Диагностирование системы питания дизеля легкового автомобиля

Рис.8 Конструктивные узлы распределительного ТНВД (пример).   1-шиберный  топливоподкачивающий насос; 2-ТНВД  с распределителем; 3-механический  регулятор; 4-электромагнитный запирающий  клапан; 5-гидравлическое устройство  опережения впрыскивания.

Рис.9 Стандартная форсунка с непосредственным впрыском   1-уплотнительный  конус; 2-резьба для центрального  подсоединения магистрали высокого  давления; 3-корпус форсунки; 4-гайка; 5-проставка; 6- корпус распылителя; 7- игла; 8-седло; 9-распылитель; 10-подвод  топлива; 11- гайка; 12-фильтр; 13-подсоединение магистрали обратного слива топлива; 14-канал обратного слива; 15-шайба; 16-канал давления; 17-нажимная пружина

кромки  плунжера совпадете выпускным отверстием в гильзе. В этот момент происходит резкое падение давления топлива  и игла форсунки 'закрывает распылитель, не допуская подтекания топлива.

Если  поворачивать плунжер внутри гильзы, то из-за наклона отсечной кромки будет  изменяться момент окончания подачи топлива, а следовательно, и количество этого топлива. Для поворота плунжеров на каждом из них закреплена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой. Рейка связана механическим приводом с педалью акселератора. Поэтому нажатие педали вызывает перемещение рейки, которая одновременно поворачивает все плунжеры и изменяет количество топлива, поступающего в цилиндры двигателя. Для того чтобы заглушить дизель, необходимо прекратить подачу топлива. В этом случае все плунжеры поворачиваются в положение, при котором отсечная кромка постоянно соединяется с выпускным отверстием.

Рис.10 Система подачи воздуха и  нейтрализации вредных веществ  в ОГ.   D-система подачи воздуха; E-система нейтрализации вредных веществ в ОГ. 1-дизель; 2-механизм подачи ОГ с клапаном  рециркуляции ОГ; 3-вакуумный насос; 4-регулирующая заслонка; 5-турбонагнетатель; 6-исполнительный механизм изменения  давления наддува; 7-нейтрализатор  вредных веществ в ОГ.

При изменении частоты вращения коленчатого вала необходимо изменять момент начала подачи топлива в цилиндры. С этой целью на кулачковом вале ТНВД установлена центробежная муфта опережения впрыскивания топлива. Внутри муфты имеются грузики, которые при увеличении оборотов коленчатого вала расходятся под действием центробежных сил и проворачивают кулачковый вал по фазе относительно привода. Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя приводит к более раннему началу впрыскивания, а уменьшение — к более позднему.

Воздушный фильтр устанавливается на впускном трубопроводе двигателя и очищает поступающий в цилиндры воздух. Выпускная система содержит трубопроводы, глушитель и часто оборудуется каталитическими нейтрализаторами и устройствами (окислительный и накопительный нейтрализаторы, фильтр твердых частиц) для снижения количества вредных веществ в отработавших газах (рис.10).

Система Common Rail (рис.11). Следующим шагом в развитии систем топливоподачи дизелей является система Common Rail. Ее особенностью стало использование аккумуляторного узла (резервуара), который содержит распределительный трубопровод (общая рампа), линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление (насос высокого давления), и узла впрыскивания (электромагнитная форсунка) обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания.

Рис.11 Схема системы питания  дизельного двигателя Common Rail.   1 – ТНВД; 2 – клапан отключения плунжерной секции; 3 – клапан регулирования давления; 4 – гидроаккумулятор; 5 – датчик давления; 6 – реле свечи накаливания; 7 – электронный блок управления; 8 – датчик температуры топлива; 9 – аварийный ограничитель подачи топлива; 10 – клапан ограничения давления; 11 – форсунка впрыска; 12 – свеча накаливания; 13 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 14 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 15 – датчик температуры воздуха; 16 – датчик давления воздуха; 17 – расходомер воздуха; 18 – турбокомпрессор; 19 – электромеханический преобразователь регулятора рециркуляции отработавших газов;  20 – электромеханический преобразователь регулятора наддува; 21 – компрессор: 22 – разъем для электронного тестера; 23 – сигнализатор самодиагностики; 24 – датчик кондиционера; 25 – компрессор кондиционера; 26 – датчик скорости; 27 – датчик и указатель скорости; 28 – датчики трансмиссии и др.; 29 – датчик педали акселератора; 30 – панель приборов; 31 – АКБ; 32 –  топливный бак с электрическим топливоподкачивающим насосом; 33 – фильтр тонкой очистки.

Систему Common Rail, разработанную фирмой Bosch, отличают следующие особенности :

• возможность установки системы без радикального изменения конструкции самого дизельного двигателя;
• давление топлива поддерживается на необходимом уровне, независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Это дает возможность увеличить величину крутящего момента при малых оборотах двигателя;
• управление системой осуществляется под контролем электроники, поэтому количество впрыскиваемого в цилиндры топлива дозируется более точно. Это улучшает процесс сгорания и снижает расход топлива;

—топливо впрыскивается под давлением около 135 МПа. Такое высокое давление обеспечивает получение очень мелко распыленного топлива, которое сгорает полнее и приводит к уменьшению вредных выбросов и снижению дымносги отработавших газов. Еще более полное сгорание может быть обеспечено применением предварительного впрыска или многократного впрыска в течение одного такта;

— организация процесса впрыска с помощью электроники дает возможность существенно снизить шумность дизеля;

В отличие от других систем питания дизелей, управляющих работой кулачковых механизмов, система Common Rail является аккумуляторной системой, в которой топливо находится под высоким давлением в аккумуляторном узле (Rail).

Система Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков.

В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.

Контур высокого /давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным (внутренний слой изготовлен из химически инертного материала).

Электронный блок управления системы Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленчатого вала, положения распределительного вата, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха и давления топлива в аккумуляторном узле.

Датчики определяют значения соответствующих физических величин, а ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.

В контуре высокого давления насос высокого давления подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 МПа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан). При получении командного электрического сигнала от ЭБУ форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается до тех пор, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и сравнивая полученные значения со специальной программой, заложенной в памяти компьютера. Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы.

Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это даст возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.

В качестве подкачивающего насоса используются электрические насосы, которые могут устанавливаться как внутри бака, так и в трубопроводе между баком и фильтром. Конструкция таких насосов сходна с электрическими бензонасосами, которые применяют в системах впрыска. При отключении питания электродвигателя насоса топливо перестает поступать к двигателю и он глохнет.

Топливоподкачивающий насос объединяет в себе электродвигатель и роликовый насос. Топливо протекает через электродвигатель и охлаждает его. Насосы, расположенные внутри бака, лучше охлаждаются и, как правило, имеют меньшие размеры. На выходе из насоса имеется обратный клапан, необходимый для обеспечения стекания топлива из трубопровода обратно в бак.

Рисунок 12 - Схема устройства ТНВД: А - продольный разрез: 1-вал привода; 2-эксцентриковый кулачок; 3-плунжер со втулкой; 4-камера над плунжером; 5-впускной клапан; 6-электромагнитный клапан отключения плунжерной секции; 7-выпускной клапан; 8-уплотнение; 9-штуцер магистрали, ведущей к аккумулятору высокого давления; 10- клапан регулирования давления; I 1-шариковый клапан; 12-магистраль обратного слива топлива; 13-магистраль подачи топлива к ТНВД; 14-защитный клапан с дроссельным отверстием; 15-перепускной канал низкого давления; В - поперечный разрез: 1-вал привода; 2-эксцентриковый кулачок; 3-плунжер с втулкой: 4-впускной клапан; 5-выпускной клапан; 6-подача топлива

 

Насос высокого давления (рис.12) этой системы располагается в подкапотном пространстве автомобиля, обычно в том же месте, где и ТНВД. Насос создает высокое давление, необходимое для впрыска топлива на всех режимах работы дизеля.

Насос высокого давления приводится в действие от коленчатого вала двигателя посредством зубчатой, цепной или ременной передачи. Насос смазывается и охлаждается самим топливом. На входе в насос установлен предохранительный клапан, не допускающий падения давления в системе.

Три плунжера приводятся в действие эксцентриком, установленным на вале насоса. При движении плунжера вниз под действием пружины открывается клапан и топливо заполняет пространство над плунжером. При ходе плунжера вверх клапан закрывается и топливо сжимается плунжером.

Аккумуляторный узел является общим для всех цилиндров двигателя. Применение аккумуляторного узла соответствующего объема снижает пульсации давления топлива. Для того чтобы максимально снизить пульсации давления, объем рампы должен быть как можно большим, хотя, с другой стороны, это может привести к задержке при заполнении этого узла топливом, а следовательно, к задержке пуска двигателя. В связи с этим конструкторам приходится идти на определенный компромисс. Изготавливается узел из высокопрочной стали.

Клапан регулирования давления (рис.13) управляется компьютером, входящим в блок управления, и поддерживает постоянное давление в аккумуляторном узле. Применяются два варианта установки клапана: на насосе высокого давления или непосредственно на аккумуляторном узле.

Седло клапана закрыто шариком, на который с одной стороны воздействует давление топлива, а с другой — суммарная сила от пружины сердечника

Рис.13 Клапан регулирования давления   1-шарик; 2-якорь; 3-электромагнит; 4-пружина; 5-электроштекер.

клапана и электромагнита. Электромагнит управляется переменным током от блока управления. При увеличении давления топлива сверх заданной величины клапан открывается и топливо сбрасывается в сливную магистраль, уменьшая давление в аккумуляторном узле. На основе сигнала от датчика давления ЭБУ определяет давление в аккумуляторном узле.

Рис.14 Открытая форсунка с гидравлической сервомашинкой и электромагнитным клапаном.

В форсунках  двигателя имеются электромагниты, которые управляют работой этих форсунок, получая электрические  сигналы от ЭБУ (рис.14). Распылитель форсунки закрыт иглой, которая прижимается к седлу распылителя за счет совместного действия усилия сжатия пружины и силы давления топлива. Электромагнитный клапан служит только для управления давлением топлива, и при подаче электрического тока на его обмотку уменьшает силу давления, препятствующую поднятию иглы форсунки и началу процесса впрыска. При отключении электромагнита форсунка закрывается и впрыск топлива прекращается. Топливо, просачивающееся из форсунки, попадает в сливную магистраль.

 

                                  

 

 

 

2. Средства и методы диагностирования системы питания дизеля.

2.1. Признаки неисправной работы приборов системы питания дизельных двигателей.

Запуск двигателя затруднен - износ нагнетательных элементов насоса высокого давления; неправильный угол опережения подачи топлива в двигателе; износ распылителей, вызывающий плохое распыление топлива; слишком низкое давление впрыска; нехватка топлива перед насосом высокого давления из-за попа- 
дания воздуха в систему подачи топлива; неисправности подкачивающего топливного насоса; слишком малая доза топлива при запуске, вызванная неправиль- 
ной работой регулятора; загустение топлива зимой; неисправны свечи накаливания.

Снижение мощности двигателя - износ прецизионных элементов топливного насоса высокого давления или регулятора; неправильная регулировка насоса или всережимного регулятора; неправильный угол опережения впрыска; износ или повреждение распылителей; чрезмерное снижение давления впрыска; недостаточное количество топлива, подаваемого системой нагнетания из-за засорения топливного фильтра, недостаточной производительности подкачивающего топливного насоса или попадания воздуха в топливную систему.