Изучаем Common Rail: всё путем
Первые серийные автомобили с этой системой, разработанной компанией «Бош», появились в 1996 году. Названием она обязана единой рампе, откуда горючее поступает к форсункам. Главное преимущество системы — достаточно высокое давление топлива во всех режимах работы двигателя, что способствует лучшему смесеобразованию в зоне горения и полному сгоранию. Сохранив умеренный аппетит предшественников, дизель CR лучше отвечает экологическим нормам, причем такой автомобиль зачастую динамичнее бензинового и почти так же малошумен.
Сердце системы — топливный насос высокого давления, компактное устройство с одним, двумя или тремя плунжерами и механическим приводом. Корпус ТНВД — из алюминиевого сплава, гильзы плунжеров стальные. Чтобы на холостом ходу и при малых нагрузках насос не гонял топливо зря, на некоторых трех-плунжерных автоматически отключается одна секция, а двухплунжерные регулируются дозирующими устройствами. К самому же ТНВД топливо подается из бака под давлением 6–7 бар подкачивающим насосом. Он либо шестерен
чатый и встроен в корпус ТНВД, либо электрический — в модуле топливозаборника или в магистрали.
Комплект для ремонта форсунок.
Уже в режиме прокрутки коленвала стартером ТНВД создает пусковое давление 350–400 бар. На минимальных оборотах холостого хода — до 500–600 бар, а при максимальной нагрузке — до 1300–1500 бар. Есть насосы с давлением и до 2000 бар. Его величину задает регулятор, расположенный на корпусе ТНВД либо на рампе и подчиненный электронному блоку управления двигателем. Выдавая команды, ЭБУ опирается на сигналы датчика давления в рампе.
По трубкам высокого давления топливо подается к форсункам, открывающимся под действием электрического сигнала. Есть два варианта конструкции — электромагнитная либо с пьезоэлементом. Первая поначалу не отличалась быстродействием, что и вынудило конструкторов искать альтернативу. В пьезофорсунке напряжение подается на пьезокристалл, который мгновенно расширяется. Золотник сжимает пружину, игла форсунки открывает путь топливу — и оно впрыскивается в камеру сгорания. Впрочем, конструкторы продолжают совершенствовать и электромагнитные устройства, — на современных двигателях успешно работают оба варианта.
Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.
О том, с какой тщательностью специалисты доводили рабочий процесс дизеля, говорит его малошумность. Так, предварительный впрыск перед основной дозой ощутимо смягчил воспламенение смеси — одно это сделало дизели CR молчаливее предшественников. Есть в дизелях CR и «послевпрыск». Его роль служебная — очищать сажевый фильтр. Дополнительная порция топлива, не сгорая в цилиндрах, поступает в фильтр и разогревает его до температур, при которых сажа полностью выжигается.
ДИАГНОСТИРУЕМ
Есть минимум оборудования, без которого приступать к работе неразумно. Диагностика электронных систем начинается со считывания кодов неисправностей, проверки датчиков, исполнительных механизмов. Особых дизельных сканеров нет, есть универсальные, то есть для широкого круга автомобилей, либо дилерские — на определенную марку. Для изучения сигнала с проверяемого устройства нужен осциллограф. Но он дорог, выгоднее купить сканер с дополнительной функцией осциллографа.
Давление топлива проверяют манометрами. Низкое — механическим, со шкалой до 10 бар, а высокое — специальным прибором с переходниками и диапазоном не ниже 2000 бар. А для измерения количества топлива, сливаемого из форсунок, нужен свой набор.
Алгоритм поиска неисправности зависит от характера отказа. Если двигатель не заводится (электронные блокировки и забытые секретки не в счет), проверяем целостность привода ГРМ. Если стартер вращает коленвал с усилием, это неплохо для владельца, а если без сопротивления, порадуются ремонтники: работа предстоит дорогостоящая. Ведь дизельные двигатели «втыковые» — при разрушении привода ГРМ поршни гнут клапаны, а дальше как повезет.
Стенд для проверки форсунок и насосов высокого давления.
Если привод ГРМ в порядке, переходим к проверке топливоподачи. Электрический подкачивающий насос вступает в работу с поворотом ключа. При износе или повреждении этого насоса меняется потребляемая им мощность, ЭБУ фиксирует это как неисправность и записывает в память системы ее код. Но полностью полагаться на электронику не стоит, поэтому подключаем манометр к магистрали низкого давления. (У механического подкачивающего насоса для удобства контроля есть штуцер.) Если здесь давление в норме, переходим к ТНВД.
Проверим давление топлива в рампе в режиме прокрутки коленвала стартером. Эта часть системы оснащена датчиком давления топлива, — воспользуемся его услугами. Подключаем к диагностическому разъему сканер и находим нужный параметр. Если он ниже нормы, ищем, где скрывается неисправность. Виноваты могут быть форсунки, электромагнитные клапаны (регуляторы) и сам ТНВД.
Схема системы питания дизеля «коммон рейл»:
1 no copyright
1 — топливоподкачивающий насос;
2 — топливный фильтр; 3 — ТНВД;
4 — клапан дозировки; 5 — датчик
давления топлива; 6 — топливная
рампа; 7 — регулятор давления
топлива; 8 — форсунки.
РЕМОНТИРУЕМ
Восстановление работоспособности насоса по силам лишь специализированной мастерской — с квалифицированным персоналом и диагностическим оборудованием. Стоимость ремонта — от 7 тыс. руб., дальше зависит от сложности. При некоторых повреждениях разумнее купить новый ТНВД. Обычная цена, около 30 тыс. руб., шокирует прижимистого дизелиста, оттого в ходу отремонтированные или восстановленные изделия.
Дизель CR с большим пробегом часто невозможно пустить из-за неисправности хотя бы одной из форсунок. Утечка топлива через ее клапан не позволяет давлению в рампе подняться до пусковых значений. Для проверки давления при пуске есть специальный диагностический набор. В него входят контрольный манометр, датчик давления, трубки для подключения, заглушки вместо исполнительных механизмов и мерные емкости обратного слива.
ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.
Изношенные форсунки разумно менять комплектом. Разброс цен очень велик: в зависимости от модели и фирмы-производителя, стоят они от 8 тыс. до 25 тыс. руб. за штуку. Характеристики каждой новой форсунки необходимо записать в память блока управления двигателем, ибо нет двух форсунок с одинаковой производительностью. Разная же не только плохо отражается на равномерности работы двигателя и его динамических нагрузках, но и ухудшает характеристики автомобиля. Хотя в каждом ЭБУ присутствует динамическая адаптация (постоянная корректировка цикловой подачи топлива для равномерной работы мотора), нужно помнить, что она не может подменить кодировку, если последнюю, например, забыли записать.
Проблема затрудненного пуска дизеля — одна из распространенных. А владелец порой недоволен, например, сниженной мощностью двигателя или дымностью выхлопа. Эти проблемы наиболее сложны, ибо требуют оценки точности измерения расхода воздуха или работы наддува, эффективности работы рециркуляции, системы выпуска отработавших газов, включая сажевый фильтр (DPF) и нейтрализатор. Впрочем, ныне эти технологии отлично освоены мастерами диагностики.
Источник
Все о ремонте топливных систем дизельных двигателей. Исследование ЗР
С момента своего появления два десятка лет назад дизельная аппаратура Common Rail сменила уже несколько поколений. Ее современные компоненты — высокотехнологичные узлы, которые требуют особого подхода при ремонте. Поэтому крайне важно проводить их лечение в соответствующих условиях, а не на коленке. Производители позаботились о разработке технологий ремонта, поставке запчастей и даже о создании сетей специализированных СТО.
При схожих устройстве и принципе работы форсунки и ТНВД Common Rail разных производителей могут иметь довольно серьезные конструктивные особенности. Это обуславливает специфику их восстановления, хотя общий подход одинаковый. В качестве примера рассмотрим технологии ремонта форсунок и ТНВД фирмы Bosch — одного из самых крупных производителей компонентов топливной аппаратуры.
Цена ошибки
Прежде чем грешить на систему питания, необходимо провести полноценную диагностику двигателя. А у дизеля с этим всё не так просто (ЗР, № 9, 2017). Некорректная работа форсунок или ТНВД может быть вызвана неисправностями других систем мотора. Их надо выявить до снятия топливных компонентов, иначе можно сильно осложнить себе жизнь.
Снятие форсунок на моторе с большим пробегом — целая история. Они часто закисают в своих колодцах. Даже профессионал рискует при извлечении форсунки незаметно деформировать ее корпус. А это поставит крест на ее корректной работе и возможности ремонта. Будет очень обидно (и накладно!), если по этой причине умрет исправный в остальном узел.
Снятие и установка ТНВД тоже требуют опыта, ведь нужно как минимум правильно выставить метки на механизме ГРМ. Кроме того, если отремонтировать неисправный топливный компонент, но не вычислить истинного виновника проблемы, беда повторится — а это новые траты на диагностику и ремонт.
Форс-мажор
Перед началом ремонта снятую форсунку обязательно ставят на стенд: проверяют ее герметичность и заданные параметры топливоподачи для основных режимов работы двигателя. У пьезофорсунок проверяют также сопротивление изоляции.
Сейчас ремонт возможен только для электромагнитных форсунок Bosch — большинства серий, за редким исключением (это, например, некоторые неразборные форсунки для коммерческого транспорта). Производитель разрабатывает технологии и оборудование для восстановления пьезофорсунок, но срок окончания этих работ пока неизвестен.
Форсунка Common Rail — очень специфический и технологичный компонент. Для ремонта требуется разношерстный фирменный специнструмент и оборудование, а также строгое соблюдение пошаговых измерений при сборке и моментов затяжки элементов. Вдобавок современная дизельная аппаратура проектируется с жесткими параметрами. К примеру, в топливную магистраль после фильтра не должны попадать частицы размером более трех (!) микрон. То есть при ремонте форсунок необходимо создать практически стерильные условия. Поэтому производители обязывают авторизованные СТО использовать помещения, подготовленные и оборудованные по особым требованиям (среди непременных условий — например, фильтрация воздуха и спецодежда для персонала).
Для электромагнитных инжекторов доступен весь спектр запчастей, их можно заменить по отдельности или в составе определенных пар. Не поставляют только корпус: он слишком дорогой — такой ремонт форсунки экономически нецелесообразен. В случае деформации корпуса восстановить его невозможно.
Даже при грамотном извлечении из двигателя и при разборке/сборке форсунка деформируется (в допустимых пределах). По этой причине Bosch формально заявляет о возможности только одного ремонта форсунки. Однако практика показывает, что при соблюдении технологии корпус выдерживает до трех вмешательств.
Наибольшему износу в форсунке подвержена механическая часть, электрическая страдает крайне редко. Самая частая причина ремонта — размытие седла шарикового клапана. Это происходит из-за гигантской разницы давлений топлива в этой зоне — неизбежно идет кавитационный износ, который усугубляется попаданием воды и абразивных частиц в дизтопливо.
Чуть меньше страдает пара игла/распылитель. Ее износ идет по похожему сценарию. Результат — увеличение размеров каналов в распылителе и затирание иглы, из-за которого она начинает перемещаться недостаточно плавно и даже подклинивать. А носик распылителя, который находится непосредственно в камере сгорания, может пострадать из-за аномальных рабочих процессов в цилиндре, например из-за локального повышения температуры.
В пакет элементов, чье обновление желательно, входит так называемая клапанная группа (клапан со штоком) и пара распылитель/игла. Эти компоненты идут с завода только в сборе, так как их прецизионно подбирают друг к другу для получения точных зазоров. При полной разборке форсунки не менять эти элементы неразумно. Они также страдают от естественного износа. Итоговая цена при таком подходе значительно повысится, но зато это убережет от повторного разбора форсунки в ближайшей перспективе для замены этих компонентов и более значительных затрат.
Сейчас Bosch внедряет новый подход к ремонту, который подразумевает частичное объединение обоих пакетов запчастей. Таким образом, перечень обязательно заменяемых запчастей расширится, что положительно отразится на ресурсе форсунок. Причем цена потолстевшего пакета почти не увеличится, так как каждый компонент в составе пакета обойдется клиенту дешевле. Стоимость работ остается прежней. Такие ремкомплекты уже доступны для многих моделей форсунок, а для других — находятся в процессе подготовки.
После ремонта форсунки снова проверяют на стенде, на сей раз — по расширенному тест-плану. После удачного прохождения им присваивают коды коррекции, которые надо внести в контроллер двигателя, чтобы обеспечить равномерную цикловую подачу топлива по цилиндрам.
Под давлением обстоятельств
На первый взгляд, современный дизельный ТНВД страшен и сложен. Однако по сравнению с форсункой он куда проще — как конструктивно, так и в ремонте. Его можно разобрать и собрать без применения множества спецприспособлений. Однако требование чистоты в ремзоне никто не отменял, хотя для работ с ТНВД уже не нужно стерильное помещение, какое требуется для форсунок.
Входную диагностику ТНВД проводят на стенде: проверяют производительность насоса и работу его дозирующего блока в различных режимах.
Пул доступных ремонтных запчастей зависит от конструкции ТНВД. Сейчас в нашей стране на легковых автомобилях используются в основном насосы Bosch последних двух поколений: CP3 и CP4.
Насос СР3 появился в начале 2000‑х годов. Его главная конструктивная особенность — невозможность отдельной замены плунжерных пар, поскольку их гильзы вышлифованы непосредственно в корпусе насоса. При повреждении плунжера и зéркала его цилиндра ремонт экономически нецелесообразен — нужно менять корпус в сборе, а его не поставляют в запчасти. Одна из причин — высокая цена. Зато все остальные компоненты СР3 есть в свободном доступе (по отдельности): вал, подшипники, уплотнения, встроенный подкачивающий насос и дозирующий блок. И заменить их довольно просто.
Насос последнего поколения СР4 появился в 2010 году. Любой его элемент можно обновить. В корпус встроены блоки с плунжерами, заменить которые несложно. Но рядовой потребитель может свободно купить для этого насоса только дозирующий блок, остальные компоненты поставляются исключительно в авторизованные техцентры «Бош Дизель Сервис». Причем они привязаны к базам данных и технической информации по ремонту.
У CP3 и CP4 нет откровенно слабых мест — при правильной эксплуатации все детали изнашиваются более-менее равномерно. Поэтому список ремонтных операций и запчастей для замены составляется индивидуально в каждом конкретном случае — по результатам дефектовки. Помимо одноразовых элементов (например, уплотнителей) желательно по умолчанию обновлять подшипники с обоймами и их упорные кольца.
У ТНВД первым сдается в основном навесное оборудование, в частности дозирующий блок. Заменить его можно в обычном сервисе при условии соблюдения хотя бы элементарной чистоты. Ведь грязь, попавшая внутрь клапана при снятии старого блока и установке нового, может мгновенно прикончить недешевый узел.
После ремонта ТНВД опять ставят на стенд, чтобы провести выходной контроль по полному тест-плану.
Разовая оплата
Услуги «Бош Дизель Сервисов» недешевы. Ремонт одной форсунки обойдется примерно в 8000–15 000 рублей, а ТНВД — от 7000 рублей.
В идеале следует отдавать предпочтение СТО, куда можно пригнать автомобиль для полноценной диагностики. Это некая подстраховка, поскольку одна станция будет делать все работы под ключ, а при ремонте дизельного мотора это очень важно. Попытки сэкономить часто заканчиваются потерей времени и больших денег. Причиной может стать некачественная диагностика или ремонт, а также грубые ошибки при демонтаже и установке компонентов на автомобиль.
Если в вашем регионе есть «Бош Сервисы», занимающиеся исключительно ремонтом предварительно демонтированной с автомобиля дизельной аппаратуры, лучше пойти другим путем и поручить диагностику, а также снятие и установку элементов клубному техцентру, обслуживающему автомобили конкретной (вашей) марки. В этом случае вы сведете риски к минимуму.
Одно из достоинств авторизованных сервисов — постоянный контроль фирмы-изготовителя. Нарушители правил игры очень быстро теряют свою лицензию.
Благодарим компанию Bosch за помощь в подготовке материала.
Источник