Функциональная схема и описание работы объекта диагностирования

Система топливоподачи дизеля с одноплунжерным распределительным топливным насосом с торцевым кулачковым приводом плунжера действует следующим образом (см. рисунок 1.1).

1 – топливопровод низкого давления; 2 – тяга; 3 – педаль подачи топлива; 4 – ТНВД; 5 – электромагнитный клапан; 6 – топливопровод высокого давления; 7 – топливопровод сливной магистрали; 8 – форсунка; 9 – свеча накаливания; 10 – топливный фильтр; 11 – топливный бак; 12 – топливоподкачивающий насос (применяется при магистралях большой протяженности); 13 – аккумуляторная батарея; 14 – замок «зажигания»; 15 – блок управления временем включения свечей накаливания; 16 – двигатель

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД

Топливо из бака 11 прокачивается по топливопроводу низкого давления в топливный фильтр 10 тонкой очистки топлива, откуда засасывается топливным насосом низкого давления и затем направляется во внутреннюю полость корпуса ТНВД 4, где создается давление порядка 0,2...0,7 МПа. Далее топливо поступает в насосную секцию высокого давления и с помощью плунжера-распределителя в соответствии с порядком работы цилиндров подается по топливопроводам 6 высокого давления в форсунки 8, в результате чего впрыскивается в камеру сгорания дизеля. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунки и топливного фильтра (в некоторых конструкциях) сливается по топливопроводам 7 обратно в топливный бак.

Охлаждение и смазка ТНВД осуществляются циркулирующим в системе топливом. Фильтр тонкой очистки топлива имеет важное значение для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунки. Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунки являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3...5 мкм. Важной функцией фильтра является также задержание и выведение в осадок воды, содержащейся в топливе. Попадание влаги во внутреннее пространство насоса может привести к выходу его из строя по причине коррозии.

Форсунка. Форсунка (см. рисунок 1.2) состоит из корпуса 2, распылителя 5 с иглой, пружины 11 и регулировочной шайбы 9. Игла форсунки свободно перемещается в пределах направляющего канала распылителя и в то же время обеспечивает герметизацию в условиях высокого давления впрыска. В нижней части иглы имеется коническое уплотнение. Пружиной форсунки игла прижимается к соответствующей по форме уплотняющей поверхности корпуса распылителя, когда форсунка находится в закрытом положении.

Конические поверхности корпуса распылителя и иглы обеспечивают контакт с высоким удельным давлением и эффективной герметизацией.

Форсунка открывается, когда сила от давления на конические поверхности иглы (давление топлива) превышает силу пружины форсунки. Ввиду того что в результате поднятия иглы происходит резкий рост силы, действующей на нее с учетом увеличения поверхности, на которую воздействует топливо под высоким давлением, это сопровождается увеличением подачи топлива вследствие ускорения открытия иглы. Она останется открытой до тех пор, пока величина давления в системе не снизится до величины ниже давления открытия.

Величина давления начала открытия (около 110...140 кгс/см2 для штифтовых форсунок и 150...250 кгс/см2 для многоструйных форсунок закрытого типа) регулируется путем установки шайб под пружины форсунки.

Давление начала закрытия определяется геометрией форсунки (отношением диаметра иглы к диаметру седла).

1 – канал входа топлива; 2 – корпус форсунки; 3 – корпус крепления распылителя; 4 – промежуточный элемент; 5 – распылитель форсунки; 6 – гайка топливопровода высокого давления; 7 – фильтр; 8 – штуцер возврата топлива; 9 – регулировочная шайба; 10 – канал подвода топлива к распылителю; 11 – нажимная пружина; 12 – нажимной палец

Рисунок 1.2 – Форсунка

Топливные фильтры. Предназначены для очистки топлива от твердых частиц. Они также предохраняют топливо от компонентов, вызывающих износ агрегатов системы впрыска, поэтому должны быть достаточно емкими, чтобы собирать большое количество отсеиваемых частиц и обеспечивать длительные интервалы между техническими обслуживаниями. Если фильтр забивается, подача топлива снижается, и мощность двигателя падает.

Прецизионные детали системы впрыска очень чувствительны к мельчайшему загрязнению топлива. К их защите от износа предъявляются высокие требования, чтобы обеспечить надежность работы, минимальный расход топлива и предписанный уровень эмиссии ОГ.

При особо высоких требованиях к защите от износа и/или при увеличенном интервале обслуживания системы подачи топлива снабжаются фильтрами грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки топлива предназначается главным образом для фильтрации крупных частиц и чаще всего представляет собой сетку с шагом 300 мкм. Фильтр тонкой очистки топлива расположен на топливной магистрали перед топливоподкачивающим насосом или ТНВД. Топливо очищается при протекании через сменные фильтрующие элементы 2 (см. рисунок 1.3), выполненные из прессованных материалов или многослойных синтетических микроволокон.

1 – сливная пробка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – подвод топлива; 4 – отвод очищенного топлива; 5 – крышка; 6 – корпус; 7 – распорная трубка; 8 – водосборник

Рисунок 1.3 – Фильтр тонкой очистки топлива

Возможны также конструкции, состоящие из двух фильтров, смонтированных либо параллельно для увеличения емкости, либо последовательно, что позволяет проводить ступенчатую очистку топлива или соединять в единый агрегат фильтры грубой и тонкой очистки. Все чаще используются конструкции фильтров, в которых меняется только фильтрующий элемент.

Топливо может содержать влагу в виде капель воды или эмульсии воды с топливом (например, конденсат, образующийся при перепадах температуры в топливном баке). Естественно, вода не должна попадать в систему впрыска топлива.

Из-за различного поверхностного натяжения воды и топлива на фильтрующих элементах образуются капельки воды. Они накапливаются в водосборнике 8. Для удаления свободной влаги может применяться отдельный влагоотделитель-сепаратор, в котором капли воды отделяются от топлива под действием центробежной силы. Контролируют наличие воды специальные датчики.

Для предотвращения закупоривания пор фильтрующих элементов кристаллами парафина, образующимися в топливе при зимней эксплуатации, в фильтрах применяется предварительный подогрев топлива. В большинстве случаев он осуществляется с помощью электронагревательных элементов, охлаждающей жидкости или топлива, поступающего из системы обратного слива.

Свечи накаливания. В дизельных двигателях топливо воспламеняется от высокой температуры сжатого воздуха. При запуске двигателя, особенно при низкой температуре окружающего воздуха, температура в камере сгорания недостаточна для надежного самовоспламенения топлива. Для обеспечения надежного запуска дизельного двигателя в его конструкции предусмотрена система предварительного разогрева с использованием свечей накаливания. Свечи накаливания разогревают воздух в зоне впрыска топлива до температуры 850... 1000 °С за 3...4 с, что позволяет значительно улучшить условия запуска и после запуска в течение нескольких минут подогревать поступающий воздух при прогреве охлаждающей жидкости до 75 °С.

Свечи подразделяются на штифтовые с нагреваемой спиралью и керамические.

В штифтовой свече штифт накаливания герметично запрессовывается в корпус 5 (см. рисунок 1.4) обеспечивая хорошее газовое уплотнение. Штифт состоит из термокоррозионностойкого стержня 4 накаливания, внутри которого в уплотненном наполнителе 9 из порошка оксида магния находится спиральная нить накаливания. Нить состоит из двух последовательно соединенных резисторов: размещенной на конце трубки накаливания нагревательной спирали и регулирующей спирали. Нагревательная спираль имеет практически независимое от температуры сопротивление, а регулирующая обладает положительным температурным коэффициентом. При работе свеча накаливания нагревается до 850 °С и работает в течение 4...30 с в зависимости от типа свечи и температуры двигателя. Подаваемое топливо при этом нагревается до оптимальной температуры горения.

1 – штекер подачи электрического напряжения; 2 – изолирующая шайба; 3 – двойное уплотнение; 4 – стержень; 5 – корпус; 6 – уплотнение защитной оболочки; 7 – нагревательная спираль; 8 – трубка накаливания; 9 – наполнитель

Рисунок 1.4 – Штифтовая свеча накаливания

Продолжительность периода подогрева регулируется блоком управления свечи накаливания, который контролирует температуру двигателя с помощью температурного датчика охлаждающей жидкости и изменяет время подогрева.

Установленная на панели контрольная лампочка сообщает водителю, что происходит подогрев. После его окончания лампочка гаснет, что свидетельствует о возможности запуска двигателя. После запуска двигателя свеча накаливания в зависимости от температуры двигателя может еще некоторое время работать. Это помогает улучшить сгорание топлива, пока двигатель прогревается, и уменьшает выбросы отработавших газов. Обычно подогрев включается ключом зажигания, поворотом во второе положение. Однако некоторые модели автомобилей оборудованы системой предпускового подогрева, которая включается только тогда, когда открыта водительская дверь.

1 – топливный бак; 2 – топливоподкачивающий насос; 3 – топливный фильтр; 4 – ТНВД; 5–8 – форсунки

Рисунок 1.5. Функциональная схема системы питания двигателя автомобиля Citroen Xsara 1,9 d