Pompa sterowana elektronicznie firmy Lukas

Na początku lat 90-tych angielska firma Lucas opracowała i wdrożyła do produkcji seryjnej nową, rozdzielaczową, elektronicznie sterowaną, promieniową pompę wtryskową. EPIC, to jej handlowy kryptonim. Pompa ta znalazła zastosowanie min. w samochodzie dostawczym Ford Transit 2,5 Turbo a także w osobowym Mercedesie C 220. Ze względu na całkowicie elektroniczne sterowanie które realizowane jest za pomocą czterech elektrozaworów, po raz pierwszy w historii układów wtryskowych diesla stało się możliwe, sterowanie dawką paliwa indywidualnie dla poszczególnych cylindrów co sprawia że pompa ta stanowi ciekawe rozwiązanie konstrukcyjne. Budowa oraz zasada działania elektroniki sterującej jest podobna w swojej budowie do systemów EDC/HDK, jednak sterowanie samą pompą wtryskową różni się w sposób zasadniczy. System wyposażony jest w czujniki oraz podzespoły wykonawcze które zabudowane są na silniku i w samej pompie wtryskowej. (ECU), czyli elektroniczna jednostka sterująca zbiera informacje z czujników dotyczące takich parametrów jak: obroty silnika, jego stan termiczny, temperatura powietrza zasysanego przez silnik, ciśnienie w kolektorze dolotowym, położenie pedału gazu. Na bazie tych informacji ECU wypracowuje sygnały sterujące elektrozaworami w pompie oraz przetwornikiem ciśnienia EGR (recyrkulacja gazów spalinowych) które stanowią podzespoły wykonawcze. W samej pompie znajdują się czujniki informujące ECU o położeniu wirnika oraz przestawiacza wtrysku, dzięki którym jednostka sterująca „wie” o wielkości dawki wtryskiwanej w danej chwili do cylindra oraz o czasie w którym ten wtrysk następuje. Sama pompa ma budowę członową. W mechaniczno-hydraulicznej części pompy możemy wyróżnić obwód nisko i wysoko ciśnieniowy. W części nisko-ciśnieniowej znajduje się komorowo-łopatkowa pompka przetłaczająca której zadaniem jest zasysanie paliwa ze zbiornika i wytworzenie wewnętrznego ciśnienia sterującego. Owe ciśnienie musi być odpowiednio wysokie aby napełnianie komory tłoczenia w głowicy hydraulicznej następowało w możliwie krótkim czasie. Ponadto ciśnienie te wykorzystywane jest do sterowania dawką paliwa oraz zmiany położenia przestawiacza kąta wtrysku. Obwód wysokociśnieniowy to głowica hydrauliczna, która została wykonana w taki sposób że obracający się w niej wirnik stanowiący jednocześnie rozdzielacz, może swobodnie przesuwać się wzdłuż osi swojego obrotu. W tylnej części głowicy, wirnik podparty jest sprężyną oporową. W przedniej części głowicy znajduje się komora sterująca w której ciśnienie paliwa odpowiednio modulowane poprzez elektrozawory, oddziaływuje na czoło wirnika pokonując opór sprężyny oporowej, co powoduje jego przesuwanie w głowicy. Wirnik z tłoczkami promieniowymi oraz popychaczami rolkowymi obraca się w specjalnie ukształtowanym pierścieniu krzywkowym. Popychacze wykonują ruchy zależne od kształtu krzywek, jednak ruchy te, są ograniczane poprzez skośne krawędzie sterujące stanowiące ograniczniki skoku. Przesuwanie się wirnika z tłoczkami oraz popychaczami wzdłuż osi obrotu, powoduje że owe skośne krawędzie sterujące, umożliwiają wykonywanie przez popychacze a tym samym przez tłoczki większych lub mniejszych skoków co powoduje zwiększenie lub zmniejszenie dawki paliwa. Czujnik położenia wirnika „informuje” ECU o położeniu tegoż wirnika a tym samym o wielkości dawki co sprawia że ECU odpowiednio steruje elektrozaworami które zmniejszają lub zwiększają ciśnienie w komorze sterującej. Podobnie działa hydrauliczny przestawiacz kąta wtrysku. Czujnik położenia przestawiacza „informuje” ECU o jego położeniu. ECU „bierze pod uwagę” wolę kierowcy (czujnik pedału gazu) chwilowe obciążenie silnika (MAP- sensor) oraz prędkość obrotową silnika. Po analizie tych sygnałów ECU wysyła impulsy sterujące zaworem przestawiacza, a ten odpowiednio moduluje ciśnienie sterujące. Owe ciśnienie oddziaływuje na tłok przestawiacza co powoduje zmianę jego położenia a tym samym zmianę kąta wtrysku. W tym układzie bardzo istotną czynnością staje się prawidłowy montaż pompy na silniku oraz dokładne jej ustawienie względem wału korbowego, ponieważ nie ma dodatkowego sygnału odniesienia pochodzącego z zewnątrz układu np. z czujnika igły wtryskiwacza, dającego informację o faktycznym początku tłoczenia jak to ma miejsce w systemach EDC/HDK. W tym systemie ECU steruje przestawiaczem wtrysku w oparciu o dwa sygnały: położenia wału korbowego oraz położenie przestawiacza co w przypadku niewłaściwego ustawienia pompy względem wału powoduje błędy w korekcie kąta wtrysku. Wpływa to na poprawną pracę silnika oraz jego dynamikę. Zaworki odcinające zamontowane na wyjściu głowicy hydraulicznej mają specjalną budowę. Ich zadaniem jest tłumienie zjawisk falowych powstających w przewodach wtryskowych. Przeciwdziała to powstawaniu dodatkowych „dotrysków” paliwa po zakończeniu procesu wtrysku, gdyż ponowne uniesienie się iglicy rozpylacza spowodowane odbitą falą ciśnienia jest niepożądanym zjawiskiem zakłócającym pracę silnika Pięciootworowe jednosprężynowe wtryskiwacze „ołówkowe” których ciśnienie otwarcia wynosi 275 bar, realizują wtrysk jednofazowy co sprawia że praca silnika jest stosunkowo twarda. MAP- sensor stanowi czujnik obciążenia silnika. Ma on wpływ na parametry pracy a także na ilość recyrkulowanych spalin, które jako gaz obojętny obniżają temperaturę spalania, co ogranicza emisję tlenków azotu. Budowa systemu, oraz jego sposób sterowania stanowią niepowtarzalną konstrukcję, jednak w epoce wysokociśnieniowych układów Common Rail oraz pompowtryskiwaczy nie sądzę aby system ten znalazł szerokie zastosowanie w niedalekiej przyszłości.