Что такое эдс на дизельном двигателе
Ошибка EDC
Индикатор ошибки на приборной панели
Ошибка EDC сигнализирует о неисправности в системе электронного управления впрыска топлива в дизельном двигателе. О появлении этой ошибки водителю сигнализирует одноименная лампочка EDC. Причин возникновения такой ошибки может быть очень много. Но основные — это засорение топливного фильтра, проблемы в работе форсунок, неисправность топливного насоса, завоздушивание ТС, некачественного топлива и так далее. Однако перед тем, как перейти к истинным причинам появления ошибки по топливу, необходимо разобраться с тем, что же такое система EDC, для чего она нужна, и какие функции выполняет.
Что такое EDC и из чего она состоит
EDC (Electronic Diesel Control) — электронная система управления дизелем, которая устанавливается на современные двигатели. Основная ее задача — регулирование работы впрыска топлива. Кроме этого, EDC обеспечивает работу других систем автомобиля — предпускового подогрева, охлаждения, выпускной системы, системы рециркуляции отработанных газов, турбонаддува, впускной и топливной систем.
Для своей работы система EDC использует информацию от многих датчиков, среди них: датчик кислорода, давления наддува, температуры воздуха на впуске, температуры топлива, температуры охлаждающей жидкости, давления топлива, расходомер воздуха, положения педали акселератора, Холла, частоты вращения коленчатого вала, скорости движения, температуры масла, момента начала впрыска (хода иглы распылителя), давления воздуха на впуске. На основе поступающей от датчиков информации центральный блок управления принимает решения и сообщает их исполняющим устройствам.
В качестве исполняющих устройств системы работают следующие механизмы:
Функции системы EDC
Система EDC выполняет следующие основные функции (могут отличаться в зависимости от модели двигателя и дополнительных настроек):
Теперь, после перечисления основных частей, из которых состоит система, и ее функций становится понятно. что существует очень много причин, вызывающих ошибку EDC. Попытаемся систематизировать информацию и перечислить самые распространенные из них.
Признаки появления ошибки EDC
Кроме непосредственной индикации лампы EDC на панели приборов, существуют другие признаки, символизирующие о неисправности в работе системы управления работы двигателем. Среди них:
Возможные причины возникновения ошибки EDC и методы их устранения
Одна из причин индикации ошибки EDC на Mercedes Sprinter
Если на приборной доске вашего автомобиля горит лампочка EDC, то диагностику необходимо с помощью компьютерных средств. При наличии у вас сканера вы можете провести ее самостоятельно. В противном случае отправляйтесь на СТО. Старайтесь проводить компьютерную диагностику в официальных дилерских центрах или СТО вашего автопроизводителя. Его специалисты пользуются лицензионными программами. На других тех станциях есть риск, что диагностику будут проводить с помощью “взломанного” ПО, которое может не выявить ошибки. Поэтому рекомендуем вам обращаться к “официалам”.
Основные причины, почему горит EDC, и методы устранения неисправности:
Грязный топливный фильтр
После устранения причины возникновения ошибки не забудьте сбросить ее в ЭБУ. Если вы ремонтируете машину на СТО, мастера выполнят это за вас. Если же вы проводите ремонт самостоятельно — снимите минусовую клемму аккумулятора на 10. 15 минут с тем, чтобы информация исчезла из памяти.
Владельцам автомобиля IVECO DAILY, посоветуем проверить целостность минусового провода и его изоляции, который идет на клапан регулирования давления (MPROP). Решением является покупка новой фишки на клапан и жгута (зачастую при больших токах провода и пины прогорают). Дело в том, что этот элемент является “детской болезнью” данной модели. Владельцы часто сталкиваются с ней.
Заключение
Как видите, причин возникновения ошибки существует много. Поэтому при ее возникновении рекомендуем вам первым делом выполнить компьютерную диагностику. Это избавит вас от лишних трат времени и усилий. Ошибка EDC не является критичной, и если машина не глохнет, то ей можно пользоваться. Однако не рекомендуем вам долго ездить с горящей лампой EDC, не узнав истинной причины. Это может привести к другим неисправностям, ремонт которых обойдется вам в дополнительные растраты.
Системы управления дизельными двигателями
Рассмотрим кратко некоторые системы с электронным управлением, которые выпускались после 1990 г.
Известно, что для хорошей работы дизельного двигателя необходима точная дозировка, распыл, смешивание с воздухом и т.д. Добиться этого можно только с использованием точной механики, электроники и хороших топлив. Самая высокая точность требуется на режимах холостого хода, когда требуется примерно 5 мм3 топлива на впрыскивание (пятая часть капли). Разрабатываются различные типы и формы камер сгорания. Используются различные типы наддува воздуха. И это даёт результат — современные дизельные двигатели становятся мощнее бензиновых. Основной элемент системы впрыска, создающий высокое давление — топливный насос высокого давления (ТНВД) или насос-форсунка.
Легковые автомобили и лёгкие грузовики используют для создания давления топлива следующие типы устройств:
В цилиндрах дизельных двигателей сжимается воздух до 30-50 bar и температурах 700-900 град. Топливо подаётся в конце такта сжатия и сразу начинает испаряться, перемешиваясь с воздухом образует топливовоздушную смесь. Подача топлива в цилиндры осуществляется по различным схемам. Современные дизельные двигатели имеют ТНВД с электронным управлением и электронные компоненты управления системой впрыска очень похожие на элементы бензиновых двигателей (некоторые взаимозаменяемы).
На рисунке приведен один из вариантов построения системы управления дизельным двигателем а\м ФОРД 2,5 л TCI.
Рис. Рабочая схема системы управления двигателем автомобиля ФОРД 2,5 л ТСI: 1 — ЭБУ двигателем, 2 — диагностический разъем, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 — датчик оборотов двигателя, 5 — реле питания, 6 — потенциометрический датчик, 7 — клапан опережения впрыска, 8 — форсунка с датчиком перемещения иглы, 9 — клапан системы EGR (дожиг), 10 — электровакуумный клапан системы EGR, 11 — электроклапан топливоподачи.
Подобные системы использовали ЭБУ для регулирования момента начала впрыскивания и его длительность по сигналам датчика оборотов, положения иглы форсунки первого цилиндра, температуры двигателя, степени нажатия педали акселератора. На рисунке приведена электросхема системы управления двигателем.
Рис. Электросхема системы управления двигателем автомобиля ФОРД 2,5 л ТСI: 4 — датчик положения потенциометрического датчика, 6 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 22 — диагностический разъём, 25 — блок управления, 34 — электровакуумный клапан EGR, 50 — сигнал стартера, 82 — датчик подъёма иглы форсунки первого цилиндра, 85 — свечи подогрева топлива, 86 — клапан открытия\закрытия топливного канала, 87 — клапан времени впрыска топлива, 89 — реле включения свечей подогрева топлива, 90 — индикаторная лампа включения свечей подогрева, 93 — подогревательный элемент в топливном фильтре, 24 — датчик оборотов.
Рис. Расположение элементов управления автомобиля ФОРД 2,5 л TCI.
На рисунке показана схема расположения элементов топливоподачи и управления: 1 — ЭБУ, 2 — диагностический разъём, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 24 — датчик оборотов, 5 — реле включения свечей подогрева топлива, 6 — потенциометрический датчик, 7 — клапан открытия\закрытия топливного канала, 8 — датчик подъёма иглы форсунки первого цилиндра, 9 — клапан EGR, 10 — электровакуумный клапан EGR.
Другой тип построения системы управления рассмотрим на примере а\м ОПЕЛЬ Астра G, 2,0 D DTi.
Рис. Схема расположения элементов автомобиля ОПЕЛЬ Астра X20DTL: 4 — датчик оборотов (коленвал); 6 — блок управления двигателем (под крылом); 7,13 — релейно-предохранительный блок; 8 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 9 — датчик температуры масла; 10,11 — клапана системы рециркуляции ОГ; 12 — подогрев топлива в фильтре; 14 — ТНВД; 20 — блок управления свечами подогрева топлива; 21 — свечи подогрева топлива; 22 — форсунки; 24 — датчик разрежения во впускном коллекторе(МАР); 25 — расходомер воздуха (MAF); 27 — клапан турбокомпрессора.
Рис. Электросхема системы управления двигателем X20DTL автомобиля ОПЕЛЬ: 23 — электровакуумный клапан системы EGR; 31 — расходомер воздуха (MAF); 32 — датчик разрежения во впускном коллекторе (MAP); 39 — датчик оборотов (СКР-коленвал); 42 — датчик температуры охлаждающей жидкости(ЕСТ); 56 — датчик положения педали тормоза, 58 — датчик положения педали акселератора(АРР); 95 — блок управления свечами подогрева топлива; 100 — ЭБУ двигателем(ЕСМ); 140 — датчик температуры масла; 273 — блок управления ТНВД.
ЭБУ двигателем собирает информацию с датчиков, рассчитывает угол опережения и длительность впрыска и передаёт информацию в электронный блок управления насосом высокого давления (ТНВД). ЭБУ насосом расположен непосредственно на ТНВД и получает информацию о температуре топлива, оборотах и положении вала ТНВД от своих датчиков, рассчитывает цикловую подачу топлива и управляет процессом создания рабочего давления на форсунках. Форсунки механического типа и открываются от давления топлива. Из электросхсмы, приведённой на рисунке видно, что она почти не отличается от схем управления бензиновыми двигателями. Отсутствует только система зажигания и электронные форсунки.
Более сложной системой питания и управления является конструкция аккумуляторной системы. В таких системах функции создания высокого давления(ТНВД) и обеспечение длительности и момента впрыскивания(ЭБУ) разделены.
Для примера взята элсктросхема системы управления а\м ФОРД 2,0 TDCi.
Рис. Электросхема системы управления автомобилем ФОРД 2,0 TDCi: 1 — топливные форсунки; 29 — свечи подогрева топлива; 31 — расходомер воздуха(МАР); 39 — датчик оборотов двигателя (коленвал); 40 — датчик фазы (распредвал); 42 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 43 — датчик температуры поступающего воздуха; 45 — датчик детонации; 58 — датчик положения педали акселератора; 60 — датчик температуры топлива; 63 — датчик разрежения во впускном коллекторе (MAP); 100 — ЭБУ двигателем.
Топливо из бака поступает в ТНВД через фильтр от подкачивающего насоса (электрического или механического типа). TI ГОД работает от привода двигателя и создаёт высокое давление в постоянном режиме, закачивая топливо в топливную рейку(аккумулятор). Как и в бензиновых двигателях форсунки имеют электромагнитные клапана и подсоединены к топливной рейке. Давление топлива в рейке зависит or требуемых условий работы двигателя и регулируется в пределах 230 — 1600 bar. В самой топливной рейке установлен датчик и регулятор давления топлива, аварийный клапан ограничения давления. ЭБУ двигателем сканирует информацию с датчиков и по заложенным программам производит расчёт управляющих величин: давление топлива в аккумуляторной рейке; момент и длительность впрыска топлива и пр. По сигналам кислородных датчиков, расположенных в ОГ, осуществляется корректировка управляющих величин для обеспечения снижения вредных выбросов двигателя, снижения расхода топлива.
На рисунке показана схема расположения элементов системы топливоподачи и управления а\м ФОРД.
Рис. Расположение некоторых элементов питания и управления ФОРД TDCi Duratorg: 3 — датчик распредвала(фазы); 5 — датчик оборотов двигателя (коленвал); 8 — ЭБУ двигателем; 9,15,18 — релейный блок; 10 — клапан рециркуляции ОГ(EGR); 11 — насос высокого давления; 12 — регулятор давления топлива; 13 — датчик высокого давления(FRP) в топливной рейке(CR); 14 — датчик температуры топлива; 16 — свечи подогрева топлива; 19 — топливные форсунки; 20 — датчик температуры поступающего воздуха; 21 — датчик детонации; 22 — датчик разрежения во впускном коллекторе (MAP); 23 — расходомер воздуха(МАР); 25 — регулятор давления наддува.
Современные дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива имеют повышенную мощность и крутящий момент, низкую эмиссию выброса вредных веществ, низкий расход топлива. Всё это позволило поднять популярность легковых а\м, использующих дизельные двигатели. Достижение высоких показателей возможно только при использовании качественных топлив, в противном случае происходит быстрый износ элементов питания топливом и вместо экономии пользователь попадает на дорогостоящий ремонт ТНВД и др. элементов двигателя.
Электронная система управления дизельным двигателем (EDC): циркуляция топлива
Благодаря электронной системе управления дизельным двигателем EDC легче регулировать количество впрыскиваемого дизтоплива, давление наддува, частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу, рециркуляцию отработавших газов, запускать ДВС при низких температурах.
Содержание модуля «Электронная система управления дизельным двигателем»
Топливный контур
Топливный контур объединяет в себе ряд различных компонентов, а именно:
Топливоподкачивающий насос
Топливоподкачивающий насос представляет собой роторно-лопастной насос, в котором четыре лопасти ротора прижимаются к эксцентриковому кольцу при вращательном движении ротора. Между лопастями образуются небольшие изолированные полости.
Топливо подается через подводящую линию во впускную секцию распределительного насоса и через нижнее отверстие в роторно-лопастном насосе.
Топливоперемещается лопастями ротора к выпускному отверстию. Поскольку объём изолированных полостей здесь становится меньше, давление увеличивается и поступает внутрь корпуса насоса.
Предохранительный клапан
Если давление становится слишком высоким, предохранительный клапан подает топливо обратно на сторону впуска топливоподкачивающего насоса.
Если давление топлива поднимается выше 3,5 bar, плунжер пересиливает силу сжатия пружины, открывая, разгрузочный проход, через который топливо поступает по каналу на сторону впуска роторно-лопастного насоса. Топливо, находящееся над плунжером, поступает в разгрузочный проход.
Если давление топлива слишком низкое, разгрузочныйпроход останется закрытым из-за того, что пружина осаживает плунжер вниз.
Перепускной клапан
Перепускной клапан расположен в полости штуцерного болта на возвратной линии в верхней части корпуса распределительного
насоса.
Перепускной клапан соединяет внутреннюю часть насоса с возвратной линией. Топливо и, при необходимости, воздух возвращаются в бак через калиброванное отверстие (дроссель) в штуцерном болте, что обеспечивает постоянный поток топлива через насос и удаляет пузырьки воздуха. Циркуляция топлива обеспечивает правильное охлаждение.
Насос высокого давления и форсунка
Насос высокого давления является плунжерным насосом. Плунжерный насос высокого давления подает топливо под высоким давлением и распределяет топливо по форсункам.
Форсунка начинает впрыск, когда давление топлива становится выше давления пружины. Топливо поднимает запорную иглу форсунки вверх, и происходит впрыск.
На плунжере расположена дозирующая втулка, которая перемещается назад и вперед. Положение дозирующей втулки определяет количество впрыскиваемого топлива.
Нагнетательный клапан
Нагнетательный клапан расположен между насосом высокого давления и форсункой. Его цель — поддерживать давление в трубопроводе высокого давления.
Когда насос высокого давления нагнетает давление, нагнетательный клапан открывается. Когда давление в трубке высокого давления снова снижается, плунжер закрывает нагнетательный клапан.
Клапан выравнивания давления открывается, и давление топлива в линии высокого давления снижается до 60 бар.
Изучить информацию о топливной системе вам также поможет материал «Устройство и принцип работы топливной системы».
Электронная система впрыска дизельного двигателя
Дизельный двигатель, который был назван по имени своего изобретателя, имеет главного конкурента – карбюраторный двигатель. Дизельный при своем функционировании всасывает в цилиндры воздух атмосферы. Здесь, в цилиндрах, происходит его плотное сжимание, и температура становится выше, чем 700 градусов, а давление и того превосходит 900 атмосфер. Этих показателей достаточно, чтобы дизельное топливо стало воспламеняться. Благодаря этому в дизеле не нужно использовать свечи зажигания, которые часто используются в карбюраторах.
Для того чтобы дизель отлично функционировал, необходим впрыск дизельного топлива в электронном виде. Электронная система впрыска дизельного двигателя имеет множества преимуществ. Во-первых, здесь на электронном уровне контролируется топливо, благодаря чему снижается удельный расход. Во-вторых, здесь встроена система самостоятельной диагностики, благодаря чему все неисправности быстро выявляются и устраняются. В-третьи, и помощью электроники происходит самостоятельное регулирование оборотов холостого хода, из-за этого удается ограничить число оборотов двигателя.
В двигателе дизеля воздух появляется через фильтры воздушные из атмосферы. Если в автомобиле есть турбокомпрессор, то именно он осуществляет сжатие воздуха, который дальше переходит в интеркулер. Здесь происходит его охлаждение, благодаря чему цилиндры лучше заполняются нагнетаемым воздухом.
Здесь устанавливаются преобразователи окислительные и каталитические, которые снижают возможность загрязнения вредными веществами. Функционирование электронной системы впрыска дизельного двигателя осуществляется также посредством поступление горючего в камеру сгорания. Горючее проходит через вихревые камеры, они горючее завихряют, чтобы позволяет лучше смешиваться с воздухом.
Блок управления дизелем необходим для того чтобы управлять прогревом двигателя в холодном состоянии. Момент впрыска смещается, если двигатель не прогрет. К тому же, управляются свечи накаливания, которые есть в каждом цилиндре. Они включаются еще до того, как запускается двигатель, и срабатывают сразу после того, как двигатель проворачивается стартер. Именно свечи накаливания осуществляют запуск двигателя в холодном состоянии. Холодный двигатель запускается после того, как загорится сигнальная лампа.
ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ПРИНЦИП РАБОТЫ.
На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте. В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образуется так же как и в дизелях- непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.
Рабочий процесс в дизеле происходит следущим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре — отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Дизель имеет больший КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.
КОНСТРУКЦИЯ.
Как уже отмечалось, конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали у дизеля существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки — ведь степень сжатия у него намного выше (16-24 единиц против 9-11 у бензинового). Характерная деталь в конструкции дизелей — это поршень. Форма днища поршней у дизелей определяется типом камеры сгорания, поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. Во многих случаях днище поршня содержит в себе камеру сгорания. Днища поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Так как воспламенение рабочей смеси осуществляется от сжатия, в дизелях отсутствует система зажигания, хотя свечи могут применяться и на дизеле. Но это не свечи зажигания, а свечи накаливания, которые предназначены для подогрева воздуха в камере сгорания при холодном пуске двигателя.
Поршни и свечи дизеля
Технические и экологические показатели автомобильного дизельного двигателя в первую очередь зависят от типа камеры сгорания и системы впрыскивания топлива.
ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ.
Форма камеры сгорания значительно влияет на качество процесса смесеобразования, а значит и на мощность и шумность работы двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные.
Несколько лет назад на рынке легкового машиностроения доминировали дизели с разделенными камерами сгорания. Впрыск топлива в этом случае осуществляется не в надпоршневое пространство, а в специальную камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров. При этом различают два процесса смесеобразования: предкамерный (его еще называют форкамерным) и вихрекамерный.
Камеры сгорания дизелей
При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью.
Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в определенный момент топливо хорошо перемешивается с воздухом.
Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества.
Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.
Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском.
Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.
Система питания дизеля.
Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении.
Существует два типа ТНВД: рядные многоплунжерные и распределительного типа. Рядный ТНВД состоит из отдельных секций по числу цилиндров дизеля, каждая из которых имеет гильзу и входящий в нее плунжер, который приводится в движение кулачковым валом, получающим вращение от двигателя. Секции таких механизмов расположены, как правило, в ряд, отсюда и название — рядные ТНВД. Рядные насосы в настоящее время практически не применяются ввиду того, что они не могут обеспечить выполнение современных требований по экологии и шумности. Кроме того, давление впрыска таких насосов зависит от оборотов коленвала.
Распределительные ТНВД создают значительно более высокое давление впрыска топлива, нежели насосы рядные, и обеспечивают выполнение действующих нормативов, регламентирующих токсичность выхлопа. Этот механизм поддерживает нужное давление в системе в зависимости от режима работы двигателя. В распределительных ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам.
Эти насосы компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах. В то же время они предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.
Ужесточение в начале 90-х законодательных экологических требований, предъявляемых к дизелям, заставило моторостроителей интенсивно совершенствовать топливоподачу. Сразу же стало ясно, что с устаревшей механической системой питания эту задачу не решить. Традиционные механические системы впрыска топлива имеют существенный недостаток: давление впрыска зависит от частоты вращения двигателя и нагрузочного режима. Это значит, что при низкой нагрузке давление впрыска падает, в результате топливо при впрыске плохо распыляется, попадая в камеру сгорания слишком крупными каплями, которые оседают на ее внутренних поверхностях. Из-за этого уменьшается КПД сгорания топлива и повышается уровень токсичности отработанных газов.
Кардинально изменить ситуацию могла только оптимизация процесса горения топливо — воздушной смеси. Для чего надо заставить весь её объём воспламениться в максимально короткое время. А здесь необходима высокая точность дозы и точность момента впрыскивания. Сделать это можно, только подняв давление впрыска топлива и применив электронное управление процессом топливоподачи. Дело в том, что чем выше давление впрыска, тем лучше качество его распыления, а соответственно – и смешивания с воздухом. В конечном итоге это способствует более полному сгоранию топливо-воздушной смеси, а значит и уменьшению вредных веществ в выхлопе. Хорошо, спросите вы, а почему бы не сделать такое же повышенное давление в обычном ТНВД и всей этой системе? Увы, не получится. Потому что есть такое понятие, как «волновое гидравлическое давление». При любом изменении расхода топлива в трубопроводах от ТНВД к форсункам возникают волны давления, «бегающие» по топливопроводу. И чем сильнее давление, тем сильнее эти волны. И если далее повышать давление, то в какой-то момент может произойти обыкновенное разрушение трубопроводов. Ну, а о точности дозирования механической системы впрыска даже и говорить не приходится.
Насос-форсунка
В результате были разработаны два новых типа систем питания – в первом форсунку и плунжерный насос объединили в один узел (насос-форсунка), а в другом ТНВД начал работать на общую топливную магистраль (Common Rail), из которой топливо поступает на электромагнитные (или пьезоэлектрические) форсунки и впрыскивается по команде электронного блока управления. Но с принятием Евро 3 и 4 и этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизелей внедрили сажевые фильтры и катализаторы.
Насос-форсунка устанавливается в головку блока двигателя для каждого цилиндра. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала с помощью толкателя. Магистрали подачи и слива топлива выполнены в виде каналов в головке блока. За счет этого насос-форсунка может развить давление до 2200 бар. Дозированием топлива, сжатого до такой степени и управлением угла опережения впрыска занимается электронный блок управления, выдавая сигналы на запорные электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны насос-форсунок. Насос-форсунки могут работать в многоимпульсном режиме (2-4 впрыска за цикл). Это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, что смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Недостаток насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии.
Система Common Rail.
Система питания Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска. Система Common Rail состоит из резервуара – аккумулятора высокого давления (иногда его называют рампой), топливного насоса, электронного блока управления (ЭБУ) и комплекта форсунок, соединенных с рампой. В рампе блок управления поддерживает, меняя производительность насоса, постоянное давление на уровне 1600-2000 бар при различных режимах работы двигателя и при любой последовательности впрыска по цилиндрам. Открытием-закрытием форсунок управляет ЭБУ, который рассчитывает оптимальный момент и длительность впрыска, на основании данных целого ряда датчиков – положения педали акселератора, давления в топливной рампе, температурного режима двигателя, его нагрузки и т. п. Форсунки могуть быть электромагнитными, либо более современными- пьезоэлектрическими. Главные преимущества пьезоэлектрических форсунок — высокая скорость срабатывания и точность дозирования. Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около милиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар.
Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы». Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха — интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Наддув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения «высотности» двигателя — в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности. В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.
Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Поэтому все современные легковые дизели имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Соmmоn Rail.