Принцип работы системы
ЭБУ получает соответствующие сигналы от различных датчиков. Учитывается положение педали газа, частота вращения вала двигателя, температура охлаждающей жидкости и температура самого топлива. Электронный блок управления получает данные о подъеме иглы форсунок, скорости движения транспортного средства, давлении наддува воздуха и его температуре на впуске.
ЭБУ обрабатывает полученную от датчиков информацию, а затем посылает сигнал на ТНВД. Это обеспечивает подачу необходимого и оптимального количества топлива к форсункам. Дополнительно обеспечивается наилучший угол опережения впрыска с учетом конкретных условий работы двигателя. Любая дополнительная нагрузка сразу отмечается ЭБУ, на ТНВД приходит сигнал и происходит увеличение топливоподачи для компенсации возросших нагрузок.
Электронный блок управления осуществляет контроль за работой свечей накаливания. ЭБУ следит за периодом накаливания, режимом работы свечей накаливания и периодом после накаливания. Все это происходит с учетом зависимости от температуры.
Ниже приведена схема электронного регулирования одноплунжерного насоса VE от Bosch для дизельного мотора:
- датчик начала впрыска;
- датчик частоты вращения коленвала и ВМТ;
- воздухорасходомер;
- датчик температуры ОЖ;
- датчик положения педали газа;
- блок управления;
- устройство ускорителя пуска и прогрева ДВС;
- устройство для управления клапаном рециркуляции отработанных газов;
- устройство для управления углом опережения топливного впрыска;
- устройство для управления приводом дозирующей муфты;
- датчик хода дозатора;
- датчик температуры топлива;
- топливный насос высокого давления;
Ключевым элементом в данной системе выступает устройство для перемещения дозирующей муфты ТНВД (10). Управляет процессами подачи топлива блок управления (6). Информация поступает в блок от датчиков:
- датчик начала впрыска , который установлен в одной из форсунок (1);
- датчик ВМТ и частоты вращения коленвала (2);
- воздухорасходомер (3);
- датчик температуры охлаждающей жидкости (4);
- датчик положения педали акселератора (5);
В памяти блока управления хранятся заданные оптимальные характеристики. Основываясь на информации от датчиков, ЭБУ посылает сигналы на механизмы управления цикловой подачей и углом опережения впрыска. Так происходит регулировка величины цикловой подачи топлива в различных режимах работы силового агрегата, а также в момент холодного запуска двигателя.
Исполнительные устройства имеют потенциометр, который посылает обратный сигнал в ЭБУ, благодаря чему определяется точное положение дозирующей муфты. Регулировка угла опережения впрыскивания топлива происходит по аналогичному принципу.
ЭБУ отвечает за создание сигналов, которые обеспечивают регулировку многочисленных процессов. Блок управления стабилизирует частоту вращения в режиме холостого хода, регулирует рециркуляцию отработанных газов с определением показателей по сигналам датчика массового расхода воздуха. Блок сопоставляет сигналы в реальном времени от датчиков с теми значениями, которые в нем запрограммированы в виде оптимальных. Далее происходит передача выходного сигнала от ЭБУ на сервомеханизм, который обеспечивает необходимое положение дозирующей муфты. При этом достигается высокая точность регулирования.
Данная система имеет программу самодиагностики. Это позволяет осуществлять отработку аварийных режимов для обеспечения движения транспортного средства даже при наличии ряда определенных неисправностей. Полный отказ происходит только при поломке микропроцессора ЭБУ.
Наиболее распространенным решением регулировки цикловой подачи для одноплунжерного насоса высокого давления распределительного типа является использование электромагнита (6). Такой магнит имеет поворотный сердечник, конец которого соединяется посредством эксцентрика с дозирующей муфтой (5). Электрический ток проходит в обмотке электромагнита, при этом угол поворота сердечника может быть от 0 до 60°. Так происходит перемещение дозирующей муфты (5). Данная муфта в итоге регулирует цикловую подачу ТНВД.
Контур высокого давления
В контур высокого давления входят ТНВД, а также узел распределения и регулирования величины и момента начала подачи с использованием только одного элемента — электромагнитного клапана высокого давления.
Насосная секция ТНВД с радиальным движением плунжеров создает требуемое для впрыскивания давление величиной до 1000 кгс/см2. Она приводится через вал и включает в себя:
- соединительную шайбу
- башмаки 4 с роликами 2
- кулачковую шайбу 1
- нагнетающие плунжеры 5
- переднюю часть (головку) вала-распределителя 6
Крутящий момент от приводного вала передается через соединительную шайбу и шлицевое соединение непосредственно на вал-распределитель. Направляющие пазы 3 служат для того, чтобы через башмаки 4 и сидящие в них ролики 2 обеспечить работу нагнетающих плунжеров 5 сообразно внутреннему профилю кулачковой шайбы 1. Количество кулачков на шайбе соответствует числу цилиндров двигателя. В корпусе вала-распределителя нагнетающие плунжеры расположены радиально, что и дало название этому типу ТНВД. На восходящем профиле кулачка плунжеры совместно выдавливают топливо в центральную камеру высокого давления 7. В зависимости от числа цилиндров двигателя и условий его применения существуют варианты ТНВД с двумя, тремя или четырьмя нагнетающими плунжерам.
Корпус-распределитель состоит из:
- фланца 6
- плотно вставленной в фланец распределительной втулки 3
- расположенной в распределительной втулке задней части вала-распределителя 2
- запирающей иглы 4 электромагнитного клапана 7 высокого давления
- аккумулирующей мембраны 10, разделяющей полости подкачки и слива
- штуцера 16 магистрали высокого давления с нагнетательным клапаном 15
В фазе наполнения на нисходящем профиле кулачков радиально движущиеся плунжеры 1 перемещаются наружу, к поверхности кулачковой шайбы. Запирающая игла 4 при этом находится в свободном состоянии, открывая канал впуска топлива. Через камеру низкого давления 12, кольцевой канал 9 и канал иглы топливо направляется от топливоподкачивающего насоса по каналу 8 вала-распределителя и заполняет камеру высокого давления. Излишек топлива вытекает через канал 5 обратного слива.
В фазе нагнетания плунжеры 1 при закрытой игле 4 перемещаются на восходящем профиле кулачков к оси вала-распределителя, повышая давление в камере высокого давления.
Благодаря этому топливо под высоким давлением движется по каналу 8 камеры высокого давления. Затем топливо через распределительную канавку 13, которая в этой фазе соединяет вал-распределитель 2 с выпускным каналом 14, штуцер 16 с нагнетательным клапаном 15, магистраль высокого давления и форсунку поступает в камеру сгорания двигателя.
Контур низкого давления
Топливоподкачивающий насос 17 в ТНВД VP-44 шиберного типа аналогичный рассмотренным выше. Давление топлива, создаваемое топливоподкачивающим насосом на стороне нагнетания, зависит от частоты вращения колеса насоса. В то же время это давление при возрастании частоты вращения увеличивается непропорционально. Клапан регулирования давления 2 располагается в непосредственной близости от топливоподкачивающего насоса. Клапан изменяет давление нагнетания, создаваемое топливоподкачивающим насосом, в зависимости от требуемого расхода топлива.
Топливо от топливоподкачивающего насоса поступает к насосной секции ТНВД и устройству опережения впрыскивания.
Если создаваемое давление топлива превышает определенную величину, торцевая кромка поршня 3 открывает отверстия расположенные радиально, и через них поток топлива сливается по каналам насоса к подводящему пазу. Если давление топлива слишком мало, эти радиальные отверстия закрыты вследствие преобладания сил пружины. Предварительный натяг пружины определяет, таким образом, величину давления открытия клапана.
Для охлаждения топливоподкачивающего насоса и удаления из него воздуха топливо проходит через привинченный к корпусу насоса клапан дросселирования перепуска 4.
Этот клапан осуществляет отвод топлива через отводной канал 5. В корпусе клапана находится нагруженный пружиной шарик, который позволяет вытекать топливу только по достижении определенной величины давления в канале.
Дроссель 6 очень малого диаметра, связанный с линией отвода, расположен в корпусе клапана параллельно основному каналу отвода топлива. Он обеспечивает автоматическое удаление воздуха из насоса. Весь контур низкого давления ТНВД рассчитан на то, что в топливный бак через клапан дросселирования перепуска всегда перетекает некоторое количество топлива.
Что такое ТНВД?
Топливный насос высокого давления сокращенно называют ТНВД. Данное устройство является одним из наиболее сложных в конструкции дизельного двигателя. Основной задачей такого насоса становится подача дизельного топлива под высоким давлением.
Насосы обеспечивают подачу топлива в цилиндры дизельного мотора под определенным давлением, а также строго в определенный момент. Порции подаваемого топлива отмерены очень точно и соответствуют степени нагрузки на двигатель. Насосы ТНВД различают по способу впрыска. Бывают насосы непосредственного действия , а также насосы с аккумуляторным впрыском.
Топливные насосы непосредственного действия имеют механический привод плунжера. Процессы нагнетания и впрыска топлива протекают в одно время. В каждый отдельный цилиндр дизельного ДВС определенная секция ТНВД подает нужную дозу горючего. Давление, которое необходимо для эффективного распыления, создается движением плунжера топливного насоса.
ТНВД с аккумуляторным впрыском отличается тем, что на привод рабочего плунжера воздействуют силы давления сжатых газов в цилиндре самого ДВС или воздейсвие оказывается при помощи пружин. Встречаются топливные насосы с гидравлическим аккумулятором, которые нашли применение в мощных малооборотистых дизельных ДВС.
Стоит отметить, что системы с гидроаккумулятором характеризуются раздельными процессами нагнетания и впрыска. Горючее под высоким давлением нагнетается топливным насосом в аккумулятор, а уже затем поступает к топливным форсункам. Такой подход обеспечивает эффективное распыливание и оптимальное смесеобразование, которое подходит для всего диапазона нагрузок на дизельный агрегат. К минусам этой системы можно отнести сложность конструкции, что и стало причиной непопулярности такого насоса.
Современные дизельные установки используют технологию, которая основана на управлении электромагнитными клапанами форсунок от электронного блока управления с микропроцессором. Указанная технология получила название «Сommon Rail».
Система дизельного ТНВД Bosch VP44
Устройство и принцип действия
Общие сведения
В системе механического впрыска дизельного топлива дизельные форсунки открываются под действием давления создаваемым радиально-поршневым распределительным дизельным ТНВД. Момент впрыска и количество впрыскиваемого топлива задаёт радиально-поршневой распределительный дизельный ТНВД который в свою очередь управляется электронным блоком управления.
Устройство
В топливном баке расположен топливный насос. За счёт двух эжекционных насосов топливо подаётся в резервный резервуар. Благодаря наличию резервуара на радиально-поршневой распределительный ТНВД всегда подаётся топливо без пузырьков воздуха. Для того, чтобы исключить попадания загрязнений из топлива в распределительный ТНВД, фильтрация топлива производится до его поступления в ТНВД. Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется в распределительном ТНВД. Лишнее топливо возвращается в топливный бак по обратной магистрали.
Радиально-поршневой распределительный дизельный ТНВД представляет собой насос впрыска с электронным регулированием, имеющий собственный блок управления. Насос создаёт давление впрыска 1500 бар. Высокое давление дизельного топлива позволяет достичь мелкодисперсного распыления топлива. Это приводит к более полному сгоранию топливно-воздушной смеси и меньшему содержанию вредных веществ в выхлопных газах.
Основные задачи радиально-поршневого распределительного дизельного ТНВД: забор топлива из топливного бака, сжатие топлива до 1500 бар, распределение топлива по цилиндрам.
Для достижения необходимого давления для впрыска дизельное топливо сжимается двумя плунжерами, которые приводятся от кулачковой обоймы через ролики. Привод осуществляется приводным валом. За счёт вращательного движения приводного вала ролики нажимают на кулачки обоймы и перемещают плунжеры вовнутрь. Это приводит к сжатию топлива между плунжерами.
Распределение дизельного топлива по цилиндрам происходит следующим образом: Если электромагнитный клапан закрыт, топливо распределяется по отдельным цилиндрам с помощью вала распределителя и распределительной головки через обратный дроссель нагнетательного клапана и форсунку впрыска.
В распределительной головке имеются отверстия, соответствующие отдельным цилиндрам. Вал распределителя проворачивается приводным валом и соединяет камеру сжатия попеременно с каждым отверстием в распределительной головке.
Главные причины неисправностей
ТНВД является дорогостоящим устройством, которое очень требовательно к качеству топлива и смазочных материалов. Если автомобиль эксплуатируется на горючем низкого качества, такое топливо обязательно содержит твердые частицы, пыль, молекулы воды и т.д. Все это ведет к выходу из строя плунжерных пар, которые установлены в насосе с минимальным допуском, измеряющимся в микронах.
Низкокачественное топливо с легкостью выводит из строя форсунки, которые отвечают за процесс распыления и впрыска топлива.
Распространенные признаки неисправностей в работе ТНВД и форсунок представляют собой следующие отклонения от нормы:
- расход топлива заметно увеличен;
- отмечается повышенная дымность выхлопа;
- в процессе работы присутствуют посторонние звуки и шум;
- мощность и отдача от ДВС заметно падают;
- наблюдается затрудненный пуск;
Современные моторы с ТНВД оснащены электронной системой топливного впрыска. ЭБУ дозирует подачу топлива в цилиндры, распределяет этот процесс по времени, определяет нужное количество дизтоплива. Если владелец замечает малейшие перебои в работе двигателя, то это является безотлагательным поводом для немедленного обращения в сервис. Силовую установку и топливную систему тщательно исследуют при помощи профессионального диагностического оборудования. Во время диагностики специалисты определяют многочисленные показатели, среди которых первостепенными являются:
- степень равномерности подачи топлива;
- давление и его стабильность;
- частота вращения вала;
6.4.6 Снятие и установка ТНВД
1. Установите ТНВД на свое штатное место на двигателе, затяните крепеж с требуемым усилием.
Крепежные отверстия насоса имеют овальную форму, что позволяет корректировать положение насоса на двигателе. При установке нового насоса болты следует сначала установить в центральную часть отверстий с целью обеспечения максимального диапазона регулировки. Старый насос устанавливается строго в прежнее положение в соответствии с нанесенной в процессе демонтажа маркировкой.
2. Произведите первоначальное заполнение насоса чистым дизтопливом через воронку, поочередно вставляемую в штуцеры подачи и возврата топлива (для сбора проливаемого топлива обложите штуцеры ветошью). 3. Подсоедините топливные трубки к форсункам и насосу. С требуемым усилием затяните штуцерные соединения при помощи двух гаечных ключей. 4. Подсоедините к ТНВД трубки подачи и возврата топлива (не забудьте заменить уплотнительные шайбы). Затяните полые болты штуцерных соединений с требуемым усилием. 5. В соответствии с нанесенной в процессе демонтажа маркировкой подключите всю отсоединенную электропроводку. 6. Подсоедините вакуумную трубку к клапану устройства повышения оборотов холостого хода. 7. Подсоедините и отрегулируйте трос акселератора (см. Раздел Система вентиляции картера — общая информация). 8. Установите на место зубчатое колесо насоса и закрепите его тремя болтами — проденьте болты в овальные отверстия и затяните их, пока только от руки. 9. Заблокируйте зубчатое колесо от проворачивания, продев металлический стержень сквозь центровочное отверстие в сверление в ступице насоса. Люфт заблокированного колеса должен быть минимальным. 10. Установите зубчатый ремень привода ГРМ и отрегулируйте его натяжение (см. Раздел Снятие, проверка состояния и установка передней крышки, цепи и звездочек привода ГРМ). 11. Теперь необходимо проверить установку/регулировку фаз впрыска ТНВД в условиях мастерской автосервиса. При установке нового ТНВД необходимо также подключить к нему иммобилизатор противоугонной системы. 12. Проверьте обороты холостого хода, в случае необходимости произведите соответствующую корректировку. Затем проверьте установку максимальных оборотов двигателя (см. Раздел Система выпуска — общая информация и замена компонентов) и оборотов быстрого холостого хода (см
Раздел Каталитический преобразователь — общая информация и меры предосторожности). 13
Дальнейшая сборка производится в порядке, обратном порядку демонтажа.
Установка раннего опережения впрыскивания
На неработающем двигателе плунжер 3 установки угла опережения впрыскивания благодаря возвратной пружине 11 устанавливается на позднее впрыскивание. При работающем двигателе давление топлива внутри ТНВД изменяется клапаном регулирования давления в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Давление топлива, проходящего через дроссель 14 в кольцеобразную камеру 13 гидравлического упора, сдвигает при закрытом электромагнитном клапане 15 управляющий поршень 12 в направлении положения «раньше», преодолевая силу пружины 10 поршня. Благодаря этому на более ранний угол опережения впрыскивания сдвигается и регулировочный клапан 5, связанный с управляющим поршнем, открывая канал 4, ведущий к камере за плунжером 3.
Топливо, поступая через этот канал, оказывает давление на плунжер, перемещая его в направлении положения «раньше». Осевое перемещение плунжера 3 преобразуется через шаровую цапфу 2 в поворот кулачковой шайбы 1 относительно вала привода ТНВД, что ведет к более раннему набеганию роликов на кулачки и обеспечивает более раннее начало впрыскивания. Возможность установки более раннего утла опережения впрыскивания составляет до 20° угла поворота кулачковой шайбы (соответственно 40° угла поворота коленчатого вала).
