Меню

Давление впрыска форсунками дизельного двигателя

Неисправные форсунки и их влияние на работу дизельного двигателя

Как известно, любая деталь автомобиля имеет свой ресурс, и дизельные форсунки так же не являются исключением. Даже при условии использования качественного дизельного топлива и своевременной замены фильтров распылитель и форсунка в целом рано или поздно выйдет из строя. В большей мере это обуславливается крайне жесткими условиями работы – высокая температура, высокое давление (в современных двигателях давление впрыска достигает 2000 и более бар) и механические нагрузки. Так, к примеру, при частоте вращения двигателя с механической системой впрыска 2000 об/мин игла распылителя поднимается и с ударом садится на свое посадочное место около 17 раз в секунду (для электронной системы впрыска Common Rail имеющей дробный впрыск это значение может вырасти в разы). Как следствие, на запорном конусе распылителя наблюдается усталость металла, сопровождающаяся износом и выкрашиванием.

В свою очередь это приводит к таким дефекта распылителя: падение рабочего давления впрыска; ухудшение качества распыла (распылитель «льет»), потеря герметичности распылителя; зависание иглы распылителя; потеря герметичности по направляющей цилиндрической части иглы распылителя.

Рассмотрим подробнее, что из себя представляет каждый из этих дефектов, и какое влияние на работу двигателя в целом они оказывают.

  1. 1.Падение рабочего давления впрыска.

Давление начала впрыска форсунки настраивается на определенное значение для каждой конкретной модели дизельного двигателя. В процессе эксплуатации величина этого давления неизбежно снижается по причине износа запирающего конуса, хвостовика иглы распылителя, упора иглы, торцов крайних витков пружины форсунки, упора регулировочного винта или пакета регулировочных шайб, а так же просадки пружины.

Наиболее интенсивное уменьшение давления происходит в течение первых 1000 моточасов работы новой форсунки. В дальнейшем наблюдается более замедленное падение давления начала впрыскивания топлива. В результате экспериментальных исследований установлено, что при отклонении давления начала впрыскивания от номинального значения на 6,0-7,0 МПа расход топлива возрастает на 20-25 %.

Причин этому может быть несколько.

При снижении давления впрыска уменьшается общее гидравлическое сопротивление системы плунжер-нагнетательный клапан-линия высокого давления- форсунка-распылитель в следствии этого возрастает цикловая подача секции – немного увеличивается количество топлива, подаваемого в цилиндр двигателя.

Так же пониженное давление приводит к небольшому смещению угла опережения впрыска топлива (УОВТ) в сторону более раннего, что так же негативно сказывается на работе дизеля и при очень сильно заниженном давлении может вызвать детонационный эффект.

Данных дефект так же изменяет форму факела распыла – это приводит к ухудшению смесеобразования и сгорания топлива в цилиндре двигателя (капли топлива становятся более крупными, а мощности струй не хватает для качественного перемешивания с воздухом в камере сгорания). Это приводит к снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива и появлению токсичного черного или сизого выхлопа.

При появлении подобных симптомов форсунки необходимо проверить и ели надо отрегулировать на нужное давление при помощи регулировочного винта или пакета регулировочных шайб. Проверка и регулировка форсунок осуществляется при помощи специального стенда.

Во время эксплуатации допустимо падение давления не более чем на 10% от величины правильно настроенного давления впрыска для данного конкретного двигателя.

  1. 2.Нарушена герметичность по запирающему конусу (распылитель «льет»).

При значительной степени износа запирающего конуса теряется герметичность распылителя, в этом случае часто говорят что распылитель «льет». При этом распыление на столько ухудшается, что вместо факелов туманообразного топлива наблюдаются ярко выраженные струи. Ни о каком нормальном смесеобразовании и сгорании топлива в цилиндре двигателя в этом случае не может идти речи. Так же отсутствует четкое окончание впрыска, топливо подтекает из распылителя, когда температура и давление в цилиндре уже значительно снижены.

В этом случае двигатель сильно теряет в мощности, расход растет катастрофически, наблюдается густой черный дым на выхлопе, возникают проблемы с запуском двигателя. Так же может начать расти уровень масла в поддоне двигателя из-за протекания в него несгоревшего топлива.

Исправить этот дефект можно только заменой распылителя на новый. Никакая промывка и прочистка в этом случае не поможет, а притирка и восстановление никогда не вернет распылителю качества заводского.

  1. 3.Зависание иглы распылителя.

При загрязнении дизельного топлива водой, механическими или иными примесями игла распылителя форсунки может «зависнуть», то есть заклинить в открытом или закрытом положении.

При зависании в открытом положении топливо попадает в цилиндр двигателя в большом количестве, причем в совершенно ненадлежащем качестве и не в нужный момент. Из-за этого оно не сгорает, двигатель работает неровно, троит, из выхлопной трубы выбрасываются клубы черного и белого дыма. Может наблюдаться стук и детонация. Уровень масла в поддоне обычно растет за счет протечки несгоревшего толпива.

Читайте также:  Сброс датчика давления в шинах инфинити

Если распылитель зависает в закрытом положении, топливо не может через него попасть в цилиндр. Двигатель при этом троит и наблюдается ярко выраженный стук гидроудара. Нагрузки на привод ТНВД возрастают, дальнейшая эксплуатация может привести к выходу из строя ТНВД (поломка привода, плунжера или толкателя), отрыву носика распылителя или повреждению трубки высокого давления.

В этом случае так же необходима замена распылителя на новый.

  1. 4.Потеря герметичности по цилиндрической направляющей иглы распылителя.

Пара игла-корпус распылителя хоть и является прецизионным изделием, в ней все таки имеется зазор, необходимый для обеспечения нормальной подвижности иглы. В процессе работы форсунки через этот зазор происходит утечка небольшого количества топлива, отводимого через «обратку» в дренажную систему.

В процессе эксплуатации в результате износа этот зазор увеличивается, количество отводимого в дренаж топлива так же растет, и однажды достигнет настолько большой величины, что особенно на холостых оборотах двигателя значительная часть цикловой подачи ТНВД будет попадать не в цилиндр двигателя, а в «обратку» форсунки.

Это выражается в пропусках воспламенения в цилиндре и «троении» двигателя.

Выявить этот дефект так же можно только на специальном стенде для проверки форсунок, а устранить заменой распылителя в сборе.

Новости сервиса

Команда сервиса Дизоника с радостью сообщает вам о запуске интернет-магазина запчастей.

В самое ближайшее время на сайте сервисного центра Дизоника будет запущен раздел интернет магазина топливного оборудования.

В сервисный центр дизельной аппаратуры Дизоника прибыл новый стенд 12 PSBW производства WEIFU.

Источник

Maksim0203 › Блог › Система впрыска насос-форсунками

Система впрыска насос-форсунками является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. В отличии от системы впрыска Common Rail в данной системе функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунке. Собственно насос-форсунка и составляет одноименную систему впрыска.

Применение насос-форсунок позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива, выбросы вредных веществ, а также уровень шума.

В системе на каждый цилиндр двигателя приходится своя форсунка. Привод насос-форсунки осуществляется от распределительного вала, на котором имеются соответствующие кулачки. Усилие от кулачков передается через коромысло непосредственно к насос-форсунке.

Насос-форсунка имеет следующее устройство:

плунжер;
клапан управления;
запорный поршень;
обратный клапан;
игла распылителя.

К фото:
1 винт с шаровой головкой
2 плунжер
3 плунжерная пружина
4 игла электромагнитного клапана
5 электромагнитный клапан
6 сливная топливная магистраль
7 обратный клапан
8 питающая топливная магистраль
9 пружина распылителя
10 запорный поршень
11 игла распыления
12 головка блока цилиндров
13 термозащитная прокладка
14 уплотнительные кольца
15 камера высокого давления
16 приводной кулачек
17 коромысло

Плунжер служит для создания давления топлива. Поступательное движение плунжера осуществляется за счет вращения кулачков распределительного вала, возвратное – за счет плунжерной пружины.

Клапан управления предназначен для управления впрыском топлива. В зависимости от привода различают следующие виды клапанов:

электромагнитный;
пьезоэлектрический.
Пьезоэлектрический клапан пришел на смену электромагнитному клапану. Пьезоэлектрический клапан обладает большим быстродействием. Основным конструктивным элементом клапана является игла клапана.

Пружина форсунки обеспечивает посадку иглы распылителя на седло.

Усилие пружины при необходимости поддерживается давлением топлива. Данная функция реализуется с помощью запорного поршня и обратного клапана.

Игла распылителя предназначена для обеспечения непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания.

Управление насос-форсунками осуществляет система управления двигателем. Блок управления двигателем на основании сигналов датчиков управляет клапаном насос-форсунки.

Принцип действия насос-форсунки

Конструкция насос-форсунки обеспечивает оптимальное и эффективное образование топливно-воздушной смеси. Для этого в процессе впрыска топлива предусмотрены следующие фазы:

предварительный впрыск;
основной впрыск;
дополнительный впрыск.
Предварительный впрыск производится для достижения плавности сгорания смеси при основном впрыске. Основной впрыск обеспечивает качественное смесеобразование на различных режимах работы двигателя. Дополнительный впрыск осуществляется для регенерации (очистки от накопленной сажи) сажевого фильтра.

Работа насос-форсунки осуществляется следующим образом. Кулачек распределительного вала через коромысло перемещает плунжер вниз. Топливо перетекает по каналам форсунки. При закрытии клапана происходит отсечка топлива. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 13 МПа игла распылителя, преодолевая усилие пружины, поднимается и происходит предварительный впрыск топлива.

Предварительный впрыск топлива прекращается при открытии клапана. Топливо переливается в питающую магистраль. Давление топлива снижается. В зависимости от режимов работы двигателя может осуществляться один или два предварительных впрыска топлива.

Основной впрыск производится при дальнейшем движении плунжера вниз. Клапан снова закрывается. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 30 МПа, игла распылителя, преодолевая усилие пружины и давление топлива, поднимается и происходит основной впрыск топлива.

Чем выше давление, тем больше количества топлива сжимается и соответственно больше впрыскивается в камеру сгорания двигателя. При максимальном давлении 220 МПа впрыскивается наибольшее количество топлива, тем самым обеспечивается максимальная мощность двигателя.

Читайте также:  Давление в среднем ухе превышает атмосферное

Основной впрыск топлива завершается при открытии клапана. При этом падает давление топлива и закрывается игла распылителя.

Дополнительный впрыск выполняется при дальнейшем движении плунжера вниз. Принцип действия насос-форсунки при дополнительном впрыске аналогичен основному впрыску. Обычно производится два дополнительных впрыска топлива.

Источник

GlobalAvtoNSK54 › Блог › Почему дизельные топливные форсунки выходят из строя и как их ремонтируют

Дизельный двигатель — это отличные тяговые качества и экономия на топливе, с одной стороны, и дорогостоящая топливная аппаратура, которая требует к себе особого отношения, с другой. Особенно внимательно владельцам стоит относиться к признакам неисправностей топливных форсунок.

Принцип работы топливных дизельных форсунок
Рассказ о том, что и почему может выйти из строя в форсунках, невозможен без краткого описания устройства и принципа работы этих элементов.

На современных дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail применяют форсунки двух типов – электромагнитные и пьезоэлектрические. Последние можно сравнить с «Феррари», это будет корректно и в плане скорости работы, и в плане стоимости замены элементов: пьезоэлектрические форсунки вообще не подлежат восстановлению и ремонту.

В корпусе такой форсунки установлен соленоид, клапан-мультипликатор и плунжер, который действует на иглу в корпусе распылителя. Плюс каналы для подвода и отвода топлива.

По каналам высокого давления топливо от топливной рампы подводится к игле в районе её контакта с распылителем и в полость над плунжером. Под давлением плунжер поджимает иглу к посадочному месту, и когда в нужный момент соленоид поднимается и открывает клапан-мультипликатор, происходит соединение полости над плунжером и полости сливного канала. Перепад давления (низкое над плунжером, высокое вокруг иглы) поднимает иглу: топливо впрыскивается в цилиндр.

Затем соленоид принимает прежнее положение, клапан закрывается и давление над плунжером восстанавливается. Распылитель при этом тут же закрывается иглой.

Так происходит каждый цикл впрыскивания ДТ в камеры сгорания.

Принцип действий такой же, как у электромагнитной форсунки, но исполняется алгоритм иначе.

В конструкции пьезоэлектрической форсунки есть гидрокомпенсатор, который служит посредником между пьезоэлементом и клапаном-мультипликатором. При подаче тока на пьезоэлемент тот изменяет свою геометрию всего за 0,1 мс, что позволяет делать один цикл впрыска горючего на несколько стадий, сохраняя сверхточную дозировку количества топлива.

В обычном варианте цикл впрыска делится на три этапа: предварительный впрыск (до 2 мл топлива, которое немного греет и готовит воздух в цилиндре к последующему впрыску и выравнивает давление внутри камеры сгорания), основной впрыск, завершающий (для нормального дожигания остатков топливовоздушной смеси и запуска процесса регенерации сажевого фильтра на дизельных ДВС).

В случае с пьезофорсунками, каждый из трёх этапов нормативного впрыска можно делить ещё, впрыскивая в предельно краткое время топливо несколько раз. Это позволяет добиться плавной работы дизеля — настолько, что по культуре работы он не уступит бензиновому двигателю.

Что и почему ломается в форсунках
Главные враги простых электромагнитных форсунок — сомнительное топливо и вода. Плюс роль естественного износа со временем, конечно же.

Распространённые проблемы таких форсунок — износ посадочного гнезда под шарик клапана мультипликатора. Неплотное закрытие жиклёра приводит к тому, что топливо утекает обратно через сливную магистраль. Если недостаточно давления под плунжером, топливо будет утекать через распылитель.

В первом случае машина будет глохнуть «на горячую», под нагрузкой.
Во втором — в цилиндры будет поступать слишком мало либо слишком много топлива, а топливовоздушная смесь получится обеднённой или чрезмерно обогащённой. В результате двигатель будет «троить», или появится белый дым из выхлопной трубы при работе ДВС на холостых оборотах.
Ещё одна типичная неисправность электромагнитных форсунок — когда прижимная пружина иглы теряет жёсткость.

Коррозия может вызвать ситуацию с подклиниванием клапана мультипликатора.

Выход из строя соленоида, который открывает клапан на выпуск, тоже отразится на работе двигателя не в лучшую сторону.

В результате имеем ситуацию, когда неисправность мелкого элемента топливной форсунки расстраивает нормальную работу дизельного двигателя в целом:

ДВС начинает глохнуть под нагрузкой
из выхлопной трубы валит белый дым
двигатель нестабильно работает на холостых оборотах
мотор «троит»
плавают обороты
Типичные неисправности пьезоэлектрических форсунок приблизительно такие же, как у более простых конструктивно электромагнитных собратьев. Но в силу сложного управляющего элемента к обозначенным поломкам может добавиться замыкание на «массу» пьезоэлемента. Если это произошло, мотор вообще откажется заводиться.

Другое отличие поломки пьезоэлектрических форсунок — если причина в неисправности пары игла-распылитель, и сливается много топлива, дым из выхлопной трубы будет не белым, а чёрным и обильным.

Если выходит из строя сам пьезоэлемент — дизельный мотор будет «троить» и терять в мощности, то есть перестанет выходить на нормальные обороты.

Читайте также:  Когда повышается внутригрудное давление

Как диагностируют и ремонтируют форсунки
В том случае, если в нестабильной работе ДВС владелец подозревает выход из строя топливной аппаратуры, в частности, неисправности форсунок, придётся отправиться на компьютерную диагностику. Когда она покажет ошибки в работе форсунок, их все, комплектом, снимут с мотора и отправят на диагностику на специальном стенде. Стендовая диагностика покажет, не стравливают ли форсунки топливо обратно в сливную магистраль, а если это происходит — под каким давлением.

Следующим этапом будет тестирование работы форсунок на оборудование, которое имитирует работу на двигателе, при участии ТНВД и топливных патрубков. Электронные датчики поочерёдно замерят все параметры работы каждой форсунки, и это даст направление для диагностики причин проблемы. После проверок форсунки отправляют в ультразвуковую ванну и чистят от нагара и других отложений.

После диагностики наступает этап осмотра каждой форсунки на стенде. Мастер аккуратно разбирает все мельчайшие элементы форсунки (можно сделать только на электромагнитных форсунках) и рассматривает их под микроскопом. Преимущества такого скрупулёзного подхода в том, что большинство производителей выпускают все необходимые «запчасти» для ремонта и восстановления форсунки. Установив проблему, например, с неработающим распылителем форсунки, можно заменить его на новый, тем самым вернуть элементу работоспособность бюджетным методом.

Правда, для форсунок тех производителей, комплектующие которых не найти в продаже, остаётся только две стратегии — заменять дорогостоящий элемент на новый в сборе либо искать бюджетный аналог нужной детали, но другого производителя.
После того, как все нуждающиеся в замене элементы форсунок будут заменены, мастер собирает элемент воедино. Самый ответственный этап — регулировка собираемой форсунки, и это трудная задача: каждая собранная часть измеряется индикатором, если размер не соответствует нужному диапазону — деталь снова разбирается и регулируется шайбой или стопорным кольцом. И так с каждым элементом вплоть до полной сборки форсунки.

Немаловажно также затянуть верхнюю и нижнюю часть форсунки с предельно регламентируемым моментом затяжки с помощью динамометрического ключа.

После сбора отремонтированная форсунка снова отправляется на диагностический стенд, где проверяется во всех режимах работы.

Почему не стоит ремонтировать форсунки самостоятельно
Профессиональный ремонт и восстановление форсунок — недешёвая процедура. И тем она дороже, чем больше времени владелец не обращал внимания на начинающиеся перебои в работе двигателя.

Чтобы сэкономить, многие рассматривают вариант отремонтировать форсунки у знакомых гаражных мастеров или даже пробуют выкрутить и осмотреть элементы самостоятельно.

Но такой ремонт возможен только для простых механических форсунок, никак не для форсунок системы Common Rail — электромагнитных и уж тем более пьезоэлектрических, которые вообще не поддаются восстановлению, только замене в сборе. Для проверки и ремонта электромеханических форсунок нужно специальное оборудование, а затем их заново прописывают в память ЭБУ двигателя.

Единственное, что может сделать владелец, чтобы не навредить двигателю самостоятельным вмешательством — выбрать по каталогу и рекомендациям мастера необходимые для ремонта детали: ремкомплекты, уплотнительные кольца, регулировочные шайбы, пружины, распылители и прочие элементы топливной дизельной аппаратуры.

Как продлить жизнь дизельных топливных форсунок
Важно не только выбирать лучшее топливо из доступных и не допускать попадания в топливную систему влаги (например, с конденсатом со стенок пустого топливного бака зимой), но и вовремя реагировать на возникающие неисправности, обращаясь в сервис: чем больше владелец ждёт, тем серьёзнее и дороже будет ремонт, особенно если дело в форсунках.

Перечислим основные неисправности, когда придётся посетить сервис:

загоревшийся индикатор «Check Engine»
трудности с запуском и нестабильная работа «на холодную»
чёрные клубы дыма из выхлопной трубы
необычный звук мотора
двигатель глохнет «на горячую»
нестабильная работа ДВС, «троение»
плавающие обороты
Во всех этих случаях можно подозревать некорректную работу форсунок, которые портятся от воды, плохого топлива и фактора времени.

Но проблемы с подачей топлива в цилиндры может вызвать и выход из строя элементов топливного насоса высокого давления (ТНВД) или износ подкачивающего насоса и его шестерён. И в том, и в другом случае в форсунку будет попадать мелкий абразив, металлическая стружка и пыль. Поэтому при обращении с жалобами на перебои в работе топливной системе проверять рекомендуется её всю целиком.

Итого
Дизельная топливная аппаратура Common Rail не прощает к себе халатного отношения владельца. Сомнительное топливо и игнорирование проблем выйдет боком и сильно ударит по бюджету, если речь идёт о неисправностях форсунок или ТНВД.

Не стоит экономить, надеясь на гаражных умельцев. Отдавайте дизельные топливные форсунки на диагностику и ремонт только профессионалам и будьте готовы к ремонту и замене отработавших свой ресурс элементов при пробеге порядка 200 тыс. км — очень редко форсунки служат дольше.

Источник

Adblock
detector