Dieselmanagement (3)

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

1 Mechanisch geregelde hogedrukinspuitpompen

In de inspuittechniek dienen we de verstuivers, de leidingen en de diverse pom-pen te onderscheiden1. Inspuitelementen die niet alleen de eigenlijke verstuivermaar ook de veer en de behuizing omvatten zijn er in vele uitvoeringen. Belan-grijk is om te weten dat de pomp de (hoge) druk levert maar de verstuiver de(openings)druk bepaalt.

2 Hogedruklijnpompen

Tientallen jaren waren de hogedruklijnpompen vrijwel de enige pomptypen. Dehogedruklijnpomp bestaat uit evenveel plunjerelementen als er cilinders zijn.Een pompnokkenas drukt de hogedruk-plunjers omhoog. Een veer zorgt ervoordat de plunjers de nokken blijven volgen. Deze pompen werken met een vasteslag (fig. 1 links). De opbrengstregeling vindt plaats door het verdraaien vande plunjers. Dit geschiedt door kwadranten en een regelstang. De regelstangis via een regelateur verbonden met het gaspedaal. Een schuine groef, de he-lix, maakt het mogelijk dat de effectieve slag van de plunjer beeindigd wordtwanneer geen brandstof meer vereist is (fig. 1 rechts onder). Aan de boven-zijde van de plunjer bevindt zich een zgn. persklep (fig. 1 rechts boven). Depersklep voorkomt dat de leiding leeg loop wanneer de plunjer zich naar bene-den beweegt maar maakt het ook mogelijk dat de dieselbrandstof kan uitzettenna het wegvallen van de hogedruk zodat nadruppelen van de verstuiver wordtvoorkomen. Fig. 2 laat de opbrengstregeling van de lijnpomp zien. Door hetkwadrant is de plunjer verdraaid en wel zo dat de plunjer in de maximale,deellast en nulopbrengst staat.

2.1 Mechanische regelateur

Een regelateur maakt -veelal geıntegreerd- deel uit van een hogedrukinspuit-pomp. Een regelateur is nodig omdat een Dieselmotor niet zonder meer het

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

1

Figuur 1: De hogedrukpomp in doorsnede (links) alsmede de plunjer (rechts, beneden) en per-sklep (rechts boven) in detail (tek. Bosch)

Figuur 2: Opbrengstregeling van de lijnpomp. Links: stand maximale opbrengst, midden: deelop-brengst, rechts: nulopbrengst (tek. Bosch)

2

stationaire toerental stabiel kan houden en dat het maximum toerental t.g.v.de zwaardere onderdelen begrensd moet worden. De lekverliezen in een pompspelen hierbij een rol. Een stationair draaiende Dieselmotor zonder regelateurheeft de neiging om op hol te slaan. Wanneer het stationair toerental toe zounemen omdat de motor op temperatuur komt dan nemen de lekverliezen van depomp af waardoor het stationair toerental oploopt met als gevolg weer een ver-mindering van de lekverliezen en een hoger toerental. Dit leidt uiteindelijk tothet overschrijden van het maximum toerental met alle gevolgen van dien. Menonderscheidt wat betreft het afgeregelde toerental een minimum-maximumregelateur of een allspeed regelateur. Bij de allspeed regelateur worden ookde tussenliggende toerentallen (afhankelijk van de stand van het gaspedaal)constant gehouden. Bij bedrijfswagens is dit van belang wanneer men gebruikmaakt van de ’power take off’ faciliteiten. De technische uitvoering kan mecha-nisch, pneumatisch, hydraulisch of elektronisch zijn. Fig. 3 geeft als voorbeeldhet principe van een mechanische regelateur van een lijnpomp. De centrifu-gaalgewichten trekken de regelstang terug bij het bereiken van een door de(centrifugaal) veren bepaald toerental.

Figuur 3: Het principe van de mechanische regelateur

3 Roterende verdeelpompen

Na de destijds algemeen toegepaste hogedruklijnpomp zijn er roterendeverdeelpompen ontwikkeld. Met name voor de kleinere Dieselmotoren von-den deze hun toepassing. De bekendste waren de CAV DPA-pomp en alstegenhanger de Bosch VE-pomp. De bijzonderheid van deze pompen was datze slechts uit een plunjer(set) bestonden en dat de brandstof over de cilin-ders verdeeld werd. De genoemde pompen werkten geheel mechanisch met

3

als bijzonderheid dat inspuitverstelling standaard was. We bekijken het werk-ingsprincipe van de Bosch VE-pomp.

3.1 Bosch VE pomp

Deze roterende Bosch pompen werken volgens het axiale plunjerprincipe (fig.4). Dit betekent dat de plunjer (5) zowel een draaiende als een heen en weer-gaande beweging maakt. Een regelschuif (8) verbonden met gaspedaal en cen-trifugaalregelaar zorgt ervoor dat de opbrengst kan worden gewijzigd. Doorhet naar links schuiven van de regelschuif komt de retouropening eerder vrijen wordt de opbrengst verminderd. De VE-pomp is een mechanische pomp het-geen inhoud dat de pomp ’rechtstreeks’ met het gaspedaal is verbonden endat het toerental geregeld wordt door een mechanische regelateur. Hoewel dewerking als bekend mag worden verondersteld geven we beknopt de principieleplunjerwerking weer.

Figuur 4: Doorsnede van de Bosch VE-pomp1) aandrijfas, 2) centrifugaalregelaar, 3) hefboom gaspedaal, 4) elektrisch bediende stopklep, 5)verdeelplunjer, 6) inspuitversteller, 7) opvoerpomp, 8) opbrengst-regelschuif

3.2 Brandstof toevoeren

Als de plunjer naar links wordt verplaatst dan neemt het volume van de plun-jerruimte toe en wordt het inlaatkanaal geopend. Door de toename van hetvolume en de werking van de opvoerpomp kan de brandstof toestromen diezich in de pomp bevindt (fig. 5).

4

Figuur 5: Het toevoeren van de brandstof

3.3 Brandstof inspuiten

De plunjer wordt door de nokkenschijf naar rechts verplaatst waardoor hetvolume in de persruimte kleiner wordt en het inlaatkanaal wordt afgesloten.De druk stijgt en de inspuiting vindt plaats (fig. 6). Als de plunjer draait komtde verbinding tussen de perskamer en een uitgangskanaal tot stand. Elke 900 iseen uitgang aangebracht waardoor bij het draaien van de plunjer de brandstofover de cilinders wordt verdeeld.

Figuur 6: Het inspuiten van de brandstof

3.4 Doseren van de brandstof

De stand van de regelschuif voor de opbrengst bepaalt het einde van de in-spuiting (fig. 7). Door het veranderen van de regelschuifstand wordt de ho-eveelheid geregeld. De stand van de schuif wordt gestuurd door de hefboom-gaspedaal/regelateur.

Figuur 7: Het doseren van de brandstofhoeveelheid (einde inspuiting)

5

3.5 Werkingsprincipe van de regelateur

Het betreft een allspeed regelateur (fig. 8). Het gaspedaal is verbonden via deveer 4 en het hefboomstelsel (6, 7, 8, 9) met de regelschuif (10). In de getek-ende stand (links) is het gaspedaal ingetrapt en zal de regelschuif zich naarrechts willen bewegen voor de maximale opbrengst. M2 is het scharnierpunt.Wanneer het af te regelen toerental wordt bereikt zal de centrifugaalkrachtde regelmof 11 naar rechts bewegen waardoor de regelschuif naar links be-weegt. Er ontstaat dus een evenwichtssituatie tussen de veer 4 en de cen-trifugaalkracht. Het toerental wordt door opbrengstregeling afgeregeld. Fig. 8rechts geeft de situatie weer voor het afregelen van het stationaire toerental.Het gaspedaal is niet ingetrapt en de hefboom bevindt zich in de geheel linksestand. Een zwakke veer (14) zorgt nu voor de evenwichtssituatie.

Figuur 8: Het principe van de centrifugaalregelaar van de Bosch VE-pomp

3.6 Inspuitvervroeging

De roterende pompen zijn standaard uitgevoerd met inspuitvervroeging. Ditwordt verkregen door een inspuitversteller (fig. 9). De opvoerpomp levert eendruk die evenredig is met het toerental. Het inspuitvervroegingssysteem bestaatuit een plunjer die verbonden is met de rollenring. Bij het verhogen van hettoerental wordt de rollenring met de draairichting mee verdraaid waardoor deinspuitplunjer eerder met de inspuiting begint.

4 Indeling elektronische geregelde hogedrukpompen

Momenteel zien we elektronisch geregelde inspuitsystemen. Behalve deelektronisch geregelde roterende pompen zien we ook pompverstuivers encommonrail-systemen toegepast (fig. 10).

6

Figuur 9: De inspuitvervroegingsregeling van de Bosch VE-pomp

Figuur 10: Roterende pompen (links), Common rail (midden) , pompverstuivers (rechts)

7

5 Vragen en opgaven

1. Omschrijf het verschil tussen een lijnpomp en een verdeelpomp.2. De hogedrukplunjer van een lijnpomp maakt een heen- en weergaande

en een roterende beweging. Wat gebeurt er bij deze bewegingen?3. Wat is de functie van een persklep?4. Op welke wijze voorkomt de persklep het nadruppelen van een verstu-

iver?5. Waarom dient het stationaire toerental van een Dieselmotor altijd te wor-

den afgeregeld?6. Omschrijf beknopt de werking van de mechanische regelateur van fig. 3.7. Welk onderdelen zorgen voor de heen- en weergaande beweging van de

plunjer (fig. 4)?8. Welk onderdeel van de pomp wordt elektrisch bediend?9. Bezit de VE-pomp ook perskleppen?10. Wat zijn de functies van de opvoerpomp (fig. 4)?11. Op welke wijze worden de centrifugaalgewichten aangedreven?12. Bezit de VE-pomp ook een inspuitverstelinrichting (fig. 4)?13. Verklaar waarom de regelaar van fig. 8 een allspeed-regelaar is.14. Geef in fig. 9 zowel de draairichting van de pomp aan als de vervroeg-

ingsrichting.15. Levert de opvoerpomp een constante afgeregelde toevoerdruk? Verklaar

het antwoord.16. Welke drie moderne elektronisch geregelde systemen worden hier onder-

scheiden?

8