Ремонт форсунок и насосов Common Rail (Bosch)

Добро пожаловать

Описание: BMW Diesel Engine

 Дизель системы Common Rail — это самый современный этап эволюции дизельных двигателей с прямым впрыском топлива. Отличие его от традиционных дизелей с низким давлением подачи топлива в наличии рампы, куда под большим давлением(более 1000бар) подается дизельное топливо, которое далее распределяется между электрическими форсунками с соленоидными клапанами. Третье поколение систем Common Rail отличается применением пьезоэлектрических инжекторов для увеличения точности впрыска, количественное увеличение фаз впрыска, а также повышения давления подачи топлива в рампу(до 1800бар). Разновидность для бензиновых двигателей называется Прямой впрыск (FSI,GDI и т.п.)

История:

 Прототип системы Common Rail был разработан в конце 60-х годов Робертом Хубером в Швейцарии. Далее его технология была развита Марко Гансером из Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе. В середине 90-х годов Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Корпорации DENSO, Япония, разработали систему Common Rail для коммерческого транспорта и воплотили ее в системе ECD-U2, которая стала использоваться на грузовиках HINO Rising Ranger, а потом в 1995году продали технологию другим производителям. Поэтому DENSO считается пионером в адаптации системы Common Rail к нуждам автомобилестроения. Современные системы Common Rail работают по тому же принципу. Они управляются Блоком Электронного Управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как FIAT разработал дизайн и концепцую системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для последующего завершения разработки массового продукта. В целом, это стало большим просчетом компании FIAT, поскольку новая технология стала очень выгодна. Но итальянский концерн был в то время в удручающем финансовом состоянии и не имел ресурсов для завершения выполненых работ. Тем не менее итальянцы первые применили систему Common Rail в 1997 на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI.
Двигатели Common Rail используются в судостроении и для локомотивов. Система Cooper-Bessemer GN-8 представитель модифицированной системы Common Rail, где используется гидравлический контроль. 

 



Принцип работы:

 Английское слово COMMON RAIL обозначает одинаково высокое давление в трубке-аккумуляторе(рампе), которое распределяется по всем цилиндрам. Погружной электрический или вакуумный насос поставлет дизельное топливо из бака через подогреватель топлива и фильтр к насосу высокого давления. Он приводится в работу двигателем и направляет топливо под высоким давлением в рампу. Для нормальной работы некоторых типов систем необязательно поддерживать постоянно самое высокое давление. Трубки рампы имеют одинаковую длину и оканчиваются инжекторами. На рампе также расположен регулятор давления, который отправляет лишнюю часть топлива обратно в бак через охладитель. С помощью датчика давления в рампе Блок Упрвления Двигателем может получать информацию о давлении в рампе и контролировать его.



Датчики:

 Основными датчики, которые используются в системе - это датчик давления в рампе, датчик потока воздуха, датчики распредвала и коленвала, температурные датчики двигателя и входящего воздуха, датчик положения педали аккселератора.



Активаторы:

 Соленоиды в системе Common rail должны реагировать в течение полсекудны: это инжектора, клапан регулятор давления в рампе, клапан турбонадува и клапана рециркуляции выхлопных газов.



Инжектора:

Инжектора включаются по команде контроллера - блока EDC посредством магнитного соленоида. Гидравлическая сила давления позволяет открывать и закрывать инжектор, однако активация происходит с блока управления. Некоторые инжектора имеют пьезокристаллы. Под влиянием магнитного поля они увеличиваются в размерах. В инжекторе типа Piezo Inline кристалл находится близко к игле и поэтому в нем не используется механических деталей для включения иглы. В ранних системах применялся двойной впрыск - пилотный и основной для предотвращения детонации. В современных системах используется до шести фаз впрыска. Каждый инжектор производится и тестируется в лаборатории, где ему присваивают определенный код по измеренным данным его работы. После замены инжекторов код должен быть прописан в память блока управления с помощью сканера.
            Причины вытеснения традиционных дизелей:

 Лучшие экологические данные по выхлопу, меньший шум, более дешевое производство компонентов и значительная экономичность.

Common Rail сегодня:

В настоящее время каждый производитель имеет собственную аббревиатуру, которая обозначает систему COMMON RAIL:
— BMW: D-двигатели (также используются Land Rover Freelander как TD4)
— Cummins и Scania: XPI (Совместная разработка)
— Cummins: CCR (Насос Cummins с инжекторами Bosch)
— Daimler: CDI (для автомобилей Chrysler и Jeep - CRD)
— Fiat: Fiat, Alfa Romeo and Lancia - JTD (также называется MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD , DDiS, Quadra-Jet)
— Ford Motor: TDCi Duratorq и Powerstroke
— General Motors: Opel/Vauxhall - CDTi (производится Fiat и GM Daewoo) и DTi для Isuzu
— General Motors: Daewoo/Chevrolet - VCDi (лицензирован от VM Motori также имеет брэнд Ecotec CDTi)
— Honda: i-CTDi
— Hyundai и Kia: CRDi
— Mahindra: CRDe
— Maruti Suzuki: DDiS (производится по лицензии Fiat)
— Mazda: CiTD
— Mitsubishi: DI-D (недавно разработано новое поколение 4N1 с давлением
— в системе впрыска до 2000 bar)
— Nissan: dCi
— PSA Peugeot Citroen: HDI или HDi (Volvo S40/V50 использует двигатели от PSA 1,6D & 2,0D, также используется брэнд JTD)
— Renault: dCi
— SsangYong: XDi (двигатели собираются по лицензии Daimler AG)
— Subaru Legacy: TD (с января 2008)
— Tata: DICOR
— Toyota: D-4D
— Volkswagen Group: Двигатель 4.2 V8 TDI и самые последние 2.7 и 3.0 TDI(V6) сменили старые электронные дизеля. Двигатель 2.0 TDI используется на Volkswagen Tiguan и Audi A4. Новые 2.0 TDI скоро также будет доступен для Passat и в 2009 для Jetta.
— Volvo: 2.4D и D5
— Skoda: TDI

 

 Сегодня  системой питания дизельных двигателей  COMMON RAIL комплектуется около 80%  всех сходящих с конвейера автомобилей экологических стандартов Euro 4 и выше.

А раз так, самое время поговорить об особенностях ее ремонта и эксплуатации с учетом украинской специфики и, в частности, качества отечественного дизельного топлива .

 

 Сотрудники технического сервиса СТО  «Укравтокомплект»  накопили значительный опыт по эксплуатации, обслуживанию и ремонту автомобилей с системой Common Rail (СR), что позволяет не только структурировать проблемы, которые возникают с компонентами СR в гарантийный период и после его окончания, но и дать рекомендации, как их избежать.

 То, что основной причиной выхода из строя насосов и инжекторов является некачественное топливо, сегодня ни для кого не секрет. Какое именно топливо попадает в бак автомобиля, часто не знают даже сотрудники бензоколонки,-что бензовоз привез,  то и слили в резервуары.

 В то же время специалист-топливщик СТО Укравтокомплект без особого труда определит, чем «кормили» двигатель. Правда, для этого ему придется провести разборку вышедших из строя узлов и агрегатов топливной системы или, по крайней мере, провести их диагностику на специальных стендах.

Дизель Common Rail- кормилец.

Оцениваем самую популярную систему питания современных дизельных двигателей – Common Rail.

Описание: 1двигатель.jpg

 

 

 

Особое внимание уделяйте электрическим контактам форсунок.

Сильнее всего по карману перевозчика бьет выход из строя топливного насоса.

 

Системой питания Common Rail управляет электронный контроллер.

Описание: 3-1.jpg

 

Перспективный дизель ярославского завода ЯМЗ-534 с Common Rail.

Описание: 4двигатель.jpg

 

Привод насоса Common Rail надежен и долговечен – хлопот не доставляет.

Неисправности топливного насоса.

Одной из наиболее часто встречающихся неисправностей топливного насоса является течь топлива по стыку уплотнительной манжеты кулачкового вала. Явление чаще всего наблюдается в холодную погоду почти у всех насосов, в которых топливо выполняет функцию смазки. Замечено, что при прогреве двигателя до рабочей температуры течь обычно прекращается. Причиной течи почти всегда является повышенное давление топлива внутри насоса. Максимальное же, измеряемое на сливном трубопроводе не должно превышать 1,2 бара.

Система питания. Схема

Для наглядности приведем типичный случай из опыта эксплуатации. Температура воздуха минус 15 градусов Цельсия. После пуска мотора топливо тут же начинает подкапывать в месте стыка насоса с двигателем. Примерно через две минуты работы течь пропадает. За это время утечка топлива может составить около 100 мл. Однако при проверке насоса на стенде никаких проблем в его работе не наблюдается. Если данный дефект имеет место, не надо торопиться разбирать насос. Необходимо замерить давление на сливе – скорее всего задросселирована магистраль слива топлива. Данная операция напрямую сэкономит Ваши средства.

 Возможная причина возникновения течи может скрываться и в повышенной вязкости топлива. На трескучем морозе даже качественная зимняя солярка густеет, что уж говорить про летние сорта топлива, которые недобросовестные бизнесмены продают зимой. В системе CR количество топлива, проходящего через слив (обратную топливную магистраль), несоизмеримо больше, чем в классической системе. Так, например, инжектор дает в «обратку» примерно столько же топлива, сколько впрыскивает в цилиндр. Одним словом, подтекание топлива по стыку уплотнительной прокладки не является дефектом или неисправностью.

Описание: 6.jpg

Несмотря на то, что линия высокого давления является высоконагруженной зоной, первостепенное внимание должно уделяться линии низкого давления, так как именно в этих зонах легко может образовываться повышенное давление (на сбросе) и повышенное разрежение (на всасывании).

 Другой важнейший момент – разряжение перед топливоподкачивающим насосом. Если его величина составляет ниже 0,2 бара, это приведет к нестабильной работе топливоподкачивающего насоса и его ускоренному износу. Разряжение зависит, опять же, от вязкости топлива, состояния предварительного фильтра, чистоты сетки топливоприемника в баке и от состояния топливопровода на линии всасывания. Последний может иметь вмятины, уменьшающие его сечение.

Описание: 7.jpg

 

Цикловая подача зависит от силы тока на дозаторе. Чем выше ток, тем больше подача. Мельчайшие частицы могут привести к потере подвижности штока и, соответственно, нарушению подачи топлива.

 Часто возникновение проблем в системе питания провоцирует дозировочный блок (у Bosch – ZME). Если в Rail наблюдается недостаточное или повышенное давление, то причина скорее всего кроется в неадекватной работе дозировочного блока, который, являясь прецизионным изделием, крайне чувствителен к попаданию в него посторонних частиц. Воздействие абразива на прецизионную пару блока приводит к зависанию его штока, что выражается в нерегулируемой подаче топлива к Rail и подаче топлива в цилиндр. При этом промывка дозировочного блока малоэффективна. Проблему решает только его замена новым. Но и она в некоторых случаях, увы, приносит лишь временный эффект. Так, после замены ZME(дозатора) или инжектора первое время двигатель работает как швейцарские часы, а спустя короткое время автомобиль теряет тягу, увеличивается расход топлива, ухудшается пуск. Диагностика даст однозначное заключение: причина неисправности аналогична той, что была зафиксирована до ремонта – износ прецизионной начинки дозировочного блока из-за попадания в него абразивных частиц или воды. Вывод: чтобы избежать потерь, необходимо максимально тщательно очистить топливную систему (вплоть до промывки топливного бака и Rail) и обязательно заменить все топливные фильтры.

 

Наиболее «капризный» размер в инжекторе – ход анкера. Он измеряется микронами, но от него зависит точность подачи топлива.

 Не менее страшна образующаяся внутри насоса коррозия. Если она поразила его детали, то, как правило, насос уже не восстановить. Поврежденные прецизионные плунжерные пары ремонту и восстановлению не подлежат! Самое же печальное то, что, если в каком-либо одном компоненте CR была обнаружена коррозия, будьте уверены, что и другие компоненты поражены тем же недугом, а значит, для восстановления работоспособности системы питания придется заменить все (!) ее компоненты. Стоит это очень дорого. Проще предотвратить болезнь, нежели ее лечить.

 

Важно.

В практике часто бывают случаи, когда на деталях топливной системы вообще нет следов коррозии. Однако шариковый клапан при этом может быть негерметичен. Как следствие, топливо идет в линию слива, а потому топливоподача не соответствует норме. Причина разрушения седла клапана – кавитационные явления топлива, которые начинают разрушать седло. Из-за высоких давлений и, как следствие, огромных скоростей топлива седло начинает стремительно разрушаться.

 

Это топливо, слитое из фильтра нового автомобиля, мотор которого внезапно заглох. Вероятнее всего ни один компонент CR после работы на таком дизтопливе восстановить не удастся.

Фильтрация топлива.

Система питания Common Rail предъявляет к чистоте топлива строгие требования, поэтому для фильтрации солярки применяются особые фильтры, обладающие высокой степенью и тонкостью очистки. При замене следует применять только рекомендованные заводом-изготовителем автомобиля фильтры, так как они прошли всесторонние испытания как по отсеву загрязнений, так и ресурсу. Как правило, в системе питания имеются не менее двух фильтров: предварительный с водоотделителем (тонкость фильтрации - 100 мкм) и основной фильтр (тонкость фильтрации - 3-5 мкм). Для 4-цилиндровых моторов объемом цилиндра в один литр пропускная способность фильтров составляет около 380 литров в час. А теперь представьте, как даже самый современный фильтр может выполнить данный норматив, если залить в бак грязное дизельное топливо?!

 

Степень коррозии элементов этого инжектора настолько сильна, что ремонту он не подлежит, как и все остальные компоненты системы СR. Хотя автомобиль находится на гарантии, ни один производитель топливной аппаратуры не признает данную неисправность гарантийным случаем.

Инжектор системы СR.

Каждое поколение инжекторов отличалось друг от друга, прежде всего, большим давлением впрыскивания топлива. Если первые инжекторы были рассчитаны на давление впрыскивания 1200, то сегодня нормой является 2000 бар. Тенденция повышения давления продолжает сохраняться, так как от него зависит экономичность и экологичность дизельных двигателей. Этот сложный, прецизионный агрегат топливной системы обязан обеспечить точнейшую дозировку топлива. А за один рабочий ход инжектор современного мотора может осуществлять от двух до семи впрысков. При этом объемы дополнительных порций впрыскиваемого топлива могут составлять 1-3 кубических миллиметра (!). Такие мизерные по объемам впрыски (с учетом, что давление впрыскивания, как говорилось выше, достигает 2000 бар) может обеспечить только топливная аппаратура с точностью прецизионных пар в 1 микрон (для сравнения, толщина человеческого волоса составляет 100 микрон). Если рассмотреть инжектор поэлементно, то статистика выхода его элементов из строя выглядит примерно так: шариковый клапан – 35%, распылитель – 30%, уплотнительное кольцо высокого давления – 25%, прочее (соленоид, якорная группа и т. д.) – 10%.

Описание: 11.jpg

 

Похожие на солнечные лучи канальчики нарушили герметичность клапана. Причина возникновения данного дефекта – попадание в топливо абразивных частиц. Из-за огромных давлений и скоростей движения топлива абразивные частицы буквально съедают металл, нарушая геометрию выходных отверстий на распылителе. Это явление характерно и для классических распылителей, однако поскольку в CR давление впрыскивания примерно в два раза выше, то и разрушение происходит значительно быстрее.

Конструкция инжектора настолько тонка, что, даже если при проведении ремонтных работ сборка велась с использованием только новых деталей, получить агрегат, соответствующий заводским параметрам, без применения специального оборудования невозможно. Дело в том, что в инжекторе присутствуют элементы, требующие тонкой регулировки, от настройки которых зависят рабочие характеристики агрегата. Замечу, что при сборке инжектора производится несколько десятков промежуточных замеров характеристик.

Измерительное оборудование, применяемое при сборке инжектора, специальное, разработанное исключительно для узкого применения. Использование обычных микрометров недопустимо, так как при сборке инжектора, прежде чем установить каждый последующий компонент, предварительно проводят калибровку очередной детали при помощи специальных адаптеров. Зачем такие сложности?  Судите сами: если в среднем величина подъема якоря составляет 50 микрон, то допуск на отклонение данной величины составляет всего один микрон. Для обеспечения таких допусков требуется также строгое соблюдение моментов затяжки, которые обеспечиваются специальным динамометрическим ключом. Допуск момента затяжки составляет один ньютон на метр, а это также очень малая величина. Ключей, способных работать с такой точностью, на рынке раз-два и обчелся. Стоит ли говорить, что проведение сборочных работ должно проводиться в чистом помещении, параметры которого по запыленности строго регламентированы.

Описание: 12.jpg

 

Инжектор – технически сложный компонент, который в течение 10 с небольшим лет прошел несколько этапов развития. Только в конце 2010 года у «Бош дизель центров» появилась официальная технология ремонта инжекторов.

Выводы.

1. Самостоятельно отремонтировать насос или инжектор нереально.

2. Если какой-то компонент вышел из строя, обязательно проверьте все остальные.

3. При любом ремонте системы топливоподачи меняйте фильтр.

4. Соблюдайте бдительность при заправках.

Форсунка еще прослужит.

Описание: 13.jpg

 

Кому-то везет – никаких проблем с топливной аппаратурой ни на одной из машин в парке. И, отработав по полной программе лет пять, техника возвращается лизинговой компании с родными форсунками – иногда и такое бывает.

А вот те, кому волей-неволей приходится заправляться где придется, например, чьи маршруты проходят через глубинку, аж стонут от разорительных счетов за ремонт дизельной аппаратуры, которая на иномарках дорога до неприличия. Порой сервисные центры официальных дилеров объявляют за комплект форсунок до 80 000 гривень! Так известно, у них самый популярный вид ремонта – замена узла в сборе...

Экономим 80 тысяч гривень.

Альтернатива – независимые ремонтные предприятия, умеющие перебирать узлы топливной аппаратуры. Тут главное – понять  в чем конкретно неисправность, чтобы обойтись заменой не узла в сборе, а  его относительно недорогих составляющих.

 Проблемы и решения.

 В первую очередь мастер оценивает качество распыления топлива – визуально, через прозрачный экран. Трехкратный впрыск за один рабочий цикл позволяет диагностировать самые современные  форсунки. При отклонении от нормы производится очистка распылителя с помощью ультразвука.

 Если проблема серьезнее –рекомендуется вскрытие. Форсунку снимают со стенда и разбирают. Разумеется, тут необходим специнструмент. Одно из важнейших условий успешного ремонта – чистота в рабочей зоне.

 В составе форсунки Common Rail множество мелких деталей, которые берут пинцетом и укладывают в специальный лоток. Потеря хотя бы одной, даже самой маленькой, перечеркивает весь предыдущий труд и нередко влечет за собой покупку новой форсунки.

 Оптимальный вид ремонта – замена сопрягаемой пары. Для многих моделей форсунок Common Rail существуют оригинальные комплекты «расходников»: мультипликаторы, шарики, прокладки и пр. Использовать «левые» запчасти рискованно: если узел развалится при работе и его обломки упадут в цилиндр, а потом окажутся под тарелкой клапана, вам светит дорогостоящий ремонт мотора и длительный простой машины. Сборка форсунки – весьма ответственная процедура, пренебрежение точностью усилия затяжки резьбовых соединений чревато последующим выходом узла из строя. Отремонтированная  форсунка снова закрепляется на стенде и проверяются  все параметры. Если они в норме, форсунку ставим на двигатель, и машина готова к работе.

Ремонт форсунок и насосов Common Rail (Bosch)

Приглашаем к взаимовыгодному сотрудничеству!

Контактная информация:

Тел/факс: (044) 353-45-08
(044) 501-07-86