Common Rail: дизельний упорскування. Паливна система дизельного двигуна: як вона працює

Паливна система дизельного двигуназабезпечує появу пального у циліндрах. Це головна складова всієї конструкції автомобіля, що їздить на дизельному паливі. Розберемо її роботу та неполадки.

Пристрій паливної системи дизельного двигуна двома словами

Уся схема включає два відділи: низького та високого тиску.Ділянка низького тиску готує, а потім переводить паливо на наступний рівень, тобто в систему високого тиску. Вона, у свою чергу, необхідна для фінального введення палива в двигун, безпосередньо в камеру згоряння. Щоб приблизно представляти принцип роботи усієї схеми, розглянемо, з яких деталей вона складається. У ділянку низького тиску входить ряд цистерн, насоси, сепаратор, фільтр, підігрівач та паливний привід.

Паливо проходить через кожну деталь, перш ніж вирушити на найвищий ступінь дизельного двигуна. Наступний етап включає у собі менший ряд деталей. У принципі, якщо узагальнювати, то найважливіша частина схеми ділянки високого тиску – . Вже в нього входять різноманітні форсунки, і сам насос з'єднується з паливним проводом. Але провід уже не входить до етапу високого тиску. Також є дизельні двигуни, вони відносяться до останнього етапу.

Як запобігти несправності паливної системи дизельного двигуна?

Є низка причин, через які можуть виникнути несправності паливної системи дизельного двигуна. Але сама головна причина– це знос певних деталей. Насамперед зверніть увагу на вісь важеля регулятора – вона зношується найшвидше. Згодом може загубитися пружність гумового кільця ущільнювача, яке знаходиться на етапі низького тиску. Крім того, при активній експлуатації автомобіля відбуваються різноманітні сторонні накопичення. Необхідно періодично позбавлятися нагару і бруду, так всі деталі системи працюватимуть надійніше і довше.

Помітити якусь несправність просто, якщо, наприклад, автомобіль став не так плавно заводитися або періодично під час їзди з вихлопної труби почали лунати різкі звуки. Також неполадки у системі виявляються некоректними звуками у двигуні.

Головні причини, через які виникають проблеми із руховою системою, це неправильна експлуатація або некваліфіковане обслуговування двигуна. Всім автолюбителям незалежно від того, яким автомобілем вони пересуваються, необхідно проводити технічне обслуговування після кожних 7500 кілометрів. У технічне обслуговування входить перевірка працездатності всіх деталей, а також ряд інших дій. Вони позначені для цього автомобіля у документі його технічного обслуговування. Промивання паливної системи дизельного двигуна також відмінно підійде для усунення різноманітних несправностей.

Паливна система дизельного двигуна – шукаємо поломку

Одна з найчастіших проблем, яка може негативно вплинути на влаштування паливної системи дизельного двигуна, - це прогар поршня. Щоб цього уникнути, необхідно промивати паливну апаратуру дизеля раз на два роки. Таку процедуру навряд чи вам нададуть при технічне обслуговуванняТому вам необхідно стежити за її періодичністю самому.

Якщо ж ви все-таки допустили те, що ваша система стала непридатною, необхідно виконати ряд дій. Насамперед вам знадобиться прокачування паливної системи дизельного двигуна. Якщо після неї нічого не змінилося, треба розбиратися в проблемі докладніше. Перевірте працездатність всіх контактуючих деталей, дротів, клем, форсунок. Часто проблема може бути не такою глобальною, якою здається.

Якщо ж ви розумієте, що проблема досить серйозна, вам найкраще буде звернутися в автосервіс. Людина, яка не мала досвіду роботи з двигуном автомобіля, навряд чи сама зможе ліквідувати несправність. Також якщо ви самі не змогли виявити точну причину, вам допоможе професійна діагностика паливної системи дизельного двигуна, яку надає практично кожен автосервіс.

У багатьох автолюбителів зі словом "дизель" зазвичай асоціюється КамАЗ, що чадить. Але час і техніка йдуть вперед, і все більше з'являється на дорогах сучасних автомобілів, які мають лише характерне постукування з-під капота, що видає тип встановленого мотора. У цій статті ми розберемо пристрій, принцип роботи та конструктивні особливості системи живлення дизельного двигуна.

Особливості дизельного двигуна, такі як економічність, високий момент, що крутить, у всьому діапазоні оборотів і більш дешеве паливо, роблять його кращим варіантом для сучасних автомобілів. Сучасні дизелі останніх поколінь впритул наблизилися до бензинових моторів за шумністю та питомими характеристиками, зберігаючи при цьому переваги в економічності та надійності.

Влаштування паливної системи дизеля обумовлено необхідністю забезпечувати більш високий тиск пального.

До її складу входять такі прилади системи живлення:

1. фільтр грубої очистки;
2. фільтр тонкого очищення;
3. паливний бак;
4. паливний насос високого тиску (ТНВД);
5. насос, що підкачує;
6. форсунки.

Схема роботи загалом аналогічна схемою, за якою працює паливна система бензинового двигуна. Пальне з бака подається до ТНВД за допомогою насоса, що підкачує, шестерного або помпового типу. При цьому спочатку паливо проходить крізь фільтр грубої очистки, де відсіваються великі механічні домішки, а безпосередньо перед паливним насосом високого тиску стоїть фільтр тонкого очищення, що затримує дрібні сторонні частки. Підвищені вимоги до чистоти пального пояснюються бажанням продовжити термін служби дизеля.

Пристрій підкачувального насоса

Пристрій і схема роботи шестеренчатого насоса дизеля, що підкачує, гранично прості: це дві шестерні, що знаходяться в постійному зачепленні. Під час обертання зуби відіграють роль лопатей і створюють струм пального паливопроводом до ТНВД.

Головний елемент помпового насоса, що діє, - поршень, що нагнітає паливо. Для подачі солярки потрібно два ходи поршня: робочий (або основний) та допоміжний.
Продуктивність насоса дизельного двигуна, що підкачує, перевищує потребу насоса високого тиску, тому частина пального зливається з магістралі назад в бак.

ТНВД нагнітає високий тиск у рампі, і солярка в дрібнорозпиленому стані впорскується в циліндри дизеля. В дію цей пристрій наводиться кулачковим валом, який, у свою чергу, наводиться від колінвала двигуна і обертається з меншою частотою. Кулачок штовхає плунжер паливного насоса, який виштовхує дизпаливо до форсунок.

Влаштування паливного насоса високого тиску (ТНВД)

Схема внутрішнього пристрою ТНВД дизеля виглядає наступним чином: усередині корпусу, що є нерухомою гільзою, розташований плунжер - поршень, діаметр якого значно менше його довжини. Разом ці деталі утворюють плунжерну пару. Вони притерті між собою таким чином, що проміжок не перевищує 4 мкм, завдяки чому не відбувається витоку пального.

Такий пристрій дозволяв би забезпечити паливом мотор, що працює постійно на одних і тих же оборотах, оскільки кількість палива, що подається за один хід плунжера незмінна. Однак робота дизеля в різних режимах вимагає різної кількості пального. Для цього пристрій плунжера трохи ускладнений: на його поверхні є спіральна виточка, що дозволяє змінювати величину активного ходу за допомогою механізму повороту плунжерів.

Форсунка– це пристрій, що грає першорядну роль процесі постачання дизеля розпиленим паливом. Чим дрібніші будуть частинки, тим якісніше вийде робоча суміш і стійкішою буде робота дизельного двигуна. Щоб розпилення відбувалося рівномірно у всіх напрямках, форсунки виготовляють багатодирчастими.

Схема паливної системи

Система подачі палива дизельного двигуна має особливості.

По-перше, подача пального до камери згоряння здійснюється форсункою під колосальним тиском. Власне, за рахунок цього відбувається запалення суміші в циліндрах. На інжекторних двигунах суміш загоряється за допомогою іскри, створюваної свічкою запалювання.

По-друге, тиск усередині системи утворює ТНВД (паливний насос високого тиску). Тобто схема паливної системи (МАЗів та КамАЗів у тому числі) така, що для впорскування використовуються одразу два наоси. Один із них низького тиску, другий – високого. Перший (його також називають підкачуючим) здійснює подачу пального з бака, а другий займається безпосередньо подачею палива в форсунки.

Нижче представлена фото-схема паливної системи (КамАЗ 5320): Як бачите на фото, тут використовується набагато більше елементів, ніж на карбюраторних авто. До речі, на деяких модифікаціях двигунів КамАЗів додатково встановлюють турбокомпресор. Останній виконує функцію зниження рівня токсичності газів, що відпрацювали, і при цьому підвищує сумарну потужність ДВС. Така схема паливної системи (КамАЗ 5320-5410) дозволяє нагнітати пальне під вищим тиском. При цьому сумарна витрата палива залишається на колишньому рівні.

Робота системи живлення

Спочатку циліндри дизеля заповнюються повітрям. Поршень в циліндрі йде вгору, стискаючи повітря і при цьому підвищується температура стисненого повітря. Причому підвищується до такої температури, якої достатньо для того, щоб відбулося займання дизельного палива, вірніше суміші дизельного палива та повітря.

Як тільки температура досягає максимальної, а це відбувається в кінці такту руху поршня, відбувається впорскування дизпалива за допомогою форсунки. Паливо не просто надходить струменем, а розпорошується у дрібнодисперсну хмару. І далі під впливом температури стисненого повітря відбувається об'ємний вибух повітряно-паливної суміші. Тиск під впливом вибуху критично зростає, і саме цей тиск починає рухати поршень, що йде вниз, і при цьому відбувається робота у фізичному розумінні цього терміна.

Насос, що підкачує, забирає паливо з паливного бака і направляє його в паливний насос високого тиску (ТНВД). У ньому є кілька секцій. Число секцій відповідає числу циліндрів у двигуні. Кожна із секцій ТНВД працює на один циліндр дизельного двигуна.

Паливний насос високого тиску (ТНВД) влаштований в такий спосіб. Усередині насоса, по всій його довжині в нижній частині розташований вал, що обертається, який має кулачки. Вал ТНВД отримує обертання від розподільчого валу двигуна.

Кулачки впливають на штовхачі, які, в свою чергу, спрацьовують плунжери. Плунжер – це по суті поршень, який рухається вгору-вниз. Ідучи вгору, плунжер створює тиск палива всередині циліндра. І саме цей тиск виштовхує паливо через паливну магістраль до форсунки.

Паливо, яке надходить у паливний насос високого тиску, знаходиться під низьким тиском і його явно не вистачає, щоб змусити паливо не тільки рухатися до форсунки, а й розпорошуватися. Плунжер у своїй нижній фазі підхоплює паливо і рухає його вгору секції (циліндра). При цьому тиск значно зростає. Причому цього тиску вже вистачає для того, щоб відбулося якісне розпилення дизпалива усередині циліндра. Тиск палива всередині секції паливного насоса може досягати показника 2000 атм.

Плунжер не тільки нагнітає паливо, а й регулює кількість палива, що подається на форсунку. Для цього плунжер має рухому частину, яка може відкривати або закривати канавки всередині нього. І ця рухлива частина з'єднана з педаллю газу у кабіні водія. Від кута повороту плунжера залежить ступінь відкриття каналів проходження палива та залежить кількість палива, яке подаватиметься на форсунку. Поворот плунжера відбувається за рахунок рейки, яка з'єднана з важелем, який у свою чергу з'єднується з педаллю газу в кабіні автомобіля.

У верхній частині секції ТНВД знаходиться клапан, який відкривається під певним тиском і закривається, якщо тиск недостатньо. Тобто. якщо плунжер знаходиться в нижній точці, клапан закритий і паливо з магістралі, яка йде до форсунки, не може повернутися назад у ТНВД.

У секції створюється тиск, якого вистачає для того, щоб було здійснено упорскування палива в циліндр. Паливо надходить до форсунки магістраллю. І вже форсунка, яка є керованою, у потрібний момент розпорошує паливо всередині циліндра.

Форсунки можуть бути з механічним керуванням або електромагнітним керуванням.

У звичайній механічній форсунці відкриття отвору розпилення залежить від тиску, який виник у паливній магістралі. Отвір форсунки перекритий голкою, яка з'єднана з певною подобою поршня, розташованим вгорі форсунки. Поки тиску немає, голка перекриває вихід палива через отвір розпилювача. Як тільки паливо надходить під тиском, поршень йде вгору і тягне голку. Відбувається відкриття отвору, за яким слідує розпорошення.

Свічка розжарювання, яка знаходиться в кожному циліндрі, не призначена для того, щоб безпосередньо спалахувати паливну суміш. Свічка розжарювання попередньо розігріває повітря у спеціальній камері перед тим, як це повітря потрапляє у циліндр.

Якщо розібратися, свічка розжарювання лише полегшує запуск двигуна, оскільки повітря, перед тим як потрапляти в циліндр, вже нагріте до певної температури. У принципі, у досить теплу погоду, або коли двигун гарячий, запуск дизеля може відбутися і без попереднього підігріву повітря. Але в холодну погоду таке неможливо.

Більше сучасна системаживлення дизельного двигуна передбачає наявність ТНВД, у якому немає секцій за кількістю циліндрів, зате є загальна магістраль всім форсунок. Тобто. насос так і створює високий тиск, але він загальний для всіх форсунок. І кожен циліндр має індивідуальне впорскування палива.

Форсунки, що використовуються за такої системи, керуються не за механічним принципом, а за допомогою електричних імпульсів, які надходять від блоку управління. По суті, у кожній форсунці стоїть електромагнітний клапан, який відкриває чи закриває розпилення палива.

Електронний блок управління двигуном отримує інформацію з кількох датчиків і, переваривши інформацію, подає сигнал електромагнітний елемент управління форсунки.

Така робота системи живлення дизельного двигуна найсучасніша і найбільш економічна. Оскільки ніяка механіка не зрівняється з електронікою.

Прокачування паливної системи

Інструкція:

1. Послабте болт «обратки» на самому паливному насосі високого тиску (ТНВД), найчастіше таким болтом є болт на 17, на якому стоїть позначка «out». Однак існують інші позначки, так що будьте уважні. Наприклад, на Ніссанах, це болт не на 17, а на 19. Уважно вивчіть пристрій та інструкцію саме вашої марки автомобіля, щоб ефективно виконати прокачування дизеля.

2. Уважно стежте за тим, щоб паливо почало надходити без бульбашок, тоді можна закінчити прокачування. Якщо ж бульбашки не припиняються, то шукайте підсмоктування. Пам'ятайте, що двигун запуститься лише тоді, коли повітряних бульбашок у ТНВД не буде зовсім.

3. Якщо ж насос, що підкачує, досить слабкий, або порушена герметичність клапана, то спробуйте закачати повітря за допомогою простого автомобільного насоса, попередньо знявши шланг з ТНВД. Ці дії створять у баку тиск, який перекачає паливо, а потім потрапить у паливний насос. Тут вам буде потрібний ще перехідник, який щільно закриє шланг «обратки». Наприклад, зробіть це компресором, але уважно стежте, щоб не роздуло паливний бак.

4. Відкрутіть трубки, які підведені до форсунок. У них міститься залишкове повітря, тому для їх заповнення обертайте вручну колінчастий вал або зробіть це за допомогою стартера. Не забудьте підвести напругу до клапана відсічення палива. Для початку спробуйте пробити повітря шляхом обертання статора без від'єднання трубок, але це може призвести до повної розрядки акумулятора, тому трубки все-таки краще зняти.

5. Після появи струменя палива акуратно закрутіть трубки на місце. Упорядкуйте місце роботи, закрийте капот. Пам'ятайте, що в такий спосіб ви не тільки з легкістю запустите мотор, але й збережіть акумулятор, паливний насос і стартер. З прокачуванням паливної системи дизеля розібралися.

Система живлення дизельного двигуна відео:

Система Common Rail є системою безпосереднього впорскування дизельного палива високого тиску, що забезпечує винятково хороший розпил палива і багаторазове точне дозування впорскування в межах одного робочого циклу. Ключовими відмінностями системи Common Rail від традиційних дизелів з ТНВД з кулачковим приводом та низьким тиском подачі палива є:

паливо до форсунок подається під дуже високим тиском (до 3000 атмосфер) не безпосередньо від ТНВД, а від загального накопичувача паливної рампи або акумулятора палива;
застосовано одноканальний ТНВД, що постійно подає паливо в магістраль, та прецезійні виконавчі механізми (ТНВД, форсунки);
високий тиск упорскування забезпечує винятковий розпил палива і тим самим краще згоряння;
підйом голки форсунки здійснюється за командами ЕБУ окремим виконавчим механізмом, а не тиском палива;
процеси створення тиску та упорскування палива повністю розділені, циклова подача палива (кількість) визначається діями водія, а кут випередження та тиск упорскування - програмою ЕБУ.

Створити такий високий тиск у системі з «звичайним» ТНВД неможливо, т.к. форсунки в «звичайних» системах відкриваються тиском палива, і в трубопроводах від ТНВД до форсунок виникають «хвилі» гідравлічного тиску, що неминуче призводить до руйнування трубопроводу при перевищенні певного критичного порогу. Через це обмеження «звичайних» ТНВД із тиском понад 300 атмосфер не існує. Common Rail розвиває тиск до 3000 атмосфер та працює без значних коливань тиску.

[згорнути]

Переваги та недоліки

Розкрити...

Переваги системи Common Rail:

постійно високий тиск протягом усього циклу подачі палива, що забезпечує гарне сумішоутворення та повне згоряння суміші на холостому ходу та на малих оборотах з частковим навантаженням;
момент початку і кінця подачі палива визначається електронікою і може змінюватися в широких межах, що дозволяє точно дозувати паливо і подавати його декількома порціями протягом робочого циклу для повнішого його згоряння (до 9 порцій палива за цикл, в ранніх системах застосовувався подвійний упорскування - пілотний та основний);
попередній упорскування палива перед основною дозою покращує займання суміші, що знижує шумність;
«послівприск» дозволяє очищати фільтр сажі — додаткова порція палива, не згоряючи в циліндрах, надходить у фільтр і розігріває його до температур, при яких сажа повністю випалюється;
в цілому - зниження витрати палива і шуму двигуна при зростанні потужності двигуна і моменту, що крутить, поліпшенні екологічності;
механічно конструкція Common Rail простіше, ніж у системи ТНВД з форсунками, її ремонтопридатність вища.

Недоліки системи Common Rail:

більш складні форсунки щодо традиційних систем упорскування (вимагають частішої заміни), більш висока вартість запчастин;
утруднення чи неможливість провести ремонт чи настроювання системи власними силами, т.к. потрібний спеціальний стенд та інструменти, також дуже високі вимоги до кваліфікації персоналу сервісу для діагностики, ремонту та налаштування систем Common Rail;
необхідність для досягнення максимального ефекту великого числа різного роду датчиків, активаторів та інших елементів управління: датчик тиску в рампі, датчик потоку повітря, датчики положень розподільного валу та колінвала, температурні датчики двигуна та вхідного повітря, датчик положення педалі акселератора, датчик системи підігріву, соленоїди, клапан регулятор тиску в рампі; клапан турбонаддува; клапан рециркуляції вихлопних газів;
систему необхідно налаштовувати під пропускну здатність кожної форсунки, зокрема. після заміни форсунок;
відмова системи при розгерметизації будь-якого елемента високого тиску, наприклад, при зависанні клапана будь-якої форсунки у відкритому положенні;
високі вимоги до якості палива, ризик поломки системи через дрібні сторонні частинки палива.

[згорнути]

Розкрити...

Спрощено конструкцію Common Rail можна описати так:

паливо, готове для упорскування, постійно знаходиться під високим тиском у рампі, куди воно нагнітається спеціальним насосом відразу ж, як тільки двигун починає здійснювати перші оберти;
паливопроводам паливо під загальним тиском постійно надходить до форсунок;
форсунки відкриваються для упорскування за командами ЕБУ.

Загалом Common Rail складається з трьох основних частин: контуру низького тиску, контуру високого тиску та системи датчиків.

У контур низького тиску входять: паливний бак, насос, що підкачує, паливний фільтр і сполучні трубопроводи. Насос, що підкачує, засмоктує паливо з бака, пропускає його через фільтр тонкого очищення і доставляє під тиском 6-7 бар до контуру високого тиску (ТНВД). Він або шестерний і тоді вбудований корпус ТНВД, або електричний і знаходиться в модулі паливозабірника або в магістралі.

Контур високого тиску складається з ТНВД із контрольним клапаном, акумуляторного вузла високого тиску (рампи) з датчиком тиску, форсунок та сполучних трубопроводів високого тиску. Акумуляторний вузол є довгою трубою з поперечно розташованими штуцерами для приєднання форсунок і виконаний двошаровим. ТНВД подає паливо в акумуляторний вузол, де воно знаходиться за максимального тиску (забезпечене контрольним клапаном). Якщо контрольний клапан ТНВД відкривається (за командою ЕБУ), паливо від насоса зливальним трубопроводом надходить назад у паливний бак. Кожна форсунка з'єднується з акумуляторним вузлом окремим трубопроводом високого тиску, а всередині форсунки є керуючий соленоїд (електромагнітний або п'єзокристалічний клапан).

На сучасних дизелях Common Rail застосовують ТНВД радіально-плунжерного або плунжерного типу (компактний пристрій з одним, двома або трьома плунжерами та механічним приводом). Корпус ТНВД – з алюмінієвого сплаву, гільзи плунжерів сталеві. Щоб на холостому ходу і при малих навантаженнях насос не ганяв паливо дарма, на деяких триплунжерних ТНВД автоматично відключається одна секція, а двоплунжерні регулюються пристроями, що дозують (клапан дозування палива, керує кількістю палива на вході ТНВД залежно від потреб двигуна).

Вже в режимі прокручування коленвала стартером ТНВД створює пусковий тиск 350-400 атмосфер. На мінімальних оборотах холостого ходу – до 500–600 атмосфер, а за максимального навантаження – до 3000 атмосфер. Величину робочого тиску визначає регулятор, розташований на корпусі ТНВД або на рампі і підпорядкований ЕБУ двигуна на основі сигналів датчика тиску в рампі.

Паливна рампа призначена для виконання кількох функцій: накопичення палива та вміст його під високим тиском, пом'якшення коливань тиску, що виникають внаслідок пульсації подачі від ТНВД, розподілу палива за форсунками.

Форсунка безпосередньо здійснює упорскування палива в камеру згоряння двигуна за командами ЕБУ. Форсунки пов'язані з паливною рампою паливопроводами високого тиску. Використовуються електрогідравлічні форсунки (клапан електромагнітного типу, відносно «повільний») або п'єзофорсунки (клапан на основі п'єзокристалів, що має значно більшу швидкодію). На сучасних двигунах успішно застосовуються обидва варіанти. Золотник стискає пружину, голка форсунки відкриває шлях паливу – і воно впорскується в камеру згоряння. Упорскування триває, поки клапан форсунки не відключиться за командою ЕБУ. Таким чином, саме ЕБУ визначає час початку упорскування та його тривалість (тобто — кількість палива в циліндрі), аналізуючи показання датчиків та здійснюючи постійний контроль працездатності системи.

У системі управління використовується безліч датчиків: оборотів двигуна, положення колінчастого валу (датчик Холла), положення розподільного валу, переміщення педалі «газу», тиску наддуву, температури повітря та охолоджувальної рідини, масової витрати повітря, тиску палива, кисневий датчик (лямбда-зонд) .

[згорнути]

Діагностика системи Common Rail

Розкрити...

Діагностика електронних системпочинається зі зчитування кодів несправностей, перевірки датчиків, виконавчих механізмів. Особливих дизельних сканерів немає, є універсальні для широкого колаавтомобілів чи дилерські - на певну марку. Для вивчення сигналу з пристрою потрібний осцилограф, але вигідніше купити сканер з додатковою функцією осцилографа.

Тиск палива перевіряють манометрами. Низька - механічна, зі шкалою до 10 бар, а висока - спеціальним приладом з перехідниками і діапазоном не нижче 3000 бар. Вимірювання кількості палива, що зливається з форсунок, потребує окремого набору.

Алгоритм пошуку несправності залежить від характеру відмови. Якщо двигун не заводиться, спочатку перевіряємо цілісність приводу ГРМ. Якщо стартер обертає колінвал із зусиллям – привід ГРМ цілий, добре. Якщо без опору - погано: дизельні двигуни "втикові", при руйнуванні приводу ГРМ поршні гнуть клапана.

Якщо привід ГРМ у порядку, переходимо до перевірки паливоподачі. Електричний насос, що підкачує, включається з поворотом ключа запалювання. При зносі або пошкодженні цього насоса змінюється споживана ним потужність, ЕБУ фіксує це як несправність і записує на згадку про систему її код. Але повністю покладатися на електроніку не варто, тому підключаємо манометр до магістралі низького тиску (у механічного насоса, що підкачує, для зручності контролю є штуцер). Якщо тут тиск у нормі, переходимо до ТНВД.

Перевіряємо тиск палива в рампі в режимі прокручування коленвала стартером. Ця частина системи оснащена датчиком тиску палива – скористаємося його послугами. Підключаємо до діагностичного роз'єму сканер та знаходимо потрібний параметр. Якщо він нижче за норму, шукаємо, де ховається несправність. Винні можуть бути форсунки, електромагнітні клапани (регулятори) та сам ТНВД.

Дизель Common Rail буває неможливо пустити через несправність хоча б однієї з форсунок. Витік палива через клапан не дозволяє тиску в рампі піднятися до пускових значень. Для перевірки тиску під час пуску є спеціальний діагностичний набір (контрольний манометр, датчик тиску, трубки для підключення, заглушки замість виконавчих механізмів та мірні ємності зворотного зливу).

Відновлення працездатності насоса під силу лише спеціалізованій майстерні - з кваліфікованим персоналом та діагностичним обладнанням. Ремонт дорогий, іноді розумніше купити новий ТНВД, але в ходу відремонтовані або відремонтовані вироби.

Зношені форсунки розумно змінювати комплектом, при цьому розкид цін дуже великий. Характеристики кожної нової форсунки необхідно записати на згадку про блок управління двигуном, бо немає двох форсунок з однаковою продуктивністю, що за відсутності налаштування погано відбивається на рівномірності роботи двигуна та його динамічних навантаженнях. Хоча в кожному ЕБУ є динамічна адаптація (постійне коригування циклової подачі палива для рівномірної роботи мотора), вона не може підмінити собою початкове налаштування системи.

[згорнути]

Історія

Розкрити...

У 1934-35 р.р. був сконструйований, а 1936 р. був показаний на авіашоу в Парижі дизельний двигун Коатален (L.Coatalen). Відмінністю дизеля Коаталена від інших дизелів був упорскування палива в циліндри не гідравлічним відкриванням клапана форсунки, а механічним відкриванням і застосуванням гідроакумулятора, паливо в який нагнітається незалежним від розподільчої системи ТНВД. Фактично було показано працездатний двигун із прообразом системи Common Rail.

Вперше систему безпосереднього упорскування палива на дизельних двигунах було розроблено та впроваджено у 1939 році Радянськими інженерами при створенні двигуна сімейства В-2 (для танка Т-34) на Харківському паровозобудівному заводі. Пізніше, в середині XX століття, розробки акумуляторних систем живлення проводилися в СРСР на Коломенському Заводі, проте через недостатнє розвиток електроніки в ті часи вдалих реалізацій подібних систем не було.

Прототип автомобільної системи Common Rail був створений наприкінці 1960-х Робертом Хубером у Швейцарії, далі технологію розробляв доктор Марко Гансер зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха.

У середині 1990-х років доктор Шохей Іто та Масахіко Міякі з корпорації Denso розробили систему Common Rail для комерційного транспорту та втілили її в системі ECD-U2, яка стала використовуватись на вантажівках Hino Rising Ranger; 1995 року вони продали технологію іншим виробникам. Тому Denso вважається піонером адаптації системи Common Rail до потреб автомобілебудування.

Технологія електронного управлінняфорсунками була детально розроблена спільними зусиллями компаній Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat та Elasis. Після того, як Fiat розробив дизайн та концепцію системи, її продали німецькій компанії Robert Bosch GmbH для розробки масового продукту. Це виявилося великим прорахунком Fiat, оскільки нова технологіястала дуже вигідною, але в той час італійський концерн не мав фінансових ресурсівдля завершення робіт. Тим не менш, італійці перші застосували систему Common Rail у 1997 році на Alfa Romeo 156 1.9 JTD і лише потім вона з'явилася на Mercedes-Benz C220CDI.

[згорнути]

Розкрити...

В-2 - радянський V-подібний 12-циліндровий чотиритактний дизельний танковий двигун водяного охолодження зі струменевим розпорошенням палива. Серійне виробництво В-2 розпочалося 1 вересня 1939 року. Прийнятий на озброєння РСЧА в тому ж році в трьох модифікаціях: В-2 (500 к.с., основне застосування - танк Т-34), В-2К (600 к.с., для важких танків КВ) та В-2В (375 л.с.).

Об'єм дизеля 38,8 літра, ступінь стиснення 14 і 15 (різна для лівої та правої груп поршнів). Номінальна потужність двигуна 450лс при 1750 об/хв, експлуатаційна – 400лс при 1700 об/хв, максимальна – 500лс при 1800 об/хв. Діаметр циліндра 150 мм. Хід поршнів лівої групи 180 мм, правої – 186,7 мм. Циліндри розташовувалися V-образно під кутом 60 градусів.

Спочатку двигун розроблявся для застосування на важких бомбардувальниках, що визначило деякі конструктивні особливості дизеля, нехарактерні для двигунів сухопутних машин і зумовило дуже високу технічну досконалість двигуна. Серед них:

полегшена конструкція з широким використанням легких сплавів (у середині війни через нестачу алюмінію довелося тимчасово замінити силумін чавуном);
верхнє розташування розподільних валів, по два в кожній головці двигуна (DOHC);
4 клапани на циліндр;
сухий картер;
безпосереднє упорскування палива, струменеве сумішоутворення;
привід всіх агрегатів та систем двигуна за допомогою конічних зубчастих передач та проміжних похилих валів;
використання сталевих шпильок як основний силовий елемент для стягування головки, блоку циліндрів і картера.

Однак довести потужність до вимог авіаторів (1000-1500 к.с.) навіть шляхом застосування наддуву не вдалося, і конструкцію двигуна було відкориговано для встановлення на танки.

Двигун В-2 є родоначальником цілого сімейства швидкохідних дизелів, що застосовуються у тяжкому автотранспорті, на річкових судах, військової техніки, трактори, залізничні локомотиви, генераторні електроустановки. Станом на 2012 рік дизелі Д6, Д12, Д20 продовжують вироблятися на ВАТ «Барнаултрансмаш», а дизелі В-31, В-46, В-58, В-59, В-84, В-92С2Ф на ЧТЗ.

Розроблені в основі своєї в 30-х роках дизелі Д12 та В-2 навіть станом на початок XXIстоліття характеризуються високими питомими параметрами, їхня питома маса становить всього 2,05 кг/лс, а питома витрата палива - 165 г/лс*год. Недоліки ж обумовлені головним чином технологічними та іншого характеру обмеженнями, що були на момент розробки двигуна та його постановки у виробництво, зокрема:

неефективна робота маслознімних кілець застарілої конструкції і тим самим велика витрата олії на чад - 20 г/лс*год;
складна схема приводів розподільчих валів, що містить велику кількість механічних передач(у 1930-х роках ще не існувало приводних ланцюгів, здатних працювати на високих швидкостях) і цим підвищений рівень шуму, низький ресурс, складність в обслуговуванні;
складний збірний колінвал, вартість якого становить близько 30% від усього двигуна - в 1930-х роках ще не існувало способів об'ємного штампування таких великих деталей;
неефективна система електростартерного пуску (низький ККД стартера СТ-712, неоптимальне передавальне число);
висока швидкість зростання тиску на поршневу групу (т.зв. жорсткість роботи двигуна), що веде до зменшення загального ресурсу (причина — в не зовсім ефективному сумішоутворенні через обрану форму камери згоряння, кількість соплових отворів та деяких інших деталей);
відсутність спільного балансування колінчастого валу та маховика, що не дозволяє суттєво збільшити ресурс.

За довгі рокисерійного випуску дизелів В-2, Д12 та Д6 їх конструкція, незважаючи на появу нових матеріалів та технічних рішень, що дозволяють порівняно легко усунути зазначені недоліки, практично не зазнала змін.

Розглянемо пристрій дизельного двигунаавтомобіля. Сучасні ав-то-мо-бі-лі, які оснащені дизельними двигунами, мають низку переваг. Основні - це паливна економічність і високий момент, що крутить, який «підхоплює» прак-ти-чес-ки з холостого ходу. Останні розробки дозволили конкурувати дизельним двигунам з бензиновими навіть за такими показниками, як шумність та надійність. Уст-ройст-во двигуна автомобіля, що працює на бензині, було детально розглянуто раніше.

Базова конструкція бензинового та дизельного двигунів однакова. Основна рушійна сила- Це циліндро-порш-не-ва група (ЦПГ) з одним і тим же принципом дії. Відмінності починаються у системі клапанів. Впускні і випускні клапани значно посилені, щоб витримувати великий ступінь стиснення. У «ді-зе-ля» вона вища вдвічі. З цієї ж причини дизельний двигун на порядок важчий і габаритний, ніж бензиновий (при рівних обсягах).

Головна та принципова відмінність пристрої дизельного двигунаполягає у паливній системі. Формування, подача та займання палива відбувається різними способами.

У бензиновий двигунпаливо поєднується з повітрям ще до подачі в циліндри. А після подачі бензин спалахує за допомогою іскри від свічок запалювання. А в дизельному роздільна подача повітря та палива. Повітря надходить у циліндр першим, де після нагрівання до 700-800 ° С до нього додається (впорскується під високим тиском) дизельне паливо. Завдяки високій температурі повітря відбувається миттєве займання.

Самозаймання солярки можна порівняти з невеликим вибухом, що призводить до різкого збільшення тиску всередині ЦПГ. Саме з цієї причини дизельний двигун працює голосніше та жорсткіше. Натомість він може працювати на збіднених паливних сумішах, завдяки чому суттєво економить паливо. За рахунок меншого споживання та менш збагаченої суміші у дизельних двигунів шкідливі викиди в атмосферу суттєво нижчі, ніж у бензинових.

Підвищений шум і вібрація, менше кінських сил при рівному обсязі, поганий запуск за мінусової температури – це «легендарні» дизельні недоліки. Але це, скоріше, відноситься до попередніх поколінь моторів. Сучасні розробки дозволили усунути більшість недоліків.

Дизельні двигуни бувають кількох типів. Вони відрізняються будовою камери згоряння. Розглянемо кожен тип докладніше.

1. Безпосереднє упорскування в дизельних двигунах

Безпосереднє упорскування у дизеля – це коли паливо впорскується над поршнем (див. робота поршня), а циліндр виконує роль камери згоряння так само як і в інжекторних бензинових системах. Раніше така технологія використовувалася тільки в двигунах ог-ром-ного обсягу з низькими оборотами. І не набувала широкого поширення.

Зараз вдалося досягти прогресу завдяки електронно-керованим паливним насосам високого тиску, оптимізації паливної суміші та низці інших нововведень. Мотор з такою системою подачі палива може спокійно працювати на оборотах до 4500, при цьому значно покращилися показники економічності, шуму і вібрацій. Щоправда, вартість обслуговування також зросла.

2. Роздільна камера згоряння у дизельних двигунах

Тип дизельних двигунів з роздільною камерою згоряння відрізняється від безпосереднього упорскування наявністю додаткової камери. Така камера розміщується в головці блоку циліндрів і, як правило, є вихровою. Циліндр з'єднаний з камерою спеціальним каналом. Завдяки цьому повітря, яке подається під тиском, утворює вихор для кращого займання.

Самозаймання палива починається безпосередньо в додатковій камері і переходить у сам циліндр. За рахунок такого порядку тиск у циліндрі наростає поступово, що дозволяє збільшити максимальні оберти. Рівень шуму двигуна з такою системою набагато нижчий.

Переважна більшість позашляховиків та легкових автомобілівоснащується дизельними двигунами з роздільною камерою згоряння.

Пристрій паливної системи дизельного двигуна є його основою. Паливна система складається з паливного насоса високого тиску, дизельного паливного фільтра та форсунок дизельного двигуна. Від стану цих елементів залежатиме правильна подача палива та надійність роботи двигуна загалом.

Головне завдання - це подати необхідне кількість палива з потрібним тиском і в потрібний момент часу. Усі етапи відбуваються на великій швидкості та під високим тиском. Щоб забезпечити достатню надійність, необхідно використання високоточних і складних механізмів. Все це складається в досить дорогу систему зі складним настроюванням. Розгляньмо кожен елемент пристрою паливної системи дизельного двигуна окремо.

Паливний насос високого тиску (ТНВД)

Паливний насос високого тиску – основний дорогий та складний елемент. Його головна функція – керування подачею палива за допомогою певних програм. Залежно від того, наскільки сильно ви тиснете на педаль газу, насос подає строго необхідну кількість палива форсункам. При цьому враховується температура двигуна, положення дроселя, кількість повітря, тиск тур-бо-над-ду-ва і безлічі інших факторів.

Існують ТНВД декількох типів, але найпоширеніший - це рас-пре-де-ли-тель-ний тип. Його встановлюють практично на всі сучасні легкові та позашляхові авто.

Насоси такого типу заслужили популярність завдяки своїй компактності та точності роботи. Паливо розподіляється по циліндрах рівномірно. До того ж, за рахунок швидкісних регуляторів паливний насос високого тиску відмінно справляється зі своєю роботою на високих оборотах.

У ТНВД такого типу є одне слабке місце– вимогливість до якості солярки. Усі внутрішні частини насоса змащуються паливом, а деякі елементи мають мініатюрні проміжки. Тому погано очищена солярка низької якості може дуже швидко вивести з ладу цю дорогу складову паливної системи.

Для ефективної роботи всієї системи важливим є стан форсунок дизельного двигуна. Це високоточний елемент, який піддається величезним навантаженням. Сама форсунка складається з корпусу та розпилювача. Робочий тиск у всій топ-ливної системі визначається регулюванням тиску відкриття голки розпилювача форсунки. Розпилювачі бувають двох типів – штифтові та дірчасті. Від правильної роботи розпилювачів залежить витрата палива, потужність двигуна та екологічні показники вихлопу.

Голка розпилювача рухається строго кожен другий оборот двигуна і не-по-редст-вен-но потрапляє в камеру згоряння. Тому матеріали для виготовлення використовують дуже міцні та стійкі до високих температур. Це не могло не позначитися на ціні – форсунки дизельного двигуна досить дорогі.

Дизельний паливний фільтр є найпростішим елементом системи, але виконує дуже важливу роль. Сучасні ТНВД, як писали вище, дуже чутливі до якості палива. Тому фільтр повинен запобігти за-со-ре-ня і не тільки. Дизельні паливні фільтризатримують не лише сміття, а й воду. Вода відокремлюється від солярки і прямує в спеціальний відстійник, який необхідно іноді зливати.

Фільтри підбираються строго під оп-ре-де-лен-ну марку двигуна. Вони можуть відрізнятися пропускною здатністю, ступенем фільтрації, чутливістю до виявлення води та іншими специфічними пара-мет-ра-ми.

У разі проведення сервісних робіт може знадобитися видалити залишки повітря із паливної системи. Для цього передбачено насос (див. паливний насос двигуна) з ручним підкачуванням, який розміщують вгорі на корпусі фільтра.

Для умов суворого клімату деякі моделі комплектують електропідігрівом фільтра. Така опція допоможе завести машину у мороз, а також усуне кристалізацію дизельного палива.

Запуск дизельного двигуна

Для запуску дизельного двигуна необхідні свічки розжарювання. Це елементи, встановлені в камері згоряння. Вони активуються при включенні запалення та нагріваються до 900°С за пару секунд. Такої температури достатньо для са-мо-вос-пла-мене-ня палива.

Існує індикатор готовності до запуску дизельного двигуна на панелі приладів. Пробувати заводити автомобіль слід лише, коли згасне контрольна лампа.

Для забезпечення стабільної роботи непрогрітого двигуна свічки продовжують свою роботу ще 20-30 секунд, після чого автоматично відключаються. Передпусковий підігрів останніх поколінь здатний забезпечити запуск дизельного двигуна під час морозу до -30°С.

У дизельних двигунах з турбонаддувом турбіна дозволяє збільшити потужність і еластичність. Це стає можливим за рахунок додаткового нагнітання повітря на камеру згоряння.

Бувають механічні нагнітачі, які наводяться в дію за допомогою ременя. Але найбільш поширені турбокомпресори, які працюють за рахунок тиску від-ра-бо-тан-них газів. У дизеля тиск випускний системи вдвічі вище, ніж у бензинових моторів. Це дозволяє працювати турбіні з мінімальними обертами та уникнути ефекту «турбоями».

За більшу потужність дизельного двигуна з турбонаддувом доведеться платити якіснішим моторною олією(компресор дуже чутливий до цього пара-мет-ру). Також турбіна працює під високим навантаженням, тому її ресурс рідко перевищує 150 000 км.

Заголовок

У дизельному моторі суміш, що надходить, спалахує самостійно. Тобто в цьому процесі не бере участі іскра запалювання. Свічки розжарювання, що встановлюються в циліндричній головці пристрою, необхідні для виконання важливої функції. Головним їх завданням є нагрівання повітря, яке знаходиться всередині камери згоряння, коли двигун автомобіля ще повністю не прогрітий.

Нагрівання повітря за допомогою свічок розжарювання трохи полегшує спалах суміші.

Коли мотор буде запущений, свічки розжарювання повинні бути відключені в обов'язковому порядку. В іншому випадку їх нагрівальні елементи розжаряться, і свічки можуть зламатися.

Вимоги до дизельної паливної суміші

Паливна система дизельного двигуна зможе нормально функціонувати тільки в тому випадку, якщо паливо буде правильно підібране. Використовувати бензин не слід, оскільки він не поєднує всіх необхідних характеристик.

Дизельне паливо має такі переваги:

Воно має більшу в'язкість у порівнянні з бензином, через що воно повільніше запалюється;
При цьому температура кипіння рідини є більш високою, а отже відбувається випаровування меншої кількості речовини;
Крім того, через спеціальний склад, самозаймання стає менш вираженим, а це дуже важливо для моторів з високими оборотами. Особливо це помітно при витраті пального. Також велику роль склад грає і для експлуатаційних характеристикмашини. Здатність дизельного пального до самозаймання зазвичай вимірюється з допомогою цетанового числа. Так, чим воно вище, тим швидше відбудеться самозаймання речовини. Як правило, дизельне паливо, яке застосовується в автомобілях, не має цетанового числа вище 50 одиниць;
Однією з головних умов нормальної роботи пристрою вважається чистота суміші. Адже якщо в ньому будуть якісь сторонні частинки, то упорскування пального відбуватиметься з деякими труднощами. В результаті роботу системи буде порушено. Тому слід використовувати спеціальний фільтр, який служить для очищення пального від різних механічних частинок, води та органічних домішок.

Умови нормальної роботи системи

Щоб паливна апаратура дизельних двигунів працювала стійко, мають бути дотримані такі умови:

Високий тиск та температура камери згоряння;
Змішування рідини з повітрям у оптимальному обсязі;
Кут випередження упорскування обов'язково повинен відповідати частоті обертання колінчастого валу;
Параметри повітря також повинні знаходитись на найбільш сприятливому для роботи апаратури рівні. Адже тут після впуску палива та його стиску визначаються всі необхідні параметри. До таких відносяться: ступінь стиснення двигуна, температура стінок на головці поршня, заповнення камери повітрям, також встановлення його кількості.

Найбільш помітна відмінність дизельних автомобілівполягає в наступному: ступінь стиснення, що показує, наскільки зменшилася ємність циліндра під час холостого ходу, є іншою.

Як правило, у бензиновому двигуні вона не перевищує 10, а в дизельних моторах це число може бути збільшено до 20 і більше. Адже чим вищий цей параметр у двигуні, чим більша температура камери згоряння, тим легше здійснюється запалення паливно-повітряної суміші. А відповідно, запуск двигуна також відбувається набагато швидше, що збільшує його експлуатаційні характеристики.

Будова системи

Паливна апаратура складається з таких елементів:

комплект форсунок;
насос високого тиску;
трубопровід, що працює навіть за дуже високого тиску, який з'єднує форсунки.

За рахунок кута випередження упорскування можна дізнатися, за яку величину, що вимірюється в градусах, починається упорскування паливної суміші в циліндр. Тиск повітря у системі може бути підвищено через використання механічного чи інерційного наддуву. Дизельні моторизазвичай оснащуються турбокомпресорами, що необхідно для підвищення економічності в роботі пристрою завдяки використанню енергії вихлопних газів, які ще не встигли вийти назовні.

Пристрій

Паливна апаратура включає:

розпилювач, що має кілька отворів, через які струмінь рідини потрапляє до камери згоряння;
форсунка, яка складається з розпилювача та механізму регулювання тиску;
паливний фільтр, що очищає речовину, яка надходить на ТНВД, що захищає систему упорскування від пошкоджень.

Навіщо потрібна паливна система?

Призначення апаратури полягає в наступному: за допомогою механізму відбувається транспортування палива до форсунок. Це відбувається під високим тиском, який становить кілька десятків мегапаскалів.

Важливо враховувати, що кількість рідини, що нагнітається, не повинна бути вище або нижче встановленої норми. Тобто воно має повністю відповідати параметрам двигуна. Ось тому на ТНВД встановлюється особливий всережимний регулятор. Тривалість упорскування, а також кількість пального, зосередженого в камері, визначаються положенням циліндра апаратури. А ось початок та кінець упорскування можна визначити за рахунок проходження плунжером необхідних отворів, які має циліндр. Ще одним дуже важливим фактором роботи системи вважається тиск початку відкриття форсунки, яке визначає рівень упорскування.

Регулювання паливної апаратури

Цей процес полягає в тому, щоб діагностувати та відремонтувати форсунки, а також ТНВД. Виконати таку процедуру в домашніх умовах дуже складно, адже вона не лише потребує певних умінь та навичок – для її виконання можуть знадобитися спеціальні інструменти.

Діагностувавши систему вчасно, можна застерегти себе від зіткнення з різними проблемами. Тільки після знаходження « слабкої ланки» можна розпочинати виконання та інших дій.

Звісно, деякі операції з ремонту паливної системи можна спробувати здійснити самостійно. Однак у такому разі можливий ризик пошкодження деталей, а отже, посилення ситуації. Та й взагалі, для цього процесу потрібне спеціальне дороге обладнання, яке не доцільно купувати лише для одного поодинокого випадку.