Dieselmanagement (3) E. Gernaat (ISBN ) 1 Elektronisch geregelde verdeelpompen. 2 EPIC-pomp van Lucas

Transcriptie

1 Dieselmanagement (3) E. Gernaat (ISBN ) 1 Elektronisch geregelde verdeelpompen Evenals bij de benzinemotoren heeft ook bij de Dieselmotoren de besturingscomputer zijn intrede gedaan 1. De regeling van het inspuitsysteem staat geheel onder controle van een computer. Men spreekt van Electronic Diesel Control (EDC). Het zal duidelijk zijn dat het belangrijkste aan te sturen onderdeel van een Dieselmotor de hogedruk-brandstofpomp is. Maar ook anderen systemen zoals voorgloei, uitlaatgasrecirculatie en turbolading worden door de EDC-computer geregeld. We beschrijven in eerste instantie een drietal elektronisch gestuurde pompen te weten: de EPIC-pomp van Lucas en twee Bosch pompen de VP- en de VP44-pomp. 2 EPIC-pomp van Lucas 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. 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 riem aangedreven. Het achterste gedeelte van de as is voorzien van een inwendig conisch uitgedraaide aandrijfklauw met vier geleidebanen. Dit gedeelte bestaat uit de verdeelrotor (7), hogedrukplunjers (6), rolstoters (5) en rollen (4). De rolstoters hebben afgeschuinde vlakken aan de zijkanten, die de glijvlakken vormen voor de heen- en weergaande beweging in de conische draagvlakken van de aandrijfklauw. Door de horizontale beweging van de verdeelrotor worden de 1. Op dit werk is de Creative Commons Licentie van toepassing 1

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

3 rolstoters over het conische draagvlak verplaatst. Hierdoor wordt de slag van de hogedrukplunjers gevariëerd. Om de aandrijfas bevindt zich een nokkenring (9), die afhankelijk van het inspuitmoment met de draairichting mee of tegen de draairichting in wordt verdraaid. Door het draaien van de verdeelrotor (7) komen de rollen tegen de nokken van de nokkenring aan en worden de hogedrukplunjers door de rollen en de rolstoters naar binnen gedrukt. Door de hogedruk die hierbij wordt opgewekt wordt de brandstof via de boring van de verdeelrotor naar de betreffende verstuiver gevoerd. Figuur 2: Hogedrukgedeelte van de EPIC-pomp A) radiale nokkenringverstelling, B) axiale verdeelrotorverstelling 1) 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 wordt groter en de brandstofopbrengst neemt toe (fig. 4.3 A). Omgekeerd wanneer de verdeelrotor zich naar links beweegt worden de hogedrukplunjers naar binnen geforceerd en neemt de slag af (fig. 4.3 B). Bij stilstaande motor drukt de drukveer (1) de verdeelrotor in de meest rechtse positie (fig. A), waarbij de hogedrukplunjers hun grootste slag maken (vollast). Bij stationair draaiende motor wordt de rotorkamer achter de verdeelrotor met brandstof gevuld, waar- 3

4 Figuur 3: De opbrengst van de pomp verandert wanneer de verdeelrotor zich verplaatst in de lengterichting van de aandrijfas. A) vollaststand, B) nulopbrengst 1) terugdrukveer, 2) hogedrukplunjers, 3) rolstoters, 4) rotorkamer, 5) aanslag vollast, 6) verdeelrotor, 7) aanslag nulopbrengst, 8) nokkenring, 9) aandrijfas 4

5 door de brandstofdruk de rotor tegen de veerkracht in tot zijn aanslag verplaatst. Fig. B geeft dan de nulopbrengst van de pomp weer. De rotorkamer (7) is met twee magneetkleppen verbonden, die door de EDCcomputer worden aangestuurd (fig. 4.4). De EDC-computer leest de gaspedaalstand in en bepaalt vervolgens de bijbehorende druk in de rotorkamer. De computer wordt nauwkeurig geïnformeerd over de stand van de verdeelrotor door rotorpositiesensor (6). Het door deze inductieve sensor geleverde signaal wordt in de EDC-computer voortdurend vergeleken met de berekende waarde. De rotorstand kan vervolgens door het afwisselend aansturen van de toevoermagneetklep (3) en de retourmagneetklep (1) worden bijgesteld. De EDC-computer opent hierbij telkens slechts één magneetklep. De verstelling van de verdeelrotor kan alleen plaatsvinden tussen inspuitingen, wanneer de rollen niet worden belast. Tijdens het inspuiten zijn beide magneetkleppen gesloten. Regeltechnisch kan het geheel ook worden voorgesteld als fig Figuur 4: Opstelling van de toe- en afvoermagneetklep voor het regelen van de opbrengst 1) 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 de teruggekoppelde waarde van de rotorpositiesensor. 5

6 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 EDCcomputer geregeld. Dit geschiedt belasting en toerental afhankelijk, aan de hand van de in het geheugen opgeslagen referentievelden. De nokkenring wordt door de vervroegingsplunjer in de richting vroeg of laat versteld. De nokkenringpositiesensor (4) stuurt voor de werkelijke positie van de ring een inductief signaal naar de EDC-computer. Geïntegreerd met de nokkenringpositiesensor is een brandstoftemperatuursensor. De EDC-computer ontvangt informatie van een inductieve sensor (12) op de krukas en een Hallsensor op de pompas en nokkenas(13). Het toerental, de krukaspositie en de pomppositie (cilinderverdeling) kan zo worden bepaald. Er zijn ook uitvoeringen met een verstuivernaaldsensor. Met een dergelijke sensor is het exacte inspuitmoment bekend. Met behulp van een krukaspositiesensor is dan het inspuitmoment op een 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-computer stuurt de vervroegingsmagneetklep met massasignalen (C) aan, waardoor deze variabel kan openen. Hierdoor kan de brandstof in de drukveerkamer stromen, die via een gekalibreerde boring (0,6 mm) met het pomphuis is verbonden. Door de drukverschillen (A en B) wordt de vervroegingsplunjer en daarmee de nokkenring traploos in de gewenste positie tussen vroeg en laat versteld. Als de krachten in de kamers gelijk zijn, blijft de vervroegingsplunjer in een gewenste stand staan. Beide kamers zijn voorzien van terugslagkleppen, 6

7 Figuur 6: De inspuitvervroegingsregeling A) transferdruk, B) regeldruk, C) massa-gestuurd signaal, D) variabele doorlaat 1) 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

8 die het ongewenst pulseren van de nokkenring voorkomen. 2.4 Brandstofcircuit Fig. 4.7 geeft een volledig overzicht van het brandstofcircuit. Vanuit een lagedruk 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 de ruimte van de hogedrukplunjers. De opbrengstregeling vindt plaats met behulp van de magneetkleppen (9) en (11) als eerder is beschreven. De aanpassing van 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) afwisselend de plunjerruimte gevuld en vervolgens via een persklep naar de verstuivers geperst. 2.5 Elektromagnetische stopklep (Fig. 4.9) De stopklep is een brandstofafsluitklep waarmee de dieselmotor kan worden afgezet. Wanneer de motor draait blijft de stopklep geopend. De motor stopt 8

9 Figuur 8: Links: het vullen van de ruimte tussen de plunjers. Rechts: het wegpersen van de brandstof naar de verstuivers. ten gevolge van de onderbreking van de brandstoftoevoer. De klep wordt bij het starten van de motor door de EDC-computer aangestuurd en opent het verbindingskanaal tussen de transferpomp en de vulkanalen van het hogedruksysteem. Om zwarte rook bij het starten te voorkomen, opent de brandstofafsluitklep pas als de pomprotor zich in de door de EDC-computer berekende positie bevindt. Figuur 9: Elektromagnetische stopklep 1) 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 door de EDC-computer de brandstofstroom. De brandstofkanalen zijn voorzien van 9

10 gekalibreerde boringen, die zorgen voor de hydraulische demping t.b.v. de magneetkleppen. De aansturing van de magneetklepen gebeurt door pulsen met een variabele tijdsduur (PWM-sturing). Figuur 10: Elektromagnetische regelklep 1) anker, 2) spoel, 3) plunjer, 4) toevoermagneetklep, 5) retourrnagneetklep, 6) magneetklep nokkenringverstelling 2.7 Transferdrukregelklep en overdrukklep (fig. 4.11) Als brandstof wordt geleverd, verschuift de toenemende brandstofdruk de plunjer tegen de drukveer in en opent een boring waardoor de brandstof kan terugstromen in de toevoerleiding. Door de werking van de drukveer stijgt de brandstofdruk evenredig met het pomptoerental. De overdrukklep bevindt zich in de retourleiding naar de brandstoftank. Het is een veerbelaste kogelklep, die de brandstofdruk in het inwendige van de pomp op 0,5 bar begrenst. 2.8 Blokschema en elektrisch schema Fig geeft in blokschema het regeloverzicht van het EPIC-systeem. Behalve de eigenlijke pompregeling zien we dat ook de EGR, de turbodruk en het gloeisysteem door de computer worden geregeld. Fig geeft het elektrische schema van de pompopstelling (Ford Transit). 10

11 Figuur 11: De transferdrukregelklep (links) en de overdrukklep (rechts) Links: A) transferdruk, B) retour 1) drukveer, 2) regelplunjer Rechts: 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

12 Figuur 13: Het elektrische schema van de EPIC-pomp 1) EDC-computer, 2) brandstofpomp, 3) krukaspositiesensor, 4) contactslot, 5) rijsnelheidssensor, 6) voedingsrelais, 7) accu, 8) gaspedaalsensor, 9) airco-schakelaar, 10) drukregelschakelaar airco, 11) drukschakelaar airco, 12) koelvloeistoftemperatuursensor, 13) EGR-klep, 14) uitschakelrelais airco, 15) inlaatluchttemperatuursensor, 16) MAP-sensor, 17) acceleratiedrukschuif, 18) kickdown relais, 19) kickdown magneetschakelaar, 20) diagnose connector, 21) vacuümregelaar, 22) kickdown houdrelais 12

13 3 Bosch VP-pomp Wanneer we de Bosch VP-pomp van fig vergelijken met de Bosch VEpomp dan zien we dat het hart van de pomp onveranderd is. Gelijk zijn de ingaande as met de opvoerpomp (8), de nokkenring (6), de regelschuif (5) en het pompverdeelhuis met daarin de pompplunjer (3). Verder zien we de drukregelaar (4) met de inspuitmomentversteller (10) die nu PWM-gestuurd wordt. De brandstofstop 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 een opbrengst- of regelschuifpositiesensor (1) die de computer informeert omtrent de stand van de regelschuif. Figuur 14: Doorsnede van de Bosch VP-pomp 1) 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 excentriek aan onderzijde, verbonden is met de regelschuif. Aan de bovenzijde is de as bevestigd aan een draaibare permanente magneet. Een vast gemonteerde elektromagneet wordt door de EDC-computer pulsgewijze aangestuurd. Afhankelijk 13

14 van de duty-cycle wordt de permanente magneet meer of minder door de elektromagneet (tegen de veerspanning in) aangetrokken. Hierdoor verdraait de as en derhalve de excentriek en verschuift de regelschuif (Zie fig. 4.15). Wanneer de elektromagneet niet wordt bekrachtigd dan trekt de veer de regelschuif naar de nulopbrengst. Er zijn een aantal bijzonderheden: Figuur 15: Links: de plaats van de opbrengstsensor (1), de opbrengstactuator (2) en de temperatuursensor (3) in de pomp. Rechts: werkings-principe van de opbrengstactuator (stelmotor regelschuif) De opbrengst-actuator gedraagt zich progressief. Zowel de duty-cycle als de frequentie (200 tot 500 Hz) worden door de computer aangepast. Aangezien de elektromagneet massa-gestuurd is zal een duty-cycle met een grotere laag / periodeverhouding de elektromagneet sterker bekrachtigen en zal de opbrengst toenemen. Wanneer bij een bepaalde gewenste opbrengst ongeveer 1/4 van de noodzakelijk regelweg is afgelegd wordt voor een snellere verplaatsing de frequentie 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 opbrengst verandert. Een opbrengstsensor controleert of de gewenste stand (opbrengst) ook bereikt is. Het betreft hier een inductieve sensor met kortsluitring. De complete sensor bestaat uit 2 spoeltjes. Een spoel waarvan de kern is uitgevoerd met een vaste kortsluitring ontvangt van de computer een sinusvormige wisselspanning met een frequentie van 10 khz en constante amplitude. De inductiviteit van de spoel L0 is constant. Ook voorziet de computer de andere spoel van een sinusvormige spanning maar deze is in fase verschoven. Indien beide amplituden aan elkaar gelijk zijn dan is de som van de spanningen gelijk aan nul. In werkelijkheid wordt door het regelcircuit de spanning 14

15 Figuur 16: Het elektrische principe van de opbrengstsensor op 2,5 V gehouden door de amplitudes met een vaste waarde van elkaar te laten verschillen. De tweede kortsluitring is verbonden met de regelschuifas en beïnvloedt bij verdraaiing de luchtspleet en derhalve de inductiviteit van de spoel (L1). De sleuf heeft hiervoor een conisch verloop. De verhouding tussen L0 en L1 is proportioneel met de verplaatsing van de regelschuifas. De verandering van de inductiviteit geeft ook een evenredige amplitude-verandering waardoor de spanning in het knooppunt ongelijk aan nul of beter gezegd ongelijk aan de referentie spanning (= 2,5 V) wordt. Het regelcircuit tracht het evenwicht te behouden door de amplitude weer aan te passen. De analoge spanning die hiervoor nodig is dient als gemeten waarde. Deze waarde wordt intern door de computer verwerkt en kan aan de buitenzijde niet worden gemeten. Regeltechnisch kan de opbrengstregeling voorgesteld worden als fig Fig. Figuur 17: Opbrengstregeling regeltechnisch voorgesteld geeft de aansluitingen van de opbrengstsensor en de actuator alsmede de brandstoftemperatuursensor op de EDC-computer. 15

16 Figuur 18: Aansluiting van de opbrengstregelcomponenten aan de EDC-computer van een Bosch VP 36/37 computer op een 1,9 TDI-motor. G81 brandstoftemperatuursensor, G149 opbrengstsensor (positie regelschuif), N146 opbrengstactuator (stelmotor regelschuif) 3.3 Inspuitvervroeging (fig. 4.19) Het inspuitmoment wordt net als bij de mechanische VE-pomp bepaald door de stand van de rollenring. De rollenringstand wordt aangepast door een inspuitversteller (plunjer) die wordt bekrachtigd door de afgeregelde druk verkregen vanuit de elektronisch aangestuurde drukregelaar N108. We zien in fig rechts dat de brandstof onder druk aan de bovenzijde binnenkomt waardoor de ring tegen de veerdruk in in de richting vroeg zal bewegen. Wanneer de computer vaststelt dat de vereiste vervroeging is bereikt zal de klep N108 openen waardoor de brandstof terug kan stromen naar de aanzuigkant (retour) van de schottenpomp. De regeling is pulsbreedte gestuurd. Pas boven een bepaald toerental wordt er vervroegd. Fig laat de Figuur 19: Inspuitvervroeging door het verdraaien van de rollenring. De drukregelaar regelt de druk door de retour van de brandstof te reguleren. aansluiting zien van de vervroegingsdrukregelaar op de EDC-computer en het oscilloscoopbeeld bij stationair draaiende motor en tijdens plotseling gasgeven. De inspuitvervroeging die bepaald wordt door de informatie verkregen uit de 16

17 signaal bij stationair draaaien computer signaal tijdens acceleratie 1 V/div 10 ms/div Figuur 20: Elektrische aansluiting (links) en aanstuursignalen (rechts) van de inspuitvervroegingsregelaar diverse sensoren (motortoerental, vullingsgraad, temperatuur e.d.) wordt door het systeem door middel van terugkoppeling gerealiseerd. Hiervoor is -zoals we al eerder hebben opgemerkt- de verstuiver van één cilinder voorzien van een spoeltje. Door het lichten van de naald variëert de zelfinductiecoëfficiënt van de spoel. Deze verandering wordt door de computer geregistreerd. Uit het tijdverschil tussen het verstuiversignaal en het krukasreferentiesignaal berekent de EDC-computer het werkelijke inspuittijdstip. Dit wordt vergeleken met het gewenste inspuittijdstip zoals door de sensoren is aangegeven. Zonodig vindt bijstelling plaats. Fig geeft de verstuiver met naaldverplaatsingssensor, de aansluiting hiervan op de EDC-computer en het met de oscilloscoop gemeten signaal weer. Regeltechnisch kan het inspuitvervroegingssysteem worden voorgesteld volgens fig Met behulp van informatie verkregen van de sensoren wordt door de computer de gewenste vervroegingswaarde vastgesteld. Veelal geschiedt dit d.m.v. een opzoektabel. Een daarbij behorent PWM-signaal wordt naar de spoel van de inspuitversteller gestuurd. Na het inlezen van het verstuiversignaal en het krukasreferentiesignaal wordt het gewenste en werkelijke inspuitmoment met elkaar vergeleken. Bij afwijking hiervan wordt het PWM-signaal naar de inspuitversteller aangepast. 3.4 De gaspedaalsensor De EDC-computer krijgt via de gaspedaalsensor informatie binnen omtrent de door de bestuurder gewenste motorbelasting. Afhankelijk hiervan zal de brandstofhoeveelheid worden gewijzigd. De computer verbindt hier echter een aantal voorwaarden aan. Zo mag bijv. het maximum motortoerental niet worden over- 17

18 Figuur 21: Doorsnede van de verstuiver met naaldverplaatsingssensor, de aansluiting van de verstuiver op de EDC- computer en het verstuiversignaal. Figuur 22: Regeltechnische voorstelling van de regeling van het inspuitmoment 18

19 schreden. De regelateurfunctie, zoals eerder beschreven, wordt op deze wijze gerealiseerd. Een gasklepschakelaar geeft aan dat de motor stationair draait. Het voorgeprogrammeerde stationair toerental kan worden gehandhaafd door de opbrengst te wijzigen. Hiermee is ook de stationairregeling een feit. Fig geeft het aanzicht van een gasklepsensor, de aansluiting op de computer en de uitgangsspanning. 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 Citroën Dieselmotoren. Het gaat om een inductieve sensor die signalen opwekt bij het passeren van metalen stiften. De stiften zijn gemonteerd om de 90 0 en 5 0 voor het BDP. Figuur 24: De krukassensor als toerental- en referentiepuntgever (Citroën) 19

20 4 Bosch VP44 De Bosch VP44 (fig. 4.25) is een radiaal pomp dat wil zeggen dat de inspuitplunjers dwars op de aandrijfas staan en niet zoals bij de VE- en VP-pomp in de lengterichting van de as. De pomp lijkt wat dat betreft op de EPIC-pomp van Lucas. Evenals bij de andere roterende pompen zuigt de hogedrukpomp zelf de brandstof aan en wordt de inspuitvervroeging geregeld. De inspuitdruk bedraagt max 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) brandstofopvoerpomp, 10) hoeksensor, 11) aandrijfas een interne vleugelpomp (9). De gehele pomp is met brandstof gevuld. Een drukregelklep (2) zorgt ervoor dat er een afgeregelde brandstofdruk heerst. Een magneetklep (3) regelt de hoeveelheid in te spuiten brandstof. Wanneer de magneetklep geopend is worden de plunjers naar hun onderste stand gedrukt en kan de brandstof de ruimte tussen de hogedrukplunjers vullen (fig. 4.26). Wanneer de pomp draait dan worden de plunjers naar binnen gedrukt door de nokken op de nokkenring. Wanneer de magneetklep gesloten is kan druk worden opgebouwd en wordt door het draaien van de verdeleras de verbinding met e e n van de verstuivers gemaakt en kan de inspuiting plaats vinden (fig. 4.27). 20

21 Figuur 26: Een vleugelpomp (boven) perst de brandstof via de openstaaande magneetklep naar de ruimte tussen de hogedrukplunjers (onder). Tek. VAG 21

22 Figuur 27: De nokken op de nokkenring drukken de plunjers naar binnen en zorgen voor de inspuiting. De magneetklep dient gesloten te zijn (tek. VAG). 22

23 De hogedrukmagneetklep wordt bediend door het regelapparaat. De klep sluit in de onderste plunjerstand. Het tijdstip van sluiten bepaalt het opbrengstbegin van de pomp. De brandstofopbrengst wordt bepaald door het moment dat de magneetklep door het regelapparaat weer geopend wordt. Met zou kunnen spreken van een duty-cycle geregeld signaal. De nullastopbrengst bedraagt ongeveer 5 mm 3 per inspuiting en maximaal kan 55 mm 3 worden ingespoten. Omdat bij het uitschakelen van het contact de magneetklep open gaat kan geen brandstof meer worden weggeperst waardoor de motor stopt. Een stopklep is derhalve overbodig (fig. 4.28). Figuur 28: Omdat bij het stilzetten van de motor de magneetklep niet bekrachtigd wordt zal er geen inspuiting kunnen plaatsvinden. Een stopklep is overbodig (tek.vag). 4.1 Inspuitverstelling (fig. 4.29) De informatie omtrent de inspuitverstelling krijgt het EDC-regelapparaat van de verstuivernaaldsensor, de koelvloeistoftemperatuursensor en de motortoerentalsensor. De belastingsinformatie wordt verkregen vanuit de berekende hoeveelheid brandstof. Door verdraaiing van de nokkenring kan het inspuitmoment worden versteld. De nokkenring is hiervoor verbonden met de plunjer van de inspuitregelaar. In de rusttoestand drukt de veer de nokkenring naar links in de positie laat. Zie de bovenste figuur. Waneer de motor draait zorgt de opvoerpomp met drukregelaar voor een brandstofdruk evenredig met het toerental. De stuurdruk voor de inspuitvervroeging wordt verkregen door de inspuitbeginklep. Als het toerental toeneemt wordt de brandstofdruk door de klep inspuitbegin toegelaten tot de ringvormige kamer (fig. links onder). Hierdoor 23

24 wordt de doseerzuiger naar rechts gedrukt en komt de opening vrij waardoor brandstof onder druk achter de plunjer van de inspuitregelaar wordt toegelaten. De nokkenring verdraait naar rechts en de inspuiting wordt vervroegd (fig. rechts onder). De met het toerental variërende brandstofdruk zorgt dan voor 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 de inspuitbeginklep 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 nokkenring in de richting vroeg. 4.2 Hoekverdraaiingssensor Op de aandrijfas van de verdelerpomp is een sensorwiel gemonteerd. Deze tandkrans bestaat uit een groot aantal tanden. Voor een viercilinder motor zijn om de 90 0 een aantal tanden weggelaten. Verder is de tandkrans niet vast met de aandrijfas verbonden maar draait mee met de bewegingen van de inspuitmomentversteller. Uiteraard is het systeem ook uitgevoerd met een (inductieve) 24

25 krukaspositiesensor. Het pulswiel bevat per cilinder één tand zodat voor een viercilinder motor vier pulsen per krukasomwenteling worden opgewekt. Nu is het voor de computer mogelijk om de hoekpositie van de nokkenring vast te stellen, het toerental van de pomp te meten alsmede de positie van de inspuitmomentversteller. Een voorbeeld van de signaalverwerking geeft fig Het signaal van de hoekverdraaiingsensor (a) geeft een cilinder-referentiepunt (de ontbrekende tanden). Wanneer we een aantal tanden wachten dan bevinden de plunjers zich in de onderste stand van de nokkenring (c). De hogedruk magneetklep kan dan de brandstoftoevoer sluiten. Afhankelijk van de gewenste inspuiting kan na een aantal tanden de magneetklep weer worden geopend waardoor de levering van brandstof beëindigd is. Figuur 30: Regeling van het inspuitmoment en de inspuithoeveelheid 25

26 5 Vragen en opgaven EPIC pomp 1. Op welke wijze zal toerentalregeling c.q. begrenzing plaatsvinden bij een elektronisch 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 Gevraagd wordt: (a) Verklaar de opbrengstregeling van de EPIC-pomp met behulp van fig. 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 Waarom zijn tijdens het inspuiten beide magneetkleppen (1 en 3) gesloten? 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 toerental? 12. Wat voor een type pomp is pomp 9 (fig. 4.6)? 13. Geef de functie weer van alle magneetkleppen in fig Zal het inspuitbegin of het inspuiteinde wijzigen wanneer er meer brandstof 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? Verklaar het antwoord. 17. Hoe zou de grafieklijn van de transferdruk er uitzien bij oplopend toerental? 18. Welke klep zorgt voor een overdruk van 0,5 bar in het huis van de pomp? 19. Het blokschema van fig is van een andere auto dan het elektrische schema van fig Waaraan is dit duidelijk te herkennen? 20. Wat zijn de aansluitingen van de magneetkleppen op de computer in fig VP pomp 21. Omschrijf het verschil in functie tussen onderdeel 1 en 2 van fig Wat voor een soort signaal wordt door de EDC-computer op de spoel L0 van fig gezet? 26

27 23. Op welke wijze wordt de inductiviteit van de spoel L1 verandert wanneer de opbrengstas van stand verandert? 24. Omschrijf het regelcircuit met behulp van fig op het moment dat het 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 treffen? 27. Geef in fig de draairichting van de pomp aan. 28. Op welke wijze kan de EDC-computer de werkelijke vervroeging vaststellen? 29. Verklaar de werking van de vervroegingsregeling aan de hand van fig Tussen welke waarden mag de spanning van de gaskleppotentiometer variëren bij een geheel ingetrapt gaspedaal? 31. Welke grootheden bepaalt de computer met behulp van de vliegwielinductiesensor? VP44 pomp 32. 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 plunjerruimte vult? 35. Wanneer begint de pomp met inspuiten? 36. Wanneer wordt de inspuiting beëindigd? 37. Beïnvloedt de hoeveelheid ingespoten brandstof het inspuitbegin of het inspuiteinde? 38. Is de brandstofdruk in de pomp constant of variëert deze? 27