Качество распыливания дизельного топлива во многом предопределяет процесс его горения, а значит и образования токсичных компонентов в отработавших газах. Более качественного распыливания можно достигнуть при высоком давлении порядка 160…280 МПа (1600…2800 кгс/см2). Однако стандартные системы топливоподачи не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким давлением, поэтому в настоящее время более широкое распространение имеют топливные системы с электронным управлением – «Common Rail», насос-форсунки и системы насос-форсунка-трубопровод.
Главной отличительной особенностью аккумуляторных топливных систем с электронным управлением «Common Rail» является разделение узла, создающего давление (ТНВД – аккумулятор) и узла впрыска (форсунки). По сравнению с обычным дизелем система «Common Rail» позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.
Учитывая требования экологических стандартов ЕВРО-6 практически все европейские, производители переходит на систему «Common Rail», которая является единственной из всех известных систем, способной удовлетворить требования названных стандартов.
На рис. 6.32 показано расположение элементов системы питания «Common Rail».
Принцип работы системы заключается в следующем. С помощью топливоподкачивающего насоса топливо прокачивается через фильтр 6 с влагоотделителем и подается в топливоподкачивающий насос, устанавливаемый совместно с ТНВД 5 или отдельно. От ТНВД топливо под большим давлением поступает в топливный аккумулятор высокого давления (гидравлический аккумулятор) 8, откуда под высоким давлением поступает на форсунки 22. Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак 23 через топливопроводы слива. Блок управления 1, получая информацию по входным параметрам (с датчиков), задает значения выходных параметров используя заложенную программу (воздействует на исполнительные механизмы), что в целом необходимо для получения требуемых характеристик двигателя.
Количество топлива подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки зависит от сигнала электронного блока управления, в зависимости от режима работы двигателя. В блок управления поступает информация от различных датчиков: температуры двигателя, температуры поступающего воздуха, датчика частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя, датчика положения педали акселератора, датчика температуры масла, датчика давления воздуха и др.
Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью предохранительного клапана 7, установленного на аккумуляторе высокого давления. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.
На входе топлива в форсунку 22 установлен аварийный ограничитель расхода (предохранительный клапан). Он предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля.
Система «Common Rail» подвергает моторное масло большим нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть поршней нагревается гораздо сильнее, чем у традиционного дизельного двигателя. Верхняя часть поршня у традиционного двигателя непосредственного впрыска нагревается до 320…350°C, при системе «Common Rail» свыше 400°С, то есть моторное масло выгорает значительно быстрее. В результате в таких двигателях возникает потребность в синтетических маслах, или, по крайней мере, в полусинтетических.
Для систем Common Rail существуют определенные требования по количеству топлива оставшегося в топливном баке, потому что полное расходование топлива может привести к выходу системы. Если в количество топлива незначительно система управления двигателем предупреждает об этом водителя, после чего работа двигателя становится неустойчивой и затем работа двигателя может прекратиться.
Топливный аккумулятор высокого давления. Назначение аккумулятора – накапливать необходимое количество топлива для обеспечения его потребления форсунками на всех режимах работы двигателя. Чтобы нагнетательные топливопроводы идущие к форсункам не были длинными, аккумулятор закрепляют на головке блока. Аккумулятор изготавливается в виде толстостенного трубопровода.
Предохранительный (редукционный) клапан предназначен для стравливания топлива из аккумулятора при превышении давления выше допустимого. Он срабатывает при неисправном регуляторе давления.
Датчик давления топлива 9 в гидроаккумуляторе служит для передачи сигнала давления топлива в блок управления.
Топливный насос высокого давления. Наибольшее распространение в топливных системах Common Rail нашли применение одно или трехплунжерные ТНВД (рис. 6.33).
Насос имеет компоновку в виде звездообразной схемы (радиально-плунжерный) и состоит из эксцентрикового приводного вала 1, трех плунжеров 3, расположенных под углом 120°, впускного трубопровода с предохранительным клапаном 14, впускного клапана 5 с электромагнитом, выпускного шарикового клапана 7 и регулятора давления с клапаном 10. Применение насоса с тремя плунжерами, позволяет произвести три рабочих хода за один оборот при небольших затратах мощности на привод и обеспечивает равномерную подачу топлива.
При вращении вала 1, эксцентрик вала, набегая или сбегая, передвигает толкатель вместе с плунжером 3. При движении плунжера вниз в надплунжерном пространстве создается разрежение и топливо через впускной топливопровод и открытый при этом впускной клапан 5 поступает в надплунжерное пространство. При движении плунжера вверх над ним создается высокое давление за счет относительно короткого хода плунжера и подбора его диаметра, впускной клапан при этом закрывается, а шариковый выпускной клапан 7 открывается и топливо поступает в гидроаккумулятор. Давление, производимое насосом, не зависит от количества топлива подаваемого в цилиндры. Смазка внутренних движущихся деталей насоса производится от поступающего топлива.
При превышении давлении в системе в электромагнит регулятора давления поступает соответствующий сигнал от блока управления и якорь электромагнита в зависимости от величины сигнала перемещается на определенную величину передвигает клапан регулирования давления 10, открывая необходимое сечение канала слива топлива. В некоторых конструкциях Common Rail этот клапан может устанавливаться в гидроаккумуляторе. Изменением продолжительности периодического обесточивания клапана регулируется средний по времени расход топлива на слив и, следовательно, давление в аккумуляторе.
Для обеспечения необходимой производительности насоса на различных режимах работы двигателя одна из секций насоса может выключаться с помощью электромагнитного клапана 6. Шток клапана по сигналу блока управления выдвигается и блокирует впускной клапан 5, поэтому при движении плунжера вверх давление над плунжером не возрастает и топливо в гидроаккумулятор не подается. Электромагнитный клапан может также дросселировать (изменять проходное сечение) прохождение топлива на входе. Дросселирование и выключение секций насоса необходимо для снижения затрат мощности, так как применение стравливания топлива с использованием регулятора давления приводит к непроизводительным потерям мощности.
Топливоподкачивающие насосы. В качестве топливоподкачивающих насосов в системах «Common Rail» и насос-форсунках применяются шестеренчатые с механическим приводом (внешнего зацепления), роторные (роликовые) насосы с автономным электроприводом и лопастного типа с отдельно расположенными лопатками. Топливоподкачивающие насосы могут быть объединены с ТНВД или устанавливаться отдельно, в том числе погруженных в топливный бак. Давление топлива, подаваемого топливоподкачивающими насосами, составляет 5…8 кгс/см2. Конструкции и принцип действия топливоподкачивающих насосов рассмотрены выше в соответствующих разделах.
Форсунка (рис. 6.34) состоит из электромагнита 5 и его якоря 4, маленького шарикового управляющего клапана 3, запорной иглы 1, распылителя 7, поршня управляющего клапана 5. Шарик клапана прижимается к седлу с усилием пружины и электромагнита. Сила пружины рассчитана на давление до 10,0 Мпа (100 кг/см2), что значительно ниже давления в линии высокого давления 25…250 МПа (250…2500 кг/см2), поэтому только при приложении усилия электромагнита шариковый клапан не отойдет от седла, отделяя аккумулятор от линии слива. Игла распылителя форсунки в нерабочем состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя – это предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя.
В отличие от бензиновых электромеханических форсунок, в форсунках «Common Rail» электромагнит при давлении 160…250 МПа (1600…2500 кгс/см2) не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.
При создании давления в аккумуляторе, оно действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень 6 управляющего клапана (рис. 8.31, а). Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50% больше площади конусной поверхности иглы, а также действие на иглу прижимной силы пружины, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.
При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 5, шток якоря 4 поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 3 (рис. 6.34, б). Давление в камере управления 2 падает в результате открытия дроссельного отверстия и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива. Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение чем отводящее. Запорная игла 6 при этом под действием высокого давления в кармане распылителя 7 открывается. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 5, а значит от времени открытия шарикового управляющего клапана 3. При прекращении подачи напряжения на электромагнит 5, якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер. Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана 6, имеющего диаметр больше диаметра иглы и воздействия пружины, игла закрыватся.
Одним из путей совершенствования системы «Common Rail» является увеличение быстродействия открытия форсунки. Минимальное время открытия форсунки для электромагнита с подвижным сердечником составляет 0,5 мс, что не позволяет оперативно изменять подачу топлива. Для более быстрого срабатывания форсунки в настоящее время применяется пьезокерамическая форсунка, которая работает вчетверо быстрее.
Использование пьезоэлемента, кроме быстроты срабатывания, обеспечивает большую силу открытия клапана сброса давления над иглой форсунки и высокую точность хода для быстрого сброса давления подачи топлива.
Электрогидравлическая форсунка с пьезоэлементом показана на рис. 6.35. Через магистраль высокого давления топливо попадает в управляющую камеру и камеру высокого давления форсунки. Сила (F1), действующая на золотник, за счет пружины больше силы (F2), действующей на иглу форсунки (рис. 6.35, б). Форсунка закрыта. Подпружиненный золотник закрывает обратную магистраль, чтобы исключить слив топлива при неработающем двигателе.
В случае подачи управляющего сигнала (напряжения) на пьезоэлемент последний расширяется (рис. 6.35, в). Золотник смещается, сжимая пружину, и открывает канал, соединяющий управляющую камеру со сливной магистралью. Вследствие этого давление в управляющей камере падает. Теперь давление жидкости (сила F2) превышает силу (F1), действующую на золотник. Игла форсунки смещается вверх, топливо впрыскивается в камеру сгорания
Благодаря тому, что пьезофорсунки имеют намного меньшее время срабатывания, чем традиционные электромагнитные, стало возможным разделение горючей смеси на несколько отдельных микродоз: после многократных предварительных впрыскиваний очень небольших количеств горючей смеси следуют либо основное впрыскивание, либо при необходимости многие так называемые «послевпрыскивания»
Основные неисправности систем впрыска «Common Rail»
Неисправности электронных систем впрыска топлива дизельных двигателей можно разделить на:
– неисправности топливного насоса высокого давления;
– неисправности топливоподающей аппаратуры;
– неисправности форсунок впрыска топлива;
– неисправности электронной системы управления впрыском.
Неисправности топливного насоса высокого давления. В топливных насосах высокого давления неисправности связаны, прежде всего, с износом плунжеров, поверхностей эксцентриковой обоймы приводного вала и клапанов высокого давления.
Неисправности форсунок впрыска топлива. Процесс впрыска топлива в дизельном двигателе во многом зависит от работы форсунок. Неисправная форсунка резко лимитирует работоспособность всей системы впрыска. Проведенные исследования показали, что закоксовывание сопловых отверстий распылителей форсунок на 20-28% приводит к падению мощности дизельного двигателя на 6,5-8% и топливной экономичности – 5%.
Наиболее характерные неисправности форсунок следующие:
– подтекание топлива после впрыскивания;
– утечки топлива через зазор между отверстием в корпусе и иглой;
– увеличение хода иглы;
– зависание иглы;
– закоксовывание внутренних и наружных поверхностей корпуса распылителя;
– нарушение герметичности по торцевой поверхности распылителя и корпуса.
Распределение отказов отдельных элементов электрической форсунки в процентах указаны на рис. 6.36.
Как видно из приведенных данных наименее надежными элементами электрической форсунки системы Common Rail являются шариковый клапан и распылитель.
Проверка электрических параметров системы питания Common Rail
Проверка гидравлических параметров системы питания Common Rail требует частичного или полного демонтажа элементов системы, что приводит к значительным потерям времени для определения возникшей неисправности. Чтобы исключить разборочные работы для проверок системы питания Common Rail можно применять мотор-тестеры, например, мотор-тестер BOSCH FSA 740 – это полнофункциональная универсальная система для моторной и системной диагностики компонентов автомобиля на базе измерительного модуля FSA и системного тестера KTS.
Проверку эффективности работы топливных форсунок с помощью мотор-тестера, как правило, начинают с проведения теста «Баланс мощности по цилиндрам» (power balance) – специальный режим диагностирования, который служит для оценки вклада каждого цилиндра в работу двигателя и выявления неработающего цилиндра или цилиндра, работающего существенно хуже остальных. Принцип проведения теста заключается в последовательном отключении цилиндров при установившейся работе двигателя (как правило, примерно на 1000-1500 об/мин). Отключение форсунок производится мотор-тестером в режиме управления исполнительными устройствами (если электронный блок управления диагностируемого двигателя поддерживает выполнение этого теста) или в ручном режиме – через отключение разъемов форсунок. После каждого отключения ждут стабилизации оборотов и фиксируют установившиеся обороты, а также показания дымности. Чем больше снижение оборотов – тем больше вклад соответствующего цилиндра в работу двигателя. Анализ дымности по результатам проведения теста дает еще более полезную информацию: если после отключения цилиндра показания дымности существенно уменьшились – значит при отключении цилиндра мы устранили источник попадания несгоревшего топлива в выхлоп – и именно в этом цилиндре надо искать проблему.
Современные электронные системы впрыска топлива, такие как система индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS), позволяют провести тест баланса по цилиндрам без их последовательного отключения. Данные электронные системы впрыска адаптируются к возникающей неисправности цилиндра и компенсируют недостаток его вклада в работу двигателя повышением топливоподачи к его форсунке. Величины, на которые ЭБУ приходится корректировать количество впрыскиваемого топлива, выводятся на экран мотор-тестера в режиме просмотра фактических параметров в виде баланса по цилиндрам. Чем больше величина коррекции, тем менее работоспособен цилиндр.
В общем случае тест «Баланс мощности по цилиндрам» и анализ величин топливных коррекций по цилиндрам достаточно надежно указывает на проблемный цилиндр, однако конкретизировать неисправность топливной форсунки с помощью него нельзя (неисправность может быть в системе топливоподачи или цилиндропоршневой группе). Поэтому самые точные данные об эффективности работы топливных форсунок мы можем получить, подключив к ним осциллограф.
Анализ осциллограммы пульсации давления топлива в трубопроводах высокого давления.
Для оценки эффективности работы механических форсунок с гидравлическим управлением подъема иглы по пульсации давления топлива в трубопроводах высокого давления используется клеммный пьезодатчик осциллографа (рис. 6.37), который при помощи пьезоэлектрического измерительного элемента преобразуют распространяющиеся по топливопроводу деформации в электрический сигнал.
Такой метод позволяет только оценивать характер изменения сигнала, но не производить абсолютное измерение давления впрыскивания. Любая аппаратура впрыскивания в исправном состоянии показывает типичную кривую давления в топливопроводе высокого давления, зависящего от параметров устройства. На кривую давления впрыскивания влияют тип распылителя, нагнетательный клапан и объем имеющегося в топливопроводе высокого давления топлива. На рис. 6.38 показана осциллограмма давления впрыскивания дизельного двигателя.
В начале подачи топлива в объеме плунжерной пары ТНВД возрастает давление. После открытия нагнетательного клапана волна давления движется от насоса к форсунке. Возникновение волны давления объясняется тем, что, вопреки общепринятому мнению, топливо при высоком давлении является сжимаемым. Чтобы сжать 1 см3 дизельного топлива на 1%, требуется давление около 100 бар, a для сжатия на 1% того же объема стали необходимо давление около 25 000 бар. Таким образом, самый податливый материал в системе впрыска – топливо, поступающее в контур высокого давления и ответственное за возникновение волн давления, которые движутся по топливопроводу со скоростью в диапазоне от 1350 до 1450 м/с.
Если давление перед иглой распылителя форсунки достигло давления открытия, игла поднимается под действием этого давления на ее конусный поясок, и начинается процесс впрыскивания топлива в камеру сгорания.
После окончания впрыскивания и посадки иглы в седло корпуса распылителя возникает кратковременное повышение давления – так называемый «запорный крюк». Величина повышения давления зависит от конструкции и степени закоксованности распылителя. Последующее резкое падение давления указывает на действие нагнетательного клапана. Если распылитель и нагнетательный клапан плотно закрыты, остающееся в топливопроводе давление образует волны, которые из-за трения в топливе медленно затухают. Характер распространения отраженных волн зависит от частоты вращения коленчатого вала, объема топлива в топливопроводе высокого давления и конструкции нагнетательного клапана.
Анализируя записанные осциллограммы пульсации давления в топливопроводах можно определить следующие параметры:
– характер изменения давления;
– величину повышения давления перед началом впрыскивания;
– давление начала и окончания впрыскивания;
– продолжительность впрыскивания;
– остаточное давление и амплитуду отраженных волн;
– наличие подвпрысков топлива.
Анализ осциллограмм напряжения питания, напряжения и силы тока сигнала управления электромагнитным клапаном форсунки.
Подаваемый в нужный момент импульс от блока управления двигателя к форсунке запускает процесс впрыска. Продолжительность открытого состояния форсунки и системное давление определяются количеством впрыскиваемого топлива. Дополнительно топливо для каждого цикла горения может делиться на несколько порций (рис. 6.39).
Сравнивая осциллограммы, полученные при работе двигателя с эталонными, определяют неисправности впрыска топлива.
Для аккумуляторных систем впрыска Common Rail с электрогидравлическими форсунками нельзя провести анализ пульсаций давления с использованием клеммных пьезодатчиков. В этом случае при помощи осциллографа можно зафиксировать осциллограммы напряжения и силы тока сигнала управления электромагнитным клапаном форсунки.
В разъеме ЭГФ имеется два вывода. На один из выводов подается «+», а другой вывод управляющий, т.е. при замыкании его на «массу» электромагнитный клапан форсунки откроется.
Для снятия осциллограмм напряжения питания необходимо подключить канал осциллографа к питающему выводу форсунки. При включении зажигания напряжение питания на выводе форсунки будет равно напряжению в бортовой сети автомобиля. Если напряжения на питающем выводе форсунки не будет, то возможны несколько причин:
– нет контакта щупа осциллографа с выводом форсунки;
– ошибка при выборе канала осциллографа;
– обрыв подводящего провода;
– неисправность управляющего ключа в электронном блоке управления.
При работающем двигателе осциллограмма напряжения питания имеет довольно сложную форму, и ее анализ затруднителен (рис. 6.40), так как питающий вывод обмотки электромагнитного клапана каждой из форсунок подключен к общему проводу, и сигналы управления одной форсункой частично отражается на осциллограммах напряжений на питающих выводах других форсунок.
Более наглядной для анализа является осциллограмма напряжения сигнала управления электромагнитным клапаном форсунки. Для снятия осциллограмм напряжения сигнала управления необходимо подключить канал осциллографа к управляющему выводу форсунки. Однако электромагнитный клапан форсунки имеет индуктивность, из-за чего при отключении питания обмотка форсунки генерирует импульс самоиндукции величиной в несколько десятков вольт. Поэтому подключать осциллограф к форсунке нужно обязательно к входу с делителем напряжения 1:10.
Форма осциллограммы, снятой с управляющего вывода форсунки, зависит от алгоритма управления, заложенного в электронном блоке управления.
При включении зажигания напряжение на управляющем выводе форсунки будет равно напряжению питания, так как напряжение питания проходит через обмотку электромагнитного клапана форсунки и попадает на вход осциллографа. А сопротивление обмотки настолько мало, что осциллограф не в состоянии зафиксировать потери напряжения на ней.
Если же при включении зажигания напряжения на управляющем выводе форсунки не будет, то тут возможны несколько причин:
– нет контакта щупа осциллографа с выводом форсунки;
– обрыв обмотки электромагнитного клапана форсунки;
– ошибка при выборе канала осциллографа.
При включении форсунки ее управляющий вывод подключается к «массе». В этот момент напряжение на этом выводе уменьшается с напряжения бортовой сети до величины менее одного вольта (это величина падения напряжения на управляющем транзисторе электронного блока управления и питающих проводах, и, обычно, она составляет несколько десятых вольта) (рис. 6.41).
При выключении форсунки (при отключении ее управляющего вывода от «массы») на осциллограмме появляется всплеск напряжения самоиндукции, величиной в несколько десятков вольт. Если в обмотке электромагнитного клапана форсунки есть короткозамкнутые витки, то напряжение самоиндукции будет значительно снижено.
После достижения максимального значения напряжения самоиндукции (т.е. после наивысшей точки графика) напряжение плавно снижается. На осциллограмме видна нисходящая дуга. В нижней части этой дуги виден характерный «бугорок» 3. Он возникает в момент посадки запорной иглы форсунки в седло, т.е. это фактический момент закрытия форсунки.
В системе Common Rail впрыску основной дозы топлива предшествует короткий предварительный впрыск, способствующий снижению уровня шума сгорания, расхода топлива, уровня токсичности выхлопа. Фрагмент осциллограммы, относящийся к предварительному впрыскиванию малой дозы топлива (рис. 15.40, область 4 – 5), состоит из тех же фаз, что и фрагмент осциллограммы, относящийся к основному впрыскиванию топлива. Но так как продолжительность впрыскивания малой дозы существенно меньше продолжительности основного впрыскивания, фаза удержания иглы распылителя форсунки в открытом состоянии во время предвпрыска меньше, чем во время основного впрыскивания.
Если момент закрытия форсунки хорошо виден на осциллограмме напряжения, то момент ее открытия хорошо видно только на осциллограмме тока. Для вывода графика тока на экран осциллографа используются токовые клещи бесконтактного типа (рис. 6.42).
Блок управления двигателем контролирует именно величину тока, протекающего через обмотку клапана форсунки; напряжение же является только лишь средством, при помощи которого задаётся величина тока. И, как видно по приведённой выше иллюстрации, график тока, протекающего через обмотку клапана, является намного более наглядным в сравнении с осциллограммами напряжений. Кроме того, график тока отражает только те процессы, которые относятся к исследуемой форсунке (в данном случае на рисунке 0.0 график тока отражает процессы предвпрыска и основного впрыска), и не отражает процессов, относящихся к «соседним» форсункам.
Как известно, после подключения к источнику напряжения, ток в обмотке электромагнитного клапана нарастает не мгновенно, а постепенно. Для открытия электромагнитного клапана форсунки требуется обеспечить ток в обмотке клапана на уровне около 20 ампер. Исходя из требований к быстродействию, время, затрачиваемое на достижение этого значения тока, должно быть сведено к минимуму. Поэтому для увеличения скорости нарастания тока в цепи во время фазы открытия электромагнитного клапана форсунки на её обмотку подаётся напряжение порядка 100 вольт со специального бустерного конденсатора (рис. 6.43).
После того как ток в обмотке электромагнитного клапана форсунки достигает уровня около 20 ампер (рисунок 0.0, 2), обмотка отключается от бустерного конденсатора и подключается к аккумуляторной батарее. Но так как обмотка клапана форсунки низкоомна, несмотря на существенное снижение воздействующего на обмотку напряжения, ток в обмотке по-прежнему продолжает расти. Дальнейшее увеличение тока могло бы вызвать перегрев и повреждение обмотки, поэтому величина протекающего через обмотку тока ограничивается. Величина тока ограничивается на уровне около 20 ампер путём применения широтно-импульсной модуляции управляющего сигнала.
С целью снижения потерь электрической энергии, величина тока во время фазы удержания иглы распылителя форсунки в открытом состоянии снижается до уровня около 12 A (поз 4 рис. 15.42). В момент снижения величины тока высвобождается запасённая в магнитном поле катушки энергия. Эта энергия высвобождается в виде возникновения Электродвижущей Силы самоиндукции (ЭДС самоиндукции) на обмотке клапана. Возникающая в этот момент ЭДС самоиндукции используется для зарядки бустерного конденсатора (обмотка клапана при этом служит источником напряжения / тока).
В момент отключения обмотки клапана форсунки от источника напряжения ток резко обрывается (поз 5 рис. 15.42), за счёт чего на обмотке клапана возникает ЭДС самоиндукции, и эта высвобождающаяся энергия так же используется для зарядки бустерного конденсатора.
В момент прихода запорной иглы в верхнюю точку на графике тока виден характерный «провал» (поз. 1, рис. 6.44).
Если на осциллограммах напряжения и тока управляющего импульса видны только начало и конец управляющего импульса, а моменты открытия и закрытия иглы распылителя форсунки не прослеживаются, то можно сделать вывод о механической неисправности клапана данной форсунки.
Время открытия форсунки можно измерить по снятым осциллограммам при помощи измерительных маркеров (рисунок 0.0, 2-3). Время открытия форсунки может изменяться в очень широких пределах, и зависеть от температуры двигателя, режима его работы и типа системы управления двигателем. Время открытия форсунки (продолжительность впрыска) – очень важный параметр, с точки зрения гидравлических свойств распылителя. Сравнивая этот параметр с базовыми параметрами работы системы возможно определить степень износа и закоксованности распылителя форсунки.
Сравнительные осциллограммы напряжений питающих и управляющих сигналов, а также полученные при помощи токовых клещей бесконтактного типа графики протекающего в цепи тока позволяют анализировать величину и качество этих сигналов. При помощи анализа осциллограмм возможно определить следующие неисправности как электрических, так и механических частей форсунки:
– обрыв подводящего провода по отсутствию напряжения на питающем выводе форсунки;
– обрыв обмотки электромагнитного клапана форсунки по отсутствию напряжения на управляющем выводе форсунки;
– наличие короткозамкнутых витков обмотки электромагнитного клапана форсунки по снижению величины напряжения самоиндукции обмотки клапана;
– механическое заклинивание электромагнитного клапана форсунки по отсутствию на осциллограммах моментов открытия и закрытия иглы распылителя форсунки;
– снижение гидравлических свойств распылителя форсунки по увеличению времени предварительного и основного впрыскивания.
Таким образом, применение данного диагностического комплекса и описанных выше методов диагностирования с достаточной достоверностью позволяет судить о техническом состоянии топливных форсунок, без их снятия с двигателя, что существенно снижает трудоемкость диагностических работ.
Электроклапана проверяют на наличие обрывов и сопротивление обмоток. Датчики системы проверятся на выдаваемое напряжение.
Учитывая особые требования системы Common Rail к попаданию в нее загрязнений, что приводит к ее повреждению, существуют определенные требования к чистоте и технологии ТО и ремонта.
Заглушки в системах Common Rail одноразовые и повторное их использование не допускается. Запрещено применять для очистки ветоши или обычной бумаги, так как они оставляют волокна, загрязняющие топливную систему. Для очистки используются специальные одноразовые салфетки.
Любой снятый элемент систем впрыска после установки заглушек отверстия должен храниться в герметичном пластиковом пакете.
После отсоединения топливопроводов категорически запрещается использовать кисточки, растворители, приспособления для очистки сжатым воздухом, ёршики, обычную ветошь.
Перед любым вмешательством в топливную систему необходимо соблюдать следующие рекомендации.
После остановки двигателя выжидают не менее 30 секунд прежде чем выполнять любые действия на элементах топливной системы, что обеспечивает снижение давления до атмосферного.
Перед ослаблением соединений элементов топливной системы, работающей под высоким давлением или перед снятием топливной форсунки при помощи соответствующего растворителя (например, Sodimac) тщательно очищают область предполагаемой работы. Наносят растворитель при помощи кисточки на уровне соединений трубопроводов и на форсунки на уровне их зажимов, при этом нельзя использовать сжатый воздух.
Сразу же после отсоединения топливопровода обязательно заглушают отверстия, через которые могут попасть загрязнения.
При каждом снятии трубопровода возврата топлива от топливных форсунок его необходимо заменять на новый. Запрещается повторное использование уплотнение форсунок.
Запрещено разбирать топливный насос высокого давления и форсунки.
Для очистки форсунок запрещается применять металлические щетки, наждачную бумагу, ультразвуковую очистку. Для очистки распылителя форсунки используют обезжириватель и протирают его чистой салфеткой.
При обслуживании современной топливной аппаратуры крайне важно выполнять ее прокачку после разгерметизации (например, после замены топливного фильтра). Это связано с тем, что при попадании воздуха в насос, особенно под нагрузкой и при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя, кулачок может развернуться поперек плунжера. Это случается и при попытке выгнать воздух из системы с помощью длительной работы стартера. При развороте кулачка начинается быстрый и необратимый износ плунжерной пары с активным образованием металлической стружки, которая расходится по всей топливной системе.
В топливную магистраль после фильтра не должны попадать частицы размером более трех микрон. Поэтому при ремонте форсунок необходимо создать практически стерильные условия.