspositiesensor is dan het inspuitmoment opeen uiterst exacte wijze te regelen. De positie van de vervroegingsplunjer (8)wordt bepaald door de transferdruk, de drukveer (5) en de magneetklep (2).Aan zijde (A) van de vervroegingsplunjer werkt transferdruk en aan zijde (B)regeldruk. Deze regeldruk komt tot stand uit de transferdruk. De EDC-computerstuurt de vervroegingsmagneetklep met ’massasignalen’ (C) aan, waardoordeze ’variabel’ kan openen. Hierdoor kan de brandstof in de drukveerkamerstromen, die via een gekalibreerde boring (0,6 mm) met het pomphuis is ver-bonden. Door de drukverschillen (A en B) wordt de vervroegingsplunjer endaarmee de nokkenring traploos in de gewenste positie tussen ’vroeg’ en ’laat’versteld. Als de krachten in de kamers gelijk zijn, blijft de vervroegingsplunjerin een gewenste stand staan. Beide kamers zijn voorzien van terugslagkleppen,

6

Figuur 6: De inspuitvervroegingsregelingA) transferdruk, B) regeldruk, C) massa-gestuurd signaal, D) variabele doorlaat1) terugslagklep, 2) vervroegingsmagneetklep, 3) EDC-computer, 4) nokkenringpositiesensor, 5)drukveer, 6) gekalibreerde boring , 7) nokkenring, 8) vervroegingsplunjer, 9) transferpomp, 12)induktie-impulsgever krukaspositie, 13) Hallgever nokkenas

7

die het ongewenst pulseren van de nokkenring voorkomen.

2.4 Brandstofcircuit

Fig. 4.7 geeft een volledig overzicht van het brandstofcircuit. Vanuit een lage-druk opvoerpomp de zgn. transferpomp (3) met filters en drukregelaar (2)komt de brandstof via een stopklep (6) en de opening in de rotor (8) in deruimte van de hogedrukplunjers. De opbrengstregeling vindt plaats met behulpvan de magneetkleppen (9) en (11) als eerder is beschreven. De aanpassingvan het inspuitmoment vindt plaats d.m.v. de vervroegingsmagneetklep (10).De terugkoppel-sensoren zijn aangegeven met (14) en (15). De Hallsensor (4)geeft aan bij welke cilinder de inspuiting plaats vindt. Door draaiing van de

Figuur 7: Overzicht van het brandstofcircuit. A = toevoer, B = retour, C = naar verstuivers.1) filters, 2) drukregelaar, 3) transferpomp, 4) Hall-impulsgever, 5) terugslagklep, 6) stopklep,7) plunjers, 8) verdeelgroef, 9) opbrengstklep 1, 10) vervroegingsklep, 11) opbrengstklep 2, 12)terugslagklep, 13) vervroegingsunit, 14) positiesensor, 15) positiesensor, 16 nokkenring

rotor wordt volgens het principe van een verdeelpomp (fig. 4.8) afwisselendde plunjerruimte gevuld en vervolgens via een persklep naar de verstuiversgeperst.

2.5 Elektromagnetische stopklep (Fig. 4.9)

De stopklep is een brandstofafsluitklep waarmee de dieselmotor kan wordenafgezet. Wanneer de motor draait blijft de stopklep geopend. De motor stopt

8

Figuur 8: Links: het vullen van de ruimte tussen de plunjers. Rechts: het wegpersen van debrandstof naar de verstuivers.

ten gevolge van de onderbreking van de brandstoftoevoer. De klep wordt bij hetstarten van de motor door de EDC-computer aangestuurd en opent het verbind-ingskanaal tussen de transferpomp en de vulkanalen van het hogedruksysteem.Om zwarte rook bij het starten te voorkomen, opent de brandstofafsluitklep pasals de pomprotor zich in de door de EDC-computer berekende positie bevindt.

Figuur 9: Elektromagnetische stopklep1) drukveer, 2) spoel, 3) anker, 4) afdichtelement, 5) stopklep, 6) voedingsrelais

2.6 Elektromagnetische regelkleppen (Fig. 4.10)

De elektromagnetische regelkleppen onderbreken bij de bekrachtiging doorde EDC-computer de brandstofstroom. De brandstofkanalen zijn voorzien van

9

gekalibreerde boringen, die zorgen voor de hydraulische demping t.b.v. de mag-neetkleppen. De aansturing van de magneetklepen gebeurt door pulsen met eenvariabele tijdsduur (PWM-sturing).

Figuur 10: Elektromagnetische regelklep1) anker, 2) spoel, 3) plunjer, 4) toevoermagneetklep, 5) retourrnagneetklep, 6) magneetklepnokkenringverstelling

2.7 Transferdrukregelklep en overdrukklep (fig. 4.11)

Als brandstof wordt geleverd, verschuift de toenemende brandstofdruk de plun-jer tegen de drukveer in en opent een boring waardoor de brandstof kanterugstromen in de toevoerleiding. Door de werking van de drukveer stijgt debrandstofdruk evenredig met het pomptoerental. De overdrukklep bevindt zichin de retourleiding naar de brandstoftank. Het is een veerbelaste kogelklep, diede brandstofdruk in het inwendige van de pomp op 0,5 bar begrenst.

2.8 Blokschema en elektrisch schema

Fig. 4.12 geeft in blokschema het regeloverzicht van het EPIC-systeem. Be-halve de eigenlijke pompregeling zien we dat ook de EGR, de turbodruk en hetgloeisysteem door de computer worden geregeld. Fig. 4.13 geeft het elektrischeschema van de pompopstelling (Ford Transit).

10

Figuur 11: De transferdrukregelklep (links) en de overdrukklep (rechts)Links: A) transferdruk, B) retour 1) drukveer, 2) regelplunjerRechts: A) toevoer pomphuis, B) retour naar brandstoftank, C) retour van retourmagneetklep,1) drukveer, 2) ontluchtboring, 3) kogelklep

Figuur 12: Blokschema van het Lucas EPIC-systeem

11

Figuur 13: Het elektrische schema van de EPIC-pomp1) EDC-computer, 2) brandstofpomp, 3) krukaspositiesensor, 4) contactslot, 5) rijsnelheidssen-sor, 6) voedingsrelais, 7) accu, 8) gaspedaalsensor, 9) airco-schakelaar, 10) drukregelschake-laar airco, 11) drukschakelaar airco, 12) koelvloeistoftemperatuursensor, 13) EGR-klep,14) uitschakelrelais airco, 15) inlaatluchttemperatuursensor, 16) MAP-sensor, 17) acceler-atiedrukschuif, 18) kickdown relais, 19) kickdown magneetschakelaar, 20) diagnose connector,21) vacuumregelaar, 22) kickdown houdrelais

12

3 Bosch VP-pomp

Wanneer we de Bosch VP-pomp van fig. 4.14 vergelijken met de Bosch VE-pomp dan zien we dat het hart van de pomp onveranderd is. Gelijk zijn de in-gaande as met de opvoerpomp (8), de nokkenring (6), de regelschuif (5) en hetpompverdeelhuis met daarin de pompplunjer (3). Verder zien we de drukrege-laar (4) met de inspuitmomentversteller (10) die nu PWM-gestuurd wordt. Debrandstofstop die elektrisch bekrachtigd wordt, wordt met (9) aangegeven.Nieuw zijn de componenten gemonteerd bovenin de pomp nl. de ’stelmotor’of beter gezegd de actuator (2) voor de stand van de regelschuif (5) en eenopbrengst- of regelschuifpositiesensor (1) die de computer informeert omtrentde stand van de regelschuif.

Figuur 14: Doorsnede van de Bosch VP-pomp1) opbrengstsensor, 2) actuator opbrengst, 3) pompplunjer, 4) drukregelaar, 5) regelschuif, 6)nokkenring, 7) rollenring, 8) opvoerpomp, 9) (elektro)stopklep, 10) inspuitmomentversteller

3.1 Actuator voor de opbrengst (’stelmotor’ regelschuif)

De opbrengst-actuator (2) bestaat uit een as, die met behulp van een excentriekaan onderzijde, verbonden is met de regelschuif. Aan de bovenzijde is de asbevestigd aan een draaibare permanente magneet. Een vast gemonteerde elek-tromagneet wordt door de EDC-computer pulsgewijze aangestuurd. Afhankelijk

13

van de duty-cycle wordt de permanente magneet meer of minder door de elek-tromagneet (tegen de veerspanning in) aangetrokken. Hierdoor verdraait de asen derhalve de excentriek en verschuift de regelschuif (Zie fig. 4.15). Wanneerde elektromagneet niet wordt bekrachtigd dan trekt de veer de regelschuif naarde nulopbrengst. Er zijn een aantal bijzonderheden:

Figuur 15: Links: de plaats van de opbrengstsensor (1) , de opbrengstactuator (2) en de tem-peratuursensor (3) in de pomp. Rechts: werkings-principe van de opbrengstactuator (stelmotorregelschuif)

De opbrengst-actuator gedraagt zich progressief. Zowel de duty-cycle als de fre-quentie (200 tot 500 Hz) worden door de computer aangepast. Aangezien deelektromagneet massa-gestuurd is zal een duty-cycle met een grotere laag / pe-riodeverhouding de elektromagneet sterker bekrachtigen en zal de opbrengsttoenemen. Wanneer bij een bepaalde gewenste opbrengst ongeveer 1/4 vande noodzakelijk regelweg is afgelegd wordt voor een snellere verplaatsing defrequentie geleidelijk opgevoerd totdat de gewenste stand is bereikt.

3.2 Opbrengst- of regelschuifpositiesensor (fig. 4.16)

De opbrengstactuator verdraait de excentriek op de as waardoor de opbrengstverandert. Een opbrengstsensor controleert of de gewenste stand (opbrengst)ook bereikt is. Het betreft hier een inductieve sensor met kortsluitring. De com-plete sensor bestaat uit 2 spoeltjes. Een spoel waarvan de kern is uitgevoerdmet een vaste kortsluitring ontvangt van de computer een sinusvormige wis-selspanning met een frequentie van 10 kHz en constante amplitude. De in-ductiviteit van de spoel L0 is constant. Ook voorziet de computer de anderespoel van een sinusvormige spanning maar deze is 1800 in fase verschoven.Indien beide amplituden aan elkaar gelijk zijn dan is de som van de spannin-gen gelijk aan nul. In werkelijkheid wordt door het regelcircuit de spanning

14

Figuur 16: Het elektrische principe van de opbrengstsensor

op 2,5 V gehouden door de amplitudes met een vaste waarde van elkaar telaten verschillen. De tweede kortsluitring is verbonden met de regelschuifas enbeınvloedt bij verdraaiing de luchtspleet en derhalve de inductiviteit van despoel (L1). De sleuf heeft hiervoor een conisch verloop. De verhouding tussenL0 en L1 is proportioneel met de verplaatsing van de regelschuifas. De verander-ing van de inductiviteit geeft ook een evenredige amplitude-verandering waar-door de spanning in het knooppunt ongelijk aan nul of beter gezegd ongelijkaan de referentie spanning (= 2,5 V) wordt. Het regelcircuit tracht het even-wicht te behouden door de amplitude weer aan te passen. De analoge span-ning die hiervoor nodig is dient als gemeten waarde. Deze waarde wordt interndoor de computer verwerkt en kan aan de ’buitenzijde’ niet worden gemeten.Regeltechnisch kan de opbrengstregeling voorgesteld worden als fig. 4.17. Fig.

Figuur 17: Opbrengstregeling regeltechnisch voorgesteld.

4.18 geeft de aansluitingen van de opbrengstsensor en de actuator alsmede debrandstoftemperatuursensor op de EDC-computer.

15

Figuur 18: Aansluiting van de opbrengstregelcomponenten aan de EDC-computer van een BoschVP 36/37 computer op een 1,9 TDI-motor. G81 brandstoftemperatuursensor, G149 opbrengst-sensor (positie regelschuif), N146 opbrengstactuator (stelmotor regelschuif)

3.3 Inspuitvervroeging (fig. 4.19)

Het inspuitmoment wordt net als bij de mechanische VE-pomp bepaald doorde stand van de rollenring. De rollenringstand wordt aangepast door eeninspuitversteller (plunjer) die wordt bekrachtigd door de afgeregelde drukverkregen vanuit de elektronisch aangestuurde drukregelaar N108. We zien infig. 4.19 rechts dat de brandstof onder druk aan de bovenzijde binnenkomtwaardoor de ring tegen de veerdruk in in de richting vroeg zal bewegen.Wanneer de computer vaststelt dat de vereiste vervroeging is bereikt zalde klep N108 openen waardoor de brandstof terug kan stromen naar deaanzuigkant (retour) van de schottenpomp. De regeling is pulsbreedte gestu-urd. Pas boven een bepaald toerental wordt er vervroegd. Fig. 4.20 laat de

Figuur 19: Inspuitvervroeging door het verdraaien van de rollenring. De drukregelaar regelt dedruk door de retour van de brandstof te reguleren.

aansluiting zien van de vervroegingsdrukregelaar op de EDC-computer en hetoscilloscoopbeeld bij stationair draaiende motor en tijdens plotseling gasgeven.De inspuitvervroeging die bepaald wordt door de informatie verkregen uit de

16

1 V/div 10 ms/div

signaal bij stationair draaaien

signaal tijdens acceleratie1

16 10

+

computer

2

Figuur 20: Elektrische aansluiting (links) en aanstuursignalen (rechts) van de inspuitvervroeg-ingsregelaar

diverse sensoren (motortoerental, vullingsgraad, temperatuur e.d.) wordt doorhet systeem door middel van terugkoppeling gerealiseerd. Hiervoor is -zoals weal eerder hebben opgemerkt- de verstuiver van een cilinder voorzien van eenspoeltje. Door het lichten van de naald varieert de zelfinductiecoefficient vande spoel. Deze verandering wordt door de computer geregistreerd. Uit het ti-jdverschil tussen het verstuiversignaal en het krukasreferentiesignaal berekentde EDC-computer het werkelijke inspuittijdstip. Dit wordt vergeleken met hetgewenste inspuittijdstip zoals door de sensoren is aangegeven. Zonodig vindtbijstelling plaats. Fig. 4.21 geeft de verstuiver met naaldverplaatsingssensor, deaansluiting hiervan op de EDC-computer en het met de oscilloscoop gemetensignaal weer.

Regeltechnisch kan het inspuitvervroegingssysteem worden voorgesteldvolgens fig. 4.22. Met behulp van informatie verkregen van de sensorenwordt door de computer de gewenste vervroegingswaarde vastgesteld. Veelalgeschiedt dit d.m.v. een opzoektabel. Een daarbij behorent PWM-signaalwordt naar de spoel van de inspuitversteller gestuurd. Na het inlezen vanhet verstuiversignaal en het krukasreferentiesignaal wordt het gewenste enwerkelijke inspuitmoment met elkaar vergeleken. Bij afwijking hiervan wordthet PWM-signaal naar de inspuitversteller aangepast.

3.4 De gaspedaalsensor

De EDC-computer krijgt via de gaspedaalsensor informatie binnen omtrent dedoor de bestuurder gewenste motorbelasting. Afhankelijk hiervan zal de brand-stofhoeveelheid worden gewijzigd. De computer verbindt hier echter een aantalvoorwaarden aan. Zo mag bijv. het maximum motortoerental niet worden over-

17

Figuur 21: Doorsnede van de verstuiver met naaldverplaatsingssensor, de aansluiting van deverstuiver op de EDC- computer en het verstuiversignaal.

Figuur 22: Regeltechnische voorstelling van de regeling van het inspuitmoment

18

schreden. De regelateurfunctie, zoals eerder beschreven, wordt op deze wijzegerealiseerd. Een gasklepschakelaar geeft aan dat de motor stationair draait.Het voorgeprogrammeerde stationair toerental kan worden gehandhaafd doorde opbrengst te wijzigen. Hiermee is ook de stationairregeling een feit. Fig. 4.23geeft het aanzicht van een gasklepsensor, de aansluiting op de computer en deuitgangsspanning. Tot slot de krukassensor (fig. 4.24) als toerental- en referen-

Figuur 23: Links boven: aansluiting van de gaspedaalsensor op de EDC computer, links onder:verloop uitgangsspanning. Rechts: aanzicht van de gaspedaalsensor

tiepuntgever zoals toegepast wordt op de Citroen Dieselmotoren. Het gaat omeen inductieve sensor die signalen opwekt bij het passeren van metalen stiften.De stiften zijn gemonteerd om de 900 en 50 voor het BDP.

Figuur 24: De krukassensor als toerental- en referentiepuntgever (Citroen)

19

4 Bosch VP44

De Bosch VP44 (fig. 4.25) is een radiaal pomp dat wil zeggen dat de inspuit-plunjers dwars op de aandrijfas staan en niet zoals bij de VE- en VP-pomp inde lengterichting van de as. De pomp lijkt wat dat betreft op de EPIC-pompvan Lucas. Evenals bij de andere roterende pompen zuigt de hogedrukpompzelf de brandstof aan en wordt de inspuitvervroeging geregeld. De inspuit-druk bedraagt max. 1850 bar. Het aanzuigen van de brandstof geschiedt door

Figuur 25: Opengewerkte tekening van de Bosch VP44-S5 pomp (tekening Bosch)1) hogedrukruimte, 2) overstroomventiel, 3) magneet-hoeveelheidsregelklep, 4) persklep, 5)verdeelstuk, 6) magneetklep inspuitvervroeger, 7) hogedrukplunjers, 8) nokkenring, 9) brand-stofopvoerpomp, 10) hoeksensor, 11) aandrijfas

een interne vleugelpomp (9). De gehele pomp is met brandstof gevuld. Eendrukregelklep (2) zorgt ervoor dat er een afgeregelde brandstofdruk heerst.Een magneetklep (3) regelt de hoeveelheid in te spuiten brandstof. Wanneer demagneetklep geopend is worden de plunjers naar hun onderste stand gedrukten kan de brandstof de ruimte tussen de hogedrukplunjers vullen (fig. 4.26).

Wanneer de pomp draait dan worden de plunjers naar binnen gedrukt door denokken op de nokkenring. Wanneer de magneetklep gesloten is kan druk wor-den opgebouwd en wordt door het draaien van de verdeleras de verbinding meteen van de verstuivers gemaakt en kan de inspuiting plaats vinden (fig. 4.27).

20

Figuur 26: Een vleugelpomp (boven) perst de brandstof via de openstaaande magneetklep naarde ruimte tussen de hogedrukplunjers (onder). Tek. VAG

21

Figuur 27: De nokken op de nokkenring drukken de plunjers naar binnen en zorgen voor deinspuiting. De magneetklep dient gesloten te zijn (tek. VAG).

22

De hogedrukmagneetklep wordt bediend door het regelapparaat. De klep sluitin de onderste plunjerstand. Het tijdstip van sluiten bepaalt het opbrengstbe-gin van de pomp. De brandstofopbrengst wordt bepaald door het moment datde magneetklep door het regelapparaat weer geopend wordt. Met zou kun-nen spreken van een duty-cycle geregeld signaal. De nullastopbrengst bedraagtongeveer 5 mm3 per inspuiting en maximaal kan 55 mm3 worden ingespoten.Omdat bij het uitschakelen van het contact de magneetklep open gaat kan geenbrandstof meer worden weggeperst waardoor de motor stopt. Een stopklep isderhalve overbodig (fig. 4.28).

Figuur 28: Omdat bij het stilzetten van de motor de magneetklep niet bekrachtigd wordt zal ergeen inspuiting kunnen plaatsvinden. Een stopklep is overbodig (tek.VAG).

4.1 Inspuitverstelling (fig. 4.29)

De informatie omtrent de inspuitverstelling krijgt het EDC-regelapparaat vande verstuivernaaldsensor, de koelvloeistoftemperatuursensor en de motorto-erentalsensor. De belastingsinformatie wordt verkregen vanuit de berekendehoeveelheid brandstof. Door verdraaiing van de nokkenring kan het inspuit-moment worden versteld. De nokkenring is hiervoor verbonden met de plunjervan de inspuitregelaar. In de rusttoestand drukt de veer de nokkenring naarlinks in de positie ’laat’. Zie de bovenste figuur. Waneer de motor draait zorgtde opvoerpomp met drukregelaar voor een brandstofdruk evenredig met hettoerental. De stuurdruk voor de inspuitvervroeging wordt verkregen door de in-spuitbeginklep. Als het toerental toeneemt wordt de brandstofdruk door de klepinspuitbegin toegelaten tot de ringvormige kamer (fig. links onder). Hierdoor

23

wordt de doseerzuiger naar rechts gedrukt en komt de opening vrij waardoorbrandstof onder druk achter de plunjer van de inspuitregelaar wordt toege-laten. De nokkenring verdraait naar rechts en de inspuiting wordt vervroegd(fig. rechts onder). De met het toerental varierende brandstofdruk zorgt danvoor de toerental-afhankelijke inspuitvervroeging.

Figuur 29: Opstelling van de inspuitmomentversteller.Boven: in rustoestand drukt de veer de nokkenring naar de ’laat positie’. Links onder: vanuit deinspuitbeginklep wordt brandstof onder druk toegelaten tot de ringvormige kamer. Rechts onder:de brandstof onder druk komt nu achter de zuiger van de regelaar en verdraait de nokkenringin de richting ’vroeg’.

4.2 Hoekverdraaiingssensor

Op de aandrijfas van de verdelerpomp is een sensorwiel gemonteerd. Dezetandkrans bestaat uit een groot aantal tanden. Voor een viercilinder motor zijnom de 900 een aantal tanden weggelaten. Verder is de tandkrans niet vast metde aandrijfas verbonden maar draait mee met de bewegingen van de inspuit-momentversteller. Uiteraard is het systeem ook uitgevoerd met een (inductieve)

24

krukaspositiesensor. Het pulswiel bevat per cilinder een tand zodat voor eenviercilinder motor vier pulsen per krukasomwenteling worden opgewekt. Nuis het voor de computer mogelijk om de hoekpositie van de nokkenring vastte stellen, het toerental van de pomp te meten alsmede de positie van de in-spuitmomentversteller. Een voorbeeld van de signaalverwerking geeft fig. 4.30.Het signaal van de hoekverdraaiingsensor (a) geeft een cilinder-referentiepunt(de ontbrekende tanden). Wanneer we een aantal tanden ’wachten’ dan bevin-den de plunjers zich in de onderste stand van de nokkenring (c). De hogedrukmagneetklep kan dan de brandstoftoevoer sluiten. Afhankelijk van de gewen-ste inspuiting kan na een aantal tanden de magneetklep weer worden geopendwaardoor de levering van brandstof beeindigd is.

Figuur 30: Regeling van het inspuitmoment en de inspuithoeveelheid

25

5 Vragen en opgaven

EPIC pomp

1. Op welke wijze zal toerentalregeling c.q. begrenzing plaatsvinden bij eenelektronisch gestuurde pomp zoals de EPIC van Lucas?

2. Op welke wijze wordt het toerental van de pomp gemeten (fig. 4.1) ?3. Hoeveel perskleppen zal de pomp van fig. 4.1 hebben?4. Op welke aansluiting zal de brandstofretourleiding worden aangesloten?

(fig. 4.1)5. Bestudeer fig. 4.3. Gevraagd wordt:

(a) Verklaar de opbrengstregeling van de EPIC-pomp met behulp vanfig. A en B.

(b) Welke figuur geeft de stand ’maximale opbrengst’?(c) In welke positie staat de rotor (A of B) wanneer de motor stilstaat?

6. Op welke wijze worden de plunjers naar binnen gedrukt?7. Op welke wijze is het gaspedaal met de pomp verbonden?8. Omschrijf de relatie tussen klep 1 en 3 van fig. 4.4.9. Waarom zijn tijdens het inspuiten beide magneetkleppen (1 en 3) ges-

loten?10. Hoe wordt gerealiseerd dat de inspuitvervroeging toeneemt met het

oplopen van het motortoerental?11. Op welke wijze kan inspuitverlating plaats vinden bij een constant to-

erental?12. Wat voor een type pomp is pomp 9 (fig. 4.6)?13. Geef de functie weer van alle magneetkleppen in fig. 4.7.14. Zal het inspuitbegin of het inspuiteinde wijzigen wanneer er meer brand-

stof wordt ingespoten?15. Zou het systeem ook kunnen werken zonder rotorpositiesensor? Verklaar

het antwoord.16. Opent de stopklep onmiddellijk na het aanzetten van het contact? Verk-

laar het antwoord.17. Hoe zou de grafieklijn van de transferdruk er uitzien bij oplopend to-

erental?18. Welke klep zorgt voor een overdruk van 0,5 bar in het huis van de pomp?19. Het blokschema van fig. 4.12 is van een andere auto dan het elektrische

schema van fig. 4.13. Waaraan is dit duidelijk te herkennen?20. Wat zijn de aansluitingen van de magneetkleppen op de computer in fig.

4.13

VP pomp21. Omschrijf het verschil in functie tussen onderdeel 1 en 2 van fig. 4.15.22. Wat voor een soort signaal wordt door de EDC-computer op de spoel L0

van fig. 4.16 gezet?

26

23. Op welke wijze wordt de inductiviteit van de spoel L1 verandert wanneerde opbrengstas van stand verandert?

24. Omschrijf het regelcircuit met behulp van fig. 4.17 op het moment dathet gaspedaal verder wordt ingetrapt.

25. Hoeveel spanning meet men op computerpin 7 (fig. 4.18)?26. Wat voor een oscilloscoopbeeld verwacht u op computerpin 4 aan te tref-

fen?27. Geef in fig. 4.19 de draairichting van de pomp aan.28. Op welke wijze kan de EDC-computer de werkelijke vervroeging vast-

stellen?29. Verklaar de werking van de vervroegingsregeling aan de hand van fig.

4.22.30. Tussen welke waarden mag de spanning van de gaskleppotentiometer

varieren bij een geheel ingetrapt gaspedaal?31. Welke grootheden bepaalt de computer met behulp van de vliegwielin-

ductiesensor?

VP44 pomp32. Wat verstaat men onder een radiaalpomp?33. Hoeveel bar bedraagt ongeveer de maximaal bereikbare inspuitdruk van

de pomp?34. Is de magneetklep (3) geopend of gesloten wanneer brandstof de plun-

jerruimte vult?35. Wanneer begint de pomp met inspuiten?36. Wanneer wordt de inspuiting beeindigd?37. Beınvloedt de hoeveelheid ingespoten brandstof het inspuitbegin of het

inspuiteinde?38. Is de brandstofdruk in de pomp constant of varieert deze?

27