Признаки неисправности регулятора давления топлива — определяем вместе

Признаки неисправности регулятора давления топлива — определяем вместе

5 25 Августа 2015

• Признаки неисправности регулятора давления топлива — определяем вместе
• Устройство и работа РТД
• Признаки неисправности регуляторов
• Как проверить и заменить регулятор?

Здравствуйте, постоянные наши читатели и гости сайта! Не так давно мы с Вами говорили о датчике уровня топлива, обсуждали принцип его работы, причины поломки и способы их устранения. Возможно, кто-то и не знал этих особенностей, но про существование самого датчика наверняка слышали все.

А знаете ли вы что такое регулятор давления топлива и какие функции на него положены?Уверена, многие даже не догадываются, не говоря уже про диагностику и ремонт такого устройства. Ну что ж, трагедии в этом нет, а восполнить пробелы в знаниях на этот счет (если они конечно есть) Вам сможет помочь данная статья.

Сommon Rail в действии

Топливный насос низкого давления (его роль может выполнять подкачивающая секция, расположенная в корпусе ТНВД либо электрический насос в топливном баке) подает топливо под давлением 2,6-7 бар к ТНВД, в котором и происходит нагнетание давления топлива. При прокрутке двигателя стартером ТНВД способен создавать давление 500-600 бар. После запуска двигателя эта величина вырастает до 1300-2000 бар.

В рейке постоянно поддерживается оптимальное давление, величина которого контролируется с помощью датчика давления, лишнее топливо сбрасывается регулятором в магистраль обратного слива. Регулятор может располагаться в топливной рейке либо в корпусе ТНВД. Дополнительно в рейке может быть вмонтирован клапан экстренного сброса топлива, предотвращающий разрыв рейки в случае нештатной ситуации. Также для более точной работы в некоторых системах в топливную рампу вмонтирован датчик температуры топлива. В некоторых вариантах системы можно встретить отдельную форсунку, использующуюся для увеличения дозировки топлива и прожига сажевого фильтра, в других системах работа двигателя в режиме прожига достигается изменением ЭБУ момента впрыска и количества подаваемого в цилиндры дизеля.

Форсунки

Под давлением топливо подается к форсункам, которые могут быть 2 видов.

• Электрогидравлические. Представляют собой обычные электромагнитные форсунки, поднятие иглы распылителя и подача топлива в которых осуществляется после подачи напряжения на электромагнитный клапан. Электромагнитные форсунки очень надежные и имеют высокий уровень ремонтопригодности.
• Пьезоэлектрические. Пьезокристалл при подаче на него напряжение очень быстро расширяется, позволяя игле подыматься в 3-4 раза быстрее, нежели в случае с электромагнитной форсункой. Это повышает быстродействие форсунки, благодаря чему за такт можно осуществить большее количество впрыска дизеля в камеру сгорания, а также точнее отмерить подаваемую порцию горючего. Но сложность конструкции оборачивается меньшим ресурсом и трудностями в ремонте.

Топливная система Сommon Rail была разработана специалистами компании Bosch, которой и принадлежит основная доля рынка дизельных систем впрыска. На данный момент существует 5 генераций ТНВД Bosch системы Сommon Rail.

• СР1 – трехплунжерный ТНВД с подкачивающей секцией, расположенной в баке. Насос лишен клапана дозирование топлива, его функцию выполняет регулятор давления, вмонтированный в рейку (отличительная черта систем с СР1). Чаще всего СР1 комплектуются электромагнитными форсунками.
• СР1Н – усовершенствованный вариант СР1. Вместо подкачивающего насоса в баке, в корпус ТНВД вмонтирована механическая подкачивающая секция. Главная особенность – наличие клапана регулировки количества топлива, нагнетаемого в рейку. По сравнению с СР1, обеспечивает большое давление – 1600-1800 бар. Также большая эффективность достигается за счет возможности принудительного отключения одного из плунжеров, когда в большом количества горючего нет необходимости.
• СР2 – ТНВД, предназначенные для тяжелого коммерческого транспорта.
• СР3. Отличительная черта – количество нагнетаемого топлива регулируется не в контуре высокого давления, а еще на подходе к плунжерам путем контроля объема топлива, подаваемого к насосу. СР3 имеет механическую топливоподкачивающую секцию (варианты с электронасосами крайне редки). Двигатели с ТНВД СР3 оснащались только пьезоэлектрическими форсунками CRI 3.
• СР4. ТНВД имеет две модификации: одноплунжерный CP 4.1 (создаваемое давление – 1800 бар) и 2-плунжерный CP 4.2 (максимальное давление – 2000 бар). ТНВД имеет встроенный регулятор давления и механическую секцию низкого давления (5 бар). Большинство двигателей с СР4 оснащаются пьезофорсунками, но существуют системы и с электрогидравлическими инжекторами.

Помимо Bosch, производством компонентов и усовершенствованием системы Сommon Rail занимаются Delfi (Lukas), Densо и др.

Управление

Посредством данных, полученных от датчика положения педали газа, ЭБУ понимает желаемый водителем уровень крутящего момента. Считывая данные с ДВКВ, ДВРВ, ДМРВ, ДТОЖ, датчика наддува, датчика температуры топлива в рампе, электронный блок управления двигателем оценивает фактическую режимную нагрузку на мотор и решает, в какой момент нужно подать сигнал на форсунки и сколько топлива впрыснуть в цилиндры за цикловую подачу.

Устройство автомобилей

Рампа или аккумулятор высокого давления (Rail) принимает от ТНВД и хранит топливо под высоким давлением. Включение в систему питания этой своеобразной емкости для хранения запаса топлива под высоким давлением позволяет решать одну из характерных для дизеля и других систем впрыска проблем — уменьшить пульсацию давлений в трубках, подводящих топливо к форсункам.

Не секрет, что трубка высокого давления является слабым звеном цепочки, организующей подачу топлива в классической системе впрыска (дизеля или бензинового двигателя Common Rail). Порционная подача топлива непосредственно к форсункам от ТНВД приводит к тому, что соединяющая эти агрегаты трубка выглядит, образно говоря, как мягкий резиновый шланг, по которому перекатываются шарики.
Конечно же, даже верхпрочный металл может не выдержать такую цикличную нагрузку, особенно, когда частота перекатывания «шариков» топлива совпадет с собственной частотой колебаний трубки, т. е. в случае резонансных явлений. Трубка попросту лопнет, и это бывает довольно-таки часто. И промежуточный накопитель — рампа — один из способов решения данной проблемы. Благодаря рампе топливо под высоким давлением постоянно «дежурит» у входа в форсунки, и пульсация отсутствует.
Кроме этого, рампа обеспечивает относительное постоянство давления впрыскивания при открытии форсунки.

Аккумулятор высокого давления в общем виде имеет форму трубки (рис. 1). В зависимости от конструкции двигателя конкретное исполнение аккумулятора может иметь разные формы.
На аккумулятор могут устанавливаться датчик давления топлива и клапан ограничения давления. В качестве дополнительного оборудования могут устанавливаться ограничители расхода топлива и клапан регулирования давления, если он не расположен на ТНВД.
Топливо из ТНВД направляется через магистраль высокого давления к впускному штуцеру аккумулятора (рампы). Из топливной рампы оно распределяется по отдельным форсункам.

Давление внутри аккумулятора измеряется датчиком давления топлива (рис. 2) и ограничивается клапаном регулирования давления (рис. 3) до максимально допустимой величины в зависимости от параметров конкретной системы впрыска.
Через ограничитель расхода топлива, который дросселирует поток топлива, последнее под давлением поступает к форсункам.

Объем аккумулятора (рампы) постоянно наполнен топливом, находящимся под давлением. Величина этого давления поддерживается на постоянном уровне даже при больших нагрузках на двигатель, когда возрастает расход топлива через форсунки.

Клапан регулирования давления

Клапан регулирования давления устанавливает величину давления в аккумуляторе высокого давления (топливной рампе) в зависимости от нагрузки на двигатель.
При слишком высоком давлении в рампе клапан открывается и часть топлива из рампы отводится через магистраль обратного слива назад к топливному баку.
При падении давления в топливной рампе клапан закрывается и размыкает контуры высокого и низкого давления.

Клапан регулирования давления 3 (рис. 2, а ) устанавливается либо непосредственно на ТНВД, либо отдельно. Крепится через фланец к корпусу ТНВД или аккумулятору высокого давления.
Якорь 2 прижимает шарик 1 клапана к седлу под действием пружины клапана 4 так, чтобы разъединить контуры высокого и низкого давления.
Включенный электромагнит 3 перемещает якорь, прикладывая дополнительное усилие к прижатию шарика к седлу.
Весь якорь омывается топливом, которое смазывает трущиеся поверхности и отводит лишнее тепло.

Рис.2, а. Клапан регулирования давления:
1 — щарик клапана; 2 — якорь; 3 — электромагнит; 4 — пружина клапана; 5 — электрический штекер

Клапан регулирования давления имеет два контура:

• медленный (электрический) контур регулирует среднюю изменяющуюся величину давления в аккумуляторе высокого давления;
• быстрый (гидромеханический) контур выравнивает высокочастотные колебания давления.

Принцип работы клапана рассмотрим для двух позиций.

Клапан регулирования давления отключен.
От аккумулятора или на выхода ТНВД топливо под высоким давлением подается ко входу клапана. Так как обесточенный электромагнит не развивает никаких усилий, сила давления топлива преодолевает силу действия пружины. Клапан открывается и остается в таком положении большее или меньшее время в зависимости от цикловой подачи.
Пружина подобрана таким образом, чтобы устанавливалось давление топлива около 100 бар.

Клапан регулирования давления включен.
Если необходимо повысить величину давления, то сила действия электромагнита дополняет силу давления пружины. Якорь смещается вниз, уменьшая диаметр проходного сечения, до тех пор, пока объединенное усилие электромагнита и пружины не уравновесится давлением топлива. Затем якорь остается в этом положении, поддерживая постоянное давление.
Величина давления может варьироваться в зависимости от изменения величины подачи топлива в аккумулятор.
Давление в клапане может снижаться также из-за увеличения расхода топлива, впрыскиваемого через форсунки.

Усилие электромагнита пропорционально силе управляющего тока. Управление клапаном осуществляется ШИМ-сигналом. Благодаря этому регулируется расход топлива на слив. Тактовая частота в 1 кГц достаточна для того, чтобы избежать возмущающих движений якоря и соответственно колебаний давления в топливном аккумуляторе.

В более современных системах впрыска регулирование давления происходит дозировкой количества топлива, поданного к ТНВД. Таким образом, уменьшаются энергетические потери.

Клапан ограничения давления

Клапан ограничения давления поддерживает определенную величину давления в аккумуляторе, выполняя фактически роль редукционного (предохранительного) клапана. Несмотря на одинаковый принцип работы, на разных моделях двигателей внешне этот клапан может отличаться (см. рисунок 3).

Механический клапан ограничения давления включает следующие конструктивные элементы:

• корпус с наружной резьбой для вворачивания в топливную рампу и с внутренней резьбой для вворачивания упора сердечника клапана и присоединения магистрали обратного слива;
• подвижный сердечник клапана;
• пружину клапана.

Принцип работы этого устройства не отличается от общего принципа функционирования механических клапанов ограничения давления.
Корпус клапана со стороны аккумулятора имеет канал, запираемый конусом сердечника клапана. Пружина плотно прижимает конус к седлу клапана при нормальном рабочем давлении, так что аккумулятор (рампа) остается закрытым.

В случае, когда величина давления в аккумуляторе превысит рабочее значение, конус под действием давления отходит от седла и находящееся под высоким давлением топливо через перепускные каналы отводится в магистраль обратного слива.
В результате давление топлива в топливной рампе снижается до оптимального (для данной системы) уровня.

Ограничитель расхода топлива

Ограничитель расхода топлива в системе Common Rail применяют, в частности, на двигателях тяжелых грузовых автомобилей. Он предназначен для предотвращения маловероятного случая, когда форсунка увеличивает продолжительность впрыскивания, например в случае зависания иглы. Чтобы выполнить эту задачу, ограничитель при превышении максимально допустимого количества поступающего из аккумулятора топлива перекрывает магистраль к соответствующей форсунке.
Ограничитель расхода топлива (рис. 4) состоит из металлического корпуса 5, на торцах которого выполнена резьба (наружная или внутренняя) для ввинчивания в аккумулятор высокого давления и для соединения с магистралью, ведущей к форсунке.

Внутри ограничителя расхода топлива находится сердечник 3, отжимаемый пружиной 4 в направлении аккумулятора высокого давления (топливной рампы).
Сердечник уплотняется по стенке корпуса. Продольный канал, имеющий в сердечнике переменный диаметр, заканчивается поперечными перепускными дроссельными отверстиями 8 с точно подобранной пропускной способностью.

Рис. 4 . Ограничитель расхода топлива (схема):
1 — канал со стороны топливной рампы; 2 — ограничительная шайба; 3 — сердечник ограничителя; 4 — пружина ограничителя; 5 — корпус ограничителя; 6 — канал со стороны форсунки; 7 — седло сердечника ограничителя; 8 — дроссельное отверстие

Работа в обычном режиме

В положении покоя сердечник 3 упирается в ограничительную шайбу 2. Открытие форсунки в момент впрыскивания топлива немного снижает давление в ведущей к ней магистрали. В результате сердечник под действием потока топлива из аккумулятора смещается к форсунке (на рис. 4 – вниз), вытесняя при этом смещении некоторое количество топлива для поддержания необходимого давления в магистрали.
Когда впрыскивание завершается, сердечник останавливается, не доходя до седла 7. Затем пружина 4 отжимает его назад в исходное положение против потока топлива, продолжающего перетекать к уже закрывшейся форсунке через дроссельные отверстия 8.

Параметры пружины и дроссельных отверстий подобраны таким образом, что даже при максимальной подаче топлива (включая резервный запас) сердечник способен вернуться в исходное положение, в котором пребывает до начала следующего цикла впрыскивания.

Работа с большой утечкой топлива

Если расход топлива при впрыске значительно превышает необходимый уровень, то под действием сильного потока топлива сердечник садится в седло и перекрывает доступ топлива к форсунке. До остановки двигателя сердечник остается в этом положении, а затем пружина возвращает его назад.

Работа с малой утечкой топлива

Если расход топлива при впрыскивании незначительно превышает необходимый уровень, то после нескольких циклов впрыска сердечник ограничителя постепенно смещается к седлу, а затем точно так же, как и в случае с большой у течкой топлива, перекрывает подачу топлива к форсунке до остановки дизеля.

Проверка регулятора методом подмены

Третий метод тоже существует. Его может использовать тот, у кого отсутствует аппаратное обеспечение для проверки, но есть возможность просто поменять регулятор на заведомо рабочий или новый.

Мы рекомендуем не затягивать с диагностикой и при необходимости заменой регулятора давления топлива. Своевременная диагностика поможет избежать дорогостоящего ремонта топливной аппаратуры в будущем.

Как обнаружить неисправность?

Существует ряд особенностей в работе автомобиля, по которым и может быть заподозрен выход из строя РДТ. Рассмотрим эти признаки плохой работы регулятора давления топлива:

• Запуская двигатель надо достаточно долго крутить стартер и одновременно держать выжатой педаль газа.
• На холостых, или низких оборотах наблюдается крайне неустойчивая работа двигателя, вплоть до того, что он может глохнуть. Попытка подгазовывать не приводит к должному результату – мощность практически не увеличивается.
• Замечаются резкие перепады оборотов мотора на холостую.
• Потеря ускорения после переключения передач или резкие рывки автомобиля во время движения.
• Значительное увеличение расхода горючего.
• Подтеки горючего на шлангах системы. При этом их замена и установка новых хомутов не приводит к лучшему результату.

Если в работе автомобиля встречается один, или же несколько перечисленных признаков, можно заподозрить сбой в работе регулятора давления топлива. Как это проверить? Так как датчик регулятора давления топлива нельзя отнести к электронным или электрическим элементам и проверить его работу с помощью приборов автомобиля нет возможности, то потребуется прибегнуть к дополнительным инструментам.

Устройство и принцип работы

Состоит топливный регулятор из следующих элементов:

• Корпус. Изготавливается из металла и отличается высокой герметичностью, необходимой для предотвращения утечки топлива и потери давления.
• Мембрана (диафрагма). Реагирует на избыточное давление и открывает сливную магистраль.
• Обратный клапан. Расположен на входе.
• Пружина. Оказывает дополнительное давление на диафрагму клапана.
• Штуцеры для крепления магистралей впуска и слива топлива.
• Уплотнители. Обеспечивают герметичность системы на входе и выходе.

Принцип работы механического регулятора объема топлива прост. Мембрана разделяет внутреннее пространство корпуса на две камеры (топливную и воздушную). В первую при помощи насоса подается топливо, которое оказывает некоторое давление на мембрану. Обратный клапан при этом препятствует возврату топлива во впускную магистраль, что позволяет создавать давление, необходимое для работы мотора.

Классическая конструкция клапана представляет собой механический узел, работа которого основана на разнице давлений. В системах типа Common Rail вместо топливного регулятора может быть использован электромагнитный клапан, управляемый ЭБУ двигателя.

С обратной стороны мембраны (во второй камере) расположена пружина, запирающая регулятор. Эта камера при помощи шланга соединена с впускным коллектором, в котором при различных режимах формируется некоторый уровень разрежения воздуха, что также воздействует на диафрагму. В момент, когда давление топлива превышает суммарное воздействие пружины и разрежения во впускном коллекторе, клапан открывается, сбрасывая часть горючего.

Таким образом, чем меньше разрежение во впускном коллекторе, тем больше давление поступающего к топливным форсункам горючего. Контрольным режимом топливного регулятора является холостой ход двигателя, когда разрежение минимально, а давление максимально.

Данные этого режима, как правило, фиксируют на внешней стороне корпуса, что упрощает процесс диагностики и ремонта системы питания двигателя. При остановке двигателя клапан полностью закрывается, что позволяет поддерживать постоянное высокое давление в топливной рейке (рампе) и упрощает повторный пуск.

Силовой агрегат создавался для коммерческого транспорта. Именно поэтому он устанавливался на малотоннажные грузовики и микроавтобусы Hyundai. Список моделей авто:

• Hyundai HD 78 — компактный грузовик грузоподъемностью до 6 тонн;
• Hyundai Counti — микроавтобус, часто используется в качестве маршрутного такси;
• Huyndai HD 65 — малотоннажный грузовик, способен перевезти до 4500 кг.;
• Hyundai HD 72 — грузовичок, его грузоподъемность составляет 5 тонн;

Агрегат устанавливался только продольно.