Ford. Системы впрыскивания дизельного топлива и управления двигателем: базовая информация

91 Pages·6.379 MB·Russian

Учебный курс "Техническое обслуживание"

Системы впрыскивания дизельного
топлива и управления двигателем
Базовая информация

CG8346/S ru 12/2010
TC3043073H
Согласно всем имеющимся у нас сведениям, иллюстрации, техническая информация, данные и описания,
включенные в это издание, являлись верными на момент сдачи в печать. Право изменять цены, спецификации,
оборудование и инструкции по эксплуатации в любое время без уведомления зарезервировано в рамках
политики непрерывного развития и совершенствования на благо наших клиентов, которую проводит компания
FORD.
Ни один из разделов этой публикации не может быть воспроизведен, занесен в систему обработки данных
или переслан в любой форме, электронной, механической, фотокопировальной, в форме записи, перевода
на иностранный язык или любым иным путем без предварительного разрешения Ford-Werke GmbH. Никакая
ответственность за любые неточности в этой публикации не принимается, хотя была проявлена надлежащая
забота о том, чтобы она была максимально полной и точной.
Авторские права ©2010
Ford-Werke GmbH
Программы обучения "Техническое обслуживание" D-F/GT1 (RUS)
Предисловие
Ужесточение предписаний по экологичности отработанных газов и уровню шумообразования, а
также требования по снижению расхода топлива оборачиваются все новыми требованиями,
предъявляемыми к системе регулирования впрыска дизельного двигателя.

Для удовлетворения данным требованиям система впрыска должна впрыснуть топливо под высоким
давлением в камеру сгорания для приготовления оптимальной горючей смеси. Дозирование
количества впрыскиваемого топлива должно происходить с максимально возможной точностью.
Система Common-Rail представляет собой хороший потенциал для дальнейшего развития,
которому придается как сегодня, так и в будущем будет придаваться большое значение. Благодаря
разделению процесса нагнетания давления и процесса впрыска вне зависимости от оборотов
двигателя всегда создается оптимальное давление впрыска.

Современные системы регулировки двигателя обеспечивают точный расчет момента впрыска и
количества впрыскиваемого топлива, а также его подачу через топливные форсунки в цилиндры
двигателя.

Дальнейшим большим шагом в направлении улучшения токсичности выхлопов дизельного двигателя
является модернизированная система сажевого фильтра. Данная система позволяет сократить
выброс тончайших частиц сажи на 99%.

Данная информация для техников содержит обширные сведения, которые выходят за рамки
системы и действительны для всех используемых в автомобилях Ford топливных системах высокого
давления. Она образует базу для изучения следующих систем:
– Топливная система высокого давления Bosch, CG 8313/S

– Топливная система высокого давления Continental, CG 8315/S

– Топливная система высокого давления Denso, CG 8351/S

– Топливная система высокого давления Delphi, CG 8314/S
Для изучения данной технической информации предпосылкой является компьютерный учебный
курс (eLearning) "Системы регулировки впрыска дизельного двигателя".

Данная техническая информация состоит из отдельных учебных разделов. Для проверки прогресса
в обучении в конце разделов предлагаются соответствующие контрольные вопросы. Решения по
ним находятся в конце Технической информации.
Пожалуйста, помните, что наша учебная литература выпущена исключительно ДЛЯ ЦЕЛЕЙ
ОБУЧЕНИЯ КОМПАНИИ FORD. Работы по ремонту и регулировке ТРЕБУЕТСЯ выполнять с
обязательным соблюдением инструкций и спецификаций, приведенных в литературе для СТО.
Эффективно используйте возможности, предлагаемые курсами технического обучения компании
Ford, для получения обширных теоретических и практических знаний.
Техническое обслуживание 1
(G1357317)
Содержание
СТР.
Предисловие...................................................................................................... 1
Введение............................................................................................................. 5
Требования к современным дизельным двигателям.................................................................................. 5

Процесс впрыска............................................................................................................................................ 6

Крутящий момент........................................................................................................................................... 8

Нормы токсичности V.................................................................................................................................... 8

Обеспечение чистоты при проведении работ на системе Common-Rail................................................... 10
Урок 1 – Топливная система
Общая информация...................................................................................................................................... 11
Система низкого давления........................................................................................................ 13

Общие положения......................................................................................................................................... 13

Топливный фильтр......................................................................................................................................... 14
Система высокого давления.................................................................................................... 16

Общие положения......................................................................................................................................... 16

Топливный насос............................................................................................................................................ 18

Топливная рампа (Common-Rail).................................................................................................................. 19

Топливопроводы высокого давления........................................................................................................... 20

Форсунки......................................................................................................................................................... 20
Контрольные вопросы.............................................................................................................. 22
Урок 2 – Система управления двигателем

PCM................................................................................................................................................ 24

Общие положения......................................................................................................................................... 24

Входящие сигналы......................................................................................................................................... 24

Выходные сигналы......................................................................................................................................... 25

диагностика;................................................................................................................................................... 26

управление предпусковым подогревом....................................................................................................... 27
Стратегии (алгоритмы).............................................................................................................. 29
Расчет дозирования топлива........................................................................................................................ 29

Система регулирования равномерности вращения (баланс мощности цилиндров)............................... 31

Внешнее воздействие на подачу топлива................................................................................................... 31

Регулирование впрыска топлива.................................................................................................................. 32

Регулировка холостого хода......................................................................................................................... 33

Регулирование давления топлива................................................................................................................ 33

Система EGR................................................................................................................................................. 35
2 Техническое обслуживание
Содержание
Регулирование давления наддува............................................................................................................... 37
EOBD............................................................................................................................................. 40

Общие положения......................................................................................................................................... 40

Регистрация и хранение неисправностей.................................................................................................... 41
Датчики.......................................................................................................................................... 42

Введение........................................................................................................................................................ 42

Датчик CKP..................................................................................................................................................... 42

Датчик CMP.................................................................................................................................................... 44

Датчик MAP.................................................................................................................................................... 45

Датчик IAT....................................................................................................................................................... 46

Датчик MAPT.................................................................................................................................................. 47

Датчик BARO.................................................................................................................................................. 47

Датчик ECT..................................................................................................................................................... 48

Комбинированный датчик MAFT................................................................................................................... 49

HO2S............................................................................................................................................................... 51

Датчик положения турбокомпрессора (только некоторые варианты)....................................................... 53

сигнал скорости автомобиля........................................................................................................................ 54

Датчик APP..................................................................................................................................................... 55

Датчик температуры топлива........................................................................................................................ 56

Датчик давления топлива.............................................................................................................................. 57

Датчик давления масла................................................................................................................................. 58

Выключатель стоп-сигналов/датчик BPP..................................................................................................... 58

Датчик-переключатель CPP (положение педали сцепления).................................................................... 59
Исполнительные механизмы................................................................................................... 60

Клапан дозирования топлива........................................................................................................................ 60

Топливные форсунки (электромагнитные).................................................................................................. 61

Топливные форсунки (пьезоэлектрические)................................................................................................ 62

клапана EGR.................................................................................................................................................. 64

Байпасный клапан – радиатор рециркуляции ОГ (норма токсичности V)................................................. 66

Клапан регулирования давления наддува (системы, управляемые вакуумом)....................................... 68

Электрический блок заслонки впускного коллектора................................................................................. 69

Электрическое исполнительное устройство регулировки направляющих лопаток турбокомпрессора.. 71
Контрольные вопросы.............................................................................................................. 75
Урок 3 – Снижение концентрации вредных выбросов в отработавших
газах

сажевый фильтр.......................................................................................................................... 77
Снижение содержания токсичных веществ................................................................................................. 77

DPF.................................................................................................................................................................. 78
Техническое обслуживание 3
Содержание
Регенерация DPF (общая)............................................................................................................................. 79
DPF, имеющий специальное покрытие:................................................................................. 80

Обзор DPF...................................................................................................................................................... 80

Пассивная регенерация................................................................................................................................ 80

Активная регенерация................................................................................................................................... 81

Указание по периодичности замены масла................................................................................................. 81
DPF – регулирование процесса регенерации........................................................................ 83

Обзор компонентов........................................................................................................................................ 83

Датчик(и) температуры отработавших газов............................................................................................... 84

Датчик перепада давления DPF................................................................................................................... 84

Электрический блок заслонки впускного коллектора................................................................................. 86

Стратегия регенерации................................................................................................................................. 87
Система испарения топлива..................................................................................................... 89

Общие положения......................................................................................................................................... 89

Топливный насос системы испарения топлива........................................................................................... 90

Топливный испаритель.................................................................................................................................. 91
Контрольные вопросы.............................................................................................................. 92
Ответы на контрольные вопросы.................................................................. 94
Список аббревиатур......................................................................................... 95
4 Техническое обслуживание
Введение
Требования к современным • регулировка частоты оборотов двигателя на
дизельным двигателям холостом ходу независимо от нагрузки,

• регулируемая EGR (рециркуляция
К современным дизельным двигателям
отработавших газов),
предъявляются все возрастающие требования.
В центре внимания оказываются не только • малые отклонения от момента впрыска и
выбросы отработанных газов, но и растущее объема впрыскиваемого топлива и высокая
экологическое сознание и требование точность на протяжении всего срока службы,
обеспечения ещё большей экономичности и
• возможность взаимодействия с другими
повышения комфорта при езде.
системами, например, системой

Эти цели требуют использования комплексных поддержания курсовой устойчивости, PATS
систем впрыска, высокого давления впрыска, (пассивная противоугонная система),
а также точной дозировки топлива с помощью
• широкие возможности для диагностики,
полностью автоматизированных электронных
• алгоритмы устранения неисправностей.
систем регулировки.
Система впрыска Common-Rai обладает
Благодаря высокому давлению впрыска топливо
большим потенциалом для соответствия всем
на выходе из топливных форсунок
этим требованиям.
превращается в очень мелкие капли, которые

затем, также благодаря высокому давлению, В системах Common Rail процессы нагнетания
оптимально распределяются по объему камеры давления и впрыска проходят отдельно.
сгорания. При последующем сгорании в Создание надлежащего давления впрыска в
отработанные газы попадает меньше этой системе не связано с частотой вращения
несгоревших HC (углеводород), а также меньше двигателя и количеством впрыскиваемого
CO (монооксид углерода) и частиц сажи. топлива.

Кроме того, благодаря оптимальному Топливная система высокого давления состоит,
смесеобразованию уменьшается расход главным образом, из насоса высокого давления
топлива. и топливного коллектора (именуемого также
топливным аккумулятором или топливной
Вызванный сжиганием детонационный шум
рампой). В данном топливном коллекторе
дизельного двигателя с прямым впрыском
нагнетается постоянное давление для
значительно снижается посредством
распределения топлива по топливным
одного-двух дополнительных предварительных
форсункам с электрическим управлением.
впрыскиваний. При помощи данного метода

удаётся также снизить выбросы NOX (оксиды При данном виде впрыска дизельного топлива
азота). или регулировки двигателя водитель не
оказывает непосредственного влияния на
В современных дизельных двигателях к системе
количество впрыскиваемого топлива. У педали
впрыска и к её регулированию предъявляются
акселератора, к примеру, отсуствует всякая
в частности следующие требования:
механическая связь с насосом для впрыска
• обеспечение высокого давления впрыска, топлива. Количество впрыскиваемого топлива

• формирование объёма впрыскиваемого определяется различными факторами
топлива, воздействия. Из них можно выделить
следующие:
• многократный впрыск,
• Желание водителя (положение педали
• адаптированные для каждого режима
акселератора),
эксплуатации объемы впрыскиваемого

топлива, параметры начала впрыска и • Режим работы двигателя,
давления наддува,
• Температура двигателя,

• Влияние на выбросы ОГ,
Техническое обслуживание 5
(G1357317)
Введение
• Защита двигателя и КПП от повреждений, Простой основной впрыск

• Неисправности в системе.
Ход иглы топливной форсунки и характер

На основании данных параметров PCM (модуль изменения давления в цилиндре без
управления силовым агрегатом) производит предварительного впрыска
расчёт количества впрыскиваемого топлива,
варьируя момент и давление впрыска.

Дозирование топлива при этом происходит в

электронном режиме под управлением PCM.

В режиме электронной регулировки дизельного
двигателя предусмотрены различные защитные 1

функции (в ПО модуля PCM ). Благодаря ей

распознаются возникающие отклонения и сбои,
3
соразмерно воздействиям вырабатываются
соответствующие меры (например, ограничение

мощности путем уменьшения количества
впрыскиваемого топлива). 2 4

Процесс впрыска

5
Как уже было отмечено в начале, большое E64973
значение имеют выбросы ОГ и расход
1 Давление при сгорании в цилиндре
топлива двигателем. Предпосылкой для их

минимизации является точная работа системы 2 Ход иглы

впрыска, а также широкий спектр алгоритмов 3 TDC (верхняя мертвая точка)
регулировки двигателя.
4 Ход иглы при простом основном впрыске

К системе Common-Rail поэтому предъявляются
5 Угол поворота коленчатого вала
следующие требования:
У дизельных двигателей с ТНВД
• Впрыск должен быть выверен по времени.
распределительного типа (например, в
Уже небольшие отклонения окажут
автомобиле марки Transit 2000.5) впрыск
значительное влияние на расход топлива,
топлива осуществляется за счет простого
выбросы ОГ, а также на шумы, возникающие
основного впрыска.
при сгорании топлива.

Впрыск топлива в камеру сгорания
• Давление впрыска адаптируется независимо
осуществляется затем механическим путем с
от режима работы двигателя.
помощью форсунок в течении двух
• Впрыск должен быть надежно завершен. переходящих друг в друга фаз (по ринцип
Количество впрыскиваемого топлива и корпуса форсунки с двумя пружинами).
момент впрыска точно рассчитаны в
С точки зрения изменения характеристики
соответствии с механическими деталями
давления в соответствии с компрессией
системы впрыска. Неконтролируемый
происходит лишь плавный подъем давления
довпрыск (например, из-за неисправной
при сгорании в зоне перед TDC, а с началом
топливной форсунки) приводит к
сгорания характеристика подъема становится
повышенным выбросам ОГ и повышенному
очень крутой.
расходу топлива.

Резкий подъем давления усиливает при этом
шумы при сгорании.
6 Техническое обслуживание
(G1357317)
Введение
Предварительный впрыск топлива Это способствует более быстрому
воспламенению смеси во время основного
Ход иглы топливной форсунки и характер
впрыска, не допуская резкого повышения
изменения давления в цилиндре с
температуры и резкого повышения давления
предварительным впрыском
при сгорании.

Преимущество:

• непрерывное создание давления для

сгорания и сокращение за счет этого

шумообразования при сгорании топлива,

1 • сокращение выбросов окисей азота в ОГ.

Примечание: Поскольку в системах
3
Common-Rail создание давления и впрыск

разделены между собой, то становится
возможным значительное расширение зоны

предварительного впрыска. Благодаря этому
4
5 удалось добиться значительного улучшения
2

плавности работы двигателя.

Современные системы работают на холостом
6 ходу и в диапазоне частичной нагрузки уже с
E64974
двумя предварительными впрыскиваниями.
1 Давление при сгорании в цилиндре Тем самым еще больше снижаются шумы

2 Ход иглы сгорания в двигателе.

3 TDC
Довпрыск (автомобили с системой DPF

4 Ход иглы при предварительном впрыске (сажевого фильтра))

5 Ход иглы при основном впрыске
Ход иглы распылителя топлива с

6 Угол поворота коленчатого вала
предварительным и последующим впрыском
В автомобилях с системой впрыска
Common-Rail с определенного момента

времени перед основным впрыском 2 5 6
производится электрически управлямый 4
1

предварительный впрыск.

Под предварительным впрыском
подразумевается впрыск небольшого 3
количества топлива в цилиндр перед основным
впрыском. E51105

Небольшое количество впрыснутого толива
воспламеняется, подогревает верхнюю часть
1 Ход иглы
цилиндра и создает тем самым оптимальный

температурный режим (создание в камере 2 Предварительный впрыск топлива
сгорания предварительных условий)
3 Угол поворота коленчатого вала

4 Основной впрыск топлива

5 Ранний довпрыск

6 Поздний довпрыск
Техническое обслуживание 7
(G1357317)
Введение
У автомобилей с системой DPF (фильтр Функция превышения максимального
твердых частиц для дизельного крутящего момента
топлива/сажевый фильтр) в дополнение к
В некоторых моделях автомобилей
предварительному и основному впрыску
используется функция превышения
применяются еще в зависимости от потребности
максимально допустимого крутящего момента
два дополнительных впрыска во время
(называется еще и функцией наддува при
процесса регенерации.
избыточном давлени). Она позволяет при

Ранний довпрыск используется в быстром ускорении превышать на
определенных даипазонах нагрузки / частоты непродолжительный промежуток времени
оборотов двигателя неспосредственно после максимально указанную отметку крутящего
фазы основного впрыска. Впрыск происходит момента (в зависимости от калибровки больше
в таких случаях в текущий процесс сгорания. на 15 - 35 Нм).

В первую очередь данный ранний При обгонных манёврах, к примеру,
дополнительный впрыск служит для повышения превышение максимального крутящего момента
температуры ОГ во время регенерации DPF. на непродолжительный промежуток времени
Дополнительно к этому происходит дожигание просто выгодно.
определенной доли частиц сажи,
На основе скорости автомобиля и сигнала CKP
образовавшихся во время регенерации.
(положение коленчатого вала) рассчитывается

Второй дополнительный впрыск происходит ускорение автомобиля. Во время ускорения
непосредственно перед BDC (нижняя мертвая PCM активирует функцию превышения
точка) и также служит для повышения крутящего момента в диапазоне оборотов
температуры ОГ. двигателя 1700-3500 об/мин.

В отличие от раннего довпрыска топливо при
Нормы токсичности V
познем довпрыске не сжигается, а испаряется

под действием остаточного тепла отработанных
С введением норм токсичности V предельные
газов. Данная смесь топлива и отработанных
показатели выбросов стали еще строже.
газов направляется через выпускной тракт

системы выпуска ОГ. Постоянное ограничение показателей
токсичности отработавших газов предъявляет
В катализаторе окисления происходит реакция
все новые требования к дизельному двигателю,
паров топлива с остаточным кислородом
а также к системе впрыска и системе
(начиная с определенной температуры) и их
управления двигателем.
сгорание. При этом происходит

продолжительный нагрев катализатора При переходе от норм токсичности III к нормам
окисления, благодаря чему поддерживается токсичности IV снижение выбросов было еще
регенерация DPF. возможно с помощью мер по
совершенствованию конструкции двигателя.
Крутящий момент
Меры по соблюдению предельных

Обычно дизельные двигатели развивают значений норм токсичности V
большой крутящий момент в широком
Если норму токсичности IV было вполне
диапазоне оборотов двигателя. Это достигается
возможно соблюдать и без DPF, то для
за счет равномерно хорошего наполнения
соблюдения норм токсичности V он требуется
цилиндра горючей смесью (работа без
в обязательном порядке.
дроссельной заслонки) и высокого давления

при сгорании. Согласно нормам токсичности V дальнейшему
снижению должны подвергаться не только
выбросы сажи, но и таких вредных веществ, как
NOX и HC (см. следующую таблицу).
8 Техническое обслуживание
(G1357317)