Электромагнитный клапан тнвд что это

Мой дорогой дизель: почему ломаются ТНВД, и как их чинят

С момента окончательной прописки дизельных моторов на легковых автомобилях не только владельцы, но и мастера с небольшой опаской смотрели на это «чудо техники». Да, выигрыш на топливе и на тяге очевиден – но что будет, если мотор сломается? Особенностью всех без исключения двигателей на тяжелом топливе является прецизионность сборки самых ответственных деталей, а также величина рабочего давления – разумеется, если мы говорим о современных моторах. Глядя на нормо-часы в сервисе, касающиеся ремонта и обслуживания топливной аппаратуры, каждый невольно задастся вопросом: «Стоит ли игра свеч?». И да, и нет.

С одной стороны, вы получаете неимоверно производительный ДВС с паровозной тягой и уменьшенным расходом, с другой – необходимость повышенного внимания к качеству топлива, более частой замене топливного фильтра и довольно большим расходам в случае необходимости ремонта или замены элементов системы. Но если первая чаша весов все же перевесила, и вы стали обладателем автомобиля «на дизеле» с системой Common Rail, то стоит посмотреть, как ремонтируются элементы этой системы. Сегодня мы выясним, как выполняется ремонт ТНВД.

Кратко об устройстве

Common Rail : это словосочетание у всех на слуху, и многие даже знают, что это такое. Говоря простым языком, это не что иное, как система впрыска дизельного топлива из общей магистрали непосредственно в цилиндр двигателя под очень высоким давлением (1 600 – 1 800 бар). Некоторые скажут: но ведь дизтопливо уже давно впрыскивается непосредственно, в чем же особенность? Ответ лежит на поверхности, в самом названии: это «единая магистраль».

Раньше, до появления Common Rail, дизтопливо под давлением, создаваемым ТНВД (топливным насосом высокого давления) отправлялось сразу к форсунке, через которую впрыскивалось в цилиндр. В новой же системе насос нагнетает топливо в топливную рампу, которая сама по себе является аккумулятором – а уже от рампы топливо по трубкам подводится к форсункам.

Благодаря подобной схеме получается, что все форсунки имеют в своем распоряжение топливо под одинаковым давлением в любое время и в любом количестве – причем давление это довольно высокое. Оно необходимо для лучшего распыления и, следовательно, смешивания топлива с воздухом, а значит, для более полного сгорания. Все это – звенья цепи, ведущей к повышению эффективности работы ДВС.

Почему нельзя было обойтись без общей топливной рампы? Чтобы ответить себе на этот вопрос, попробуйте надуть до максимального размера воздушный шарик за один присест. Если вы кит, то справитесь без проблем. Если же вы человек, то придется или очень постараться, или просто сделать несколько вдохов и выдохов. Так и здесь: систему питает небольшой насос высокого давления с малыми потерями на трение, но с возможностью накачать 1600 бар в трубку, называемую топливной рампой.

Следующий элемент в схеме – форсунки. В современных моторах они могут быть электромагнитными или пьезоэлектрическими. Вторые, к слову – последнее слово техники в дизелестроении.

Для завершения схематической картины работы Common Rail добавим, что топливо от рампы подается к форсункам, но не запирается в самой рампе, а отводится через сливной канал. По сути, топливо в системе постоянно циркулирует, но как только сигнал «приходит» на электромагнитный клапан, он «открывает» форсунку, и топливо распыляется в цилиндр. Кстати, именно об устройстве и работе форсунок мы поговорим в следующей статье.

Устройство ТНВД

Конструктивно насосы могут быть роторными или, как в нашем случае, плунжерными. Так как в наше поле зрения попал плунжерный насос, и на данный момент он более распространен, то и рассматривать мы будем различные вариации этой конструкции.

Принцип работы предельно прост: подпружиненный плунжер двигается внутри стакана, набирая и выталкивая из полости над ним дизтопливо. Перемещается плунжер благодаря кулачковому валу. Зачастую конструктивно в корпус установлено три плунжера. В полости над плунжером установлены односторонние клапаны на впуск и выпуск. В общем, насос устроен почти как сердце.

Если обратиться к деталям, то можно выделить три типа ТНВД.

Первый – «голый» насос: топливо к нему подкачивается отдельным насосом, смонтированным в баке. Второй – ТНВД с регулятором давления. И, наконец, третий – на котором установлен и подкачивающий насос, и регулятор давления, который в случае необходимости сбрасывает топливо под избыточным давлением в «обратку».

Существуют также небольшие отличия и в конструкции плунжеров. Для наглядности мы разбирали и ремонтировали ТНВД с плунжером, перемещающимся в стакане, который можно извлечь из корпуса и заменить в сборе. Однако есть и конструкции, в которых сам корпус исполняет роль стакана. В принципе, о механике здесь больше ничего и не скажешь – она простейшая.

Что может поломаться?

Первый и чуть ли не единственный враг всех деталей топливной аппаратуры дизельного двигателя – вода. Не исключение здесь и ТНВД с прецизионной подгонкой пары плунжер-стакан и клапанами. Помните статью про дизельный фильтр-отстойник с краном для слива воды? Так вот если не следить за водой в отстойнике, то в один момент ваш автомобиль потеряет тягу «на низах», а может и во всем диапазоне оборотов – как повезет. Впрочем, справедливости ради нужно сказать, что зачастую качество нашего дизтоплива оставляет желать лучшего, потому даже если каждый день сливать воду из отстойника, но при этом заправляться на подозрительных станциях – результат будет такой же.

Еще один момент, который нужно выделить в самом начале: ни в коем случае нельзя давать работать ТНВД «на сухую» – иными словами, надо исключить пуск двигателя без прокачки топливной системы. ТНВД смазывается топливом, а работа без смазки «приговорит» его в считанные минуты.

Любая поломка ТНВД так или иначе связана с коррозией или попаданием посторонних частиц на рабочие поверхности. Именно она может стать причиной подклинившего плунжера или односторонних клапанов. К поломкам также можно отнести износ втулок вала в передней крышке корпуса ТНВД. Не редкость – износ сальника вала. Но втулки и сальник – просто мелочи по сравнению с коррозией.

Конечно, в предыдущем абзаце упомянуты не все возможные поломки. Могут, например, порваться и уплотнительные кольца крышек корпуса или фланца (в зависимости от конструкции) – но это обычно случается только в процессе разборки. Выйти из строя может регулятор давления – как его электрическая, так и механическая часть. Этим список потенциальных неисправностей, пожалуй, можно завершить.

Зато по топливоподкачивающему насосу вопросов обычно не возникает, так как там ломаться попросту нечему. Он являет собой обычный шестеренный насос внешнего зацепления – такой же, как масляный насос на Жигулях.

Начало

В любом уважающем себя и клиента сервисе перед тем, как лезть в «железо», выполняют компьютерную диагностику двигателя и его систем. Благодаря ей можно локализовать поломку – вернее, приблизительно понять, кто именно стал виновником неправильной работы двигателя. Окончательно убедившись, что это ТНВД, его направляют в ремонтный цех.

Здесь первым делом насос устанавливают на специальный диагностический стенд и подключают к нему все необходимые трубки. Выбрав в меню по номеру детали искомый набор букв и цифр, запускают процесс диагностики. Самое удобное здесь то, что работа стенда построена на системе подсказок. Выполняя заданную программу диагностики, мастер видит результаты испытания в реальном времени и на их основании делает выводы.

Источник

Ремонт Nissan Patrol

Сайт по ремонту Ниссан Патрол

Назначение и принцип действия электромагнитных клапанов и нагнетательной секции ТНВД VP44

Клапан управления наполнением ответственен за дозирование топлива и обеспечение высокого давления впрыска, открывающего топливные форсунки через нагнетательный клапан. Дозирование топлива обеспечивается программными средствами при помощи изменения времени действия импульса тока, поступающего в электрическую обмотку клапана управления наполнением. В течение времени действия импульса происходит нагнетание давления и впрыск топлива топливными форсунками. Время действия клапана поддерживается в требуемом диапазоне электронным модулем за счёт формирования им длительности сигнала управления.

Клапан опережения впрыска приводит в действие устройство, изменяющее действитель­ное значение угла опережения впрыска топлива — автомат опережения. Клапан управля­ется импульсным током переменной скважности, благодаря изменению которой регулируется величина управляющего давления топлива, действующего на исполнительный эле­мент автомата — подвижный поршень. Изменение положения поршня приводит к некото­рому развороту кулачкового кольца нагнетательной секции относительно корпуса ТНВД и изменению момента впрыска топлива. В зависимости от направления разворота кольца различают опережение и запаздывание момента впрыска.

Таким образом, параметрами дозирования и момента впрыска топлива в ТНВД являются:

> давление топлива, развиваемое топливоподкачивающим насосом во внутренних полостях ТНВД в зависимости от частоты вращения;

> длительность импульса тока управления электромагнитным клапаном наполнения, изменяющая продолжительность впрыска топлива;

> переменная скважность тока управления электромагнитным клапаном опережения впрыска, регулирующая опережения запаздывания впрыска.

Управляемые электромагнитные клапаны применяются в качестве регулирующих и запор­ных устройств в каналах ТНВД VР44. Исполнительным рабочим элементом клапана является подвижный магнитный сердечник — соленоид, расположенный внутри электрической обмотки или ка­тушки, выполненной из проводника электрического тока в форме большого количества витков. Электромагнитные клапаны управляются постоянным или импульсным токами, управление клапанами в ТНВД обеспечивается только импульсными токами. Клапаны работают в режиме, открыт или закрыт, и исполнительный элемент занимает одно из крайних положений, без регулирования сечения проходного каната. Функциональные схемы электромагнитных клапанов приведены на следующих рисунках.

Функциональная схема электромагнитных клапанов

На торце соленоида изготавливается клапан, которым соленоид запирает или открывает выполненный в корпусе канал, пропускающий рабочее вещество, конкретно в ТНВД — ди­зельное топливо. Открытие канала происходит в результате перемещениясоленоида внутрь катушки, при этом соленоид может занимать различные положения, чем изменяет­ся проходное сечение у клапана и пропускная способность канала.

Клапаны имеют входное и выходное отверстая, через которые они встраиваются в управ­ляемые магистрали.

Действующая магнитная сила втягивает соленоид внутрь катушки, при этом магнитная сила преодолевает сопротивление упругости возвратной пружины. Сила магнитного поля и соответственно, величина хода соленоида прямо пропорциональна силе электрического тока. Чем выше сила тока, тем выше магнитное действие.

В результате действия тока на соленоид начинают действовать противоположно направ­ленные силы, и он занимает внутри катушки положение, определяемое балансом магнитной силы и силы упругости сжатой пружины. Таким образом, проходное сечение у клапана и пропускная производительность канала зависят от силы действующего электри­ческого тока.

При обрыве тока обмотки на соленоид прекращают действовать магнитные силы, и он под воздействием возвратной пружины занимает исходное положение, при котором клапан за­пирает проходное отверстие канала. Прохождение по каналу рабочего вещества прекра­щается.

Клапан управления впрыском является регулируемым гидравлическим клапаном низкого давления, управляемым импульсным током переменной скважности. Клапан обеспечивает изменение проходного сечения управляемого топливного канала, благодаря чему регули­руется величина давления топлива, действующего на исполнительный автомат опереже­ния впрыском топлива. Величина управляемого давления зависит от значения скважности импульсного тока.

При этом оба клапана ТНВД устроены, так что в открытом состоянии клапана управления наполнением обеспечивается нагнетание высокого давления впрыска, а клапана управле­ния моментом впрыска — изменение угла опережения впрыска топлива. В закрытом со­стоянии клапана управления наполнением происходит отсечка (прекращение) нагнетания давления топлива и закрытие топливных форсунок, а клапана управления моментом впры­ска — прекращения регулирования величины управляющего давления топлива, угол впры­ска топлива не регулируется.

Изменение длительности рабочего состояния электромагнитного клапана, зависит от режима работы двигателя и в первую очередь, от числа оборотов и нагрузки на двигатель. В каждом случае контроллер рассчитывает для любого из клапанов оптимальную длитель­ность действия импульса тока управления, определяемую конкретными значениями час­тоты вращения коленчатого вала и величины нагрузки. Измерение време­ни действия и силы импульсного тока, при котором поддерживается рабочее положение электромагнитных клапанов (например, открытое положение клапана автомата опережения впрыска), производится через понятия времени действия и скважности им­пульса.

Нагнетательная секция

От топливоподкачивающего насоса топливо поступает к нагнетательной секции для на­полнения камеры высокого давления. Принцип действия нагнетательной секции роторно­го типа приведен на следующем рисунке.

Электромагнитный клапан на нагнетательной секции открывается электрическим сигналом, поступающим от электронного модуля. Открытие клапана означает, что откры­вается нагнетательный канал, по которому топливо под высоким давлением поступает к основным элементам нагнетательной секции, регулирую­щим наполнение топливом и длительность впрыска. Электромагнитный клапан одновременно управляет двумя топливными каналами: каналом управления на­полнением, обеспечивающим наполнение и слив топлива, и нагнетательным каналом, че­рез который топливо под высоким давлением поступает к форсункам. Ротор совместно с плунжерами и роликами вращается внутри кулачкового кольца. Объем между плунжерами образует камеру высокого давления, объем которой может изменяться в результате набегания роликов на кулачки, благодаря чему плунжеры смешаются в ради­альном направлении к центру. Это движение плунжеров соответствует рабочему ходу. В начале встречного движения плунжеров, то есть в момент набегания роликов на возрас­тающий профиль кулачков топливный канал, по которому происходит наполнение и слив, закрывается, В момент открытия клапана осевой канал ротора совмещается с каналом подачи топлива к форсунке. При набегании роликов на кулачки плунжеры перемещаются навстречу друг другу, уменьшая объем полости. В результате уменьшения объема происходит резкое по­вышение давления топлива, которое нагнетается к топливной форсунке. Форсунки откры­ваются давлением топлива, обеспечивая впрыск в камеру сгорания.

Для прекращения подачи топлива кла­пан управления наполнением закрыва­ется. Закрытие клапана означает про­тивоположное состояние элементов: нагнетательный канал закрывается, но открывается канал управления напол­нением и продолжает оставаться от­крытым. Давление в полости между плунжерами и на форсунках резко снижается, и форсунки закрываются. При дальнейшем рабочем ходе плун­жеров топливо вытесняется в направ­лении слива обратно во внутренние полости ТНВД с низким давлением до набегания роликов на вершины кулачков. Клапан управления наполне­нием остается закрытым в результате вращения ротора, когда ролики начинают скользить по сбе­гающему профилю кулачков, плунжеры меняют направление движения на противоположное и расходятся от центра к периферии, увеличивая объем камеры высокого давления. В этом случае топливо начинает поступать в направлении наполнения по открытому каналу наполнения, заполняя увеличивающийся объем камеры высокого давления. Как только плунжеры сместятся на величину высоты профиля кулачка, электромагнитный клапан снова открывается согласно командам элек­тронного модуля для выполнения следующего впрыска. Камера высокого давления при этом будет заполнена топливом. Положение плунжеров относительно профилей кулачков кулачкового кольца зависит от угла поворота вращающегося ротора, поэтому электронный модуль управления постоянно контролирует угловое положение ротора согласно поступающим сигналам с датчика по­ложения ротора ТНВД. Клапан управления наполнением расположен напротив торца ротора, для удобства объяснения принципа его действия на схеме положение клапана показано произвольно. топливоподкачивающего насоса. Необходимое количество топлива сливается из полости над поршнем автомата посредст­вом изменения проходного сечения сливного канала, в котором установлен электромаг­нитный клапан управления впрыском. При подаче тока управления клапан открывает сливной канал на требуемую величину открытия и часть топлива начинает сливаться из полости над поршнем, обеспечивая поддержание необходимого давления. Насосы VР44 не имеют системы смазки трущихся деталей, функцию смазки выполняет топливо, вследствие чего падение давления топлива внутри ТНВД и выход из строя топливоподкачивающего насоса являются недопустимыми.

Источник

Устройство и принцип действия электронного ТНВД

Радиально-поршневой распределительный ТНВД представляет собой насос впрыска с электронным регулированием, имеющий собственный блок управления. Насос создаёт давление впрыска 1500 бар. Высокое давление впрыска позволяет достичь мелкодисперсного распыления топлива. Это приводит к более полному сгоранию топливно-воздушной смеси и меньшему
содержанию вредных веществ в ОГ

Подача топлива

Основные задачи радиально-поршневого распределительного ТНВД:

Движение топлива

Всасывание
Радиально-поршневой распределительный ТНВД расположен там, где раньше был установлен пластинчатый насос, всасывает топливо из топливного бака и создаёт давление в ТНВД.

За счёт давления, созданного в ТНВД, при открытом электромагнитном клапане топливо подаётся в камеру сжатия.

Сжатие
Топливо сжимается двумя плунжерами, которые приводятся от кулачковой обоймы через ролики. Привод осуществляется приводным валом.

За счёт вращательного движения приводного вала ролики нажимают на кулачки обоймы и перемещают плунжеры вовнутрь. Это приводит к сжатию топлива между плунжерами.

Распределение
Если электромагнитный клапан закрыт, топливо распределяется по отдельным цилиндрам с помощью вала распределителя и распределительной головки через обратный дроссель нагнетательного клапана и форсунку впрыска.

В распределительной головке имеются отверстия, соответствующие отдельным цилиндрам. Вал распределителя проворачивается приводным валом и соединяет камеру сжатия попеременно с каждым отверстием в распределительной головке

Радиально-поршневой распределительный ТНВД имеет собственный блок управления. Задачей блока является управление и контроль исполнительных элементов насоса впрыска. Для этого в блоке управления сохранены характеристики, точно соответствующие характеристикам насоса впрыска. Блок управления и насос впрыска образуют единый блок и прочно соединены друг с другом

Что чем управляет?
Датчики отправляют на блок управления двигателя информацию о режиме работы двигателя и о положении педали акселератора. Блок управления двигателя анализирует эту информацию и рассчитывает момент начала впрыска и необходимое количество подаваемого топлива. Полученные значения блок управления двигателя отправляет на блок управления топливного насоса. Блок управления топливного насоса рассчитывает команды управления для электромагнитного клапана регулирования количества подаваемого топлива и клапана управления опережением впрыска. При этом учитываются сигналы, поступающие в насос впрыска от блока управления двигателя и датчика угла поворота. Для контроля управления двигателя блок управления топливного насоса отправляет на блок управления двигателя обратное сообщение о режиме работы насоса впрыска. Передача сигналов между блоком управления двигателя и блоком управления топливного насоса осуществляется по шине CAN. Преимуществом шины CAN является то, что обмен всей информацией между блоком управления топливного насоса и блоком управления двигателя может осуществляться по двум проводам. Блок управления двигателя выполняет и другие задачи, например, управление исполнительными элементами системы рециркуляции ОГ и регулирование давления наддува.

Регулирование количества подаваемого топлива

На приведённом ниже обзоре системы показаны датчики, на основании сигналов которых определяется количество подаваемого топлива Сигнал, поступающий от блока управления двигателя, преобразуется блоком управления топливного насоса в сигнал для электромагнитного клапана регулирования количества подаваемого топлива. Задачей регулирования количества подаваемого топлива является точная адаптация количества топлива к различным режимам работы двигателя.

Принцип действия:
Процесс наполнения Если электромагнитный клапан регулирования количества подаваемого топлива открыт, топливо из внутреннего пространства насоса подаётся в камеру сжатия.

Впрыск
Блок управления топливного насоса подаёт сигнал управления на электромагнитный клапан регулирования количества подаваемого топлива, клапан перекрывает подачу топлива. Все время, пока электромагнитный клапан закрыт, топливо сжимается и подаётся на форсунки впрыска. При достижении заданного блоком управления двигателя количества топлива электромагнитный клапан открывает подачу топлива из внутреннего пространства насоса. Давление падает; впрыск завершён.

При полной нагрузке двигателя объём топлива на каждый цикл впрыска составляет ок. 50 мм3.
Это равно объёму одной капли воды.

На оборотах холостого хода на каждый цикл впрыска требуется ок. 5 мм3 топлива.
Это соответствует размеру булавочной головки диаметром 2 мм.

Дополнительной задачей электромагнитного клапана регулирования количества подаваемого топлива является остановка двигателя. При выключении зажигания электромагнитный клапан открывается, сжатие топлива не происходит.

Регулирование момента впрыска

На приведённом ниже обзоре системе представлены датчики, на основании сигналов которых определяется момент начала впрыска. Сигнал, поступающий от блока управления двигателя, преобразуется блоком управления топливного насоса в сигнал для клапана управления опережением впрыска. Задачей регулирования момента впрыска является адаптация момента впрыска к частоте вращения двигателя.

Принцип действия:
При увеличении частоты вращения впрыск должен происходить раньше. Опережение впрыска осуществляется регулятором впрыска. За счёт силы действия пружины управляющий поршень прижимается к поршню регулятора впрыска. В кольцевую полость управляющего поршня через отверстие из внутреннего пространства ТНВД поступает топливо под давлением. Клапан управления опережением впрыска определяет давление топлива в кольцевой полости управляющего поршня.

При увеличении частоты вращения клапан управления опережением впрыска увеличивает давление топлива в кольцевой полости. За счёт этого управляющий поршень отжимается от поршня регулятора впрыска, преодолевая силу действия пружины, и открывает канал. Топливо поступает в полость за поршнем регулятора впрыска.

За счёт давления топлива поршень регулятора впрыска перемещается вправо. Поршень регулятора впрыска соединён с кулачковой обоймой так, что горизонтальное движение регулятора впрыска проворачивает кулачковую обойму в направлении опережения впрыска.

Источник