Топливная система дизельного двигателя
Топливная система / Топливная система дизельного двигателя

Технические данные систем управления дизельными двигателями


Общая информация


Общая информация

Расположение элементов управления дизельного двигателя в моторном
Расположение элементов управления дизельного двигателя в моторном отсеке

1 – датчики давления и температуры поступающего в двигатель воздуха. На автомобилях, изготовленных до VIII.1997 года, датчик давления поступающего в двигатель воздуха установлен в устройстве управления системы прямого впрыска дизельного топлива; 2 – электрический разъем датчика числа оборотов коленчатого вала двигателя; 3 – электрический разъем датчика перемещения иглы;
4 – клапан системы повторной подачи выхлопных газов;
5 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
6 – электрический разъем топливного насоса высокого давления. Десятиконтактный разъем предназначен для датчика температуры топлива, регулятора объема и датчика перемещения золотника, а также для клапана отсечки топлива и клапана момента впрыска; 7 – датчик оборотов;
8 – устройство управления. Датчик управления устанавливает ся только на дизельных двигателях с прямым впрыском топлива;
11 – электрический разъем. Семиконтактный электрический разъем для клапана отсечки топлива и клапана момента впрыска топлива; 12 – место измерения объемов топливного насоса высокого давления;
13 – топливная форсунка с датчиком перемещения иглы;
14 – магнитный клапан. Магнитный клапан предназначен для ограничения давления турбонаддува;
15 – клапан повторной подачи выхлопных газов;
16 – измеритель потока воздуха

Расположение вакуумных шлангов в системе управления дизельного
Расположение вакуумных шлангов в системе управления дизельного двигателя

1 – соединительный воздуховод. Теплообменник воздуха, нагнетаемого турбонагнетателем; 2 – вакуумное соединение. Для регулировки давления наддува воздуха создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN; 3 – соединение для вакуумного усилителя тормозов;
4 – вакуумное соединение. Для регулировки наддува воздуха, создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN; 5 – вакуумный насос;
6 – шланг вентиляции. Для регулировки наддува воздуха, создаваемого турбонагнетателем на двигателях AFN; 7 – шланг вентиляции на воздушном фильтре;
8 – клапан повторной подачи выхлопных газов;
9 – модулирующий клапан повторной подачи выхлопных газов

Этот тип двигателя получил свое название по имени немецкого инженера Рудольфа
Дизеля, построившего в 1897 году первый двигатель с самовоспламенением топлива.
Конструктивно дизельный двигатель аналогичен бензиновому двигателю: те же цилиндры, поршни, распределительный вал, клапаны. Но имеется и ряд отличий, из
которых главное, можно даже сказать принципиальное, заключается в том, что воспламенение топлива в дизельном двигателе производится не искрой от свечи зажигания, а за счет высокой температуры, которой достигает воздух в результате
сжатия его поршнем в цилиндре. Второй важный момент – способ подачи топлива. В бензиновом двигателе рабочим телом является смесь бензина с воздухом. Смесь готовится заранее (в карбюраторе)
или непосредственно в момент ее подачи в цилиндры (в системах впрыска) – главное
то, что топливо подается вместе с воздухом, а поджигается и сгорает относительно
гомогенная топливовоз душная смесь. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в
цилиндр всасывается воздух, затем он сжимается, и только после этого впрыскивается
топливо, поэтому говорить о гомогенной топливовоздушной смеси не приходится. Впрыск производится в конце такта сжатия, топливо и воздух фактически не смешиваются друг с другом, горение происходит на фронте впрыскиваемой в сжатый
воздух струи топлива.
Самовоспламенение топлива сопровождается резким, скачкообразным повышением давления в цилиндре – этим объясняется обычно шумная, жесткая работа дизельного
двигателя. В низкооборотных дизельных двигателях с большим рабочим объемом, которые используются на грузовиках, этот недостаток проявляется в меньшей степени,
и с ним мирятся. В дизельных двигателях легковых автомобилей от него пытаются
избавиться применением вихревой камеры, или предкамеры, – небольшого отсека камеры сгорания, в который впрыскивается топливо. Там оно воспламеняется, частично перемешивается с воздухом, после чего горящая смесь распространяется по
основному объему цилиндра. Этот способ несколько уменьшает жесткость работы двигателя, но снижает его тепловую эффективность и топливную экономичность. Для
более плавного воспламенения топлива использованы двухступенчатый впрыск и сложная электронная схема управления. Характерной особенностью дизельных двигателей является наличие твердых частиц в
отработавших газах. Из-за гетерогенности процесса горения на поверхнос ти отдельных
частиц топлива всегда наблюдается некоторый недостаток кислорода, в результате чего
вместо их окисления происходит частичное термическое разложение с образованием
твердых продуктов – сажи. Для хорошего сжигания дизельного топлива требуется значительное, даже избыточное количество воздуха. Также, степень сжатия у дизельного двигателя в 2 раза выше, чем у бензинового
двигателя. Высокая, не менее 14 (достигает 25), степень сжатия необходима для того,
чтобы температура воздуха в цилиндре поднялась до величины, достаточной для воспламенения топлива. Обычно в дизельных двигателях степень сжатия составляет
21–22 и ограничивается лишь прочностными характеристиками двигателя. Устройства для подачи топлива в дизельных двигателях значительно сложнее, чем в
бензиновых. Их сложность определяет ся прежде всего тем, что приходится впрыскивать очень маленькие, всего несколько миллиграмм, порции топлива в среду с
высоким давлением. Эти порции должны быть очень точно отмерены – именно количеством подаваемого топлива управляется работа дизельного двигателя. Для этого
нужны быстродействую щие и точные форсунки. Высокая степень сжатия требует применения соответству ющих топливных насосов – давление в сопле форсунки должно
достигать нескольких сотен бар. Все это усложняет и ощутимо удорожает систему
подачи топлива и, соответственно, сам дизельный двигатель. Топливо из топливного бака забирается топливным насосом высокого давления, а затем
под высоким давлением подается к топливным форсункам. Для уменьшения количества вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах на автомобилях с дизельными двигателями устанавливается окислительный катализатор.
Также используется система подмешивания выхлопных газов к свежему воздуху, поступающему в двигатель, в результате чего уменьшается процентное содержание
кислорода в воздухе, который будет сжигаться в цилиндрах двигателя. В результате
этого уменьшается температура сгорания топливной смеси, в результате чего уменьшается количество образовавшихся окислов азота. Известны три способа впрыска дизельного топлива в цилиндры двигателя. Через форкамеру, через вихревую камеру и прямой впрыск. При впрыске дизельного топлива через форкамеру топливо распыляется по форкамере и
мгновенно воспламеняется. В связи с незначительным количеством кислорода в форкамере сгорает только часть топлива, а остальное топливо вытесняется из форкамеры в цилиндр двигателя, где и сгорает полностью. При впрыске топлива через вихревую камеру процесс сгорания топлива производится
таким же образом, как и при впрыске топлива через форкамеру. Отличие заключается в
форме и размерах канала, соединяющего вихревую камеру с камерой сгорания. При
впрыске топлива в вихревую камеру происходит значительно лучшее перемешивание
топлива с воздухом, а процесс сгорания осуществляется более плавно.

Прямой впрыск топлива
При прямом впрыске топлива топливо подается непосредственно в камеру сгорания.
Топливный насос подает топливо под давлением около 900 бар, а впрыск топлива производится в две стадии. Использование двухканальных топливных форсунок дает возможность произвести первоначальный впрыск незначитель ной части топлива, в результате чего улучшается
процесс сгорания топлива, а сам процесс сгорания протекает более плавно. Количество
впрыскиваемого топлива регулируется электронной системой управления двигателем.
Количество впрыскиваемого топлива регулируется системой управления на основании
информации от следующих датчиков: – датчик положения педали акселератора передает информацию устройству управления
двигателем о положении педали акселератора в настоящий момент времени; – датчик оборотов коленчатого вала двигателя; – датчик перемещения иглы топливной форсунки. На основании информации от этого
датчика определяется момент впрыска топлива и производится регулировка процесса
впрыска в зависимости от эксплуатационных режимов и оборотов коленчатого вала
двигателя;
– датчик давления поступающего в двигатель воздуха (датчик наддува); – датчик температуры поступающего в двигатель воздуха; – датчик температуры охлаждающей жидкости; – датчик температуры дизельного топлива; – потенциометр положения золотника. На основании информации от этого датчика определяется фактическое количество впрыскиваемого топлива. Воздух, поступающий в двигатель во впускных каналах, закручивается по спирали, в
результате чего улучшается процесс сгорания в цилиндрах двигателя. Также при этом
облегчается запуск холодного двигателя, а предварительный подогрев двигателя необходимо производить при температурах воздуха ниже –10°. Перед поступлением топлива в топливный насос высокого давления топливо проходит
через топливный фильтр, в котором от него также отделяется вода, которую необходимо периодически сливать. Привод топливного насоса осуществляется от коленчатого вала двигателя через зубчатый ремень. Внутренние подвижные детали топливного насоса смазываются дизельным топливом.
Предупреждение
Не допускайте попадания дизельного топлива на шланги системы охлаждения. Шланги,
на которые длительное время воздействовало дизельное топливо, необходимо заменить.

Топливная система дизельного двигателя особенно чувствительна к загрязнениям,
поэтому при проведении работ на топливной системе соблюдайте максимальную чистоту. Перед рассоединением топливопроводов тщательно очистите их от грязи.
Не используйте сжатый воздух для очистки элементов топливной системы, установленных на двигателе. При проверке работы топливных форсунок никогда не подставляйте руки или любую
часть тела под струю топлива, выходящую из форсунки. Топливо выходит из форсунки
под высоким давлением и может проникать в тело через кожу.

Проверка системы предварительного подогрева дизельного двигателя

Расположение датчика (А) температуры охлаждающей жидкости
Расположение датчика (А) температуры охлаждающей жидкости

1, 3 – контакты электрического разъема

Условия проверки
Напряжение бортовой сети автомобиля должно быть не ниже 11,5 В. Устройство управления двигателем должно быть в нормальном состоянии. Предохранители в цепи подачи напряжения к свечам накаливания должны быть исправны.

Проверка
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
1. Выключите зажигание. 2. Отсоедините электрический разъем от датчика температуры охлаждающей жидкости.

В этом состоянии система управления двигателем считает, что двигатель холодный и
при включении зажигания будет происходить предварительный прогрев дизельного двигателя.
3. Отсоедините электрические разъемы от свечей накаливания. 4. Включите вольтметр между одним из разъемов свечей накаливания и массой автомобиля.
5. Включите зажигание. При этом вольтметр должен показывать, что в течение 20
секунд подается напряжение к свечам накаливания.

В противном случае проверьте электрическую цепь питания свечей накаливания, найдите и устраните неисправность.

Проверка свечей накаливания

Использование светодиодного пробника для проверки работоспособности
Использование светодиодного пробника для проверки работоспособности свечей накаливания

Если светодиод загорается, значит, свеча накаливания исправна. Если светодиод не загорается, свеча неисправна, и ее необходимо заменить.

Условия проверки
Напряжение бортовой сети автомобиля должно быть не ниже 11,5 В. Устройство управления двигателем должно быть в нормальном состоянии.

Предохранители в цепи подачи напряжения к свечам накаливания должны быть исправны.

Проверка
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
1. Выключите зажигание. 2. Отсоедините от свечей накаливания электрические разъемы. 3. Подсоедините контрольный светодиод к положительной клемме аккумулятора и по
очереди подсоединяйте вторую клемму светодиода к свечам накаливания. 4. При наличии амперметра, измеряющего большие токи, подсоедините его между положительной клеммой аккумулятора и контактом свечи накаливания. Измерьте ток,
потребляемый свечой накаливания. Если ток, потребляемый свечой, превышает 15 А,
значит свеча накаливания неисправна. 5. Вывинтите свечи накаливания. 6. Проверьте каждую свечу накаливания на наличие механических повреждений. Обожженные или разрушенные кончики свечи накаливания могут быть от плохой струи
распыления топлива форсункой. Если имеется такое повреждение, необходимо проверить и, при необходимости, заменить топливные форсунки. Работоспособность свечей накаливания можно проверить, подавая на них 12 В. При
этом они должны нагреваться равномерно и за требуемый интервал времени. При этом
необходимо соблюдать предосторожности: – держать свечу накаливания специальным зажимом или плоскогубцами; – электрическая цепь питания свечи накаливания должна иметь плавкий предохранитель;
– после проверки свеча накаливания должна охлаждаться в течение нескольких минут.
Свеча накаливания в хорошем состоянии нагревается до покраснения рабочего кончика
в течение 5 секунд. При более длительном нагреве или нагреве в средней части, а не на
конце свечи, свеча неисправна и подлежит замене.

Свечи накаливания

Снятие
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
1. Отсоедините электрические провода от свечей накаливания. 2. Вывинтите свечи накаливания. Установка
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
1. Ввинтите свечу накаливания и затяните ее моментом 15 Нм.

Не превышайте момент затягивания свечи накаливания, так как в противном случае
будет уменьшен или закроется совсем кольцевой зазор между рабочей и резьбовой
частью свечи накаливания. Нормальная величина кольцевого зазора
составляет 0,5 мм. Уменьшение кольцевого зазора приводит к быстрому выходу свечи накаливания из строя. 2. Подсоедините к свечам накаливания электрические провода.

Система подогрева топлива

Для увеличения текучести дизельного топлива при низких температурах наружного
воздуха его необходимо подогревать. Подогрев производится дополнительной перекачкой топлива, которое возвращается из топливного насоса высокого давления в
топливный бак. Проходя через топливный насос высокого давления топливо подогревается. В трубопроводе возврата топлива установлен регулировочный клапан,
который управляет потоком топлива в зависимости от температуры топливного фильтра. При температуре наружного воздуха ниже +15° С топливо, подогретое топливным насосом высокого давления направляется к топливному фильтру. При температуре воздуха выше +31° С регулировочный клапан направляет топливо, подогретое топливным насосом высокого давления прямо в топливный бак. Регулировочный клапан расположен с верхней стороны топливного фильтра. Если двигатель не запускается при низкой температуре воздуха в связи с загустеванием дизельного топлива, выполните следующие действия: – снимите топливный фильтр и прогрейте его паром; – замените топливный фильтр на новый; – прогрейте устройство впрыска, обливая его горячей водой.

Топливные форсунки

Термозащитное уплотнительное кольцо
Термозащитное уплотнительное кольцо

Стрелка – к головке блока цилиндров.

Предупреждение
При проверке работы топливных форсунок никогда не подставляйте руки или любую
часть тела под струю топлива, выходящую из форсунки. Топливо выходит из форсунки
под высоким давлением и может проникать в тело через кожу. Рекомендуется поручить
специалисту работу по проверке форсунок под давлением. Для определения неисправной форсунки необходимо убедиться, что двигатель исправен
и уровень компрессии одинаков во всех цилиндрах. Запустите двигатель и прогрейте его до нормальной рабочей температуры. Ослабьте гайку штуцера топливопровода на проверяемой форсунке. Отметьте, изменились ли обороты двигателя. При исправной топливной форсунке будет наблюдаться явное уменьшение оборотов двигателя, сопровождающееся его неравномерной работой. Если проверяемая форсунка
неисправна, изменение оборотов двигателя будет незначительно и пропадет, если
присутствовал ранее, посторонний стук. На наличие неисправной топливной форсунки указывают следующие отклонения в работе двигателя:
– пропуски в работе цилиндров; – стук в одном или нескольких цилиндрах; – перегрев двигателя;
– уменьшение мощности двигателя; – из выхлопной трубы идет черный густой дым; – увеличенный расход топлива; – синий дым при запуске холодного двигателя.

Снятие
Предупреждение
При работе с топливными форсунками соблюдайте чистоту. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
1. Очистите область около топливных форсунок и соединительных гаек топливопроводов.
2. Отвинтите соединительные гайки и снимите топливопроводы высокого давления в комплекте.
3. Отвинтите держатели топливных форсунок и снимите топливные форсунки с двигателя.
4. Снимите термозащитное уплотнительное кольцо. Установка
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
1. При установке топливных форсунок необходимо использовать новое термозащитное уплотнительное кольцо. Кольцо необходимо установить таким образом, чтобы конусная сторона была направлена вверх,.

2. Установите топливные форсунки. 3. Установите держатель топливной форсунки, при этом соблюдайте правильность расположения кронштейна на опоре 4. Установите топливопроводы высокого давления и привинтите соединительные гайки, затянув их моментом 25 Нм.

Основные неисправности системы управления двигателем

Перед определением неисправностей убедитесь, что топливо имеется в топливном баке
в достаточном количестве, двигатель не имеет механических дефектов, аккумулятор
заряжен и стартер проворачивает коленчатый вал двигателя с достаточной скоростью,
система предварительного подогрева двигателя исправна, топливная система герметична и в ней отсутствуют загрязнения, шланг вентиляции картера чистый и шина
заземления силового агрегата надежно подсоединена. Предварительно проверьте неисправности записанные в память системы управления
двигателем.

ПРИЧИНА
МЕТОД УСТРАНЕНИЯ
Затрудненный запуск двигателя или двигатель не запускается совсем Не работает система
предварительного прогрева дизельного двигателя
Проверьте и, при необходимости, восстановите работоспособность системы предварительного подогрева дизельного двигателя.
Не открывается клапан отсечки топлива
Проверьте клапан отсечки топлива устройства управления двигателем, а также противоугонную систему. Дефект в системе подачи топлива Проверьте систему подачи топлива к двигателю.
Трубопроводы подачи топлива негерметичны, заблокированы внутри или деформированы Прочистите, а при необходимости, замените трубопроводы подачи топлива. Загрязнен топливный фильтр Замените топливный фильтр. В зимнее время в топливном фильтре присутствует вода или лед
Прогрейте автомобиль в отапливаемом гараже.
Забита вентиляция топливного бака или загрязнен топливный фильтр, расположенный в топливном баке Прочистите систему вентиляции топливного бака или топливный фильтр. Неправильно отрегулирован момент впрыска топлива
Проверьте и при необходимости отрегулируйте момент впрыска топлива. Неисправны топливные форсунки Проверьте работоспособность топливных форсунок.
Неисправен топливный насос высокого давления
Замените топливный насос высокого давления.
Двигатель работает только на оборотах холостого хода Ослаблено крепление топливных шлангов на топливном насосе высокого давления или на топливном фильтре
Закрепите топливные шланги соответствующим образом. Неправильно подсоединены подающий и возвратный топливные шланги на топливном насосе высокого давления
Проверьте правильность подсоединения топливных шлангов.
Повышенный расход топлива Загрязнен топливный фильтр Замените топливный фильтр. Негерметична топливная система Проверьте герметичность топливной системы.
Загрязнен трубопровод возврата топлива
Прочистите трубопровод возврата топлива.