Пьезофорсунки: что инженеру хорошо, то слесарю плохо
Пьезоэлектрические форсунки находят сейчас все большее применение в топливных системах Common Rail у современных дизелей. Конструкторы получают инструмент для точной настройки двигателей, а автовладельцы и механики — букет финансовых и технических нюансов. Так в чем тут достоинства и в чем недостатки? «Движок» будет разбираться с вопросом.
Путем прогресса
Состоявшееся в конце девяностых внедрение системы Common Rail стало новой вехой в развитии двигателя Дизеля. Рядный топливный насос высокого давления (ТНВД) сменил магистральный насос, а гидравлические форсунки уступили место форсункам с электромагнитными клапанами, управляемыми электроникой.
В отличие от прежней конструкции, где открывание иглы распылителя происходило только за счет давления, электрогидравлические форсунки работают несколько иначе. В состоянии покоя давление топлива на конусе иглы распылителя и в камере управляющего клапана, расположенного над иглой, оказывается одинаково, подпружиненная игла запирает сопла, и впрыска не происходит. Когда поступает сигнал от блока управления, электромагнитный клапан срабатывает, давление над иглой сбрасывается, она поднимается, открывая сопла, и осуществляется впрыск.
Подобным образом работают и пьезофорсунки, в которых вместо электромагнита с подвижным сердечником применяется другой исполнитель — пьезоэлемент. Он имеет форму квадратного столбика, состоящего из множества установленных друг на друга и спеченных между собой керамических пластинок. Под воздействием тока в них возникает пьезоэффект, за счет которого конструкция способна быстро изменить свою длину, воздействуя на управляющий клапан. По сравнению с электромагнитом пьезоэлемент обеспечивает более быстрое срабатывание, время которого составляет порядка 0,1 мс (против 0,5 мс у форсунки с электромагнитом), а также способен создать большее усилие по воздействию на клапан управления и имеет более высокую точность хода для быстрой отсечки подачи топлива.
Конструкция пьезоэлектрической форсунки: 1 — пьезоэлемент; 2 — гидрокомпенсатор; 3 — управляющий клапан; 4 — дроссельная шайба; 5 — игла распылителя
Применение пьезоэлемента в форсунке позволило конструкторам реализовать до десяти впрысков за один такт работы двигателя — предварительные, основной, послевпрыски. При этом сами порции, их объем и частоту здесь можно гибко регулировать, исходя из режимов работы двигателя. Таким образом, в моторе достигается плавность и полнота сгорания топлива, снижается шумность и токсичность. Для современных дизелей у легковых автомобилей пьезоэлектрические форсунки становятся неотъемлемым элементом в конструкции топливной системы. Но за высокие технологии приходится платить.
Чинить нельзя менять
С точки зрения сервиса главной особенностью пьезофорсунок оказывается высокая сложность ремонта, для которого необходимо специальное оборудование. В некоторых случаях ремонт и вовсе невозможен. При этом сами пьезофорсунки очень требовательны к качеству топлива, его составу и степени очистки, при снижении которых они быстро выходят из строя.
Для моторов легковых автомобилей пьезофорсунки производят такие компании, как Bosch, Delphi, Denso и Siemens. Но отдавать этот рынок сторонним сервисам по ремонту они не спешат, предлагая замену целиком. Компонент этот достаточно дорогой: в зависимости от марки и модели пьезофорсунка может стоить от 16 000 до 40 000 рублей. Поэтому ремонт, средняя стоимость которого составляет половину и меньше от цены новой форсунки, оказывается востребован. Но по силам он не каждому сервису.
Управляющий клапан чаще всего выходит из строя. При этом деталь изготавливается с высокой точностью и размерностью на микронном уровне.
Трудности начинаются уже с момента диагностики, которую невозможно провести в условиях гаражной мастерской. Например, тест на переливание, когда к штуцерам слива в обратную магистраль подсоединяются трубки со стаканами, в системе с пьезофорсунками просто так сделать нельзя, поскольку «в обратке» здесь должен быть подпор давлением.
Как рассказывают сервисмены, наиболее уязвимым оказывается управляющий клапан, который выходит из строя чаще всего. При этом он является одним из самых важных узлов — его неисправность может привести к выходу из строя всей форсунки. Клапан либо заменяется целиком, либо восстанавливается методом шлифовки и притирки рабочей кромки самого клапана и рабочей кромки седла клапана. Но сделать это непросто. Клапан имеет очень высокую, прецизионную точность изготовления с параметрами измерений на микронном уровне.
Например, поясок в верхней части плунжера клапана имеет ширину порядка ста микрон (одна десятая миллиметра), при этом должен быть определенный угол фаски. И чем точнее будут воспроизведены заводские параметры, тем легче будет настроить форсунку и тем большим будет дальнейший срок ее службы.
Дмитрий Ефременко, директор компании spbparts.ru — «Европром»:
— Подшипники качения в узлах отечественных обрабатывающих станков имеют большие допуски по люфтам и зазорам, чем клапаны пьезофорсунок. Соответственно, добиться требуемой точности на таких станках невозможно. Поэтому оборудование для восстановления нам потребовалось конструировать самим, отдельные узлы и элементы которого пришлось покупать в Швейцарии.
Восстановить можно и распылители, у которых обрабатываются и притираются игла и седло, продуваются сопла. Если распылитель необратимо поврежден (например, при перегреве форсунки), то берется деталь от другой форсунки, где распылитель можно восстановить. Точно так же поступают и с клапанами, разновидностей которых, в отличие от видов распылителей, в десятки раз меньше, что существенно облегчает подбор. Например, у пьезофорсунок Bosch более чем в десяти разных форсунках может использоваться один и тот же клапан.
В последнее время появились на рынке и новые запчасти (клапаны, гидрокомпенсаторы, распылители) китайского производства. Но качество их сильно «плавает», сложно разобраться, где пригодный к ремонту неоригинал, а где выброшенные деньги.
Предлагают китайцы в виде запчасти и пьезоэлемент, который тоже является одним из слабых мест пьезофорсунки. Но, как рассказывают сервисмены, его замена не оправдывает себя по трудозатратам. Часть пьезоэлемента прочно припаяна к колодке с разъемами, которая, в свою очередь, опрессована на корпусе, что образует неразборную конструкцию. Поэтому проще заменить эту часть корпуса целиком.
Каков итог?
Пьезофорсунка — высокотехнологичный компонент, изначально предназначенный для замены целиком и плохо поддающийся ремонту. Но жизнь диктует свои правила — появились сервисы, в которых научились восстанавливать эти детали так, чтобы клиент был доволен. Осталось сказать свое слово производителям неоригинала и начать выпуск аналогов. А также самим производителям оригинальных пьезофорсунок, предложив фирменные технологии восстановления и запчасти для ремонта.
Алексей Зубиков, руководитель развития сети Бош Дизель Центр / Сервис в России, Закавказье и Средней Азии:
— Для ремонта пьезофорсунок в мастерских Бош Дизель Сервис у компании пока нет технологий, не готовы комплекты специального инструмента и запасных частей. На данный момент мы можем только проводить диагностику форсунок этого типа. Планируется, что услуги по ремонту пьезофорсунок мы начнем оказывать с 2017–2018 года.
Источник
Ремонт пьезо форсунки сименс
+7 495 943 04 88
Москва Грибки
Внимание! К сожалению цена некоторых товаров зависит от курса валют. Уточняйте цены у менеджеров. Филиал на ул. Свободы временно не работает.
Ремонт пьезо форсунок Bosch, Caterpillar, Delphi, Denso, Siemens
Этот материал про пьезофорсунку стал результатом опыта 4-х летнего ремонта пьезофорсунок в GLOBALDIESEL , а также различных автомобилей.
Первыми были FORD FUSION, FOCUS, CONNECT с пьезофорсункой SIEMENS, далее SIEMENS пьезофорсунки с LANDROVER, Citroen,Peugeot, Mercedes c пьезофорсункой Delphi, позже с пьезофорсункой BOSCH Mercedes S,C,G,ML, Vito, VIANO, Sprinter, Vito, Viano. Range Rover, Landrover, VW Crafter, Touareg, Tiguan, Passat, Amarok с пьезо форсункой Bош . VW Golf с пьезофорсунокой Siemens, BMW X5, X3 c 3-x литровыми моторами, а также Nissan Infinity FX, Nissan Qashqai, X-trail, Primastar, Renault, Opel Vivaro, Renaul Trafik, Hyundai ix35, Porsche и т.д. Новые дизельные автомобили все чаще идут с пьезофорсунками.
В последнее время к ремонту пьезофорсунок у клиентов, которые впервые столкнулись с проблемой ремонта сложилось негативное отношение. По статистике, большинство из них столкнулись с неправильной диагностикой пьезофорсунок или плохим ремонтом пьезофорсунок в сервисе, причиной тому является отсутствие достаточного опыта по ремонту, поставщиков оригинальных запчастей, дилерского диагностического оборудования. Конечно и у нас были проблемы при ремонте пьезофорсунок, которые мы решали приобретением дилерского диагностического оборудования для всех марок, диагностических стендов BOSCH EPS815 CRIN, Hartridge, KDIESEL, Rabotti, но главным является поставка из Германии оригинальных запчастей для пьезофорсунок BOSCH, DELPHI, SIEMENS которые недоступны для остальных сервисов. В связи с этим клиентам которые к нам обратились впервые мы объясняем как будет проведен ремонт, несмотря на то, что в сервисах где они побывали до этого их «убедили» в невозможности ремонта пьезофорсунок BOSCH, SIEMENS, DELPHI.
Неправильная установка
пъезо форсунок
BMW M47
Неправильная установка
пъезо форсунок
Mercedes Vito
Для дальнейшего ремонта новых поколений пьезофорсунок, требуется обновление стендов для ремонта пьезофорсунок, дилерского диагностического оборудования, лицензионных программ, постоянного обучения специалистов эти значительные вложения позволяют получить нам высокое качество ремонта пьезофорсунок BOSCH, SIEMENS, DELPHI. Ресурс пьезофорсунок Bosch, Caterpillar, Delphi, Denso, Siemens восстановленных в GLOBALDIESEL не отличается от заводских форсунок, мы имеем положительный опыт работы с несколькими автодилерам которые используют восстановленные нами форсунки.
Итак, вот оно загадочное слово ПЬЕЗОФОРСУНКА, при поиске в интернете выдается ошибочная информация о том, что пьезофорсунка основана на пьезоэффекте, это не так. Пьезоэффект имеет место в зажигалках, когда сила давления на пьезокристалл вырабатывает разряд, в пьезофорсунке — наоборот импульс высокого напряжения на разъеме пьезофорсунки вызывает изменение длинны пьезокристалла, это называется ОБРАТНЫМ ПЬЕЗОЭФФЕКТОМ.
Для нас пьезофорсунка это не просто обратный пьезоэффект, сила которого управляет неким клапаночком производящим впрыск под высоким давлением ( мы добивались на стенде впрыска на давлении 3000 Бар).
Обратный пьезоэффект был обоснован теоремой об обратимости на основании прямого пьезоэффекта Габриэлем Липпманом в 1881 году, этим рассуждениям ему помогло постоянное общение с братьями Кюри, которые годом позже в 1882 году опубликовали экспериментальные доказательства обратного пьезоэффекта. Работа пьезофорсунки в первом приближении описывается простым уравнением r=dE, где r — величина деформации пьезокристалла , d — пьезоэлектрический модуль кристалла пьезофорсунки(постоянная величина) E — напряженность электрического которая пропорциональна напряжению приложенному к контактам. Отсюда понятно что управление пьезофорсункой идет сотнями вольт. На дизельном двигателе пьезофорсунка должна правильно впрыскивать топливо хотя бы на 3-х режимах : 1. Предвпрыск. 2. Холостой ход. 3. Максимальная нагрузка. Часто в сервис GLOBALDIESEL нам приносят некорректные распечатки с других стендов китайских, турецких, украинских, итальянских производителей с некорректными значениями. Только большой объем ремонта пьезофорсунок и наличие стендов BOSCH, Rabotti, Hartridge позволяет накопить правильную информацию о тестпланах пьезофорсунок бош, дельфи, сименс и денсо.
Внимание . Владелец пьезофорсунки который дочитал текст до этого момента, может расчитывать на ремонт вне очереди в нашем сервисе, владелец пьезофорсунки, который сможет объяснить разницу между прямым и обратным пьезоэффектом мы сделаем бесплатную диагностику пьезофорсунки BOSCH, DELPHI, SIEMENS. Владелец пьезофорсунки который сможет угадать пьезомодуль своего пьезоэлемента мы сделаем бесплатной работу по переборке пьезофорсунки.
Десяток лет назад исчерпав свою фантазию по улучшению быстродействия электромагнитной форсунки, инженеры производителей BOSCH, DELPHI, DENSO, SIEMENS устроили соревнование на лучшую конструкцию пьезофорсунки, забыв про былую надежность автомобилей. Их вероятно увлекло высокое быстродействие пьезопривода в пьезофорсунке примерно в 4-5 раз превышающее быстродействие электромагнитной форсунки того времени. Теперь на первом месте было быстродействие пьезофорсунки, которое позволяло делать многократные впрыски с минимальным временем срабатывания. И как всегда заметно отличились инженеры фирмы Delphi сделав форсунку максимально простой. В пьезофорсунке Delphi пытливый ум создателя уместил самый длинный наборный пьезоэлемент с большими алюминиевыми электродами обжатыми прозрачной термоусадочной трубкой. Пьезоэлемент управляет напрямую через гидродемпфер иглой рапсылителя, позволяя обходится без гидроклапана. Чудная конструкция такой пьезофорсунки Delphi с с автомобиля Mercedes попала мои руки в 2010 году и сразу была проверена на стенде. Разобрав эту неисправную форсунку, легко увидеть, что инженеры Delphi не имели достаточных экспериментальных навыков по физике сегнетоэлектриков и не смогли предугадать быструю деградацию электродов «обутых» в термоусадку и сделанных » на скорую руку». Не повторив судьбу надежных ТНВД Lucas EPIC на Mercedes, пьезофорсунки Delphi прервали историю о легендарной надежности Mercedes. За это именитый авто производитель, не стал менять по одной пьезофорсунки Delphi, а стали менять систему пьезофорсунок дельфи — целиком. Замене подлежали : пьезофорсунки, трубки, блок управления. Этот эксперимент фирмы Delphi по поверке ресурса пьезофосунок на моторах Mercedes, стал самым дорогим для фирмы Mercedes. Эта конструкция пьезофорсунки Delphi не имеет дополнительного гидроклапана, что позволяет работать пьезофорсунке Delphi дольше в странах с плохим диз. топливом ( Россия, Украина, Казахстан, Белоруссия). Ресурс этой пьезофорсунки Delphi является небольшим из-за непродуманного пьезоэлемента. Поставим эту форсунку на первое место для стран с плохим топливом, но плохо пригодной для ремонта.
Пьезофорсунка SIEMENS стала «пробой пера» для немецкой компании Siemens VDO. Первой форсункой от сименс стала пьезофорсунка. До этого у сименса не было опыта производства дизельных система, но немецкая точность в расчетах позволила спроектировать и запустить в пр-во пьезофорсунку без каких либо значительных доводок. Конструкция похожа на электромагнитную форсунку Denso, распылитель управляется пилотом, пилот ( металл. стержень) проходит через весь корпус пьезофорсунки сименс и управляется гидроклапаном. Гидроклапан управляется коротким пьезоэлементом и не вносит задержек в работу пьезофорсунки, пилот гораздо массивнее остальных деталей и значительно влияет на быстродействие. Основные поломки пьезофорсунок Siemens в России на 80-90 % связаны с износом клапанной группы из-за плохого топлива и стружки (которой «славятся» ТНВД SIMENS VDO), при этом не только увеличивается «обратка» на форсунках, но и нарушаются остальные параметры. На больших пробегах от 100 000 км на пьезофорсунках Siemens происходит пробой пьезоэлемента, процент пробитых пьезоэлементов растет к пробегу 200-300 тыс. км. Мы выполняем ремонт пьезофорсунок сименс с заменой распылителя, клапана и пьезоэлемента и считаем пьезофорсунку Siemens хорошо пригодной для ремонта.
Пьезофорсунка BOSCH также состоит из достаточно длинного пьезоэлемента (который также унаследовал болезнь пробиваться со временем), гидрокомпенсатора, гидроклапана и распылителя. Основная проблема — неправильная установка пьезофорсунок BOSCH на автомобиль.
При воcстановлении пьезофорсунок Bosch производится замена клапана и гидрокомпенсатора форсунки, распылитель подлежит дефектации и в большинстве случаев не требует замены. Замена распылителя не предусмотрена. т.к. он отсутствует в программе замены деталей пьезофорсунки и не поставляется Bosch.
Источник