Nowe pompy sterowane zaworem magnetycznym

Zastanawiając się nad konstrukcjami układów zasilania silników wysokoprężnych zadaje sobie pytanie: czy rozdzielaczowe pompy wtryskowe mają jakąkolwiek przyszłość w epoce systemów common rail i pompo-wtryskiwaczy? Konstruktorzy systemów zasilania robią co mogą kierując swój wysiłek na ambitny cel: całkowicie spalić paliwo, osiągnąć największą moc, i nie zatruwać środowiska. To właśnie kryteria dotyczące ostrych norm spalin, a także sprostanie wymaganiom klientów, którzy oczekują coraz to cichszej i regularnej pracy silnika, powoduje pogoń do coraz większych ciśnień wtrysku oraz stosowania tzw. Wtrysku wielofazowego (dawka pilotująca, dotrysk). Obserwując rynek, na którym stosowane są pompy rozdzielaczowe w nowoczesnych silnikach diesla, należy stwierdzić że upłynie jeszcze dużo czasu nim trafią one na złom. Kilka renomowanych koncernów samochodowych stosuje je z powodzeniem a pojazdy w nie wyposażone mają zapierające dech w piersiach osiągi. Niedawno, bo w 1996r. pojawiły się na rynku pojazdy z silnikami diesla, w których zastosowano nowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe sterowane zaworem magnetycznym. W przypadku tych pomp rozróżnić należy dwa rodzaje konstrukcji: z tłoczkami promieniowymi - tłoczki położone są wzdłuż promienia obrotu wałka pompy oraz z jednym tłoczkiem osiowym położonym wzdłuż osi obrotu wałka pompy. Różnica między tymi pompami polega na wielkości wytwarzanego ciśnienia które wynosi w szczytowych momentach dla pompy VP-44 – bagatela 1750 atm. VR – to jej oficjalny skrót, gdzie literka V oznacza pompę rozdzielaczową, natomiast R oznacza promieniową. Do jej sterowania konstruktorzy zastosowali dwie elektroniczne jednostki sterujące: centralną jednostkę sterującą – (MSG); oraz jednostkę sterującą pompy – (PSG). Komunikacja pomiędzy komputerami sterującymi odbywa się dwukanałową magistralą CAN. Oba komputery potrzebują dużo informacji które otrzymują z przeróżnych czujników zabudowanych na całym samochodzie. Centralna jednostka sterująca zbiera informacje z silnika oraz otoczenia, dotyczące temperatur, ciśnień, obrotów, aktywności urządzeń i włączników określając w ten sposób wielkość dawki i przesyła te dane Can-busem w postaci sygnału cyfrowego do komputera pompy wtryskowej. W niej, otrzymane z zewnątrz sygnały są uzupełnione o własne dane dotyczące takich parametrów jak: wartość kąta obrotu, temperatury paliwa, położenia przestawiacza wtrysku. Na bazie tych informacji wypracowane zostają dwa sygnały. Pierwszy, sterujący wysoko-ciśnieniowym zaworem magnetycznym, którego moment otwarcia i zamknięcia decyduje o wielkości dawki; drugi to sygnał sterujący zaworem przestawiacza wtrysku. W hydrauliczno-mechanicznej części pompy rozróżniamy obwód nisko i wysokociśnieniowy. Obwód niskiego ciśnienia składa się z skrzydełkowo-komorowej pompy zasilającej, która jest identyczna jak klasycznych pompach rozdzielaczowych typu VE. Zasysa ona paliwo ze zbiornika i wytwarza wstępne ciśnienie wewnętrzne o wartości od 18 do 24 bar. Ciśnienie to musi być wystarczająco wysokie, aby nastąpiło napełnienie paliwem komory tłoczenia części wysoko-ciśnieniowej w możliwie krótkim czasie. Jako fachową ciekawostką podaję, że owe ciśnienie wewnętrzne jest bardzo ważnym parametrem który dotyczy wszystkich typów pomp wtryskowych i jego niestabilność powoduje poważne zakłócenia w pracy każdej pompy. Wałek z tłoczkami promieniowymi obraca się w specjalnie ukształtowanym pierścieniu krzywkowym. Tłoczki wykonują ruchy zależne od kształtu krzywek. W procesie napełniania, napływające paliwo, pod wpływem swojego ciśnienia powoduje przesunięcie tłoczków w ich dolne skrajne położenie. Po zamknięciu dopływu paliwa przez zawór, tłoczki najeżdżają na krzywki pierścienia i rozpoczyna się faza tłoczenia. Ważną rolę w tej pompie odgrywa czujnik kąta obrotu. Określa on chwilowe położenie wałka pompy, ponadto dokonuje on pomiaru prędkości obrotowej. Te dwie wielkości mają kluczowy wpływ na pracę systemu. Jeżeli nadajnik impulsów prędkości obrotowej wału korbowego zostanie uszkodzony, wartością zastępczą jest sygnał z czujnika kąta obrotu. Mierzy on także chwilowe położenie przestawiacza wtrysku względem wałka pompy co jest brane pod uwagę przez komputer podczas wypracowywania sygnału sterującego elektrozaworem tego przestawiacza. W przypadku tej pompy mechanika hydraulika oraz elektronika współpracują ze sobą z niewyobrażalną precyzją. Pompa wykonana jest według najnowszej technologii co całkowicie uniemożliwia jej naprawę w naszym kraju. Na potencjalnych „mechaników-pompiarzy” czyhają liczne „pułapki” konstrukcyjne, w związku z powyższym podjęta decyzja dotycząca naprawy tej pompy, może okazać się bardzo bolesna pod względem finansowym zarówno dla naprawiającego jak i dla użytkownika pojazdu. Struktura modułu sterującego pompą, oglądana przez silne szkło powiększające przypomina widok małego miasteczka z dużej wysokości. Procesory wykonane techniką hybrydową, montaż powierzchniowy, mikroskopijne druciki, połączenia wykonane w technice napylania materiału, wszystko to w zalewie żelowej, chroniącej moduł przed wstrząsami i wilgocią, wyklucza jakąkolwiek ingerencję w układ. W przypadku awarii tej pompy jesteśmy zmuszeni wymienić ją na sprawną. Innymi pompami sterowanymi zaworem magnetycznym są pompy VP-29 i VP-30. Ta ostatnia znalazła zastosowanie w nowym silniku z bezpośrednim wtryskiem paliwa Forda Fokusa. W pompie tej jeden tłok osiowy wykonuje ruchy posuwisto zwrotne i jednocześnie obrotowy. O dawce paliwa decyduje nie suwak regulacyjny lecz zawór magnetyczny. Przekrój podobnej pompy można było oglądać na ubiegłorocznych targach poznańskich, gdzie japoński koncern Isuzu prezentował swój nowy model silnika.