De elektrisch geregelde injectiepompen van Bosch worden gebruikt in een groot aantal dieselmotoren voor auto's, bestelwagens en trekkers. Autofabrikanten die ze gebruiken zijn Audi, BMW, Ford, Opel, Nissan en Saab. Van de trekkerfabrikanten gebruikten Massey Ferguson, John Deere, New Holland en Valtra dit soort pompen in kleine en middelgrote dieselmotoren. Foto's en afbeeldingen: Koneviesti/Jussi Laukkanen, Valmistaja
De elektrisch geregelde VP-brandstofpomp van de Duitse machinefabrikant Bosch is grotendeels identiek aan het mechanisch geregelde model. Met deze elektrisch geregelde inspuitpomp kun je echter veel meer regelen en aansturen dan met de vergelijkbare mechanische versie.
De trend bij dieselmotoren naar strengere emissienormen dwong Bosch om zijn beproefde VE-verdelerpomp te herontwerpen. Het moest nauwkeuriger. Dus is de injectieregeling, voorheen gebaseerd op de relatie tussen de centrifugaalregelaar en de gashevel, vervangen door een elektronische regeling. De aansturing op basis van gegevens van de sensoren en elektrische regelapparatuur maakte een veel nauwkeurigere en ruimere regeling van het inspuitproces mogelijk.
Elektrisch geregelde pompen lijken op mechanische pompen. Het pompen onder lage druk in elektrisch geregelde pompen gebeurt met een schottenpomp die lijkt op de pomp die in mechanische pompen wordt gebruikt. Hogedrukpompen gebeurt enkel door een axiale zuiger (VE, maximaal 25 kW per cilinder), of door een groep radiale zuigers (VR, maximaal 37 kW per cilinder). Ook wat betreft externe afmetingen en montage zijn de mechanische en elektrische versies in veel gevallen vergelijkbaar.
Lees verder onder de afbeeldingen
VExxxEDC-pomp voor brandstofinjectiesystemen bestaat uit: 1 brandstoftank, 2 filter, 3 injectiepomp met elektronische opbrengstregeling, positiesensor en brandstoftemperatuursensor, 4 stopmagneetventiel, 5 magneetventiel van de inspuitbeginverstelling, 6 verstuiver en sensor aangesloten op de verstuiverhouder (meestal bij één cilinder), 7 gloeibougie, 8 koelvloeistoftemperatuursensor, 9 krukatoerentalsensor, 10 dieselmotor (directe injectie), 11 regeleenheid (MSG), 12 gloeiregeling (GZS), 13 voertuigsnelheidssensor, 14 gaspedaalpositiesensor, 15 cruisecontrol-schakelaar, 16 start- en gloeiknop (contactslot), 17 accu, 18 diagnosestekker, 19 luchttemperatuursensor, 20 turbodruksensor, 21 turbocompressor, 22 luchtmassameter. In sommige gevallen zijn enkele van de hier genoemde onderdelen weggelaten.
Eerste generatie elektrisch
De eerste generatie elektrisch geregelde inspuitpompen heeft dezelfde functies als de mechanisch geregelde VE-pompen, maar hier vervangt een elektrische actuator de centrifugaalregelaar voor bediening van de regelschuif. Deze regelt de injectie door de regelschuif te bewegen die de injectiestop bepaalt. Bij de elektrisch geregelde pompen wordt de timing eveneens geregeld door een elektrische actuator.
Het VP15-model voor indirect ingespoten diesels werd als eerste geproduceerd in 1986, gevolgd door het VP34-model voor motoren met directe inspuiting en ten slotte de VP36- en VP37-modellen in 1990. De typeaanduiding van al deze pompen bevat de letters VExxxEDC. Het EDC-systeem (Electronic Diesel Control) verving de mechanische regeling van de injectie. Het regelt de inspuiting met een aantal sensoren voor de brandstoftemperatuur, de injectornaaldpositie, de motortemperatuur, het motortoerental, de inlaatluchttemperatuur, de inspuitdruk, de luchtmassa, de voertuigsnelheid en de gaskleppositie. Daarnaast is een positiesensor aangesloten op de as die de regelklep aandrijft. Deze geeft aan wanneer het juiste instelpunt is bereikt.
Het VExxxEDC-type is de eerste door Bosch geproduceerde verdelerpomp waarbij de injectie elektrisch werd geregeld. In plaats van een centrifugaalregelaar is er een elektrisch mechanisme dat de regelschuif beweegt, waarbij de positiesensor 1 via terugkoppeling de positie van het elektromagnetische regelmechanisme 2 bepaalt. De stopmagneet 3 is vergelijkbaar met die in een mechanische pomp. De hogedrukinjectie wordt via de doorstroomopeningen van de verdeelzuiger 4 geregeld, op dezelfde manier als bij VE-pompen die zijn uitgerust met een mechanische centrifugaalregelaar. De positie van de regelschuif 5 bepaalt het moment waarop de dwarsboring zichtbaar wordt die de druk van de pompzuiger aflaat en daarmee het einde van de injectie bepaalt.
Betere regeling
Een elektromagnetische klep die is aangesloten op de timingregeling, stelt het regelsysteem in staat om onnodige en nadelige schommelingen te compenseren in de interne druk van de pomp. Deze schommelingen kunnen nadelig zijn voor de timing van de injectie. De op deze manier geïmplementeerde regeling maakte verschillende verbeteringen mogelijk:
preciezere brandstofdosering en injectietiming, en hierdoor een lager brandstofverbruik, schonere uitlaatgassen en meer vermogen en koppel
betere toerentalregeling bij kleine veranderingen in belasting (bijvoorbeeld inschakeling airconditioning) en lagere stationaire toerentallen
gemakkelijker extra functies toevoegen, zoals uitlaatgasrecirculatie of een startonderbreker
communicatie met andere systemen in de auto of machine, ook nauwkeurigere diagnose hoe de motor werkt
Magneetklep-gestuurde injectie
Als volgende stap heeft de verdelerpomp een magneetventiel in de verdelerkop gekregen. Dat neemt de functie van de regelschuif in de eerdere types over. De eerste VR-doseerpompen met magneetventielen voor de regeling van de injectiesnelheid verschenen in 1996. Deze pompen, ook bekend als VP44, zijn alleen bedoeld voor motoren met directe injectie. In 1998 en 1999 volgden de VExxxMV-types, met de VP29 voor voorkamermotoren en de VP30 voor directe-injectiemotoren.
De axiale Bosch VP29- en VP30-verdeelpompen maken gebruik van een magneetventiel voor het regelen van de injectie. Dit type pomp komt qua afmetingen, bevestiging en mechanisch regelbare VE-pompen met één axiale zuiger voor hogedrukpomptechniek overeen. Legenda: 1 regeleenheid, 2 rotatiesensor, 3 schottenpomp, 4 nokkenschijf, 5 verdeelzuiger, 6 magneetgestuurde klep voor hogedrukpompen, 7 magneetgestuurde klep/magneetventiel voor inspuitbeginverstelling.
De hierboven genoemde magneetklep-gestuurde pompen van de eerste generatie maken gebruik van twee elektronische regeleenheden. De pompregelaar (PSG) bevindt zich boven op het pomphuis. Deze wordt aangevuld door een aparte motorbesturingseenheid (MSG) die zich meestal in de motorruimte bevindt. Reden: de warmtegevoelige onderdelen van de regeleenheid weghouden van de normaal relatief hete injectiepomp. Anderzijds kon door bepaalde regelfuncties in de pomp te laten, de bedrading van de magneetkleppen zo kort mogelijk blijven. Want de hoge stroom (tot 20 A) zou waarschijnlijk elektrische storingen veroorzaken als de draden te lang zijn. De communicatie tussen de externe motorbesturingseenheid en de regelaar die op de pomp was aangesloten, vond plaats via de CAN-bus. Later kwamen er hittebestendigere controllerunits en kon Bosch vanaf 2000 VP44-pompen produceren met slechts één besturingseenheid ín de pomp.
Duurzaamheid in de praktijk
Veel van de betrouwbare technologie van traditionele mechanische VE-pompen is ook te vinden in elektrisch aangedreven pompen. Maar hogere inspuitdrukken verhogen de belasting op sommige onderdelen. Meestal hebben problemen met mechanische onderdelen te maken met de brandstofkwaliteit of luchtlekken in het systeem. Stalen onderdelen die tegen elkaar schuiven en slijten, en de inspuitverstelplunjer kan beschadigd raken door luchtbellen. De luchtdichtheid van de brandstof in de brandstofleidingen en het systeem moet net zo nauwkeurig zijn als bij mechanisch aangedreven VE-pompen.
Elektrische componenten gaan soms minder lang mee dan mechanische componenten. Problemen kunnen worden veroorzaakt door fouten in de positiesensor, een defecte transistor die de elektromagneet van de injectie aanstuurt, of defecten aan de elektromagneet. Die slijt door gebruik, wat kan leiden tot een geleidelijk verlies van motorvermogen. Normaal gesproken zal een storing in het elektrische regelsysteem zich eerst manifesteren door het af en toe afslaan van de motor als die volledig is opgewarmd. Uiteindelijk zal de motor niet meer starten.
Vaak is het economisch verantwoord om de elektrisch gestuurde injectiepompen te repareren. Onderdelen zijn goed verkrijgbaar, maar een testbank moet voorhanden zijn in de werkplaats. Bij pompen waarbij de regeleenheid via een CAN-bus is verbonden met de motorregeleenheid, moet deze worden geprogrammeerd na vervanging.
Auteur: Jussi Laukkanen (Koneviesti), bewerking: Ruben Fortuin
