Электромагнитные форсунки в большинстве случаев можно отремонтировать путем замены поврежденных компонентов.
Их возможный ремонт должен производиться в условиях высочайшей гигиены.
В форсунках HADI используется поршень, который увеличивает давление до более чем 2500 бар.
В последних поколениях систем впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.
Пьезоэлектрические батареи, активирующие впрыск топлива, не подлежат ремонту, а заменяются.
Распространены двигатели с системой впрыска Common Rail , работающие с рабочим давлением 1500 и даже 1800 бар . Такое высокое давление впрыска требует производства компонентов системы впрыска с соблюдением особых требований к размерам и чистоте.
Единственное решение этой проблемы – замена насоса высокого давления и тщательная очистка топливной системы, а то и замена магистралей и топливного бака. Форсунки – даже в старых дизелях – изготовлены с такой точностью, что даже одна попадающая в них опилка оказывает разрушительное воздействие. Если вы заметили частицы в подаваемом к форсункам топливе, то неисправность почти всегда со стороны насоса, ведь перед ним установлен топливный фильтр, улавливающий все содержащиеся в нем примеси.
Что исправлять, а что не исправлять
В большинстве случаев электромагнитные форсунки можно отремонтировать путем замены поврежденных элементов. В случае с пьезоэлектрическими форсунками производители считают, что их ремонту не подлежат. Это связано со строгостью, обусловленной точностью изготовления и требуемой чистотой сборки. Их возможный ремонт должен производиться в условиях высочайшей гигиены.
Из-за сложной конструкции электромагнитных форсунок среди производителей наблюдается тенденция использовать в форсунках этого типа гидравлические усилители давления впрыска.
В 2007 году в производство было запущено четвертое поколение системы Common Rail для грузовых автомобилей, которая доступна в Европе с 2011 года. Новинкой стало использование системы усиления гидравлического давления в форсунках ( HADI — Hydraulically Amplified Diesel Injector ). В этой системе ТНВД создает более низкое давление, чем в системах впрыска третьего поколения. Наибольшее давление создается в инжекторе и составляет от 2200 до 2500 бар. Процесс создания давления происходит в два этапа – сначала в насосе, а затем в инжекторе.
В форсунках HADI используется поршень, который повышает давление до более чем 2500 бар, то есть до уровня, достигаемого пьезоэлектрическими форсунками. Это имеет большое значение, когда речь идет о сроке службы насоса высокого давления и возможности снижения веса компонентов энергосистемы.
Пьезоэлектрические форсунки
В системах Common Rail первого и второго поколения форсунки имели электромагнитное управление. Игла клапана приводилась в действие одно- или двухсоставным электромагнитным якорем, питаемым электрическими импульсами, генерируемыми электронным контроллером. В последних поколениях систем впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки, использующие явление деформации кристаллов конкретных материалов под воздействием приложенного к ним электрического напряжения.
Конструкция пьезоэлектрического инжектора на примере форсунки Bosch. Благодаря пьезоэлектрической технологии можно достичь давления впрыска до 3000 бар. Проблема, однако, в том, что этот инжектор крайне сложно отремонтировать. 1 - штуцер подачи топлива, 2 - разъем электроустановки, напряжение питания 110-148 В, 3 - пальцевый фильтр, 4 - штуцер возврата топлива, 5 - пьезоэлектрический блок, 6 - промежуточный поршень, 7 - поршень клапана, 8 - пружина поршня клапана , 9 – клапан переключения, 10 – дроссельная заслонка, 11 – пружина иглы, 12 – медная прокладка форсунки в корпусе головки, 13 – игла. Источник: Бош
Электромагнитный инжектор состоит из трех основных частей:
- распылитель с точечным отверстием,
- шаровой кран, открывающийся электромагнитом и закрывающийся возвратной пружиной,
- поддерживающие открытие гидросистемы, в которой рабочей жидкостью является дизельное топливо.
Топливо поступает из бака высокого давления через разъем форсунки в канал форсунки и одновременно через дополнительный дроссель в камеру гидроуправления. Второй выпускной дроссель соединяет эту камеру с линией возврата топлива. Когда электромагнит поднимает шар, отрывая его от плотно пригнанного гнезда, переливной канал разблокируется. Это приводит к резкому падению давления в камере управления, в результате чего игла главного клапана гидравлически поднимается и топливо впрыскивается через распылитель. В работе форсунки можно выделить следующие фазы:
- игольчатый клапан закрывается из-за высокого давления топлива,
- открытие клапана (начало впрыска),
- полное открытие клапана,
- закрытие клапана (конец впрыска).
Несмотря на разную конструкцию, пьезоэлектрические форсунки работают по схожим циклам, только смена фаз происходит быстрее. Поэтому для всех поколений форсунок Common Rail проверка их функционирования сводится к осциллоскопическому контролю формы электрических сигналов, инициирующих отдельные фазы работы.
Как подключить осциллограф к установке CR в автомобиле. 1 – осциллограф, 2 – аккумуляторная батарея, 3 – щуп положительного напряжения первого канала, 4 – щуп отрицательного напряжения первого канала 5 – токовые клещи, А – аккумулятор автомобиля, Б – форсунка Common Rail, С – электрический разъем форсунки , Д – кабель подачи топлива, Е – переливная трубка. Источник: Бош
Пьезоэлектрические кристаллы
Пьезоэлектрики или пьезоэлектрические материалы – это кристаллы, в которых наблюдается пьезоэлектрическое явление, заключающееся в появлении на их поверхности электрических зарядов под действием механического напряжения. Пьезоэлектрики подвержены также обратному пьезоэлектрическому эффекту, заключающемуся в изменении размеров кристалла под действием приложенного электрического поля. Это явление используется, в частности, в пьезоэлектрических инжекторах и иногда ошибочно называется электрострикцией.
Пьезоэлектрические кристаллы характеризуются тем, что они имеют ионные связи, а их элементарная ячейка не имеет центра симметрии. Под действием напряжения в таких кристаллах происходит различное смещение «центров тяжести» положительных и отрицательных зарядов, что вызывает электрическую поляризацию кристалла. Электрический заряд, возникающий на краях кристалла, пропорционален деформации. Для пьезоэлектриков характерно и обратное явление, при котором они меняют свою форму при приложении к ним электрического потенциала. Это явление оказалось основой использования пьезоэлектрических элементов в форсунках. В качестве исполнительных механизмов здесь используются пьезоэлектрические пакеты. Они заменяют электромагнитные катушки, благодаря чему форсунка быстрее реагирует на управляющие сигналы и может точнее управляться.
Электрическая схема системы с форсунками Common Rail. Y6 – группа форсунок, Х13 – разъем контроллера системы впрыска, Контакты 5.02 и 5.04 – питание форсунок. Контакты 5.03, 5.05, 5.07, 5.09 – сигналы управления форсунками. Источник: Бош
ТНВД
Насосы изнашиваются в процессе эксплуатации . Использование топлива, содержащего грязь, особенно неблагоприятно для насосов , так как может привести к механическому повреждению насоса. Диагностика проводится на тестовых таблицах. Определение параметров насоса при стендовых испытаниях позволяет оценить, какие узлы изношены и требуют замены. Минимальное давление, позволяющее запустить двигатель, создаваемое насосом высокого давления, составляет примерно 180 бар, а в новых автомобилях давление превышает 250 бар. Если давление достаточно высокое и контроллер выдает ошибку низкого давления, причина кроется за пределами топливной системы. В этом случае проверьте давление и подачу топливного насоса. Правильный результат варьируется для разных насосов и систем впрыска. Чтобы приступить к проверке, сначала необходимо получить технические характеристики насоса и модели автомобиля. Если номинальные значения не достигнуты, проверьте проходимость топливопроводов и топливного фильтра. После проверки проходимости бензонасоса следует проверить сам насос. Этот тест можно выполнить путем измерения вакуума, создаваемого насосом. Если значение равно нулю, насос протекает.
Следующий этап диагностики – проверка клапанов и датчиков давления на силовой рампе. Достаточно распространенной причиной ошибки низкого давления является повреждение датчика или невозможность его назначения после замены. В этом случае контроллер не знает, что в системе установлен новый датчик или клапан, и предполагает подстановочные значения.
После любого ремонта необходимо проверить исправность работы насоса и форсунок. Проверьте значения управления клапаном на питающей рампе и значения давления, отображаемые датчиком.