Ремонт топливной аппаратуры common rail дизельных двигателей

Ремонт Common Rail

№2 Нет мощности, перерасход топливаПодробнее №3 Неравномерная работа двигателяПодробнее

COMMON RAIL: ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ.

1. Что собой представляет система Common Rail.

1.1 Конструктивные особенности. Принцип работы Common Rail.

Аккумуляторная топливная система или система типа «коммон рэйл» (англ.common rail— общая магистраль)—система подачи топлива, применяемая в дизельных двигателях. В системе типа common rail насос высокого давления нагнетает дизельное топливо под высоким давлением (до 300 МПа, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль существенного объёма (аккумулятор).

Одной из ключевых особенностей систем common rail является независимость процессов впрыскивания от угла поворота коленчатого вала и от режима работы двигателя, что делает возможным достижение высокого давления впрыскивания на частичных режимах. Это необходимо для удовлетворения современных и перспективных экологических требований.

Топливная система Common Rail состоит из трех основных частей:

1. Контур низкого давления:

• топливный бак (1);
• подкачивающий насос (2);
• топливный фильтр (3);
• соединительные трубопроводы (4);

2. Контур высокого давления:

• насос заменяющий традиционный ТНВД с контрольным клапаном (5);
• аккумуляторный узел/рампа с датчиком (6);
• форсунки (7);

3. Система датчиков:

• клапан дозировки (8);
• датчик давления топлива (9);
• датчик положения коленвала;
• датчик положения распредвала;

Рис. Система Common rail.

Принцип работы.

Топливо из топливного бака забирается насосом низкого давления (ТННД), и через топливный фильтр поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД). ТНВД подаёт топливо в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Блок управления регулирует производительность ТНВД для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода горючего.

Топливная магистраль соединяется топливопроводами с форсунками. В каждую форсунку встроен управляющий клапан — электромагнитный или пьезоэлектрический. По команде от блока управления клапан открывается, впрыскивая необходимую порцию топлива в цилиндр.

Управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают дизельное топливо под высоким давлением в цилиндры. В зависимости от конструкции форсунок и класса двигателя может впрыскиваться до 9 порций топлива за 1 цикл.

1.2. Сфера применения.

На данный момент до 70 % всех выпускаемых дизельных двигателей оснащается системами Common Rail (Коммон Рейл), и эта доля растёт. По прогнозам компании Robert Bosch GmbH доля системы CR на рынке к 2019 году достигнет 83%, а в 2008 году их число составляло лишь 24%. Таким образом, сегодня практически каждый производитель двигателей всех классов: от малых легковых и до крупных судовых, освоил применение аккумуляторных систем. В настоящее время подавляющее большинство производителей дизельных двигателей используют аппаратуру common rail ввиду того, что предыдущие поколения топливной аппаратуры не в состоянии обеспечить современные жёсткие экологические требования

Среди производителей топливной аппаратуры и систем Common Rail в частности, лидерами являются следующие компании: R. Bosch (Роберт Бош), Denso (Денсо), Delphi (Делфи), Siemens (Сименс).

2. Преимущества использования.

Среди главных преимуществ впрыска Common Rail стоит выделить следующие:

• Возможность поддержки стабильно высокого давления для обеспечения эффективного впрыска на малых оборотах или холостом ходу;
• Снижение расхода топлива до 15% и повышение мощности до 40% (по сравн. С другими топл. системами)
• Пониженный уровень шума при высоком крутящем моменте двигателя.
• Широкий предел регулировки моментов начала и конца впрыска для более точной дозировки топлива;
• Больший рабочий ресурс и ремонтопригодность.

Однако, не лишена система Common Rail и недостатков, среди них следующие:

• Система чувствительна к разгерметизации компонентов, работающих под высоким давлением;
• Форсунки конструктивно сложны, относительно часто требуют серьезного ремонта или замены;
• Одно из самых высоких требований системы -качество топлива.

3. Ремонт и восстановление.

3.1. Диагностика неисправностей.

Поиск неисправностей в автомобиле с системой Common Rail состоит из нескольких этапов:

1. Компьютерная диагностика.
2. Диагностика состояния подкачивающего насоса.
3. Проверка магистрали.
4. Оценка состояния ТНВД.
5. Проверка форсунок.

Диагностика электронных систем начинается со считывания кодов неисправностей, проверки датчиков, исполнительных механизмов с помощью сканеров. Для изучения сигнала с проверяемого устройства нужен хороший осциллограф. А для измерения количества топлива, сливаемого из форсунок, применяют специальный набор инструментов и приспособлений.

Компьютерная диагностика

Процесс компьютерной диагностики включает в себя:

1. Считывание и расшифровка кодов ошибок с целью определения неисправного узла.
2. Определение фактических параметров т.е. определение показателей датчиков в реальном времени, и сравнение их с эталонными значениями.
3. Определение работоспособности отдельных узлов автомобиля.
4. Стирание ошибок, записанных в ЭБУ.

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 сливаемого из форсунок топлива, нужен свой набор инструментов и приспособлений.

Подкачивающий насос

Электрический подкачивающий насос запускается с поворотом ключа. Износ или повреждение меняет потребляемую им мощность. ЭБУ (Блок управления) фиксирует это как неисправность и в памяти записывается соответствующий код.

Проверка магистрали

Специалист сервисной станции проверяет давление топлива в рампе в режиме прокрутки коленвала стартером. Данная часть системы комплектуется датчиком давления топлива. Подключив к диагностическому разъему сканер, находим нужный параметр. Если он ниже нормы, ищем неисправность в форсунках, электромагнитных клапанах (регуляторах) или в самом ТНВД.

ТНВД и форсунки

Неисправны также могут быть форсунки, электромагнитные клапаны (регуляторы) или сам ТНВД. Их состояние определяется с помощью специальных диагностических стендов, которыми оснащены профессиональные станции ремонта топливной аппаратуры.

Восстановление работоспособности ТНВД (Топливного насоса высокого давления) и неисправных форсунок проводится лишь специализированной мастерской оснащенной современным диагностическим оборудованием.

3.2. Порядок ремонтных операций.

Дизельный автомобиль имеющий большой пробег и оснащенный системой CR часто невозможно запустить из-за неисправности хотя бы одной из форсунок. Давление в рампе не поднимается до пусковых значений, если происходит существенная утечка топлива хотя бы через один ее клапан. Проверить давление при пуске можно специальным диагностическим набором. Он представляет собой датчик давления, контрольный манометр, заглушки вместо исполнительных механизмов, трубки для подключения и мерные емкости обратного слива.

Из многолетней практики у наших специалистов сложилась такая последовательность ремонта форсунок Common Rail:

• Демонтаж.
• Очистка.
• Диагностика.
• Разборка.
• Дефектовка.
• Ремонт и восстановление.
• Регулировка основных механизмов.
• Сборка.
• Тестирование на стенде.
• Корректировка работы.
• Установка на двигатель.

Самое разумное и, в итоге, экономичное — это менять износившиеся форсунки комплектом. Характеристики каждой из форсунок необходимо записать в память блока управления (ЭБУ). Это объясняется фактом, что форсунок с одинаковой производительностью не существует. Постоянная корректировка цикловой подачи топлива (а проще,- динамическая адаптация) присутствует в каждом ЭБУ. Однако даже это не заменит кодировку, проведенную специалистом сервиса.

Проблема затрудненного пуска дизеля — одна из распространенных. Автовладелец порой недоволен, например, сниженной мощностью двигателя или дымностью выхлопа. Подобные ситуации наиболее сложны, т.к. 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.

Квалифицированное обслуживание позволит:

• нормализовать подачу топлива;
• улучшить точность дозировки в камеру сгорания;
• снизить выбросы вредных веществ;
• облегчить холодный пуск мотора.

В результате, мощность и динамика вашего дизельного двигателя стремиться к показателю, заложенную автопроизводителем.

Наши опытные мастера восстанавливают работоспособность форсунок Mercedes Benz (Мерседес Бенц), VOLVO(Вольво), Renault(Рено), Volvo(Вольво), WV(Фольксваген), авто- и спецтехники других производителей.

4. Как продлить срок эксплуатации.

• Использование качественного, сезонного дизельного топлива.
• Своевременная диагностика и обслуживание.
• Использование запасных частей надежных производителей.
• Профессиональный ремонт и восстановление.

Источник

Устройство и принцип работы топливной системы Common Rail

Из-за жёстких экологических требований в Европе в первую очередь страдают автомобилисты, которые ездят на машинах с дизельным движком. Чтобы снизить расход топлива и, соответственно, уменьшить выброс отработанных газов в атмосферу, автоконцерны начали устанавливать системы Common Rail на свои авто. В результате удалось добиться соответствия экологическому стандарту Евро-4, увеличить мощность двигателя и снизить расход топлива.

Особенности системы

Принцип работы системы Common Rail логичнее всего будет сравнивать с системой распределительного типа, которая использовалась на старых машинах. При распределительном типе форсунки открываются только при достижении определённого давления и единоразово подают точно отмеренную топливным насосом порцию топлива. Что касается «Коммон Рэйл», то в этом случае дизель на все форсунки подаётся от общего аккумулятора.

Задача ТНВД (топливный насос высокого давления) — нагнетать горючее под высоким (до 300 МПа) давлением на топливную раму, в то время как ЭБУ (электронный блок управления) мотора контролирует впрыск. Объём поданного горючего, время впрыска, количество впрысков за цикл — всё это регулируется временем и моментом открытия форсунок.

Преимущества и недостатки

Стоит отметить, что в 2008 году такая система устанавливалась только на 24% автомобилей, а к 2016 году их количество возросло до 83%. Такая большая популярность объясняется положительными характеристиками системы:

1. Расход горючего снижается на 15%, при этом мощность силового агрегата увеличивается на 40%.
2. Снижение уровня шума и вибраций несмотря на то, что крутящий момент увеличился.
3. Значительное снижение выхлопа, соответствие экологическому стандарту Евро-4.
4. Давление для подачи горючего не зависит от скорости вращения коленвала. Благодаря этому удалось добиться стабилизации горения на холостом ходу и малых оборотах.
5. Топливо подаётся несколькими порциями за цикл, что обеспечивает его полное сгорание.
6. По сравнению с классической системой, конструкция «коммон рэйл» проще, а её ремонтопригодность — выше.

Однако существуют и недостатки:

1. Если сравнивать с классическим агрегатом подачи горючего, форсунки имеют более сложную конструкцию и требуют более частой замены.
2. Высокое требование к качеству топлива, что особенно актуально в российских реалиях.
3. Если нарушена герметизация хотя бы одного элемента, вся система перестаёт работать.

Принцип действия Common Rail

Конструкция включает в себя следующие компоненты:

• ТНВД;
• топливный фильтр;
• топливоподкачивающий насос;
• клапан дозировки;
• регулятор давления (контрольный клапан);
• датчик давлений топлива в рампе;
• аккумулятор высокого давления (топливная рейка);
• инжекторы.

Принцип действия агрегата в следующем. Насос низкого давления подаёт горючие под невысоким давлением (2,6-7 бар) к насосу высокого давления (ТНВД), где осуществляется нагнетание давления — при прокрутке мотора оно достигает 500-600 бар. После того, как запущен силовой агрегат, давление увеличивается до 1300-2000 бар.

Датчик давления поддерживает оптимальные значения для впрыска, а регулятор возвращает излишки дизеля в магистраль обратного слива. Сам регулятор находится или в корпусе ТНВД, или в топливной рейке. Также в рейке может быть установлен клапан экстренного сброса горючего — он защитит агрегат от разрыва при возникновении ЧП. Датчик температуры, который имеется на многих топливных рамах, позволяет более точно контролировать работу устройства.

Существует вариант системы с отдельной форсункой — она применяется для повышения дозировки горючего и прожига сажевого фильтра. В других системах работа мотора в режиме прожига контролируется изменением ЭБУ количества нагнетаемого дизеля и изменением момента впрыска.

Типы форсунок

Принцип топливной системы common rail подразумевает использование одного из двух видов форсунок.

Электрогидравлические. Электромагнитные форсунки классического типа. После того, как напряжение пошло на электромагнитный клапан, происходит поднятие иглы распылителя и подача горючего. Главные плюсы конструкции — высокая степень надёжности и ремонтопригодности.

Пьезоэлектрические. Когда напряжение подаётся на пьезокристалл, он моментально расширяется. По сравнению с предыдущим вариантом, игла поднимается в три-четыре раза быстрее. Увеличение быстродействия форсунки даёт большее количество впрысков за цикл, а также позволяет точнее определить объём подаваемого горючего. К минусам относят сложность конструкции, из-за чего такая форсунка имеет меньший срок службы и её сложно отремонтировать.

Основная доля рынка по производству топливных насосов высокого давления принадлежит компании Bosch, которая и является основным разработчиком системы Common Rail. Существует пять генераций ТНВД Bosch, которые применяют систему «Коммон Рэйл».

СР1. Трехплунжерный насос с подкачивающей секцией, которая находится на баке. Отсутствует клапан дозировки горючего, эту роль выполняет регулятор давления (установлен на рейке). В большинстве случаев используются электромагнитные форсунки.

СР1Н. Модернизированный вариант СР1. Подкачивающий насос заменён механической подкачивающей секцией, которая установлена в корпусе насоса. Отличительная черта — в наличии клапана регулятора объёма горючего, которое нагнетается в рейку. СР1Н способен нагнетать давление до 1600-1800 бар. Также эффективность увеличивается за счёт принудительного отключения одного из плунжеров в случае, когда не требуется большой объём топлива.

СР2. Устанавливается только на тяжёлый коммерческий автотранспорт.

СР3. Отличительная характеристика в том, что объём подаваемого горючего регулируется не в контуре ВД, а на подходе к плунжерам. Используется механическая подкачивающая секция. Электронасосы хоть и применяются, но крайне редко. Устанавливаются только пьезоэлектрические форсунки CRI 3.

СР4. Существует две модификации такого ТНВД. 4.1 с одним плунжером (давление 1800 бар) и 4.2 с двумя плунжерами (давление 2000 бар). Оба варианта оснащаются регуляторами давления и механическим отсеком низкого давления на пять бар. В основном используются пьезофорсунки, хотя есть модели с электрогидравликой.

Управление

Используя информацию от датчика положения педали газа, электронный блок управления настраивает уровень крутящего момента. Также принимаются во внимание все остальные датчики, включая датчики температуры топлива в рампе и наддува. Вся эта информация помогает ЭБУ рассчитать фактическую нагрузку на двигатель и определить, когда именно нужно дать сигнал форсунке, а также какой объём топлива за цикл должно быть подано в цилиндры.

Секрет эффективности Common Rail

Существует два главных фактора, которые обеспечивают высокую эффективность системы, это:

1. Разделение цикловой подачи на такты.
2. Впрыск горючего под высоким давлением.

В классических системах топливо подавалось большими порциями при низком давлении, которое редко превышало 700-800 бар. В результате дизель полностью не сгорал, что снижало эффективность двигателя. При использовании циклов, удалось поделить горючее на мелкодисперсные частицы — они активнее обогащаются кислородом и лучше сгорают. Благодаря такому принципу работы дизельного двигателя удалось повысить мощность силового агрегата без вмешательства в его конструкцию.

Цикловая подача горючего означает, что оно подаётся не одной большой порцией, а несколькими маленькими (от двух до семи). Можно выделить:

• предварительный впрыск — увеличивает температуру камеры сгорания и подготавливает её для основной подачи горючего;
• основной впрыск;
• дополнительный впрыск — применяется для прожига сажевого фильтра.

Помимо экономии топлива получилось добиться уменьшения шума работы движка и снижения вибраций.

Причины и признаки поломки Common Rail

Стоит знать основные симптомы, которые говорят о неисправности системы:

• после долгой стоянки заметно ухудшение пуска мотора;
• мощность силового агрегата упала, что особенно заметно при большой нагрузке или попытке достичь максимальной скорости;
• увеличился шум работы двигателя;
• нехарактерные вибрации движка;
• нехарактерный цвет выхлопа (черный или белый).

Основная причина неисправностей — низкое качество топлива. Обычно выходят из строя форсунки, ТНВД или насосы топливной подкачки.

• неисправность форсунок — мотор глохнет даже при наборе скорости;
• выход из строя датчиков или инжекторов ТНВД;
• загрязнение насоса высокого давления;
• подъём форсунки;
• разгерметизация насоса или его поломка.

Недостаточно знать, как работает данная топливная система — для определения неисправности потребуется провести тщательную диагностику. Исследуется не только механическая часть устройства, но и электронная. Не рекомендуется самостоятельно пытаться отремонтировать «Коммон Рэйл» — без должных навыков и диагностического оборудования можно только навредить, после чего потребуется уже не косметический ремонт, а полная замена.

Оптимальным решением будет обратиться в специализированную автомастерскую «Дизель-Мастер» в Санкт-Петербурге. В нашем распоряжении есть всё необходимое для качественного ремонта Common Rail — штат опытных мастеров, современное оборудование и запас оригинальных запчастей. Обращайтесь! Предложим оптимальное и недорогое решение вашей проблемы. 8 (800) 350-34-48 (бесплатно по России), 8 (921) 932-25-54

Источник