CP3 と CP4 ディーゼル ポンプ: その概要と保護方法

CP3はの略です コモンレールポンプ 3代目 — ボッシュがコモンレールディーゼルエンジン用に設計した高圧燃料噴射ポンプ。 CP4 (第 4 世代) はその後継で、6.7L パワー ストロークや LML Duramax を含む 2011 年以降の多くのディーゼル トラックに使用されています。 決定的な違いは信頼性です。CP3 は堅牢で長寿命であると広く考えられていますが、CP4 には内部摩耗による金属片が燃料システム全体を汚染する故障モードが十分に文書化されています。 、インジェクターの交換、燃料レールのフラッシング、ポンプの交換が必要となり、8,000～15,000ドル以上の費用がかかります。燃料タンクの近くに取り付けられた低圧移送ポンプであるリフトポンプは、CP4 の故障に対する最も効果的な予防策です。このガイドでは、両方のポンプがどのように機能するか、どちらのポンプを使用しているかを特定する方法、CP4 の致命的な障害を防ぐために具体的にどのような手順を実行するかについて説明します。

CP3 の意味と CP3 ポンプの仕組み

CP3はの略です コモンレールポンプ、第 3 世代 ボッシュの高圧燃料ポンプの命名規則に基づいています。 「コモンレール」とは、これらのポンプが供給する燃料供給アーキテクチャを指します。つまり、噴射イベントごとに圧力が発生および解放される古い個別のポンプラインノズルシステムではなく、すべてのインジェクターが同時に燃料を引き込む一定の燃料圧力を維持する共有の高圧燃料レールです。

CP3 ポンプはラジアルピストン設計で、 中央の偏心カムローブの周囲に放射状に配置された 3 つのポンピングプランジャー 。カムが回転すると (エンジンの歯車列またはタイミング チェーンによって駆動され)、各プランジャーが順番に往復運動し、低圧燃料を入口計量バルブから吸い込み、出口ストロークで高圧に圧縮します。 CP3 は、次のレール圧力を生成します。 23,000 ～ 26,000 psi (1,600 ～ 1,800 バール) 用途や曲調によって異なります。

CP3 が信頼性の高い評判を得ている理由

CP3 の耐久性はその設計の基礎から生まれています。 3 つのプランジャの放射状配置によりポンピング負荷が均等に分散され、ポンプの内部コンポーネントはディーゼル燃料自体によって潤滑されます。つまり、燃料が流れている限り、ポンプは潤滑されます。 CP3も 自吸式で、CP4 よりも瞬間的な燃料切れに対する耐性が優れています。 プランジャーとボアのクリアランスが若干寛容であるためです。 CP3 ポンプは通常、通常の燃料フィルターのメンテナンス以外の介入なしで 300,000 ～ 500,000 マイルの耐用年数を達成しており、CP3 ポンプを実行する改造された高出力ディーゼル エンジン (より大きな排気量の CP3 バージョンにアップグレードされることがよくあります) でさえ、優れた寿命を報告しています。

CP3を使用した車両

• 2001 ～ 2010 年 GM デュラマックス LB7、LLY、LBZ、LMM (6.6L)
• 2003 ～ 2007 年 ダッジ/ラム 5.9L カミンズ (24 バルブ)
• 2007.5～2018 ラム 6.7L カミンズ
• 2003 ～ 2010 年フォード 6.0L および 6.4L パワー ストローク (これらは異なる HP ポンプ設計を使用しましたが、一部の構成では CP3 が使用されました)
• 2000 年代初頭のさまざまな欧州のディーゼル乗用車および小型商用車

Bosch CP4 燃料ポンプとは何か、そしてなぜ故障するのか

ボッシュ CP4 (正式には CP4.1 (シングルピストン) または CP4.2 (ツインピストン)) は、CP3 よりも高いレール圧力を生成しながら、より厳しい排出基準を満たすように設計された第 4 世代コモンレール高圧ポンプです。 CP4 は次の圧力を達成します。 29,000 ～ 32,000 psi (2,000 ～ 2,200 バール) 現在のアプリケーションでは、より正確な燃料の霧化が可能になり、よりクリーンな燃焼と微粒子排出量の削減をサポートします。

CP4 は CP3 とは異なる内部アーキテクチャを使用しています。 偏心カムによって駆動されるシングルまたはデュアルアキシャルピストン設計 、カムフォロアが丸い偏心器ではなく平らなローブに乗っています。この設計はよりコンパクトで、より少ないポンピング変位でより高い圧力を生成しますが、重大な脆弱性が生じます。それは、カム ローブとフォロワーのインターフェイスが、 燃料自体によって維持される流体力学的油膜 非常に厳しい公差で。燃料不足、低潤滑燃料、空気の吸入、ポンプの空運転などによりフィルムが破壊されると、カムローブとフォロアが金属と金属に接触し、微細な金属破片が発生します。

CP4 の障害が非常に壊滅的な理由

CP4カム故障時に発生する金属粉がポンプ内に留まりません。燃料は高圧燃料によって下流に運ばれ、コモンレールとインジェクター（内部クリアランスが測定されたコンポーネント）を通過します。 ミクロン (0.001 ～ 0.005 mm) 。微細な金属粒子でもインジェクターの内部が摩耗し、開いたままになったり、漏れたり、燃料を正しく霧化できなくなったりすることがあります。 CP4 の故障は通常、すべてのインジェクターを同時に汚染します。 、ポンプ自体に加えてインジェクターの完全な交換が必要です。燃料タンク、供給ライン、燃料クーラーもフラッシングが必要な場合があります。一般的にかかる総修理費は 8,000～15,000ドル ディーラーでは、追加のコンポーネントの交換が必要な走行距離の多いトラックの場合、費用が 20,000 ドルを超えると報告するオーナーもいます。

CP4を使用する車両

• 2011 ～ 2016 年 GM デュラマックス LML (6.6L) — CP4.2（ツインピストン）を使用
• 2011–2019 フォード 6.7L パワー ストローク — CP4.2を使用
• 2010年代のBMW、アウディ、フォルクスワーゲンの各種ディーゼル乗用車（2.0 TDI、3.0 TDI）
• 一部のシボレー クルーズおよびシルバラード ディーゼル アプリケーション

CP3 か CP4 かを判断する方法

最も簡単な識別方法は、車両の適用年とエンジンによるものです。ディーゼル トラックを運転する場合、次の表に北米の最も一般的なプラットフォームを示します。

エンジン上の視覚的な識別

ポンプ自体を見て確認する必要がある場合は、何を確認すればよいのかが分かれば、物理的な違いが明らかになります。 CP3は、 半径方向に見える 3 つのポンピング ヘッド ドームを備えた、より大きく円筒形のポンプ本体 円周に沿って配置された 3 つの頭は、独特の識別子です。 CP4 はよりコンパクトで長方形の外形をしており、1 つ (CP4.1) または 2 つ (CP4.2) のポンピング ヘッドが側面から見えます。 Duramax および Power Stroke アプリケーションでは、ボンネットを開けた状態でエンジンの谷の上部からポンプにアクセスできます。ポンプ ハウジングに刻印されているボッシュ部品番号でも、そのバリエーションを確認できます。「0 445 010」で始まる番号は CP3 シリーズを示します。 「0 445 020」で始まる番号はCP4シリーズを示します。

ディーゼル用リフトポンプとは何か、そしてなぜそれが重要なのか

リフトポンプ (移送ポンプまたは供給ポンプとも呼ばれます) は、 燃料タンクの近くに取り付けられた低圧電動燃料ポンプ タンクから燃料を引き出し、正圧で燃料フィルターを通って高圧ポンプ (CP3 または CP4) の入口まで押し出します。その役割は、高圧ポンプの入口に常に安定した加圧燃料を供給できるようにすることであり、通常は 入口圧力 8 ～ 15 psi .

多くのディーゼル トラック、特に Duramax 用途には、工場出荷時のリフト ポンプがありません。 CP3 または CP4 は、タンクから燃料を自力で最後まで引き出すことが期待されています。通常の状態ではこれで機能します。厳しい加速、燃料レベルの低下、燃料ラインの劣化、燃料フィルターの詰まりなどの厳しい条件下では、高圧ポンプは燃料を吸引するためにさらに激しく働かなければなりません。 ポンプ入口での瞬間的なキャビテーション (燃料中の気泡) 。 CP3 の場合、短時間のキャビテーションによって摩耗が発生しますが、致命的な故障はほとんど発生しません。 CP4 の場合、数秒間のキャビテーションや低圧入口条件でも金属と金属のカム接触が始まり、破片の生成やポンプの完全な故障を引き起こす可能性があります。

リフトポンプがCP4の故障を防ぐ方法

CP4 で正の入口圧力を維持することにより、リフト ポンプはカム ローブの故障を引き起こす低圧とキャビテーションの状態を排除します。 CP4 の内部コンポーネントは、流体力学的潤滑膜を維持するために、約 3 ～ 5 psi の最小入口圧力を必要とします。 カムフォロアに。 CP4 入口で 10 ～ 15 psi を供給する適切なサイズのリフト ポンプは、高度でのフルスロットル牽引、燃料レベルの低下、燃料の粘度が高く流動抵抗が大きい寒冷地での始動など、あらゆる動作条件下でこのしきい値を超える実質的な安全マージンを提供します。

FASS、Airdog、Pureflow AirDog などのメーカーが提供するアフターマーケット リフト ポンプ キットは、特定のトラック用途向けに専用に設計されており、通常、フレームに取り付けられた電動ポンプ、プレフィルター、水分離器、およびすべてのハードウェアが含まれています。 FASS および Airdog リフト ポンプ システムは、ディーゼル パフォーマンス コミュニティで最も一般的に推奨されるソリューションです 、設置価格は流量仕様と設置労力に応じて 500 ドルから 1,200 ドルの範囲です。

燃料噴射制御モジュール: CP3/CP4 システムにおける役割

燃料噴射制御モジュール (FICM) (一部のプラットフォームでは噴射制御圧力 (ICP) モジュールとも呼ばれます) は、コモンレール ディーゼル システムの高圧燃料噴射のタイミング、持続時間、および圧力を管理する電子コントローラーです。これはエンジンの ECM (エンジン制御モジュール) と連携して動作し、CP3 または CP4 の入口計量バルブ、および一部のシステムでは燃料レール上の圧力制御バルブに指令を与えることでレール圧力を正確に制御します。

Duramax アプリケーションでは、FICM はスタンドアロン モジュールではなく ECM に統合されています。フォード 6.0L パワー ストローク エンジンでは、FICM は独自の故障モードを持つよく知られた別個のモジュールです。FICM 電圧が低い (仕様は 48V で 48V 未満) と、高圧ポンプの状態とは関係なく、始動品質の低下、白煙、および粗い運転が発生します。

FICM 信号が CP4 ヘルスにどのように関連するか

燃料レール圧力センサーはリアルタイムの圧力データを FICM/ECM にフィードバックし、FICM/ECM はそれを使用してポンプの計量バルブに流量を増減するよう命令します。 レール圧力の不安定な、低い、または変動する読み取り値は、燃料レール圧力 PID を監視するスキャン ツールで表示され、多くの場合、CP4 カムの摩耗を示す最初の電子インジケーターとなります。 、ポンプが劣化すると、特にアイドル時または負荷がかかっているときに目標レール圧力を維持するのに苦労するためです。スキャン ツールまたはゲージを使用してレール圧力を経時的に監視することは、CP4 の健全性評価における最も実用的な早期警告方法の 1 つです。

CP4 搭載車両で監視する特定の PID には、燃料レール圧力の実際対指令、入口圧力 (ゲージ付きリフト ポンプが取り付けられている場合)、燃料温度などがあります。 定常巡航時にレール圧力が指令圧力より 1,500 ～ 2,000 psi 以上低下している場合は、直ちに調査する必要がある危険信号です。 症状が解決することを期待するのではなく。

CP4 の障害を防ぐ方法: 実践的な行動計画

CP4 の故障は避けられないものではありません。予防用ハードウェア、燃料品質管理、メンテナンスの習慣を組み合わせることで、リスクを大幅に軽減できます。以下の対策を実施している CP4 搭載トラックのオーナーは、改造を施していない現行車両に比べて故障率が大幅に低くなります。

アフターマーケットのリフトポンプを設置する - 最も効果的なアップグレード

上で説明したように、リフトポンプが適切に設置されていると、 CP4 入口で 10 ～ 15 psi 主要な障害のトリガーを排除します。牽引、パフォーマンス走行、または長距離走行に使用される CP4 装備のトラックの場合、リフト ポンプ システムはオプションではありません。これは、8,000 ～ 15,000 ドルの修理に対して利用できる最も費用対効果の高い保険です。最初の 50,000 ～ 100,000 マイルだけでも、高品質の FASS または Airdog システムに 600 ～ 1,200 ドルの投資が正当化され、多くのディーゼル ショップは現在、CP4 アプリケーションのチューニングやパフォーマンス作業の保証条件としてそれを推奨しています。

すべてのタンクに潤滑添加剤を使用する

超低硫黄ディーゼル (ULSD) 燃料は、2006 年から米国および世界のほとんどの市場で義務付けられており、古い高硫黄ディーゼル配合物よりも潤滑性が大幅に低くなります。 ULSD の潤滑性は、通常 520 ～ 600 ミクロンの HFRR (高周波往復リグ) 摩耗痕径で測定されますが、CP4 はもともと 460 ミクロン以上の HFRR 値を持つ欧州ディーゼル用に開発されました。 HFRR 値が高いほど、CP4 のカムフォロアを含む燃料潤滑コンポーネントの摩耗が増加することを意味します。燃料を充填するたびにディーゼル潤滑添加剤 (Stanadyne Performance Formula、Power Service、または同様の HFRR 定格製品など) を追加すると、燃料摩耗傷の直径が 400 ～ 450 ミクロンの範囲に減少し、カム インターフェースでの潤滑が大幅に向上します。

燃料フィルターをスケジュールどおり、またはそれより早くメンテナンスします

燃料フィルターの詰まりまたは制限が高いことは、CP4 の入口圧力が低下する直接の原因です。 工場出荷時の燃料フィルター交換間隔 15,000 ～ 25,000 マイルは、目標ではなく最大値として扱う必要があります。 — 多くのディーゼル所有者や販売店は、粉塵の多い環境で使用されるトラック、重い荷物を牽引する場合、またはさまざまな品質の供給源から燃料を供給する場合には、10,000 マイルの間隔を推奨しています。燃料フィルターが部分的に詰まっているだけでも、日常の運転ではトラックが正常に動作しているように見えても、需要が高い場合には CP4 にキャビテーションが発生するほどの制限が生じます。

タンクを 4 分の 1 以下で運転しないでください

燃料レベルが低いと、特にコーナリング中、加速中、坂道での走行中に、燃料の飛び散りによる空気吸入のリスクが高まります。 CP4 入口に空気が到達すると、たとえ短時間であっても、カムフォロアの流体潤滑膜が直ちに破壊されます。 タンクを常に 4 分の 1 の満水マーク以上に保つことは、費用もかからず、誤飲のリスクを大幅に軽減する簡単な習慣です。

CP3変換キットを検討してください

故障のリスクを完全に排除したいCP4を装備したDuramax LMLオーナーの場合は、アダプターブラケット、最新の燃料ライン、再調整されたチューニングを使用してCP4をより堅牢なCP3ポンプに置き換えるアフターマーケットCP3変換キットが、S&S Diesel MotorsportやFleece Performanceなどのサプライヤーから入手可能です。 CP3 への変換には約 1,500 ～ 2,500 ドルの設置費用がかかり、CP4 の致命的な障害モードが完全に排除されます。 、50万マイルの耐用年数を実証したプラットフォームに置き換えます。これは、走行距離の多いトラック、改造されたエンジン、およびリスクと報酬の計算において、継続的な予防メンテナンスよりも恒久的な修正が強く優先されるアプリケーションにとっての決定的なソリューションです。

燃料レール圧力を定期的に監視する

Bluetooth OBD-II アダプターと無料または低コストのスキャン ゲージ アプリ (Torque Pro、DashCommand など) を使用すると、CP4 搭載トラックの燃料レール圧力を継続的に監視できます。 購入後最初の数千マイル以内に、アイドリング時、巡航時、フルスロットル時のベースライン燃料レール圧力測定値を確立します。 、定期的に再確認してください。たとえ障害コードが存在しなくても、指令されたレール圧力を達成する能力が徐々に低下することは、ポンプの摩耗を示す信頼性の高い初期指標であり、破片が発生する完全な故障が発生する前に問題に対処する時間を与えてくれます。

CP4 障害の早期警告兆候

CP4 の劣化を完全な故障の前に発見できるかどうかは、管理可能なポンプ交換 (1,500 ～ 2,500 ドル) と燃料システムの完全な汚染イベント (8,000 ～ 15,000 ドル) の違いです。以下の症状、特に複数の症状が組み合わさった場合は、即時診断が必要です。

• 特に高温時に始動が難しい: CP4 が圧力を維持するのに苦労していると、シャットダウン後にレール圧力が急速に低下する可能性があります。以前にトラックがすぐに始動したときに、2 ～ 3 秒以上の長時間のクランキングを必要とするホットリスタートは、危険信号です。
• 負荷時の低電力: レール圧力が不十分であると、インジェクターの出力が制限されます。以前は自信を持って登坂していたトラックが、他に明らかな原因もなく、積載量が増えると鈍く感じるようになったトラックは、CP4 に欠陥がある可能性があります。
• アイドル状態が荒い、または不均一である: インジェクターが劣化したポンプから一貫性のない圧力を受け始めると、アイドル状態の品質が低下します。エンジンがつまずいたり、アイドリング速度を追い求めたり、通常よりも荒い音が発生したりすることがあります。
• 燃料レール圧力障害コード: P0087 (燃料レール/システム圧力が低すぎる)、P0088 (燃料レール/システム圧力が高すぎる - 圧力制御バルブが補償しようとしていることが原因)、またはフォード パワー ストローク アプリケーションの P228X シリーズ コードなどの DTC は、レール圧力管理の問題を直接示すものであり、クリアしたり無視したりしてはなりません。
• 噴射ポンプ付近からの金属音： 高圧ポンプ領域からのカタカタ音やカチカチ音は、通常のインジェクターのカチカチ音とは異なり、内部の機械的摩耗を示している可能性があります。この段階の故障は、金属破片の生成がすでに始まっている可能性が高く、直ちに停止して診断する必要があることを意味します。

CP4装着車両に上記の症状が現れた場合、 店舗に到達するために必要以上にトラックを運転し続けないでください。 。金属デブリの生成が始まった後も運転を続けると、燃料システム全体に汚染がさらに広がり、すでに高価な修理にインジェクターの交換費用が追加されます。