Dieselmanagement (3) - Timloto

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 pompen
te onderscheiden 1 . Inspuitelementen die niet alleen de eigenlijke verstuiver
maar ook de veer en de behuizing omvatten zijn er in vele uitvoeringen. Belangrijk
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. De
hogedruklijnpomp bestaat uit evenveel plunjerelementen als er cilinders zijn.
Een pompnokkenas drukt de hogedruk-plunjers omhoog. Een veer zorgt ervoor
dat de plunjers de nokken blijven volgen. Deze pompen werken met een vaste
slag (fig. 1 links). De opbrengstregeling vindt plaats door het verdraaien van
de plunjers. Dit geschiedt door kwadranten en een regelstang. De regelstang
is via een regelateur verbonden met het gaspedaal. Een schuine groef, de helix,
maakt het mogelijk dat de effectieve slag van de plunjer beëindigd wordt
wanneer geen brandstof meer vereist is (fig. 1 rechts onder). Aan de bovenzijde
van de plunjer bevindt zich een zgn. persklep (fig. 1 rechts boven). De
persklep voorkomt dat de leiding leeg loop wanneer de plunjer zich naar beneden
beweegt maar maakt het ook mogelijk dat de dieselbrandstof kan uitzetten
na het wegvallen van de hogedruk zodat nadruppelen van de verstuiver wordt
voorkomen. Fig. 2 laat de opbrengstregeling van de lijnpomp zien. Door het
kwadrant 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 geïntegreerd- deel uit van een hogedrukinspuitpomp.
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 persklep
(rechts boven) in detail (tek. Bosch)
Figuur 2: Opbrengstregeling van de lijnpomp. Links: stand maximale opbrengst, midden: deelopbrengst,
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 pomp
spelen hierbij een rol. Een stationair draaiende Dieselmotor zonder regelateur
heeft de neiging om op hol te slaan. Wanneer het stationair toerental toe zou
nemen omdat de motor op temperatuur komt dan nemen de lekverliezen van de
pomp af waardoor het stationair toerental oploopt met als gevolg weer een vermindering
van de lekverliezen en een hoger toerental. Dit leidt uiteindelijk tot
het overschrijden van het maximum toerental met alle gevolgen van dien. Men
onderscheidt wat betreft het afgeregelde toerental een minimum-maximum
regelateur of een allspeed regelateur. Bij de allspeed regelateur worden ook
de tussenliggende toerentallen (afhankelijk van de stand van het gaspedaal)
constant gehouden. Bij bedrijfswagens is dit van belang wanneer men gebruik
maakt van de ’power take off’ faciliteiten. De technische uitvoering kan mechanisch,
pneumatisch, hydraulisch of elektronisch zijn. Fig. 3 geeft als voorbeeld
het principe van een mechanische regelateur van een lijnpomp. De centrifugaalgewichten
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 roterende
verdeelpompen ontwikkeld. Met name voor de kleinere Dieselmotoren vonden
deze hun toepassing. De bekendste waren de CAV DPA-pomp en als
tegenhanger de Bosch VE-pomp. De bijzonderheid van deze pompen was dat
ze slechts uit één plunjer(set) bestonden en dat de brandstof over de cilinders
verdeeld werd. De genoemde pompen werkten geheel mechanisch met
3

als bijzonderheid dat inspuitverstelling standaard was. We bekijken het werkingsprincipe
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 weergaande
beweging maakt. Een regelschuif (8) verbonden met gaspedaal en centrifugaalregelaar
zorgt ervoor dat de opbrengst kan worden gewijzigd. Door
het naar links schuiven van de regelschuif komt de retouropening eerder vrij
en wordt de opbrengst verminderd. De VE-pomp is een mechanische pomp hetgeen
inhoud dat de pomp ’rechtstreeks’ met het gaspedaal is verbonden en
dat het toerental geregeld wordt door een mechanische regelateur. Hoewel de
werking als bekend mag worden verondersteld geven we beknopt de principiële
plunjerwerking weer.
Figuur 4: Doorsnede van de Bosch VE-pomp
1) 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 plunjerruimte
toe en wordt het inlaatkanaal geopend. Door de toename van het
volume en de werking van de opvoerpomp kan de brandstof toestromen die
zich 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 het
volume in de persruimte kleiner wordt en het inlaatkanaal wordt afgesloten.
De druk stijgt en de inspuiting vindt plaats (fig. 6). Als de plunjer draait komt
de verbinding tussen de perskamer en een uitgangskanaal tot stand. Elke 90 0 is
een uitgang aangebracht waardoor bij het draaien van de plunjer de brandstof
over 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 inspuiting
(fig. 7). Door het veranderen van de regelschuifstand wordt de hoeveelheid
geregeld. De stand van de schuif wordt gestuurd door de hefboomgaspedaal/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 de
veer 4 en het hefboomstelsel (6, 7, 8, 9) met de regelschuif (10). In de getekende
stand (links) is het gaspedaal ingetrapt en zal de regelschuif zich 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 11 naar rechts bewegen waardoor de regelschuif naar links beweegt.
Er ontstaat dus een evenwichtssituatie tussen de veer 4 en de centrifugaalkracht.
Het toerental wordt door opbrengstregeling afgeregeld. Fig. 8
rechts geeft de situatie weer voor het afregelen van het stationaire toerental.
Het gaspedaal is niet ingetrapt en de hefboom bevindt zich in de geheel linkse
stand. 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. Dit
wordt verkregen door een inspuitversteller (fig. 9). De opvoerpomp levert een
druk die evenredig is met het toerental. Het inspuitvervroegingssysteem bestaat
uit een plunjer die verbonden is met de rollenring. Bij het verhogen van het
toerental wordt de rollenring met de draairichting mee verdraaid waardoor de
inspuitplunjer eerder met de inspuiting begint.
4 Indeling elektronische geregelde hogedrukpompen
Momenteel zien we elektronisch geregelde inspuitsystemen. Behalve de
elektronisch geregelde roterende pompen zien we ook pompverstuivers en
commonrail-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 verstuiver?
5. Waarom dient het stationaire toerental van een Dieselmotor altijd te worden
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 vervroegingsrichting.
15. Levert de opvoerpomp een constante afgeregelde toevoerdruk? Verklaar
het antwoord.
16. Welke drie moderne elektronisch geregelde systemen worden hier onderscheiden?
8