Promremont34.ru

Авто мастеру
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Давление топлива в форсунках дизельного двигателя

Топливная система авто Common Rail

Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин «коммон рейл» можно перевести как «общая магистраль». Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива на 15 процентов, а мощность двигателя вырастает на 40 процентов.

Это не все достоинства. Отмечается уменьшение шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и каждый второй современный автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой.

Common Rail ТНВД

Устройство и принцип действия

Система Common Rail – это система впрыска топлива под высоким давлением. Ее называют также аккумуляторной системой впрыска. Понятие «Common Rail» означает дословно «общая рейка» или «общая рампа», под которой подразумевается общий для всех форсунок топливный аккумулятор высокого давления. В этой системе разделены процессы подачи топлива под высоким давлением и процессы впрыска. Необходимая для впрыска подача топлива под высоким давлением производится специальным насосом высокого давления. Топливо накапливается в аккумуляторе высокого давления, из которого оно подводится через короткие трубопроводы к форсункам. К премуществам системы Common Rail относятся: практически свободный выбор давления впрыскивания для каждого режима работы двигателя, возможность впрыска топлива под высоким давлением при низких частотах вращения вала двигателя и при частичных нагрузках, управляемое начало впрыска с подачей предварительной дозы, отделенной от основной порции топлива.

Устройство

Топливная система состоит из двух контуров: контура низкого давления, включающего электронасос в топливном баке, компенсационный бачок, топливный фильтр и шестеренный насос, и контура высокого давления, включающего насос высокого давления, аккумулятор (Rail), форсунки и предохранительный клапан.

Включенные в контур низкого давления электронасос и шестеренный насос обеспечивают подачу топлива из бака через компенсационный бачок и фильтр к насосу высокого давления. Этот насос подает топливо в аккумулятор (Rail) под высоким давлением, необходимым для впрыска топлива. Из аккумулятора высокого давления топливо поступает к форсункам, через которые оно впрыскивается в камеры сгорания двигателя.

Дизельная форсунка с электронным управлением

Форсунки предназначены для впрыска топлива в камеры сгорания в нужном количестве и в нужный момент. Они управляются блоком управления топливной системой дизеля с непосредственным впрыском. В исходном состоянии форсунка закрыта. Ее электромагнитный клапан при этом обесточен. Якорь электромагнитного клапана прижимается пружиной к его седлу. Игла распылителя форсунки прижимается к ее седлу силой давления топлива, действующего на поршень мультипликатора сверху, и превышающей силу давления, действующую на значительно меньшую площадь иглы снизу.

Впрыск топлива производится по команде блока управления системой впрыска дизеля. При этом на электромагнитный клапан подается напряжение. Как только создаваемое электромагнитом усилие превышает силу затяжки пружины клапана, якорь электромагнита поднимается, открывая выпускной дроссель.

В результате топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует быстрому уравниванию давлений в топливоподводящем канале и в камере управления. При этом сила давления, действующая на поршень мультипликатора, снижается до уровня, при котором она преодолевается силой давления на иглу распылителя. В результате игла поднимается и начинается впрыск топлива. Впрыск топлива заканчивается, как только блок управления системой впрыска дизеля прекращает подавать напряжение на электромагнитный клапан форсунки. При этом электромагнитный клапан обесточивается. Пружина электромагнитного клапана вновь прижимает его якорь к седлу, перекрывая сливной дроссель. Давление топлива в камере управления повышается до его уровня в аккумуляторе. При этом давление в камере управления равно давлению, действующему на иглу распылителя.

Это означает восстановление равенства давлений топлива в камере управления и в контуре высокого давления. Ввиду большей площади поршня мультипликатора действующая на него сила вызывает посадку иглы распылителя на ее седло. Таким образом процесс впрыска заканчивается, после чего игла распылителя остается неподвижной.

Дизельный топливный насос высокого давления — ТНВД

Дизельный топливный насос высокого давления или сокращённо ТНВД необходим для создания высокого давления дизельного топлива до 1700 бар. На валу насоса высокого давления находится эксцентрик. Вращение эксцентрика преобразуется посредством установленной на нем шайбы в возвратно-поступательное движение плунжеров трех насосных элементов.

Читать еще:  Четырех тактные двигателя принцип работы

При движении плунжера в направлении к валу увеличивается объем надплунжерного пространства и соответственно уменьшается давление в нем. При этом топливо, подаваемое шестеренным насосом под давлением, поступает через впускной клапан в надплунжерное пространство.

С началом движения плунжера от эксцентрикового вала происходит повышение давления топлива в надплунжерном пространстве. В результате тарелка впускного клапана прижимается к его седлу, перекрывая выход топлива из надплунжерного пространства. Дальнейшее перемещение плунжера сопровождается нарастанием давления топлива. При повышении давления в надплунжерном пространстве до его величины в аккумуляторе открывается выпускной клапан, через который топливо поступает в контур высокого давления.

Типичные неисправности и их возможные причины

Устройство Системы Сommon Rail

Система впрыска Common rail, является современной системой впрыска топлива, дизельных двигателей. Работа системы Common rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (Common rail в переводе общая рампа). Система впрыска разработана специалистами Fiat и впоследствии Bosch приобрел этот патент. Применение данной системы система впрыска common rail является современной системой впрыска позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля. Главным преимуществом системы common rail является широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.

Конструктивно система впрыска Common rail составляет контур высокого давления топливной системы дизельного двигателя. В системе используется непосредственный впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

Система Common rail имеет следующее устройство:

1. Топливный бак;

2. Клапан дозирования топлива;

3. Топливный насос высокого давления;

4. Топливопроводы обратного слива;

5. Датчик давления топлива;

6. Топливная рампа (топливный накопитель);

7. Клапан аварийного сброса давления или регулятор;

8. Топливные форсунки;

9. Блок управления двигателем;

11. Блок управления форсунками (опционально).

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит:

для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе;

смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД;

распределения топлива по форсункам.

Современные топливные насосы высокого давления плунжерного типа. Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД. Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе. Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций:

накопления топлива и содержание его под высоким давлением;

смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД;

распределения топлива по форсункам.

Форсунка — важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются следующие конструкции форсунок:

Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки. Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая включает датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Система управления дизелем включает следующие датчики:

датчик оборотов двигателя;

датчик положения педали газа;

датчик температуры охлаждающей жидкости;

датчик давления наддува;

датчик температуры воздуха;

датчик давления топлива;

кислородный датчик и др.

Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива.

Устройство и принцип работы электромагнитной форсунки.

На картинке отображена форсунка в закрытом состоянии.

На входной штуцер подается топливо под давлением из топливного накопителя (рампы), далее распределяется через каналы внутри корпуса инжектора на 2 части, первая попадает в распылитель, вторая в управляющую камеру форсунки, через специальное калиброванное отверстие, создавая в ней давление, и удерживая шток мультипликатора в нижнем положении, который в свою очередь создает усилие на иглу распылителя, удерживая его от открытия под действием силы давления топлива в напорной полости распылителя, стремящейся ее поднять.

Пока управляющая камера герметична, форсунка закрыта. В верхней части управляющей камеры есть клапанный узел, представляющий калиброванное отверстие и седло для перекрытия этого отверстия запирающим элементом, это может быть шарик, конус, перевернутая полусфера и т.д, в зависимости от технического решения производителя форсунок. Функция этого узла — сброс давления из управляющей камеры мультипликатора. Как только давление из камеры сбрасывается, шток перестает препятствовать подъёму иглы распылителя и происходит впрыск топлива через сопло распылителя.

Читать еще:  Чем отличаются двигатели akl и bfq

Давление из камеры сбрасывается в момент, когда по команде с блока управления двигателем, на катушку электромагнита подается электрический сигнал, создается магнитное поле, которое поднимает запирающий управляющий клапан механизм. Как только сигнал отключается, седло клапана под действием пружины на исполнительный механизм запирающего элемента, закрывается, давление в управляющей камере нарастает, шток мультипликатора уходит вниз, создавая запирающее усилие на иглу распылителя, форсунка закрыта.

Принцип работы на первый взгляд простой, но современная форсунка это очень точный и высокотехнологичный узел, где нет мелочей, каждый элемент форсунки точно откалиброван и изготовлен из высококачественных материалов, сама форсунка собирается по специальной технологии с соблюдением всех монтажных зазоров и моментов затяжки.

Технология ремонта и тестирования форсунок Common Rail

Проверка и технология ремонта инжектора (электромагнитная форсунка Bosch) состоит из нескольких этапов:

Очистка от внешних загрязнений.

Тест на приборе входного контроля, на предмет грубой утечки через обратный управляющий клапан, или распылитель.

Тестирование на полноценном испытательном стенде по тест-плану производителя.

На основании показаний со стенда делается заключение о состоянии инжектора. Если необходим ремонт, то выполняются следующие работы:

Полная разборка форсунки;

Дефектовка деталей и подбор новых взамен неисправных;

Ультразвуковая мойка компонентов;

Сборка форсунки по монтажным размерам производителя, согласно сборочной документации;

Контрольное испытание на диагностическом стенде, согласно тест-плану производителя.

Типичные неисправности и их возможные причины

Система очень требовательна к качеству топлива, соблюдению регламента технического обслуживания и правил эксплуатации.

Основной причиной выхода из строя является некачественное топливо с низкими смазывающими свойствами, попадание в топливо воды, грязи, несвоевременная замена фильтрующего элемента.

Это приводит к ускоренному износу топливного насоса, в котором начинают «крошиться» подшипники скольжения, приводной вал, топливоподкачивающий шестеренчатый насос.

В результате, теряется подвижность рабочего штока дозировочного регулятора в ТНВД, в топливный накопитель высокого давления попадают мельчайшие металлические частички вместе с топливом, и разрушают герметичность посадочных мест топливного регулятора в накопителе, клапана аварийного сброса давления на накопителе.

В форсунках размываются посадочные гнезда клапанов мультиплипликатора, задирается рабочая поверхность штока мультипликатора, теряется герметичность распылителей. В результате система становится негерметичной, и происходит потеря давления в накопителе, которое нештатно сбрасывается в «обратку» через поврежденные узлы. Двигатель не запускается, или запускается с трудом, работа мотора становится жесткой, появляются детонационные шумы, повышенная дымность, потеря мощности.

Назначение комбинированной системы впрыска

Комбинированная система впрыска предназначена для оптимизация режимов впрыска топлива в зависимости от режима работы двигателя, что позволяет уменьшить выброс вредных выхлопных газов в атмосферу.

Концерн Volkswagen, ввиду вступления норм Евро-6, которые ограничивают выброс вредных веществ в атмосферу разработал комбинированную систему впрыска, которая объединяет в себе две системы:

  • Система непосредственного впрыска;
  • Система распределенного впрыска.

Блок управления двигателем активизирует одну из систем впрыска, при изменении режимов работы, за счет чего достигается существенное уменьшение выбросов твердых частиц и углекислого газа.

Комбинированный впрыск применяется на двигателях TFSI объемом 1,8 и 2,0 литра.

Сommon Rail в действии

Топливный насос низкого давления (его роль может выполнять подкачивающая секция, расположенная в корпусе ТНВД либо электрический насос в топливном баке) подает топливо под давлением 2,6-7 бар к ТНВД, в котором и происходит нагнетание давления топлива. При прокрутке двигателя стартером ТНВД способен создавать давление 500-600 бар. После запуска двигателя эта величина вырастает до 1300-2000 бар.

В рейке постоянно поддерживается оптимальное давление, величина которого контролируется с помощью датчика давления, лишнее топливо сбрасывается регулятором в магистраль обратного слива. Регулятор может располагаться в топливной рейке либо в корпусе ТНВД. Дополнительно в рейке может быть вмонтирован клапан экстренного сброса топлива, предотвращающий разрыв рейки в случае нештатной ситуации. Также для более точной работы в некоторых системах в топливную рампу вмонтирован датчик температуры топлива. В некоторых вариантах системы можно встретить отдельную форсунку, использующуюся для увеличения дозировки топлива и прожига сажевого фильтра, в других системах работа двигателя в режиме прожига достигается изменением ЭБУ момента впрыска и количества подаваемого в цилиндры дизеля.

Читать еще:  Двигатель robin subaru ex17 расход топлива

Форсунки

Под давлением топливо подается к форсункам, которые могут быть 2 видов.

  • Электрогидравлические. Представляют собой обычные электромагнитные форсунки, поднятие иглы распылителя и подача топлива в которых осуществляется после подачи напряжения на электромагнитный клапан. Электромагнитные форсунки очень надежные и имеют высокий уровень ремонтопригодности.
  • Пьезоэлектрические. Пьезокристалл при подаче на него напряжение очень быстро расширяется, позволяя игле подыматься в 3-4 раза быстрее, нежели в случае с электромагнитной форсункой. Это повышает быстродействие форсунки, благодаря чему за такт можно осуществить большее количество впрыска дизеля в камеру сгорания, а также точнее отмерить подаваемую порцию горючего. Но сложность конструкции оборачивается меньшим ресурсом и трудностями в ремонте.

Топливная система Сommon Rail была разработана специалистами компании Bosch, которой и принадлежит основная доля рынка дизельных систем впрыска. На данный момент существует 5 генераций ТНВД Bosch системы Сommon Rail.

  • СР1 – трехплунжерный ТНВД с подкачивающей секцией, расположенной в баке. Насос лишен клапана дозирование топлива, его функцию выполняет регулятор давления, вмонтированный в рейку (отличительная черта систем с СР1). Чаще всего СР1 комплектуются электромагнитными форсунками.
  • СР1Н – усовершенствованный вариант СР1. Вместо подкачивающего насоса в баке, в корпус ТНВД вмонтирована механическая подкачивающая секция. Главная особенность – наличие клапана регулировки количества топлива, нагнетаемого в рейку. По сравнению с СР1, обеспечивает большое давление – 1600-1800 бар. Также большая эффективность достигается за счет возможности принудительного отключения одного из плунжеров, когда в большом количества горючего нет необходимости.
  • СР2 – ТНВД, предназначенные для тяжелого коммерческого транспорта.
  • СР3. Отличительная черта – количество нагнетаемого топлива регулируется не в контуре высокого давления, а еще на подходе к плунжерам путем контроля объема топлива, подаваемого к насосу. СР3 имеет механическую топливоподкачивающую секцию (варианты с электронасосами крайне редки). Двигатели с ТНВД СР3 оснащались только пьезоэлектрическими форсунками CRI 3.
  • СР4. ТНВД имеет две модификации: одноплунжерный CP 4.1 (создаваемое давление – 1800 бар) и 2-плунжерный CP 4.2 (максимальное давление – 2000 бар). ТНВД имеет встроенный регулятор давления и механическую секцию низкого давления (5 бар). Большинство двигателей с СР4 оснащаются пьезофорсунками, но существуют системы и с электрогидравлическими инжекторами.

Помимо Bosch, производством компонентов и усовершенствованием системы Сommon Rail занимаются Delfi (Lukas), Densо и др.

Управление

Посредством данных, полученных от датчика положения педали газа, ЭБУ понимает желаемый водителем уровень крутящего момента. Считывая данные с ДВКВ, ДВРВ, ДМРВ, ДТОЖ, датчика наддува, датчика температуры топлива в рампе, электронный блок управления двигателем оценивает фактическую режимную нагрузку на мотор и решает, в какой момент нужно подать сигнал на форсунки и сколько топлива впрыснуть в цилиндры за цикловую подачу.

Уход за форсунками

Бывает так, что в процессе движения двигатель начинает работать неустойчиво – чувствуются рывки и провалы в работе, холостые обороты неравномерны, падает мощность. Такие симптомы говорят о том, что забился канал распылителя одной из форсунок.

Для того, чтобы привести форсунки обратно в рабочее состояние, существуют несколько методов:

  • использование ультразвука для очистки;
  • в солярку добавляются специальные присадки и форсунки промываются;
  • существуют стенды, на которых происходит промывка специальными жидкостями;
  • используется ручная промывка форсунок в домашних условиях.

Ультразвук – самый жесткий метод очистки, им пользуются в крайних случаях, когда другие методы очистки не дали положительных результатов.

Установка форсунки Т-170

Смажьте уплотнительное кольцо 7 ( см. рис. 148 ) солидолом и наденьте на распылитель 8. Установите форсунку во втулку 6 головки цилиндров. Наденьте на шпильку 5 рычаг 4 крепления форсунки, шайбу 3 и наверните гайку 2. Момент затяжки гайки — 45. 65 Н-м(4,5. 6,5 кгс- м). Подсоедините топливопровод высокого давления к штуцеру форсунки.

Подсоедините к форсунке сливную трубку топлива, ввернув отводной штуцер в колпак 1 форсунки и подложив медные прокладки под штуцер с обеих сторон.

Если головка цилиндров снята с дизеля, то перед ее установкой предварительно установите и закрепите форсунки. Проверьте выступание А распылителя над плоскостью головки, которое должно быть 3. 4 мм; кольцевой зазор В между распылителем и стенкой отверстия в головке цилиндров допускается не менее 0,05 мм.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector