Diesel-Einspritzpumpen (ON)

Entstehung und Anwendung.

Die Entstehung und Entwicklung der Einspritzpumpen für Dieselmotoren ist eine faszinierende Geschichte des technischen Fortschritts, die Ende des 19. Jahrhunderts begann. Rudolf Diesel, ein deutscher Ingenieur, erfand 1893 den Dieselmotor mit dem Ziel, eine effizientere Lösung als die damaligen Dampf- und Verbrennungsmotoren zu schaffen. In den Anfangsjahren wurden sehr primitive Kraftstoffeinspritzsysteme mit geringer Präzision verwendet, was zu einer begrenzten Effizienz und Zuverlässigkeit dieser Motoren führte.

In den 1920er und 1930er Jahren wurden mit der Einführung mechanischer Einspritzpumpen, die direkt vom Motor angetrieben wurden, bedeutende Fortschritte erzielt. Diese Pumpen, wie z. B. das von Bosch entwickelte Modell, wurden in Autos und Landmaschinen eingesetzt und ermöglichten eine effizientere Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern.

Der nächste Entwicklungsschritt waren die Verteilerpumpen, die in den 1950er Jahren eingeführt wurden. Sie ermöglichten eine präzisere Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, was die Motorleistung und die Wirtschaftlichkeit verbesserte. Beispiele sind die VE-Pumpen, die in Pkw und Lkw weit verbreitet waren. In den 1960er Jahren kamen die Sektionspumpen auf, die für jeden Zylinder eine eigene Sektion hatten und eine genauere Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge ermöglichten.

In den 1980er und 1990er Jahren kam es mit der Einführung der elektronischen Steuerung zu einer Revolution in der Kraftstoffeinspritztechnik. Elektronische Steuergeräte (ECU) begannen, den Betrieb der Einspritzpumpen zu steuern und ermöglichten eine noch präzisere Kontrolle des Verbrennungsprozesses. Das EDC-System (Electronic Diesel Control) von Bosch ist ein Beispiel dafür.

Ein Durchbruch in der Kraftstoffeinspritztechnik für Dieselmotoren war die Einführung von Common-Rail-Systemen in den späten 1990er Jahren. Bei diesem System ist die Druckerzeugung vom Einspritzvorgang getrennt, was sehr hohe Einspritzdrücke und eine präzise Steuerung der Kraftstoffdosierung ermöglicht. Der Kraftstoff wird in einem gemeinsamen (Rail-)Tank gespeichert und mit hohem Druck zu den Einspritzdüsen geleitet, was eine effizientere Verbrennung und geringere Abgasemissionen ermöglicht.

Die heute eingesetzten Einspritzsysteme zeichnen sich durch hohe Präzision, hohe Einspritzdrücke von bis zu 2.000 bar und eine moderne elektronische Steuerung aus.

Dieseleinspritzpumpen haben einen langen Weg in ihrer Entwicklung von primitiven, mechanischen Systemen zu hochtechnologischen, elektronisch gesteuerten Common-Rail-Systemen zurückgelegt, was zu einer erheblichen Verbesserung der Effizienz, Zuverlässigkeit und Umweltfreundlichkeit von Dieselmotoren geführt hat.

Aufbau und Funktionsweise.

Inline-Einspritzpumpe (sektional).

Im Gehäuse dieses Pumpentyps befinden sich Kolbenabschnitte, die in einer Reihe angeordnet sind, die der Anzahl der Motorzylinder entspricht. Jeder Förderabschnitt besteht aus einem Kolben und einem Zylinder. Der Kolben bewegt sich im Zylinder und verdichtet den Kraftstoff unter der Bewegung der Nockenrolle, die die Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung umwandelt. Die Nockenwelle ist das Schlüsselelement, das die Kolben antreibt und die Verdichtung des Kraftstoffs ermöglicht. Der Betrieb der Pumpe wird durch einen Drehzahlregler gesteuert, der mechanisch oder elektronisch sein kann. Er ist für die Steuerung der Motordrehzahl verantwortlich, indem er die den Zylindern zugeführte Kraftstoffmenge regelt. Am Ausgang jedes Förderabschnitts befinden sich Einspritzventile, die sich unter Kraftstoffdruck öffnen, so dass der Kraftstoff in die zu den Einspritzdüsen führenden Leitungen fließen kann. Die Leitungen transportieren den unter Druck stehenden Kraftstoff zu den Einspritzdüsen, die den Kraftstoff in den Brennraum des Motors einspritzen. Mit dem Einstellmechanismus kann der Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung eingestellt werden, was für einen optimalen Motorbetrieb unter verschiedenen Last- und Drehzahlbedingungen entscheidend ist. Die Inline-Einspritzpumpe arbeitet sequentiell. Eine Nockenwelle, die vom Motor angetrieben wird, steuert die Bewegung der Kolben in den einzelnen Förderabschnitten. Die Kolben verdichten den Kraftstoff in den Zylindern der Sektionen, und der entsprechend hohe Druck bewirkt, dass sich die Einspritzdüsen öffnen und Kraftstoff eingespritzt wird. Der Drehzahlregler steuert die Kraftstoffmenge, die den Zylindern zugeführt wird, und der Einstellmechanismus ermöglicht die Einstellung des Einspritzwinkels, der für eine effiziente Verbrennung und Motorleistung entscheidend ist.

Verteilereinspritzpumpen (VE/VP).

Auf dem Markt sind Axial- und Radialverteilerpumpen anzutreffen. Der Unterschied liegt in dem/den Element(en), die zur Erzeugung des hohen Kraftstoffdrucks in der Einspritzpumpe verwendet werden. Eine mit dem Motor verbundene Antriebswelle treibt die beweglichen Teile der Pumpe an, wodurch die Förderelemente in Drehung versetzt und ihr Betrieb mit dem Motor synchronisiert wird. Der Verteiler ist neben den Kraftstoffverdichtungselementen die wichtigste Komponente der Pumpe, die für die Verteilung des Kraftstoffs auf die einzelnen Zylinder zuständig ist. Er dreht sich im Inneren des Pumpengehäuses und wird von einer Antriebswelle angetrieben. Die Flügelzellenpumpe, die sich im Ansaugtrakt befindet, saugt den Kraftstoff aus dem Tank an und komprimiert ihn vor, bevor er an die Förderelemente weitergeleitet wird. Das Förderelement, das aus einem Kolben und einem Zylinder besteht, komprimiert den Kraftstoff auf einen hohen Druck. Die Bewegung des Kolbens ist mit der Drehung der Antriebswelle synchronisiert. Ein Steuerventil steuert die dem Kolbenelement zugeführte Kraftstoffmenge und ermöglicht so eine präzise Kraftstoffdosierung je nach Motorbedarf. Bei älteren Konstruktionen wurden sowohl der Einspritzwinkel als auch die Kraftstoffdosierung mechanisch oder pneumatisch geregelt. Neuere Verteilerpumpen sind mit einem elektrischen Versteller oder einem elektronischen Regler ausgestattet. Vor allem letztere ermöglichen eine relativ genaue und schnelle Einstellung der Einspritzparameter, da der entsprechende Betriebsalgorithmus der Pumpe in ihrem Steuergerät gespeichert ist.

Einheitliche/einzelne Pumpen (einzelne PLD/UPS/EUP-Einspritzeinheiten).

Die Einspritzpumpe ist ein fortschrittliches Kraftstoffeinspritzsystem, das hauptsächlich in großen und leistungsstarken Dieselmotoren eingesetzt wird. Diese Lösung wird in Nutzfahrzeugen wie Lkw, Land- und Baumaschinen eingesetzt. Jeder Motorzylinder hat seine eigene separate Einspritzpumpe, was eine sehr präzise Steuerung der Kraftstoffeinspritzung ermöglicht.

Das Herzstück der PLD-Einheitseinspritzpumpe ist das Pumpengehäuse, das aus robusten Materialien wie Stahl oder Gusseisen gefertigt ist, um hohen Drücken und Belastungen standzuhalten. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Kolben, der sich in einem Zylinder bewegt. Dieser Kolben wird von einer Nockenwelle angetrieben, die die Drehbewegung der Welle in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens umwandelt. Die Nockenwelle ist mit dem Motor synchronisiert, was eine präzise Steuerung des Einspritzzeitpunkts ermöglicht. Jede Pumpe ist mit einem Elektroventil ausgestattet, das vom Motorsteuergerät gesteuert wird und sich öffnet, damit Kraftstoff in die zu den Einspritzdüsen führenden Leitungen fließen kann. Dieses Ventil steuert auch die Kraftstoffmenge, die in den Brennraum gelangt, was für eine effiziente Verbrennung entscheidend ist. Die Einspritzdüsen, die direkt mit den Pumpen verbunden sind, spritzen den Kraftstoff mit sehr hohem Druck direkt in den Verbrennungsraum ein und gewährleisten so eine bessere Zerstäubung des Kraftstoffs und eine effizientere Verbrennung. 

Das PLD-System zeichnet sich durch seine hohe Präzision und Zuverlässigkeit sowie durch seine Fähigkeit aus, die Kraftstoffeinspritzung in jedem einzelnen Zylinder genau zu steuern. Dadurch können Motoren, die mit Einzeleinspritzpumpen ausgestattet sind, eine bessere Verbrennungseffizienz, geringere Emissionen und eine höhere Leistung erzielen. Die Gesamtkonstruktion der PLD-Pumpe ist so ausgelegt, dass ein langlebiger und zuverlässiger Betrieb unter rauen Betriebsbedingungen sowie ein schneller Service im Falle einer Störung gewährleistet sind.

Hochdruckpumpen (Common Rail).

Die Hochdruckpumpe in einem Common-Rail-System ist die Schlüsselkomponente, die für die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines hohen Kraftstoffdrucks verantwortlich ist, der dann in das Rail (Common Rail) und von dort zu den Einspritzdüsen geleitet wird. Die Konstruktion dieser Pumpe umfasst mehrere wichtige Komponenten, die zusammenarbeiten, um einen effizienten und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

Das Pumpengehäuse, das in der Regel aus robusten Materialien wie Stahl oder Gusseisen besteht, ist die Grundstruktur, in der alle wichtigen Komponenten montiert sind. Im Inneren des Gehäuses befindet sich die Welle, die den Antrieb vom Motor erhält. Die Antriebswelle treibt über Nocken und Stößel die Förderelemente an, die den Kraftstoff auf einen hohen Druck verdichten. Die Kolbenelemente bestehen aus Kolben, die sich in den Zylindern befinden. Die Bewegung der Kolben wird durch eine Nockenwelle erzeugt, die die Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung der Kolben umwandelt. Die Pumpe ist mit Einlass- und Auslassventilen ausgestattet, die den Kraftstofffluss zu und von den Kolbenelementen steuern. Die Einlassventile öffnen sich, wenn sich die Kolben nach unten bewegen, und saugen Kraftstoff in die Zylinder, während sich die Auslassventile öffnen, wenn sich die Kolben nach oben bewegen, wodurch der Kraftstoff komprimiert und in das Common Rail gepumpt wird. Die meisten Hochdruckpumpen haben einen bis drei Auslassabschnitte.

Je nach Modell ist dieser Pumpentyp mit einem Elektroventil zur Steuerung des Kraftstoffdrucks bzw. -ausstoßes ausgestattet. Als Zubehör werden auch Kraftstofftemperatursensoren und Magnetventile zur Unterbrechung eines Druckabschnitts verwendet. Ein in der Pumpe oder am Rail montiertes Elektroventil, das vom Motorsteuergerät (ECU) gesteuert wird, regelt den Kraftstoffdruck im Common-Rail-System. Einige Hochdruckpumpen haben eine integrierte Kraftstoffvorpumpe, die den Kraftstoff aus dem Tank ansaugt und zur Verdichtung in den Hochdruckteil pumpt. 

Regenerationsprozess.

Bosch-Pumpen der Typen VP29/30 und VP44.

Der Überholungsprozess beginnt mit dem Auslesen des Speicherinhalts der Pumpensteuerung und der Überprüfung der gespeicherten Fehler. Anschließend werden die Pumpenkomponenten demontiert und die mechanischen Teile überprüft. Bei der Überholung der Pumpe werden alle wichtigen Komponenten ausgetauscht oder repariert, darunter: elektronische Steuereinheit, Hall-Sensor, Vorpumpe (Zufuhr), Einspritzwinkelversteller, Hochdruckkolben, Dosier- und Einspritzwinkel-Magnetventile, Kopf oder Gehäuse. Nach dem Einbau der neuen Teile wird die Pumpe auf den Bosch-Prüfstand EPS 815 mit dem Aufsatz VPM844 gebracht. Dort wird ein vollautomatischer Prozess zur Prüfung und Kalibrierung der Betriebsparameter durchgeführt. Ein positives Ergebnis dieses Prozesses garantiert, dass die richtige Kraftstoffzufuhr und der richtige Einspritzwinkel über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich des Motors beibehalten werden.

Bosch (PLD/UPS) und Delphi (EUP) Pumpen mit einem Abschnitt.

Dank der Bosch CAMBOX umfasst unser Angebot auch die Prüfung und Regeneration von Pumpen, die in einzelnen PLD/UPS-Einspritzsätzen von Bosch enthalten sind. Die Überholung dieses Pumpentyps umfasst den Austausch eines Satzes von Dichtungen sowie die Inspektion, die Reinigung und den eventuellen Austausch anderer Elemente wie des Steuermagnetventils oder der Elemente, die einen hohen Druck erzeugen. Die abschließende Prüfung der Pumpe erfolgt auf einem Bosch-Prüfstand EPS 815, der mit der oben genannten Vorrichtung ausgestattet ist.

Wir bieten auch Leistungstests und die Wiederaufbereitung von Pumpen aus Delphi EUP-Systemen an. Die Prüfung der Komponenten erfolgt auf einem entsprechend ausgestatteten Hartridge AVM2-PC-Prüfstand. Die Wiederaufbereitung umfasst in der Regel den Austausch von Dichtungen, Steuerventil. Kolben sowie die Inspektion und Reinigung der übrigen Teile. Falls erforderlich, werden beschädigte Komponenten wie Feder, Ventil, Magnetventil oder elektrischer Stecker ersetzt. Die reparierte Pumpe erhält einen neuen Korrekturcode, der auf der Grundlage der bei der auf dem Prüfstand durchgeführten Kalibrierungsprüfung gemessenen Parameter erstellt wird.

Common-Rail-Hochdruckpumpen Bosch, Delphi, Siemens VDO/Continental, Denso.

Das Verfahren beginnt mit einem Pumpentest, dem der Austausch eines Satzes von Dichtungen vorausgeht. Für die Prüfung von CP-Pumpen werden Prüfstände von Bosch und Hartridge verwendet, die mit entsprechenden Instrumenten ausgestattet sind. Die Überholung der Pumpe umfasst den Austausch von beschädigten oder verschlissenen Teilen, wie z. B.: Vorpumpe/Pumpe (falls vorhanden), Magnetventile, mechanische Ventile, Antriebswelle, Kolben oder Gehäuse. Jede Reparatur wird mit einem Test abgeschlossen, bei dem die wichtigsten Pumpenparameter - Druck und Kraftstoffdurchfluss - gemessen werden.

Ursachen und Arten von Schäden.

Symptome, die auf eine defekte Einspritzpumpe hinweisen können:

1. Schwierigkeiten beim Anlassen des Motors.
2. Ungleichmäßiger Leerlauf des Motors.
3. Nachlassen der Motorleistung, insbesondere beim Beschleunigen.
4. Erhöhter Kraftstoffverbrauch.
5. Übermäßiger Rauch aus der Auspuffanlage. 
6. Leuchte "Motor überprüfen" oder andere Fehleranzeigen auf dem Armaturenbrett. 

Die häufigsten Ausfälle von Einspritzpumpen sind:

1. Verschleiß an den Kolben und inneren Zylindern der Pumpe.
2. Beschädigung von Dichtungen und Dichtungsringen.
3. Versagen des Steuermagnetventils.
4. Probleme mit mechanischen Komponenten wie Antriebswelle, Nocken, Stößelstangen oder Kolbenteile.
5. Schäden an den elektronischen Steuergeräten (ECUs), die für die Steuerung des Pumpenbetriebs verantwortlich sind.
6. Verunreinigung des Kraftstoffs, die zum Festfressen oder Blockieren der beweglichen Teile der Pumpe führt.
7. Probleme mit der Kraftstoffversorgung, wie verstopfte Kraftstofffilter oder schlechte Kraftstoffqualität, die zu inneren Schäden führen.