Система впрыска топлива Common Rail дизельных ДВС.
Система впрыска Common Rail является самой современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Работа системы Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы, наподобие бензиновых ДВС (Common Rail в переводе означает общая рампа). Система впрыска разработана специалистами фирмы Bosch.
Наибольшее распространения получили четыре типа систем COMMON RAIL, названным по имени их производителя. BOSCH, DELPHI, DENSO и SIEMENS. Каждый автопроизводитель имеет собственную аббревиатуру, которая обозначает как систему, так и ее отдельные элементы :
BMW : D-двигатели (также используются Land Rover как TD4) Cummins и Scania : XPI Cummins : CCR Daimler : CDI (для автомобилей Chrysler и Jeep — CRD) Fiat : Fiat, Alfa Romeo и Lancia — JTD (MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD, DDiS, Quadra-Jet) Ford Motor : TDCi Duratorq и Powerstroke General Motors : Opel/Vauxhall — CDTi и DTi для Isuzu General Motors : Daewoo/Chevrolet — VCDi (VM Motori — Ecotec CDTi) Honda : i-CTDi Hyundai и Kia : CRDi Mahindra : CRDe Maruti Suzuki : DDiS Mazda : CiTD Mitsubishi : DI-D Nissan : dCi PSA Peugeot Citroen : HDI, HDi (Volvo S40/V50 использует двигатели PSA 1,6D & 2,0D, JTD) Renault : dCi SsangYong : XDi Subaru : TD Tata : DICOR Toyota : D-4D Volkswagen Audi Group (Skoda) : TDI. CR в 2005 году пришла на смену насос-форсункам. Volvo : D3, D4 и D5
Применение данной системы 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 включает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.
1. топливный бак 2. топливный фильтр 3. топливный насос высокого давления 4. топливопроводы 5. датчик давления топлива 6. топливная рампа 7. регулятор давления топлива 8. форсунки 9. электронный блок управления 10. сигналы от датчиков 11. усилительный блок (на некоторых авто)
Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и другие. Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.
Принцип действия системы впрыска Common Rail
На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива. В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска. С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.
Читайте также:
Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:
2 предварительных впрыска — на холостом ходу; 1 предварительный впрыск — при повышении нагрузки; 0(предварительный впрыск не производится) — при полной нагрузке. Основной впрыск обеспечивает стабильную работу двигателя.
Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и улучшения сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).
Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:
1 поколение – 140 МПа, с 1999 года; 2 поколение – 160 МПа, с 2001 года; 3 поколение – 180 МПа, с 2005 года; 4 поколение – 220 МПа, с 2009 года.
Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность.
ТНВД является одним из основных ко элементов в конструкции системы впрыска двигателя. Он выполняет, как правило, две важнейшие функции: 1- нагнетание определенного количества топливной жидкости; 2- регулирование по времени начала впрыскивания. С момента появления аккумуляторных систем впрыска работа по регулированию времени начала впрыска была возложена на управляемые электроникой форсунки. Основу ТНВД составляет плунжерная пара. Данный механизм составляет поршень (другое название- плунжер) и цилиндр (другое название — втулка) совсем небольшого размера. Плунжерную пару изготавливают из стали высокого качества и делают это с высочайшей точностью. Так, что между плунжером и втулкой имеется минимальный зазор (сопряжение прецизионное). В системе Common Rail используется Магистральный ТНВД.
Магистральный ТНВД
С конструктивной точки зрения магистральный насос может иметь 1(один), 2(два) или 3(три) плунжера. Приводы плунжеров осуществляются с помощью использования кулачкового вала либо кулачковой шайбы.
-
Читайте также:
При вращательном движении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружинки плунжер двигается вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под воздействием разряжения воздуха открывается клапан впуска, и топливная жидкость поступает в камеру. При движении плунжера вверх происходит возрастание давления в камере, клапан впуска закрывается. При создании определенного давления открывается клапан выпуска и топливная жидкость поступает в рампу. Управление подачей топливной жидкости производится в зависимости от потребностей двигателя и осуществляется с помощью клапана дозирования топливной жидкости. В исходном (обычном) положении этот клапан открыт. Но по сигналу электронного блока управления он закрывается на определенную ширину, тем самым регулируется количество затекающей в компрессионную камеру топливной жидкости.
Форсунка (инжектор), являясь элементом конструкции системы впрыскивания, предназначена для того, чтобы качественно дозировать подачу топливной жидкости, его распыление в камере сгорания (коллекторе впуска) и образование топливно-воздушной смеси. Форсунки используются в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных вариантах двигателей устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыскивания. В зависимости от того, каким способом осуществляется впрыскивание, различают нижеприведённые виды форсунок:
1. электромагнитные 2. электрогидравлические 3. пьезоэлектрическая
Электромагнитная форсунка
Устанавливается, как правило, на бензиновые двигатели, в том числе оборудованные системой непосредственного впрыска. Имеет достаточно простое и надежное устройство. Оно включает электромагнитный клапан с иголкой и сопло.
Работа электромагнитной форсунки осуществляется так: в соответствии с заложенным в него алгоритмом электронный блок управления точно обеспечивает подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана в нужный момент. При всём этом создается электромагнитное поле, оно, преодолевая усилия пружинки, втягивает якорь с иголкой и освобождает сопло. В результате производится впрыск топливной жидкости. С исчезновением напряжения пружка возвращает иголку форсунки на седло.
Электрогидравлическая форсунка
-
Читайте также:
Используется на дизельных двигателях, в том числе на оборудованных системой впрыскивания Common Rail. В конструкцию электрогидравлической форсунки входит электромагнитный клапан, камера управления, впускной и сливной дроссели.
Принцип работы этой форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыскивании, так и при его прекращении. В начальном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, иголка форсунки прижата к седлу по средствам силы давления топливной жидкости на поршень в камере управления. Впрыскивание топливной жидкости не происходит. При этом давление топлива на иголку, ввиду разности площадей контакта, меньше давления на поршень. По точной команде электронного блока управления запускается работа электромагнитного клапана, открывая сливной дроссель. Топливная жидкость из камеры управления идёт через дроссель к сливной магистрали. Впускной дроссель при этом препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и в магистрали впуска. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не претерпевает изменений. Игла поднимается, происходит впрыск топливной жидкости.
Пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка)
Это самое совершенное устройство, обеспечивающее впрыск топливной жидкости. Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.
К преимуществам пьезофорсунки относят: быстроту срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), как следствие этого, возможность многократного впрыскивания топливной жидкости в течение одного цикла работы, точную дозировку впрыскиваемой топливной жидкости. Всё вышеперечисленное стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой. Он основан на изменении длины пьезокристалла, которое происходит под действием напряжения. Конструкция самой пьезоэлектрической форсунки включает следующие элементы : пьезоэлемент, толкатель, клапан переключения и иголку. Все они помещены в корпус.
В работе форсунки данного вида, так же как и в электрогидравлическом аналоге, используют гидравлический принцип. В начальном положении иголка сидит на седле в результате высокого давления топливной жидкости. Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина. Передается усилие на поршень толкателя, открывается переключающий клапан и топливная жидкость поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы снижается. Иголка за счет давления в нижней части поднимается, таким образом производится впрыск топливной жидкости.
Какое напряжение подается на форсунки common rail
Fusion GURU — Тюнинг, ремонт, обслуживание Ford Fusion
Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#1 Сообщение edelweis » 21 апр 2013, 17:17
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#2 Сообщение НачТех » 21 апр 2013, 19:48
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#3 Сообщение timoha-07 » 21 апр 2013, 19:49
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#4 Сообщение edelweis » 21 апр 2013, 22:47
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#5 Сообщение *Casper* » 21 апр 2013, 23:29
edelweis , 12 вольт.
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#6 Сообщение edelweis » 22 апр 2013, 13:16
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#7 Сообщение *Casper* » 22 апр 2013, 13:24
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#8 Сообщение edelweis » 22 апр 2013, 13:28
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#9 Сообщение *Casper* » 22 апр 2013, 13:34
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#10 Сообщение edelweis » 22 апр 2013, 13:46
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
#11 Сообщение *Casper* » 22 апр 2013, 13:47
Re: Какое напряжение подать на форсунку, что бы открыть её?
*Casper* писал(а): edelweis , 12 вольт.
Изучаем Common Rail: всё путем
Первые серийные автомобили с этой системой, разработанной компанией «Бош», появились в 1996 году. Названием она обязана единой рампе, откуда горючее поступает к форсункам. Главное преимущество системы — достаточно высокое давление топлива во всех режимах работы двигателя, что способствует лучшему смесеобразованию в зоне горения и полному сгоранию. Сохранив умеренный аппетит предшественников, дизель CR лучше отвечает экологическим нормам, причем такой автомобиль зачастую динамичнее бензинового и почти так же малошумен.
Сердце системы — топливный насос высокого давления, компактное устройство с одним, двумя или тремя плунжерами и механическим приводом. Корпус ТНВД — из алюминиевого сплава, гильзы плунжеров стальные. Чтобы на холостом ходу и при малых нагрузках насос не гонял топливо зря, на некоторых трех-плунжерных автоматически отключается одна секция, а двухплунжерные регулируются дозирующими устройствами. К самому же ТНВД топливо подается из бака под давлением 6–7 бар подкачивающим насосом. Он либо шестерен
чатый и встроен в корпус ТНВД, либо электрический — в модуле топливозаборника или в магистрали.
Комплект для ремонта форсунок.
Уже в режиме прокрутки коленвала стартером ТНВД создает пусковое давление 350–400 бар. На минимальных оборотах холостого хода — до 500–600 бар, а при максимальной нагрузке — до 1300–1500 бар. Есть насосы с давлением и до 2000 бар. Его величину задает регулятор, расположенный на корпусе ТНВД либо на рампе и подчиненный электронному блоку управления двигателем. Выдавая команды, ЭБУ опирается на сигналы датчика давления в рампе.
По трубкам высокого давления топливо подается к форсункам, открывающимся под действием электрического сигнала. Есть два варианта конструкции — электромагнитная либо с пьезоэлементом. Первая поначалу не отличалась быстродействием, что и вынудило конструкторов искать альтернативу. В пьезофорсунке напряжение подается на пьезокристалл, который мгновенно расширяется. Золотник сжимает пружину, игла форсунки открывает путь топливу — и оно впрыскивается в камеру сгорания. Впрочем, конструкторы продолжают совершенствовать и электромагнитные устройства, — на современных двигателях успешно работают оба варианта.
Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.
О том, с какой тщательностью специалисты доводили рабочий процесс дизеля, говорит его малошумность. Так, предварительный впрыск перед основной дозой ощутимо смягчил воспламенение смеси — одно это сделало дизели CR молчаливее предшественников. Есть в дизелях CR и «послевпрыск». Его роль служебная — очищать сажевый фильтр. Дополнительная порция топлива, не сгорая в цилиндрах, поступает в фильтр и разогревает его до температур, при которых сажа полностью выжигается.
ДИАГНОСТИРУЕМ
Есть минимум оборудования, без которого приступать к работе неразумно. Диагностика электронных систем начинается со считывания кодов неисправностей, проверки датчиков, исполнительных механизмов. Особых дизельных сканеров нет, есть универсальные, то есть для широкого круга автомобилей, либо дилерские — на определенную марку. Для изучения сигнала с проверяемого устройства нужен осциллограф. Но он дорог, выгоднее купить сканер с дополнительной функцией осциллографа.
Давление топлива проверяют манометрами. Низкое — механическим, со шкалой до 10 бар, а высокое — специальным прибором с переходниками и диапазоном не ниже 2000 бар. А для измерения количества топлива, сливаемого из форсунок, нужен свой набор.
Алгоритм поиска неисправности зависит от характера отказа. Если двигатель не заводится (электронные блокировки и забытые секретки не в счет), проверяем целостность привода ГРМ. Если стартер вращает коленвал с усилием, это неплохо для владельца, а если без сопротивления, порадуются ремонтники: работа предстоит дорогостоящая. Ведь дизельные двигатели «втыковые» — при разрушении привода ГРМ поршни гнут клапаны, а дальше как повезет.
Стенд для проверки форсунок и насосов высокого давления.
Если привод ГРМ в порядке, переходим к проверке топливоподачи. Электрический подкачивающий насос вступает в работу с поворотом ключа. При износе или повреждении этого насоса меняется потребляемая им мощность, ЭБУ фиксирует это как неисправность и записывает в память системы ее код. Но полностью полагаться на электронику не стоит, поэтому подключаем манометр к магистрали низкого давления. (У механического подкачивающего насоса для удобства контроля есть штуцер.) Если здесь давление в норме, переходим к ТНВД.
Проверим давление топлива в рампе в режиме прокрутки коленвала стартером. Эта часть системы оснащена датчиком давления топлива, — воспользуемся его услугами. Подключаем к диагностическому разъему сканер и находим нужный параметр. Если он ниже нормы, ищем, где скрывается неисправность. Виноваты могут быть форсунки, электромагнитные клапаны (регуляторы) и сам ТНВД.
Схема системы питания дизеля «коммон рейл»:
1 no copyright
1 — топливоподкачивающий насос;
2 — топливный фильтр; 3 — ТНВД;
4 — клапан дозировки; 5 — датчик
давления топлива; 6 — топливная
рампа; 7 — регулятор давления
топлива; 8 — форсунки.
РЕМОНТИРУЕМ
Восстановление работоспособности насоса по силам лишь специализированной мастерской — с квалифицированным персоналом и диагностическим оборудованием. Стоимость ремонта — от 7 тыс. руб., дальше зависит от сложности. При некоторых повреждениях разумнее купить новый ТНВД. Обычная цена, около 30 тыс. руб., шокирует прижимистого дизелиста, оттого в ходу отремонтированные или восстановленные изделия.
Дизель CR с большим пробегом часто невозможно пустить из-за неисправности хотя бы одной из форсунок. Утечка топлива через ее клапан не позволяет давлению в рампе подняться до пусковых значений. Для проверки давления при пуске есть специальный диагностический набор. В него входят контрольный манометр, датчик давления, трубки для подключения, заглушки вместо исполнительных механизмов и мерные емкости обратного слива.
ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.
Изношенные форсунки разумно менять комплектом. Разброс цен очень велик: в зависимости от модели и фирмы-производителя, стоят они от 8 тыс. до 25 тыс. руб. за штуку. Характеристики каждой новой форсунки необходимо записать в память блока управления двигателем, ибо нет двух форсунок с одинаковой производительностью. Разная же не только плохо отражается на равномерности работы двигателя и его динамических нагрузках, но и ухудшает характеристики автомобиля. Хотя в каждом ЭБУ присутствует динамическая адаптация (постоянная корректировка цикловой подачи топлива для равномерной работы мотора), нужно помнить, что она не может подменить кодировку, если последнюю, например, забыли записать.
Проблема затрудненного пуска дизеля — одна из распространенных. А владелец порой недоволен, например, сниженной мощностью двигателя или дымностью выхлопа. Эти проблемы наиболее сложны, ибо требуют оценки точности измерения расхода воздуха или работы наддува, эффективности работы рециркуляции, системы выпуска отработавших газов, включая сажевый фильтр (DPF) и нейтрализатор. Впрочем, ныне эти технологии отлично освоены мастерами диагностики.
Диагностика электронных компонентов системы впрыска Common Rail «Bosch EDC 15C0» автомобилей «Mercedes-Benz C220 CDI» 1998-2000 гг. выпуска (часть 1)
Положенный в основу системы впрыска Common Rail принцип разделения процессов создания высокого давления и управления впрыском обеспечивает широчайшие возможности по изменению давления и момента впрыска топлива. Организованный таким образом рабочий процесс позволяет создать важнейшие предпосылки для повышения удельной мощности, снижения расхода топлива, снижения уровня шума и токсичности отработанных газов (ОГ).
Конструктивно система впрыска Common Rail включает следующие компоненты:
контур низкого давления с соответствующими агрегатами подачи топлива;
• контур высокого давления, включающий топливный насос высокого давления (ТНВД), аккумулятор высокого давления, магистрали высокого давления и электрогидравлические форсунки;
• электронная система управления двигателем (ЭСУД) с необходимыми датчиками и исполнительными механизмами;
• системы впуска воздуха и выпуска ОГ.
Структурная схема системы впрыска Common Rail приведена на рис. 1.
Система впрыска Common Rail работает следующим образом:
• топливо подается из бака шестеренчатым насосом (у некоторых производителей насос
электрический) под давлением 2,5. 3,0 бар в ТНВД. В этой магистрали некоторые производители устанавливают электромагнитный клапан аварийного останова двигателя и устройство предварительного подогрева топлива;
• радиальный многоплунжерный ТНВД с постоянным приводом от двигателя создает необходимое давление в аккумуляторе высокого давления. Производительность и давление на выходе ТНВД регулируется специальным электромагнитным клапаном и/или отключением одной из плунжерных секций насоса;
Рассмотрим диагностику компонентов ЭСУД “Bosch EDC 15C0” на примере автомобиля “Mercedes-Benz C220 CDI” 19982000 гг. выпуска.
Таблица 1. Распиновка и проверка ECM “Bosch EDC 15C0”
“611.960” для разных дат выпуска представлены на рис. 2, 3, 4.
Цветовая маркировка электропроводки: bl — blue (синий) gn — green (зеленый) rs — pink (розовый) ws — white (белый) x — braided cable (экранированный кабель) br — brown (коричневый) gr — grey (серый) rt — red (красный) hbl — light blue (голубой) y — high tension (высоковольтный (свечной)провод)
el — cream (сливочный, кремовый)
nf — neutral (нейтральный, бесцветный) sw — black (черный) hgn — light green (светло-зеленый)
ge — yellow (желтый) og — orange (апельсин, оранжевый)
vi — violet (фиолетовый) rbr — maroon (бордовый) На рис. 5 представлено размещение компонентов системы впрыска “Bosch EDC 15C0” на кузове “Mercedes-Benz C220 CDI” “611.960” 1998-2000 гг. выпуска.
Таблица 1. Продолжение
На рис. 6 показано расположение реле и предохранителей электрических цепей системы впрыска “Bosch EDC 15C0” на кузове “Mercedes-Benz C220 CDI” (компоненты системы впрыска выделены на рисунках красным цветом). Фрагмент на рис. 6в показывает внешний вид разъема ЕСМ.
Продолжение таблицы 1
Проверка параметров блока управления впрыском
В табл. 1 приведены данные для проверки блока ECM “Bosch EDC 15C0”. Они объединены в группы по функциональному назначению сигналов.
На рис. 7 приведены контрольные осциллограммы блока ECM “Bosch EDC 15C0”.
Самодиагностика “Bosch EDC 15C0”
ЭСУД “Bosch EDC 15C0” имеет средства самодиагностики, соответствующие протоколу OBD II. Обеспечивается проверка формируемых сигналов на логическую достоверность и соответствие реальному диапазону. Если программа диагностики обнаруживает какое-то несоответствие (сигнал датчика не вписывается в реальный диапазон или противоречит сигналу с другого датчика, отсутствует электропитание и т.д.), в память ошибок записывается один или несколько соответствующих кодов неисправностей, а на приборной панели включается индикация ошибки ЭСУД. Помимо этого контролируется состояние диагностического оборудования. Считывание-очистка памяти ошибок в этой системе впрыска возможно только с помощью специального диагностического оборудования. В табл. 2 приведены основные коды ошибок, актуальные для ЭСУД “Bosch EDC 15C0”, однородные ошибки объединены в группы.
ЭСУД “Bosch EDC 15C0” также обеспечивает поддержку протокола диагностики производителя, работа с которым возможна только с помощью фирменного диагностического оборудования. В качестве примера в табл. 3 приведены данные, полученные с помощью фирменного тестера.
Проверка компонентов ЭСУД “Bosch EDC 15C0”
Диагностику компонентов ЭСУД следует начинать после следующих подготовительных операций и измерений:
• двигатель прогревают до рабочей температуры (температура масла около 80°С);
• устанавливают новый воздушный фильтр;
• все дополнительное оборудование, включая кондиционер, необходимо отключить;
• во время диагностики вентилятор радиатора системы охлаждения работать не должен. Обороты холостого хода (ХХ)
должны быть в пределах 750±100 об/мин. Величина оборотов ХХ поддерживается автоматически.
Таблица 1. Продолжение
Контрольные значения уровня непрозрачности ОГ должны быть в пределах 58.73%.
Тест на уровень непрозрачности ОГ проводится на оборотах 4600.4900 об/мин.
Уровень эмиссии ОГ должен соответствовать стандарту Евро 2 для автомобилей до 2000 г. выпуска и Евро 3 — для автомобилей после 2000 г. выпуска. Если параметры эмиссии ОГ не вписываются в стандарты, необходимо проверить герметичность впускной и выпускной системы и провести тесты электронных компонентов системы впрыска.
Прокачка топливной системы
Топливная система в рассматриваемых автомобилях самопрокачивающаяся. После замены топливного фильтра (перед установкой новый фильтр должен быть заполнен топливом) необходимо завести двигатель и дать ему поработать на холостом ходу. Насос подачи топлива из бака
Механический насос FTP проверяют в следующей последовательности:
• выключают зажигание и подключают манометр к контрольному штуцеру на впускном топливопроводе ТНВД;
• проверяют давление топлива на прокрутке двигателя стартером, его величина должна быть в пределах 0,4.1,5 бар, если этого нет — заменяют неисправный насос FTP;
• проверяют давление топлива на холостом ходу двигателя, его величина должна быть в пределах 2,0.2,5 бар, если этого нет — заменяют неисправный насос FTP.
Форсунки впрыска топлива
Форсунки проверяют в следующей последовательности:
• отключают форсунки от жгута и измеряют сопротивление обмоток, его величина должна быть около 0,3.0,6 Ом (см. рис. 8а), если нет — форсунки заменяют;
рис. 2-4), величина напряжения должна быть около 1,1 В, если этого нет — проверяют замок зажигания, блок реле обеспечения ЕСМ, соответствующие соединения и, при необходимости, возвращаются к проверке блока ЕСМ.
Для проверки управляющего сигнала снимают осциллограмму протекания тока через обмотку форсунки. В начале впрыска ток достигает 19.20 А для обеспечения быстрого открытия форсунки. Затем величина тока падает до уровня “тока удержания” — 11.12 А для обеспечения быстрого закрытия форсунки. Длительность управляющего сигнала составляет 1 (пилотный)и 1,5 мс (основной). Во время основного впрыска длительность управляющего сигнала увеличивается пропорционально нагрузке на двигатель (см. осц. 5 на рис. 7).
В случаях нестабильности холостого хода двигателя необходимо проверить гидравлические испытания форсунок. Для этого отсоединяют топливопроводы обратного слива от форсунок и каждый заводят в мерный сосуд. Затем запускают двигатель и измеряют количество слива каждой форсунки, его величина должна составлять около 150 см3/мин. При разнице между объемами более 30% или превышении нормы обратного слива форсунку необходимо заменить.
Отметим, что компенсация механико-гидравлических отклонений по цилиндрам, имеющих место при массовом производстве, осуществляется коррекцией цикловой подачи топлива в пределах 30% от нормы (см. табл. 3). Датчик давления в аккумуляторе высокого давления
Датчик FRP — основной задающий элемент ЭСУД дизельного двигателя с впрыском Common Rail. Напряжение на выходе датчика изменяется в пределах 0,3.4,5 В пропорционально давлению топлива в аккумуляторе.
Для проверки датчика FRP отключают его от жгута и, включив зажигание, измеряют напряжение на разъемах жгута датчика 1-3
Таблица 1. Окончание
Таблица 2. Диагностические коды ошибок ЭСУД “Bosch EDC 15C0”
• подключают форсунки к жгуту, включают зажигание и измеряют напряжение на разъемах жгута форсунок “2-земля” (см. рис. 2-4), величина напряжения должна быть около 1,1 В, если этого нет — проверяют замок зажигания, блок реле обеспечения ЕСМ, соответствующие соединения и, при необходимости, возвращаются к проверке блока ЕСМ.
Для проверки управляющего сигнала снимают осциллограмму протекания тока через обмотку форсунки. В начале впрыска ток достигает 19.20 А для обеспечения быстрого открытия форсунки. Затем величина тока падает до уровня “тока удержания” — 11.12 А для обеспечения быстрого закрытия форсунки. Длительность управляющего сигнала составляет 1 (пилотный)и 1,5 мс (основной). Во время основного впрыска длительность управляющего сигнала увеличивается пропорционально нагрузке на двигатель (см. осц. 5 на рис. 7).
В случаях нестабильности холостого хода двигателя необходимо проверить гидравлические испытания форсунок. Для этого отсоединяют топливопроводы обратного слива от форсунок и каждый заводят в мерный сосуд. Затем запускают двигатель и измеряют количество слива каждой форсунки, его величина должна составлять около 150 см3/мин. При разнице между объемами более 30% или превышении нормы обратного слива форсунку необходимо заменить.
Отметим, что компенсация механико-гидравлических отклонений по цилиндрам, имеющих место при массовом производстве, осуществляется коррекцией цикловой подачи топлива в пределах 30% от нормы (см. табл. 3). Датчик давления в аккумуляторе высокого давления
Датчик FRP — основной задающий элемент ЭСУД дизельного двигателя с впрыском Common Rail. Напряжение на выходе датчика изменяется в пределах 0,3.4,5 В пропорционально давлению топлива в аккумуляторе.
Для проверки датчика FRP отключают его от жгута и, включив зажигание, измеряют напряжение на разъемах жгута датчика 1-3
Рис. 2. Принципиальная схема ЭСУД “Bosch EDC 15C0” двигателя “Mercedes-Benz C220 CDI 611.960” выпуска до 12.98 гг. выпуска
15 — Ignition switch (шина “15” бортовой сети);
30 — Battery + (шина “30” бортовой сети);
31 — Battery — (шина “31” бортовой сети);
50 — Ignition switch-start signal (шина “50” бортовой сети); A104 — Glow plug control module (блок управления свечами накаливания);
A137 — Airbag control module (блок управления подушками безопасности);
A183 — Ignition switch control module (блок управления замка зажигания);
A184 — Engine coolant heater control module (блок управления подогревом системы охлаждения);
A35 — Engine control module (ECM) (блок управления впрыском топлива);
A5 — Instrument panel (панель приборов);
A57 — Transmission control module (TCM) (блок управления
A63 — AC control module (блок управления кондиционером); A95 — Engine coolant blower motor control module (блок управления вентилятором системы охлаждения);
B132 — Camshaft position (CMP) sensor (датчик положения
B138 — Accelerator pedal position (APP) sensor (датчик позиции педали акселератора);
B156 — Engine oil temperature sensor (EOT) (датчик температуры масла);
B26 — Fuel rail pressure (FRP) sensor (датчик давления в аккумуляторе высокого давления); B24 — Engine coolant temperature (ECT) sensor (датчик температуры системы охлаждения);
B25 — Intake air temperature (IAT) sensor (датчик температуры воздуха);
B30 — Mass air flow (MAF) sensor (датчик массового расхода воздуха);
B54 — Crankshaft position (CKP) sensor (датчик положения коленвала);
B83 — Manifold absolute pressure (MAP) sensor (датчик разряжения во впускном коллекторе);
Рис. 3. Принципиальная схема ЭСУД “Bosch EDC 15C0” двигателя “Mercedes-Benz C220 CDI 611.960” выпуска 1.99-05.99 гг. выпуска
B86 — Engine oil level sensor (EOL) (датчик уровня масла двигателя);
F — Fuse (предохранители);
H63 — Malfunction indicator lamp (MIL) (указатель неисправности ЭСУД);
M1 Starter motor (стартер);
R5 — Glow plug (свечи накаливания);
R9 — Intake manifold heater (нагреватель впускного коллектора); S186 — Engine coolant temperature (ECT) switch (датчик температуры двигателя);
S258 — Clutch pedal position (CPP) switch (концевик педали сцепления);
S61 — Transmission kick-down switch (датчик режима kick-down автоматической трансмиссии);
Y63 — Fuel pressure control solenoid (FPC) (электромагнитный клапан регулировки давления топлива); Y68 — Turbocharger (TC) wastegate regulating valve (клапан регулирования давления наддува воздуха).
Рис. 4. Принципиальная схема ЭСУД “Bosch EDC 15C0” двигателя “Mercedes-Benz C220 CDI” “611.960” после 06.99 гг. выпуска
(см. рис. 2-4). Его величина должна быть около 5 В, если это не так, проверяют замок зажигания, предохранители F1, F3, блок реле обеспечения ЕСМ, соответствующие соединения и при необходимости возвращаются к проверке блока ЕСМ.
После этого подключают разъем FRP датчика на место и, включив зажигание, проверяют выходной сигнал датчика на контактах “1-2” в различных режимах работы двигателя (см. табл. 4 и осц. 6 на рис.7 — пуск двигателя, осц. 7 — режим ХХ, осц. 8 — свободное ускорение). При несоответствии сигнала с датчика контрольным значениям его необходимо заменить.
Существует быстрый способ проверки датчика FRP — “на слух”. Дело в том, что в аварийном режиме (если самодиагностика установит, что датчик FRP неисправен) давление в аккумуляторе автоматически поднимается, например,на ХХ его величина будет около 400 бар (вместо полоХХ, осц. 8 — свободное ускорение). При несоответствии сигнала с датчика контрольным значениям его необходимо заменить.
Существует быстрый способ проверки датчика FRP — “на слух”. Дело в том, что в аварийном режиме (если самодиагностика установит, что датчик FRP неисправен) давление в аккумуляторе автоматически поднимается, например,на ХХ его величина будет около 400 бар (вместо поло-
женных 250 бар), двигатель начинает работать заметно “жестче”. Поэтому, если на работающем двигателе при снятии разъема жгута с датчика FRP звук работы двигателя не меняется, то, скорее всего, он неисправен. И наоборот если при этом звук работы двигателя становится “жестче”, с датчиком все в порядке. Электромагнитный клапан регулировки давления топлива Клапан FPC встроен в корпус ТНВД и является основным управляющим элементом ЭСУД дизельного двигателя с впрыском Common Rail. При неисправном клапане или в отсутствии управляющего сигнала на обмотке клапана двигатель работать не будет, потому что давление топлива в аккумуляторе будет около 100 бар, что недостаточно для открытия форсунок впрыска. Клапан FPC управляется ШИМ сигналом со скважностью, пропорциональной необходимому давлению в аккумуляторе.
Рис. 5. Размещение компонентов ЭСУД “Bosch EDC 15C0” на кузове Mercedes-Benz C220 CDI
1 — датчик APP (над педалью акселератора)*;
3 — концевик CPP (над педалью сцепления)*;
5 — разъем DLC (для праворульных авто)*;
6 — разъем DLC (для леворульных авто)*;
7 — блок управления впрыском ECM (для праворульных авто)*;
8 — блок управления впрыском ECM (для леворульных авто);
10 — датчик уровня/температуры масла двигателя EOL/EOT;
12 — клапан FPC (на ТНВД)*;
14 — клапан FSOS;
15 — блок управления свечами накаливания;
16 — свечи накаливания;
20 — клапан IMACS для автомобилей выпуска до 05.99 г.;
21 — клапан IMACS автомобилей выпуска после 06.99 г.;
22 — подогреватель впускного коллектора;
25 — блок реле обеспечения ЕСМ (для праворульных авто)*;
26 — блок реле обеспечения ЕСМ (для леворульных авто)*;
27 — клапан регулирования давления наддува воздуха.
* — эти компоненты системы впрыска размещены вне моторного отсека автомобиля.
Клапан FPC проверяют в следующей последовательности:
• отключают клапан FPC от жгута и измеряют сопротивление обмотки клапана,контакты 1-2 (рис. 8а), его величина должна быть в пределах 2,0.2,7 Ом, если этого нет — заменяют клапан;
• включают зажигание и измеряют напряжение на разъеме жгута датчика “1- земля” (см. схемы на рис. 2-4), оно должно быть равно нулю, если это не так — проверяют замок зажигания, предохранители F1, F3, блок реле обеспечения ЕСМ, соответствующие соединения и при необходимости возвращаются к проверке ЕСМ; • подключают разъем клапана FPC на место и, включив зажигание, проверяют управляющий сигнал клапана на контактах “12” в различных режимах работы двигателя (см. осц. 9 на рис. 7 двигатель вращается стартером, осц. 10 — ХХ, осц. 11 — на средних оборотах). Зависимость между скважностью управляющего сигнала и давлением в аккумуляторе прямая, поэтому при несоответствии скважности сигнала (и, соответственно, давления топлива в аккумуляторе) режиму работы двигателя можно косвенно судить о состоянии системы впрыска в целом. Например, при скважности управляющего сигнала на ХХ двигателя значительно больше 17,5% (см. табл. 3), можно предположить, что магистраль высокого давления негерметична, или течет одна или несколько форсунок впрыска.
Электромагнитный клапан отсечки топлива
Клапан FSOS находится в топливной магистрали перед ТНВД и обеспечивает аварийный останов двигателя. Для проверки клапана FSOS отключают разъем ЕСМ от жгута и измеряют сопротивление обмотки клапана FSOS, контакты “D25-D35” (см. рис. 8б), его величина должна быть в пределах 10,5.14,5 Ом. Если это не так, заменяют клапан.
После этого подключают разъем ЕСМ на место и измеряют напряжение на контакте “D25” при включенном зажигании на ХХ (см. рис. 2-4). Его величина должна быть в пределах 11-14 В, а при отключении зажигания — 0 В. В противном случае проверяют замок зажигания, предохранители F1, F3, блок реле обеспечения ЕСМ, соответствующие соединения и при необходимости возвращаются к проверке ЕСМ.
Рис. 6. Монтажные блоки и разъем ЕСМ “Bosch EDC 15C0”
F37 — цепи питания блока управления подогревом топливопровода (см. рис. 6а у правой стойки в моторном отсеке); F1, F3, F4, X28, DLC, ECM — (см. рис. 6б у левой стойки в моторном отсеке).
Таблица 3. Таблица данных “Bosch EDC 15C0” в режиме холостого хода
Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе
Рис. 7. Контрольные осциллограммы ECM “Bosch EDC 15C0”
Датчик MAP нужен для измерения абсолютного давления (относительно вакуума) во впускном коллекторе, чтобы точно определить массу впускаемого воздуха. Его проверяют в следующей последовательности:
• отключают датчик MAP от жгута и проверяют сопротивление (рис. 9а) между контактами датчика “1-2” — около 5,8 кОм и между контактами “1-3” — около 1,8 кОм, если есть отклонения, датчик заменяют;
• подключают датчик MAP и обеспечивают доступ к контактам разъема жгута (см. схемы на рис. 2-4);
• проверяют наличие “земли” на контакте “1” разъема датчика MAP;
• включают зажигание, на контакте “3” должно быть напряжение около 5 В, а на контакте “2” — около 1,88 В, если этого нет, проверяют монтажные соединения и, при необходимости, возвращаются к проверке ЕСМ;
• запускают двигатель, на ХХ на контакте “2” должно быть около 1,88 В, а при кратковременном нажатии акселератора напряжение должно вырасти до 3,4 В, если это не так, заменяют датчик MAP.
Датчик массового расхода воздуха
Датчик MAF позволяет точно измерить массу поступающего на впуск воздуха для правильной оценки необходимой цикловой подачи топлива. Его проверяют в следующей последовательности:
• отсоединяют разъем датчика MAF и при включенном зажигании проверяют наличие “земли” на контакте “3” и напряжения 12 В на контакте “2” разъема жгута (см. рис. 2-4), если это не так, проверяют предохранители F1, F3, блок реле обеспечения ЕСМ, замок зажигания и соответствующие соединения;
• подключают разъем датчика MAF на место и включают зажигание, на контакте “4” должно быть напряжение около 5 В, а на контакте “5” — 1 В;
• запускают двигатель, на ХХ на контакте “5” должно быть напряжение около 2,2 В, а при кратковременном нажатии акселератора оно должно вырасти до 4,2 В.
Датчик температуры входного воздуха
Для проверки датчика IAT отсоединяют разъем датчика и, сымитировав изменение температуры воздуха, проверяют соответствие показаний датчика (рис. 9б) данным табл. 5, если показания отличаются — датчик заменяют. Клапан управления впускным коллектором
Клапан IMACS обеспечивает закрытие канала, связывающего турбину с впускным коллектором при останове двигателя. Заслонка закрывается на 2.2,5 с, перекрывая доступ воздуха во впускной коллектор из турбины, что
обеспечивает стабилизацию оборотов двигателя при выбеге автомобиля. Клапан IMACS проверяют в следующей последовательности:
• отсоединяют разъем клапана IMACS и измеряют сопротивление его обмотки — 25.30 Ом (рис. 9в);
• используя внешний источник питания, проверяют срабатывание клапана IMACS: при подключении напряжения 12 В открывается порт “1-3”, при отключении открывается порт “12” (см. рис. 9в);
• присоединяют разъем к клапану, запускают двигатель и выключают зажигание — открытый клапан при этом должен полностью закрыться на 2.2,5 с и снова открыться. Если этого не происходит, его необходимо заменить.
Регулятор давления наддува
Во впускном тракте турбины имеется перепускной клапан, позволяющий часть ОГ возвращать обратно. Это необходимо для регулировки давления наддува. ЭСУД управляет этим процессом через клапан ТС. Его проверяют в следующей последовательности:
• отсоединяют разъем клапана ТС и измеряют сопротивление обмотки, его величина составляет 14-18 Ом (рис. 9г);
• подключают разъем к клапану ТС и включают зажигание, на контактах “1” и “2” должно быть
Рис. 8. Проверка компонентов топливной системы
напряжение около 11.14 В, на ХХ двигателя на контакте “2” должно быть напряжение около 5,3 В;
• при работающем двигателе
Таблица 4. Проверка датчика FRP
проверяют динамику скважности управляющего сигнала. В зависимости от выбранной характеристики управления турбокомпрессором, для повышения давления наддува ТС клапан прикрывается, а для ограничения давления наддува открывается (см., соответственно, осц. 12 и 13 на рис. 7).
Система предпускового подогрева
Она имеет отдельный блок управления и свечи накаливания. В зависимости от температуры свечи накаливания включаются на время до 200 с. Эту систему проверяют в следующей последовательности:
Таблица 5. Проверка датчика IAT
выкручивают свечи накаливания из головки блока цилиндров (ГБЦ) и проверяют их внутреннее сопротивление(рис. 9г), его величина должна быть в пределах 0,2.0,6 Ом;
• устанавливают свечи на место, отсоединяют разъем датчика ЕСТ и между контактами “1-2” разъема включают резистор сопротивлением 5 кОм;
• включают зажигание и проверяют вольтметром время предпускового подогрева, на шине свечей — около 26 секунд должно присутствовать напряжение 9.12 В (рис. 9д), если это не так, проверяют предохранители F1, F3, реле Х28, блок управления свечами накаливания А104, замок зажигания и соответствующие соединения, при необходимости возвращаются к проверке ЕСМ;
• включают зажигание и после выключения контрольной лампы предпускового подогрева запускают двигатель, оставляют его работать на ХХ. Проверяют вольтметром время послепус-кового подогрева — на шине свечей около 20 с должно быть напряжение 9.12 В (рис. 9д). Если этого нет, проверяют предохранители F1, F3, реле Х28, блок управления свечами накаливания А104, замок зажигания и соответствующие соединения, при необходимости возвращаются к проверке ЕСМ.
Рис. 9. Датчики впускной системы
Автор: Александр Белов (г. Москва)
Рекомендуем к данному материалу .
Мнения читателей
- ййй / 17.05.2012 — 14:06
датчик говорит о возможной неисправности топлевной системы!причина
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:
Технология COMMON RAIL BOSCH
После получения технологии прямого впрыска дизельного двигателя с системой COMMON RAIL компании ROBERT BOSCH Gmbh удалось с успехом разработать эффективную схему контроля впрыска, которая получила наибольшее распространение и в мире, благодаря своей простоте и надежности. Системы COMMON RAIL от BOSCH классифицируются по типам насоса высокого давления и могут иметь несколько разновидностей в зависимости от задач двигателя. Системы управления топливоподачей BOSCH могут быть трех типов: с регулированием давления в рампе на стороне высокого давления, регулирование потока топлива на стороне высокого давления при выходе топлива из ТНВД и так называемый «двойной контроль», когда регулировка происходит с помощью датчика контроля потока в ТНВД и посредством регулятора давления на топливной рампе с помощью дозирующего клапана на линии низкого давления на входе в ТНВД.
Система Bosch CP1
Насосы Bosch первого поколения типа CP1 приводятся в работу с помощью вала, соединенного с распредвалом двигателя. Они могут иметь модификации CP1K — компактный дизайн и CP1S — стандартный дизайн, но с регулятором давления на корпусе насоса. Система характеризуется наличием погружного электрического топливного насоса, который подает топливо к ТНВД под давлением 2,6 бар и с производительностью 160 л/час (может меняться в зависимости от модели автомобиля). Электрический топливный насос постоянно активирован при работающем двигателе. Лишнее топливо отводится через предохранительный клапан на блоке топливного фильтра в топливный бак. Блок топливного насоса и указателя уровня топлива оснащен еще одним предохранительным клапаном. При заблокированном топливопроводе предохранительный клапан открывается и подаваемое топливо снова возвращается напрямую в топливный бак. Это позволяет избежать повреждений топливной системы.
ТНВД системы СР1 имеет три плунжера, расположенных радиально к друг другу под углом в 120 градусов. В центре корпуса топливного насоса установлен приводной вал. Привод плунжерных пар осуществляется посредством эксцентрикового кулачка напрямую от выпускного распределительного вала через соединительный элемент. Передаточное число привода топливного насоса соответствует передаточному числу коленчатого вала относительно распределительного вала 2 : 1. ТНВД СР1 не имеет клапана дозирования топлива. Давление в топливной рампе регулируется исключительно посредством регулятора давления топлива (DRV). ТНВД должен создавать минимальное давление в рампе на уровне 170-200 бар на холостом ходе и 1350 бар на максимальных оборотах. После входного штуцера на линии низкого давления в ТНВД имеется специальный клапан, который переводит часть топлива для смазки внутренних поверхностей насоса. Пружина клапана настроена так, что если давление в магистрали ниже 0,8 бар, то топливо направляется на смазку и охлаждение насоса и затем сливается в линию обратки. Если давление выше 0,8 бар, то пружина сжимается и большая часть топлива подаётся к плунжерам для сжатия. По мере вращения приводного вала, эксцентрик нажимает на трехгранную втулку, а она надавливает на поршень плунжера. Когда эксцентрик не давит на поршень плунжера, поршень под действием возвратной пружины двигается к центру насоса, создавая разряжение в камере, которое открывает впускной клапан и топливо попадает в камеру. После нажима эксцентрика на поршень, тот двигается вверх, сжимая топливо и высокое давление в камере перекрывает впускной клапан (как только давление станет около 1 бара), одновременно выдвигая шарик контрольного клапан на впуске и выпуская топливо из камеры уже под высоким давлением. После этого движение поршня вниз снова создает разряжение и шарик перекрывает выпускное отверстие и впускной клапан открывается снова. Такт повторяется. Некоторые варианты насоса могут иметь клапан деактивации одного из плунжеров. Причина его использования — снижение нагрузки на ТНВД на малых оборотах, а также быстрое понижение давления в системе при переходе блока управления в аварийный режим. Клапан деактивации состоит из электромагнита и штока, который перекрывает подачу топлива для сжатия. После подачи сигнала с ЭБУ на клапан, соленоид прижимает шток с золотником клапана к впускному отверстию.
Регулятор давления топлива является частью топливной рампы или расположен на корпусе ТНВД. Клапан на насосе располагается после выпускного штуцера подачи топлива в рампу и отводит часть топлива в линию обратки. Клапан состоит из соленоида и подпружиненного штока, который упирается в шарик для перекрытия сливного канала. Открытие форсунок и работа плунжеров приводят к сильным гидравлическим колебаниям топлива. Шарик в клапане призван гасить эти колебания. Если давление в клапане больше 100 бар, то пружина сжимается и топливо утекает в магистраль обратки. Под управлением сигнала частоты с ЭБУ соленоид двигает шток вперед и он перекрывает слив в обратку, повышая давление в линии. Если ЭБУ не управляет клапаном, то давление находится на уровне 100 бар. Если клапан на рампе, то он находится на линии слива топлива в магистраль обратки и регулирует топливо по сигналу частотной модуляции с блока управления двигателем.
Также на рампе устанавливается датчик измерения давления. Он с высокой точностью и за соответственно короткое время измеряет мгновенное давление топлива в рампе и передает в ЭБУ сигнал напряжения, соответствующий имеющемуся давлению. Датчик функционирует вместе с регулятором давления топлива в замкнутом контуре регулирования. Также в рампе может располагаться датчик температуры топлива. Его сопротивление при температуре 25 градусов — 2400 Ом, при температуре 80 градусов — 270 Ом.
Система Bosch CP1Н
Система Bosch CP1H относится к второму поколению и стала применяться с 2001 года. В отличие от насосов CP1 в СР1Н на стороне подачи топлива в рампу расположен соленоидный клапан контроля количества топлива, подаваемого из насоса в рампу. Эта конструкция впервые была применена на типе СР3, но добавлена к СР1 для увеличения производительности насоса. Это позволяет увеличить эффективность насоса, понизив температуру топлива, нагрузку и повысив создаваемое давление. Привод топливного насоса осуществляется напрямую от выпускного распределительного вала через соединительный элемент. Передаточное число привода соответствует передаточному числу коленчатого вала относительно распределительного вала 2 : 1. Топливный насос может вырабатывать максимальное давление топлива от 1600 до 1800 бар. Еще одна особенность системы СР1Н — использование деактиватора одного из плунжеров в случае, если нет необходимости развивать максимальное давление в рампе.
В случае, если в системе не используется погружной электрический насос, ТНВД может быть оборудован подкачивающим насосом шестеренного типа. Основные конструктивные детали – две находящихся в зацеплении шестерни, вращающиеся друг навстречу другу и подающие топливо, защемленное во впадинах между зубьями, из полости всасывания в полость нагнетания. Контактная линия шестерен между полостью всасывания и полостью нагнетания уплотнена, что исключает возможность обратного перетекания топлива. Подача насоса примерно пропорциональна частоте вращения двигателя. В этой связи требуется регулирование подачи / переходного давления. Величина переходного давления, нагнетаемого зубчатыми колесами, зависит от дросселирующих отверстий и их проходного сечения в перепускном дроссельном клапане. Перепускной дроссельный клапан интегрирован в контур низкого давления топливного насоса. Создание высокого давления (до 1800 бар) вызывает высокую температурную нагрузку на отдельные детали топливного насоса. Поэтому для обеспечения выносливости механические детали топливного насоса должны обильно смазываться. Перепускной дроссельный клапан спроектирован так, чтобы при любом режиме эксплуатации обеспечить оптимальное смазывание и, соответственно, охлаждение. При низкой частоте вращения топливного насоса (низкое давление подкачивающего насоса) управляющий золотник лишь немного смещается со своего седла. Потребность в смазке/охлаждении, соответственно, мала. Открывается малая подача топлива через дроссель на конце управляющего золотника для смазки/охлаждения насоса. Некоторые ТНВД могут быть снабжены автоматической вентиляцией (Форд). Через дроссель отводится воздух, который может находиться в топливном насосе. С ростом частоты вращения топливного насоса (ростом давления подкачивающего насоса) управляющий золотник сильнее поджимает нажимную пружину. При растущей частоте вращения топливного насоса требуется усиленное охлаждение топливного насоса. При заданном давлении открывается байпасное охлаждение топливного насоса и расход топливного насоса увеличивается. При высокой частоте вращения топливного насоса (высоком давлении подкачивающего насоса) управляющий золотник сильнее поджимает нажимную пружину. Теперь байпасное охлаждение топливного насоса полностью открыто (максимальное охлаждение). Избыток топлива через байпас обратного потока возвращается в полость всасывания подкачивающего насоса. Таким образом внутреннее давление топливного насоса СР1Н (как и СР1) ограничивается значением 6 бар.
Привод топливного насоса осуществляется от приводного вала, а конструкция, в целом, аналогична CP1. На приводном валу жестко смонтирован эксцентрик, который перемещает три плунжера насоса возвратно-поступательно в соответствии с профилем кулачка эксцентрика. На впускной клапан подается давление топлива от подкачивающего насоса. Если переходное давление превышает внутреннее давление камеры высокого давления (плунжер превышает положение TDC (верхняя мертвая точка)), то впускной клапан открывается. Заполнение камеры высокого давления функционирует комбинировано: С одной стороны, топливо под воздействием переходного давления нагнетается в камеру высокого давления. Давление при этом зависит от проходного сечения клапана дозирования топлива. С другой стороны, топливо при движении плунжера вниз засасывается в камеру высокого давления. Если пройдена BDC (нижняя мертвая точка) плунжера, то впускной клапан закрывается вследствие возросшего давления в камере высокого давления. Топливо больше не может проходить в камеру высокого давления. Как только давление в камере высокого давления превысит давление в топливной рампе, открывается выпускной клапан, и топливо через подсоединение высокого давления нагнетается в топливную рампу (ход подачи). Плунжер насоса подает топливо до тех пор, пока не будет достигнута TDC. Затем давление падает, и выпускной клапан закрывается. Оставшееся топливо более не находится под давлением; плунжер насоса движется вниз. Если давление в камере высокого давления ниже переходного давления, впускной клапан снова открывается, и процесс начинается сначала.
Линия подачи топлива под высоким давлением в рампу имеет ответвление, которое проходит через Клапан регулировки давления для слива лишнего топлива в бак. Клапан установлен или сбоку или позади ТНВД в зависимости от конструкции.
Система Bosch CP3
Система BOSCH CP3 появилась в 2003 году и стала третьим поколением систем BOSCH для прямого впрыска дизельного топлива. Принцип дизайна насоса CP3 идентичен СР1 и СР1Н (технология СР3 использована для насосов СР1Н). Но в этом типе применена новая технология управления давлением: управление осуществляется не в линии высокого давления, а на стороне подачи топлива в ТНВД. Для этого применен новый элемент — клапан контроля количества подаваемого в насос топлива (IMV). Корпус имеет новую форму моноблока со сниженным уровнем трения. Другая отличительная особенность — не прямое воздействие эксцентрика на плунжер, а передача усилия через толкатель, что позволяет увеличить нагрузку и добиться максимального давления в 1800 бар. Причина использования моноблочной систему корпуса в том, что такое исполнение уменьшает число мест в контуре высокого давления, где возможны утечки, и допускает более высокую производительность. Также в насосах типа СР3 применены толкатели со специальной опорой. Поперечные силы, возникающие в результате действия поперечного момента эксцентрика привода, воспринимаются не плунжерами, а специальной опорной втулкой на стенке корпуса насоса. ТНВД этого типа отличается большей стабильностью работы под нагрузкой и способностью противостоять более высокому давлению.
Клапан дозировки топлива встроен в насос высокого давления. Он обеспечивает необходимое регулирование давления топлива в области высокого давления. Клапан дозировки топлива регулирует количество топлива, которое поступает в насос высокого давления. Преимущество системы состоит в том, что насос высокого давления должен создавать только то давление, которое необходимо для рабочей ситуации на данное время. Таким образом, сокращается потребляемая мощность насоса высокого давления и предотвращается ненужный разогрев топлива. В обесточенном состоянии клапан дозировки открыт. Дозирующий плунжер усилием пружины сдвинут в сторону и предоставляет минимальное поперечное сечение к насосу высокого давления. Через него только небольшое количество топлива проходит в камеру сжатия насоса высокого давления. Для увеличения количества подаваемого топлива к насосу высокого давления, клапан дозировки топлива управляется импульсным сигналом (PWM) блока управления дизельной системы впрыска. PWM-сигналом клапан дозировки топлива синхронно закрывается. Благодаря этому за клапаном создается давление, которое воздействует на регулирующий плунжер. Вариацией сигналов изменяется давление и вместе с этим положение плунжера. Давление падает и регулирующий плунжер сдвигается вправо. Это увеличивает подачу топлива к насосу высокого давления. В случае отказа клапана двигатель переходит в аварийный режим и мощность его резко падает.
Принцип создания высокого давления в целом идентичен типу СР1Н. Также на рампе находится датчик измерения давления. В нем находится чувствительный элемент, который состоит из стальной мембраны и тензодатчика. Давление топлива воздействует на чувствительный элемент. При изменении давления изменяется прогиб стальной мембраны и также вместе с этим меняет сопротивление и тензодатчик. Электронный блок обработки данных вычисляет по сопротивлению сигнал напряжения и передает его на блок управления дизельной системы впрыска. C помощью запрограммированных в памяти блока управления характеристик подсчитывается текущее давление топлива. При отказе в работе датчика давления топлива блок управления дизельной системы впрыска подсчитывает значение давления по умолчанию. Мощность падает.
Регулировочный клапан давления топлива находится на топливной рампе. Регулировочным клапаном устанавливается давление топлива в области высокого давления. При этом им управляет блок управления дизельной системы впрыска. В зависимости от режима работы двигателя давление составляет от 230 до 1800 бар. При слишком высоком давлении топлива регулировочный клапан открывается и часть топлива из топливной рампы через обратную магистраль попадает в топливный бак. При слишком низком давлении регулировочный клапан закрывает и герметизирует область высокого давления от обратной магистрали. Если регулировочный клапан не управляется, то игла клапана под действием клапанной пружины придавлена в свое гнездо. Этим область высокого давления отделена от обратной магистрали. Клапанная пружина сконструирована так, что в топливной рампе создается давление топлива приблизительно 80 бар. Если давление топлива в топливной рампе больше усилия клапанной пружины, то регулировочный клапан открывается и топливо течет по обратной магистрали в топливный бак. Для создания рабочего давления от 230 до 1800 бар в топливной рампе, регулировочным клапаном управляет пусковой сигнал (PWM) блока управления дизельной системы впрыска. За счет этого в магнитной катушке возникает магнитное поле. Якорь клапана притягивается и придавливает иглу клапана в ее гнездо. Силе давления топлива в топливной рампе и дополнительно усилию пружины клапана противостоит магнитная сила. В зависимости от нажимного отношения управления, изменяется проходное сечение к магистрали обратного течения и вместе с этим количество возвращающегося топлива. Кроме того, за счет этого выравниваются перепады давления в топливной рампе. При отказе регулировочного клапана давления топлива двигатель не будет работать, поскольку не будет создаваться необходимое для впрыска высокое давление топлива.
На некоторых модификациях системы в цепи низкого давления может находится температурный датчик топлива. По сигналу датчика температуры топлива блок управления дизельной системы подсчитывает плотность топлива. Она является величиной коррекции для подсчета необходимого для впрыска количества топлива, регулировки давления топлива в топливной рампе и для регулировки количества топлива, которое поступает в насос высокого давления. При отказе датчика температуры топлива блок управления дизельной системы подсчитывает постоянное значение по умолчанию. При слишком высокой температуре в подающей магистрали, для защиты насоса высокого давления мощность двигателя ограничивается. Этим также косвенно уменьшается количество сжатого в насосе высокого давления топлива и таким образом температура топлива падает.
Некоторые типы систем имеют клапан постоянного давления. Клапан постоянного давления является абсолютно механическим клапаном. Он находится между обратными магистралями от клапанов впрыска и обратной магистралью топливной системы. Клапан постоянного давления в обратной топливной магистрали со стороны клапанов впрыска поддерживает давление топлива приблизительно на уровне 10 бар. Это давление топлива необходимо для работы клапанов впрыска. При работе двигателя топливо поступает от клапанов впрыска через обратные магистрали к клапану постоянного давления. При давлении топлива свыше 10 бар шарик под усилием пружины поднимается из своего гнезда. Топливо протекает через открывшийся клапан в обратную топливную магистраль к топливному баку.
Еще одна важная отличительная особенность системы CP3 — это применение пьезофорсунок, которые относятся к поколению CRI 3. Скорость включения пьезофорсунок этого типа в 4 раза быстрее, чем у предыдущего поколения элекстромагнитных форсунок CRI 2. Кроме того, технология применения пьезофорсунок по сравнению с электромагнитными клапанами впрыска имеет приблизительно на 75% меньше подвижной массы на игле распылителя. Из этого складываются преимущества очень короткого времени включения, возможности большого количества циклов впрыска в течение рабочего такта и точно дозируемое количество топлива. За счет очень короткого времени включения пьезофорсунок можно гибко и точно управлять фазами и циклами впрыска. Благодаря этому процесс впрыска можно приспособить к соответствующим требованиям условий работы двигателя. В течение каждого процесса впрыска может производиться до пяти частичных циклов впрысков. Перед основным впрыском в камеру сгорания впрыскивается небольшое количество топлива. Это способствует повышению температуры и давления в камере сгорания. За счет этого сокращается задержка самовоспламенения основного впрыска и вместе с этим снижается быстрое возрастание давления и его пик. Следствием этого являются незначительные шумы сгорания топлива и низкий уровень токсичности выхлопных газов. Число, время и количество впрыскиваемого топлива для предварительного впрыска зависят от режима работы двигателя. В холодном двигателе и при низком числе оборотов по шумовым причинам происходят два предварительных впрыска. При более высокой нагрузке и высоком числе оборотов проходит только один предварительный впрыск для уменьшения уровня токсичности выхлопных газов. При полной нагрузке и высоком числе оборотов не происходит предварительного впрыска, поскольку для высокого коэффициента полезного действия должно впрыскиваться большое количество топлива. После предварительного впрыска и короткой паузы в камеру сгорания впрыскивается основное количество топлива. Уровень давления впрыска всего процесса остается примерно равным. Для регенерации сажевого фильтра происходят два пост впрыска. За счет их повышается температура выхлопных газов, которая необходима для сгорания частиц сажи в сажевом фильтре.
Для управления клапаном впрыска применяется пьезопривод. Он находится в корпусе клапана и управляется электрическим соединением блока управления системы впрыска. Пьезопривод имеет высокую скорость включения, он включается за менее чем, десятитысячную долю секунды. Для управления пьезоприводом используется обратный пьезоэлектрический эффект. Пьэзопривод состоит из множества пьезоэлементов, для достижения достаточно большого хода контактов управления клапанами впрыска. При подаче напряжения пьезопривод расширяется до 0,03 мм. (Для сравнения: человеческий волос имеет диаметр приблизительно 0,06 мм). К пьезоприводам подается напряжение от 110 до 148 В. Модуль сопряжения состоит из соединительной и клапанной колбы. Модуль связи действует как гидравлический цилиндр. Он очень быстро гидравлически преобразовывает линейное расширение пьезопривода и приводит в действие клапан переключения. Гидравлической передачей клапан переключения мягко открывается и за счет этого происходит точное управление впрыском. Преимущества гидравлической передачи: незначительная сила трения, амортизация подвижных конструктивных элементов, компенсация изменения длины конструктивных элементов за счет теплового расширения и отсутствие механического воздействия на иглу распылителя. Модуль сопряжения является гидравлической системой, в которой силы соотносятся друг к другу как площади колб. В модуле сопряжения площадь соединительной колбы больше площади клапанной колбы. Клапанная колба приводится, таким образом, в действие силой соединительной колбы. Отношение площади соединительной колбы к площади клапана переключения во много раз больше. За счет этого клапан переключения приводится в действие против давления топливной рампы от модуля сопряжения. Давление топлива в модуле сопряжения поддерживается клапаном постоянного давления в обратной магистрали приблизительно на уровне 10 бар. Это давление топлива служит в качестве воздушной подушки для гидравлической передачи между колбой соединения и клапанной колбой. В состоянии покоя клапан впрыска закрыт. Пьезопривод выключен. В пространстве управления выше иглы распылителя и к клапану переключения подается высокое давление топлива. Клапан переключения за счет высокого давления топлива и усилия пружины клапана переключения прижат в своем гнезде. За счет этого высокое давление топлива отделено от обратной топливной магистрали. Игла распылителя закрывается усилием пружины и высоким давлением топлива в пространстве управления выше распылителя. В обратной топливной магистрали давление топлива составляет приблизительно на уровне 10 бар, которое поддерживается клапаном постоянного давления в обратной магистрали клапанов впрыска. Начало впрыска проводит ЭБУ. При этом он посылает управляющие сигналы на пьезопривод. Пьезопривод расширяется и передает усилие на соединительную колбу. Движением соединительной колбы назад, в модуле сопряжения создается гидравлическое давление, которое через клапанную колбу воздействует на клапан переключения. Клапан переключения открывается гидравлическим усилием модуля сопряжения и освобождает путь высокому давлению топлива в обратную магистраль. Топливо в области управления через сливной дроссель попадает в обратную магистраль. При этом резко падает давление топлива выше иглы распылителя. Игла распылителя поднимается и начинается впрыск. Завершение впрыска происходит, когда блок ЭБУ больше не подает управляющие сигналы на пьезопривод. Пьезопривод возвращается в свое исходное положение. Обе колбы модуля сопряжения двигаются вверх, а клапан переключения прижимается в своем гнезде. За счет этого перекрывается путь высокому давлению топлива к обратной магистрали. Через дроссель подачи топливо поступает в область управления выше иглы распылителя. Давление топлива в области управления снова растет до уровня топливной рампы и закрывает иглу распылителя. Процесс впрыска завершен и клапан впрыска находиться снова в состоянии покоя. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью нахождения под управлением пьезопривода и давлением топливной рампы. Благодаря быстрым промежуткам включения пьезопривода можно совершить большее число циклов впрыска за рабочий такт и точно определить количество впрыскиваемого топлива.
На каждой форсунке нанесен семизначный код для адаптации. Это значение для адаптации может состоять из букв и/или цифр. Значение (IMA код) определяется при изготовлении клапана впрыска на испытательном стенде. Оно представляет разность заданной величины и описывает этим параметры работы клапана впрыска. C помощью значения IMA ЭБУ дизельной системы впрыска может точно рассчитать необходимое время срабатывания для впрыска топлива через каждый отдельный клапан форсунки. За счет регулировки количества топлива для впрыска выравниваются различные параметры работы форсунок, которые возникают на основе производственных допусков. Целями данных коррекций количества впрыскиваемого топлива являются: сокращение расхода топлива, сокращение количества выхлопных газов, тихая работа двигателя. Насосы типа СР3 используются как на легковых, так и на коммерческих автомобилях. Версии СР3.1
СР3.4 отличаются размером и уровнем давления в зависимости от выполняемой автомобилем задачи. Версия СР3.4 используется только на грузовиках и автобусах. В лёгких грузовиках и коммерческих автомобилях других типов (пикапы) могут также использоваться ТНВД, первоначально спроектированные для легковых автомобилей. Особенностью топливных систем тяжёлых грузовиков, а также грузовиков средней грузоподъёмности, является топливный фильтр, расположенный на стороне давления. Он устанавливается между шестерёнчатым топливоподкачивающим насосом и ТНВД и благодаря большей ёмкости для отсеиваемых частиц, допускает длительный интервал замены фильтрующего элемента. В любом случае ТНВД требует внешнего соединения на впуске топлива, даже если шестерёнчатый топливоподкачивающий насос закреплён на фланце ТНВД.
Система Bosch CP2 / СPN2.2
Насосы типа BOSCH CP2 используются только в коммерческих автомобилях. Их отличие — два вертикально расположенных в линию качающих плунжера. В некоторых редких случаях применялись насосы с четырьмя качающими элементами. Причина использования схемы с вертикальными плунжерами в возможности взаимозаменять ТНВД на традиционные плунжерные насосы, где максимальное давление не превышает 400-1150 бар, без необходимости радикального изменения компонентов. Передаточное отношение между валом ТНВД и коленвалом равно 1:2. Еще одна особенность системы СР2 в применении охлаждения насоса маслом, а не дизельным топливом. Поскольку такие системы применяются только на габаритных двигателях крупных коммерческих автомобилей, диаметр отверстий распылителя форсунок достаточно большой, чтобы форсунки не закоксовывались фракциями масла, которое попадает в топливо. Оно подаётся непосредственно через присоединительный фланец или через впускной канал, который находится сбоку в зависимости от конструкции насоса.
Передающий насос интегрирован в ТНВД и находится на конце кулачкового вала. Он имеет стандартную для системы Bosch шестеренчатый принцип и высокое передаточное отношение. Насос выкачивает топливо из бака под отрицательным давлением и передает его к интегрированному фильтру тонкой очистки. После фильтра топливо проходит в клапан дозирования, который находится в верхней части головки ТНВД. Клапан контролирует объём подаваемого в плунжеры топлива в зависимости от сигнала частоты с ЭБУ. В верхней части плунжерной пары расположен комбинированный клапан для впуска и выпуска топлива. Под давлением топлива открывается впускной клапан в плунжере в момент, когда плунжер перемещается вниз, и топливо попадает в камеру для сжатия. Движением вниз плунжер как бы всасывает топливо внутрь. Под действием пружины выпускной клапан перекрывается, когда плунжер находится в мертвой нижней точке. Двигаясь вверх поршень сжимает топливо и как только давление в камере станет равным давлению в рампе, выпускной клапан открывается, а впускной перекрывается. Топливо выходит из насоса в сторону топливной рампы. Пружина плунжера обеспечивает постоянный контакт между плунжером и роликовым толкателем. Посредством кулачков вращательное движение кулачкового вала преобразуется в возвратно-поступательное движение плунжеров. Пружина плунжера обеспечивает его возврат в исходное положение.
Сравнительная Таблица Насосов Высокого давления Bosch
| Тип ТНВД | Максимальное давление в рампе (Бар) | Тип смазки |
| CP1 | 1350 | Диз. Топливо |
| CP1+ | 1350 | Диз. Топливо |
| CP1H | 1600 / 1800 | Диз. Топливо |
| CP1H+OWH | 1100 | Диз. Топливо |
| CP3.2 | 1600 | Диз. Топливо |
| CP3.2+ | 1100 | Диз. Топливо |
| CP3.3 | 1600 | Диз. Топливо |
| CP3.4 | 1600 / 1800 | Масло |
| CP3.4+ | 1600 | Диз.Топливо |
| CP2 | 1400 | Масло |
| CP2.2 | 1600 | Масло |
| CP2.2+ | 1600 | Масло |
| CP2.4 | 1600 | Масло |
| CP4.1 | 1800 / 2000 | Диз. Топливо |
| CP4.2 | 1100 / 2000 | Диз. Топливо |
Список автомобилей, на которых используется система COMMON RAIL типа BOSCH:
