Диагностика и ремонт топливной системы на двигателях GDI
Ремонт топливной системы на двигателях GDI
- Информация о материале
- Автор: Владимир Бекренёв
- Просмотров: 126779
Устройство топливной системы на моторах GDI. Из топливного бака через фильтрующую сетку топливо поступает в первый топливный насос. Здесь же топливо фильтруется приемной сеткой насоса, а затем очищается топливным фильтром тонкой очистки. Первый насос накачивает давление 3,5-4,5 кг.
Давление топливного насоса регулируется механическим регулятором давления, в который установлен в корпусе топливного фильтра. Топливо под таким давлением подается по магистральной трубке на вход ТНВД. На входе ТНВД установлен микронный фильтрик (основной заслон бензиновому микро-мусору). ТНВД накачивает рабочее давление 4,5-6,5 МРа, которое затем подается к топливным инжекторам. Давление, создаваемое ТНВД, регулируется механическим регулятором давления. В регуляторе имеется возможность механической плавной корректировки давления.
На входе каждого инжектора установлен микрофильтр. Управление инжекторами происходит от блока управления двигателя при помощи усилителя инжекторов. Усилитель формирует высоковольтный импульс для открытия, удержания и закрытия инжектора. Инжектор, напомню, работает под большим давлением. Инжекторы впрыскивают дозированный заряд топлива под большим давлением на поршень. Далее заряд, отражаясь от поршня, смешивается с воздухом, и направляется к свече зажигания.
Поломки, возникающие в ходе эксплуатации, в топливной системе.
Практически каждый подержанный автомобиль с GDI имеет различные проблемы в топливной системе, которые напрямую связаны с грязным топливом. Происходит банальное засорение фильтров и последующая потеря давления в топливной системе. Моторы GDI работают на давлении 45-65 кг. Самые первые моторы не были научены работать на промежуточном давлении и попросту глохли при понижении высокого давления ниже 35 кг. И каждый запуск таких моторов осуществлялся на низком давлении.
Для этого в систему был встроен электроклапан, который при включении зажигания стравливал давление в бак. Следующее поколение моторов уже были научены работать на разном (промежуточном) давлении. Но при пониженном давлении неизбежно фиксировалась системой ошибка 56 (Р0190) и блок управления ограничивал мощность мотора.
При работе мотора на пониженном давлении время впрыска корректируется блоком управления в сторону повышения. При этом из глушителя появлялся черный сажевый выхлоп.
Но автомобиль в таком положении все же может доехать до ремонта самостоятельно.Диагностирование топливной системы.
На начальном этапе диагностики проверяют давление топлива на сканере. Делаются тесты давления в графике при дросселировании и при включении нагрузки. Также можно сделать тест отключения цилиндра и при этом еще добавить включение передачи АКПП или загрузить CVT. При таких нагрузках давление не должно падать ниже критических 40кг.
На фотографиях несколько примеров показаний правильного давления и просадки давления.
Далее на фото фрагменты даты сканера – давление топлива занижено.
Просадку высокого давления топлива проверяют на сканере.
Информативным является контроль давления в графическом виде с нагрузками и с перегазовками.
На первом и втором скриншоте при акселерации высокое давление проваливается, затем восстанавливается. Это говорит о загрязненном фильтрике на входе ТНВД. Либо о завоздушивании системы.Как упоминалось выше в насосе на входе и на выходе установлен фильтрик, также в каждом инжекторе. При ремонтах и по показаниям фильтрики необходимо менять. Ниже на фото фильтрик, каталожный номер для заказа и инструмент съёма из насоса.
Пример графики правильного высокого давления после замены фильтриков.
Высокое давление можно измерить и на датчике давления мультиметром. И сравнить с таблицей показания http://www.mek1.ru/teh/gdi/173-tablica.html . Но не на всех моторах есть доступ к датчику. Фото датчика и место установки на топливной рейке.
Датчики надежны и долговечны. Но все же имеют изъян. Контакты датчика не защищены от попадания воды. При мойке мотора под давлением есть большая вероятность попадания воды в корпус датчика и последующий выход его из строя.
Потеря давления первого топливного насоса в топливном баке.
При диагностировании с зафиксированной ошибкой 56, Р0190 которые означают ненормальное давление топлива в системе — все проверки необходимо начинать с проверки давления первого насоса в бензобаке. Давление можно проверить как непосредственно на корпусе фильтра, так и на входе ТНВД, но правильней измерять его непосредственно на ТНВД при помощи специальных переходников. Примеры переходников и замер давления топлива на разных моторах.
При «сваливании» низкого давления на оборотах проверяют чистоту впускной сетки первого насоса и наличие бензина в баке. Давление может теряться также из-за грязного топливного фильтра. Частота замены фильтра-25 т. км. Замену фильтра производят с особой аккуратностью. При сборке все резиновые кольца смазывают солидолом, провода питания правильно укладывают, а все пластмассовые соединения фиксируют до щелчка.
Необходимость замены топливного фильтра определяется по записям владельца, о предыдущей замене или по наличию на выходе из топливного фильтра грязного топлива, или по цвету фильтрующего элемента фильтра, или по весу. После замены расходников (если давление не восстанавливается) проверяется механический регулятор давления первого насоса. Следующим этапом меняется топливный насос. Насос должен обеспечивать давление в системе без падений при максимальных нагрузках не менее 3,4 кг. Следующей проверкой по восстановлению давления будет замена сетки на входе ТНВД. Номер детали для заказа MD619962. На сегодняшний день сетки легко покупаются как расходные материалы и по лояльной цене. Определённая трудность возникает при демонтаже и установке сетки. Но при использовании строительного самореза, подходящего диаметра 5мм, процедура снятия легко осуществима. Главное не разорвать сетку. Части от фильтра могут попасть в регулятор давления, и тогда ремонт ТНВД неизбежен.
Примеры каталожного номера фильтрика, оправка для запрессовки, саморез для снятия и пример снятия фильтрика. Для правильной установки фильтра необходима оправка или фирменный инструмент ММС.
На некоторых моторах после сборки из топливной магистрали необходимо выгнать воздух (прокачать систему). Воздух стравливается в линии высокого давления. Можно использовать порт для контроля высокого давления или трубку подачи топлива к инжекторам.
При поисках потерь давления первого насоса важно проверять все детали системы от бака до насоса поэтапно и последовательно, чтобы не нагружать клиента ненужными финансовыми тратами. Мы думали это насос, а оказалось регулятор или резинка в фильтре… Также и клиент должен быть в курсе последовательности проверок и затрат на производимые работы.
Потеря давления ТНВД
Насосы высокого давления концерна ММС – пожалуй, самые надежные. Один плунжер, малый ход работы плунжера, пластинчатые клапана в линии нагнетания давления, разделяющая топливо и масло гофра, минимум резины, механический регулятор давления, возможность замены фильтриков, плюс возможность ручной корректировки давления и наконец, пониженное давление в работе – все это наголову превосходит ТНВД других производителей.
Топливные насосы GDI, пожалуй, единственные насосы которые поддаются полноценному ремонту. Ресурс отремонтированных насосов велик. Ремонт заключается в притирке (устранении выработки) пластинчатых клапанов, устранении износа в регуляторе давления, замене фильтров, замене тарированных пружин с шариками в разделяющих клапанах или их мойка. Замене уплотнительных колец. При показаниях меняется плунжерная пара. И проведение общей чистки тела насоса в ультразвуковой ванне. Процедура ремонта широко освящена в сети. Такой ремонт необходимо осуществлять людям имеющим представление о работе насоса и механике насоса. При неправильной сборке можно легко загубить мотор (при протечках топлива в масло) или даже сжечь свой автомобиль. После ремонта ТНВД проверяется на стенде. Проверяют создаваемое давление и прокачивают насос. Примеры фото — дефектов насосов. Грязь в фильтрике, ржавчина в регуляторе, бензиновые осадки на входе ТНВД, масляный кокс на гофре.
Еще одна неисправность — срезан привод насоса и разрушен распредвал.
Ржавчина в ТНВД, выработка в пластинах, замятая гофра, ржавчина на плунжере
При ремонте ТНВД необходимо уделять особое внимание на регулятор давления топлива. От правильной работы которого зависит стабильность накачанного давления. Регулятор давления- это прецизионная пара. При ремонте пара притерается абразивным составом. Еще примеры. Забитая сетка регулятора давления ТНВД двигателя 4G15GDI, отремонтированный регулятор давления двигателя 4G93(4)GDI в разборе.
Топливная рейка и топливные инжекторы.
Инжекторы на моторах GDI имеют массивный корпус. Обмотка инжектора низкоомная, и при таком исполнении не перегревается. Пластик обмотки надежный и не разрушается со временем. Такие параметры корпуса дают несомненный плюс при съёме инжекторов с двигателя. Мала вероятность их сломать при демонтаже. Инжекторы установлены в головку блока цилиндров через уплотнительные кольца, а в топливную рампу через массивные резиновые кольца. Сопло инжектора выведено непосредственно в цилиндр двигателя. Минусом установки на моторах бесспорно можно назвать только недоступность быстрого съема инжекторов. Для снятия необходимо демонтировать впускной коллектор. Примеры мест установки инжекторов на различных моторах.
Впрыскиваемый заряд топлива, направлен на поршень, и отражаясь от него, направляется к свече. Управление работой инжектора осуществляется при помощи высоковольтного усилителя. Для моторов с различными объемами и характеристиками выпускают разные по производительности налива инжекторы. Различаются они цветом обмотки пластика. Черные, коричневые, серые, розовые, оранжевые, синие, зеленые. При установке инжектора с меньшей производительностью на мотор большего объема — мотор существенно теряет в мощности, холодный запуск становится очень трудным. В обратном варианте увеличивается расход топлива, и со временем из-за перелива перестает работать свеча. Примеры инжекторов с различных моторов.
Загрязнение инжекторов.
Каждый инжектор имеет на входе сменный микрофильтр. Такая организация фильтрации топлива обеспечивает максимальную защиту микро-мусору. Но все же в топливе имеются всевозможные примеси, которые прилипают к игле инжектора. Загрязняется и сопло. Конусный распыл инжектора со временем нарушается. Сетки на входе также загрязняются. Производительность форсунки уменьшается. Изготовитель предусмотрел возможность контроля загрязнения инжекторов. В дате сканера — есть параметр накопленной топливной коррекции Learn Air Fuel, который показывает, как работает топливная система – её производительность. При достижении предельных расчетных значений инжектор следует заменить. Эти пределы отличаются для разных моторов, и опубликованы в таблице.
Плюс к этому блок управления при переобеднении или при переобогащении смеси фиксирует ошибки по качеству слишком бедная или слишком богатая. Примеры показаний на мониторе сканера. Нормальные значения, запредельные и минусовые. Пример ошибки по бедной смеси.
Когда топливная коррекция достигает критичных 12% — инжекторы, согласно таблице, следует заменить. Но можно попытаться их реанимировать. Промывкой инжекторов в ультразвуке или проточной промывкой топливной системы.Примеры загрязнений сопел инжекторов и загрязнение водой инжекторов и топливной рейки.
В условиях высоких цен на форсунки диагносты научились эффективно промывать топливную систему. Тем самым откладывая процесс замены дорогостоящих деталей. Загрязненная топливная система провоцирует неровную работу мотора в различных режимах. Возможны пропуски работы цилиндров, детонация, дробление при акселерации, толчки при разгоне и ограничение мощности, и падение максимальной скорости. Оценить работу инжекторов можно при диагностике мотора. Критерием в оценке является газоанализ и параметры накопленной топливной коррекции. При оценке кислорода в выхлопе в обычный режим работы мотора можно достоверно определить состояние топливной системы. Промывку инжекторов можно осуществлять двумя способами. Один безразборный — проточный метод, второй с демонтажём инжекторов и очисткой в ультразвуковой ванне специальными составами. После промывки в ультразвуке всегда следует менять фильтрики в инжекторах. Ниже примеры очистки в ультразвуке и проверка на стенде на производительность в режиме пролива.
Инжекторы после ультразвуковой очистки.
После очистки в ультразвуке инжекторы сначала устанавливают в рейку. Затем нужно приклеить солидолом к инжектору опорную и отражающую шайбы. Потом аккуратно установить в головку блока и зафиксировать.
Безразборная промывка топливной системы также эффективна. Не нужно разбирать мотор — достаточно подключится к топливной системе. Её следует проводить по определенному алгоритму. Пять семь минут работы мотора с эффективной акселерацией, затем 15-20 минут остывания. 4-5 таких циклов. Жидкость следует применять ту, которая способна растворить отложения в вашем бензине. Минус безразборной промывки заключается в невозможности заменить фильтрики на инжекторах. И если фильтры загрязнены ржавчиной эффекта от такой промывки не будет. После промывки можно проконтролировать сопла на предмет очистки эндоскопом.
Потеря герметичности инжекторов.
Другая поломка инжектора – нарушение его герметичности. Это связано с попаданием воды и различного топливного мусора под запорную иглу. В такой ситуации резко увеличивается расход топлива. Появляется черный сажевый выхлоп. Цилиндр, на котором протекает инжектор, постепенно перестает работать. Затрудняется горячий запуск мотора. В дате сканера режим накопленной топливной коррекции смещается в минус. Газоанализ выхлопа регистрирует повышенный уровень СО и СН. В моем опыте промывка капающих инжекторов, редко приносила положительные результаты. Если имеются раковины на игле или седле инжектора, то промывка тут бесполезна. А если под иглой ворсинки от фильтра, то такой инжектор можно попытаться отмыть в ультразвуке.
Несколько слов о ремонте ТНВД.
Для ремонта ТНВД, необходимо изготовить инструмент. Понадобится головка с проточками для откручивания гайки, которая крепит гофру. Головка для разбора регулятора давления, магнит, и крючок для разборки регулятора давления. Еще понадобится плоскость для шлифовки, ультразвуковая ванна, сжатый воздух давлением не менее 7-8кг, стоматологический зонд несколько видов наждачной бумаги для притирки шайб, жидкий ключ, солидол, притирочная паста разной фракции и профильный сильный магнит для полировки пластин. Еще необходимы сменные резиновые кольца для сборки насоса.
Для ремонта насос демонтируют с двигателя. Разбирают верхнюю крышку. Профильную гайку отвинчивают при помощи перфоратора. Насос необходимо закрепить в слесарные тиски. Гофру обмотать несколькими слоями изоленты, для предотвращения возможности её замять. Гофру извлекают при помощи двух минусовых отверток. Пластины вынимают магнитом. Регулятор давления извлекается при помощи сжатого воздуха. Верхняя гайка с регулировочным винтом откручивается специальной головкой. Затем все детали насоса моются в ультразвуке. Далее шайбы и регулятор притираются. Плунжер проверяется на пропуск. Ограничитель хода плунжера также нужно притереть к пластине. Затем все детали собираются в единое целое. После сборки насос необходимо проверить, прокачать и после установить на мотор. Более подробно о тонкостях ремонта ТНВД в последующих статьях. Продолжение следует…
- Назад
- Вперед
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.У вас нет прав оставлять комментарии.
Пресс-релиз | Mitsubishi Motors Corporation
Начало страницы
ГЛАВНАЯ > Корпоративная информация и IR > Пресс-релиз > Корпоративный
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вверх
Конец основного корпуса
Вернуться к началу страницы
GDI — бензиновый непосредственный впрыск
Переключатель навигации
Поиск
Будьте в курсе последних достижений в области технологий двигателей и узнайте больше о новейшей платформе двигателей — системе прямого впрыска.
Предварительное фото. Вот головка блока цилиндров LT1, конструкция чаши которой похожа на LS. Большая разница в топливной форсунке, которая находится напротив свечи зажигания.
Впервые опубликовано в журнале Hot Rod.
Появилась новая аббревиатура, которая сейчас витает в индустрии производительности — GDI — она означает непосредственный впрыск бензина. Среди двигателей отечественного производства, которые активно продвигаются в сегменте GDI, есть новые двигатели LT1 и LT4, но Ford был первым, кто взял на вооружение бензиновый двигатель с искровым зажиганием и непосредственным впрыском в своей серии двигателей EcoBoost, дебютировавших на внутреннем рынке в 2010 году.0003 Chevy LT4 был их первым форсированным серийным вариантом двигателя V8. Конструкция поршня на этом двигателе практически плоская.
Так что же такое GDI и почему он может стать будущим для всех серийных бензиновых двигателей? Все дело в эффективности сгорания. На протяжении десятилетий большая часть внимания производителей двигателей была сосредоточена на настройке впускных и выпускных трубопроводов и повышении объемной эффективности. Но в конечном итоге все эти усилия сводятся к физическому акту горения. Важнейшая часть этого процесса требует максимально эффективной подачи правильного количества топлива в камеру сгорания. В то время, когда динозавры перестали бродить по земле, карбюраторы были предпочтительным устройством для смешивания топлива. Затем появился многоточечный электронный впрыск топлива (MEFI), но даже это сейчас считается рудиментарным по сравнению с впрыском топлива непосредственно в камеру сгорания.
Преимущества GDI многочисленны. Во-первых, даже при многоточечном впрыске топлива определенное количество топлива оседает на стенках впускного канала перед впускным клапаном. Это топливо в конечном итоге способствует сгоранию, но не обязательно в нужное время или в лучшем состоянии. Состояние топлива так же важно, как и его соотношение с окисляющим воздухом. Жидкое топливо плохо горит. Вместо этого только испаренное топливо способствует процессу сгорания.
Крайний пример этого можно найти в гонках Top Fuel. Нитрометан очень горюч, но скорость воспламенения нитрометана не сильно отличается от бензина. Однако в двигателях Top Fuel угол опережения зажигания обычно превышает 50 градусов до ВМТ. Причина такого невероятно раннего воспламенения заключается в том, что испаряется только 10 процентов топлива в камере сгорания. Остальное остается жидкостью. Это потому, что эти двигатели работают при соотношении воздух-топливо очень близком к 1:1! Цилиндру требуется искра на 50 с лишним градусов до ВМТ, чтобы инициировать процесс горения достаточно рано, чтобы произвести достаточно раннего тепла, чтобы в конечном итоге испарить и сжечь большое количество топлива в камере.
Бензиновые двигатели работают на значительно более обедненных топливно-воздушных смесях, но принцип тот же — полностью сгорает только испаренное топливо. При непосредственном впрыске топливо может подаваться в цилиндр под давлением, превышающим 2200 фунтов на квадратный дюйм, так что, по крайней мере, большая часть топлива быстро испаряется. Даже в этом случае непосредственный впрыск при очень высоком давлении требует изменения пространства сгорания.
(слева) 2,3-литровый двигатель Ford Ecoboost был основан на 2,0-литровом Focus ST. Немного более мощная версия 2,3-литрового двигателя теперь используется в Focus RS. (Справа) Ford использует второе поколение 3,5-литрового двигателя Ecoboost, который был их первой основной платформой двигателя Ecoboost. Вы, наверное, заметили, что в двигателях GDI обычно используется совершенно другая конструкция днища поршня, чем в сопоставимых двигателях без GDI. Идея заключается в использовании желоба или углубления в днище поршня, которое будет направлять топливо после его впрыска. Целью этого желоба является нацеливание послойного или направленного заряда относительно богатой топливной смеси на свечу зажигания для инициирования процесса сгорания. Как только происходит воспламенение, оставшееся топливо может быть сожжено для получения в целом эффективной смеси.
Как правило, топливная форсунка высокого давления расположена ближе к центру цилиндра. Исследования показывают, что поздний впрыск топлива в цилиндр полезен для выбросов и эффективности использования топлива, когда поршень находится вблизи ВМТ. Центральный желоб в днище поршня имеет тенденцию перенаправлять брызги топлива вверх к выпускной стороне камеры возле свечи зажигания. Это генерирует то, что инженеры-исследователи горения называют турбулентной кинетической энергией (ТКЭ). Более высокий TKE, как правило, поддерживает улучшенный тепловой КПД, когда при сгорании используется больше топлива.
Этот подход имеет несколько преимуществ. Во-первых, это снижает вероятность детонации, поскольку топливо больше концентрируется ближе к центру камеры сгорания возле свечи зажигания. Детонация обычно возникает из-за отходящих газов с достаточным количеством топлива, которые самовоспламеняются ближе к концу процесса сгорания. Благодаря концентрации топлива вокруг свечи зажигания это значительно снижает потребность в увеличении времени опережения зажигания. За счет подачи топлива за микросекунды до требуемого момента зажигания преждевременное зажигание практически исключается, а двигатель получает меньше отрицательной работы. Это важно, поскольку опережающее зажигание требует, чтобы двигатель затрачивал отрицательную работу, чтобы сжать начальное начало сгорания из-за опережающего опережения зажигания.
Подход послепродажного обслуживания
По словам инженера JE Pistons Клейтона Стотерса, кроме конструкции днища поршня, нет существенной разницы в конфигурации поршня между кованым поршнем GDI и поршнем, разработанным для карбюраторных двигателей или двигателей EFI. Очевидно, что прочность является серьезной проблемой для того, чтобы приспособиться к более высокому давлению в цилиндре, которое будет генерировать большую мощность. Конструкция JE Pistons Forged Side Relief FSR) сочетает в себе дополнительную прочность и снижение веса для превосходной конструкции поршня.
Дополнительным преимуществом правильной конструкции верхней части поршня является то, что большая часть топлива концентрируется в центре камеры сгорания, что обеспечивает меньшее количество топлива, потенциально остающегося вблизи внешней окружности цилиндра. Топливо, которое имеет тенденцию собираться вокруг внешнего края камеры сгорания, часто не сгорает и, следовательно, не способствует выработке мощности. Эти несгоревшие углеводороды также просто выходят с выхлопными газами и способствуют снижению теплового КПД.
Двигатели GDI постоянно уменьшают количество топлива, которое задерживается по окружности поршня, а это означает, что — особенно при частичной нагрузке — улучшенная эффективность сгорания позволяет двигателю работать на гораздо более обедненной топливно-воздушной смеси, что повышает эффективность использования топлива. Конечным результатом этого являются примеры современных двигателей GDI, работающих с соотношением воздух-топливо более 30:1!
Опять же, из-за этой улучшенной эффективности сгорания, двигатели GDI также могут работать с более высокой степенью статического сжатия. Например, GM LT1 использует преимущества конструкции GDI для увеличения статического сжатия до 11,5:1. Поршни JE EcoBoost V6 с турбонаддувом имеют впечатляющее соотношение 10,0:1. Обычные многоточечные двигатели EFI не могли бы работать с турбонаддувом с такой высокой статической компрессией на насосном бензине. Конечно, преимуществом этой более высокой степени сжатия является дополнительная мощность, поскольку считается, что одна полная точка сжатия обеспечивает дополнительную мощность примерно на три-четыре процента для двигателя без наддува.
Линейка поршней EcoBoost от JE для двигателей V6 учитывает все эти факторы при разработке высокопроизводительного поршня. вес поршня с диаметром отверстия 3,661 дюйма по-прежнему составляет всего лишь 400 г, сохраняя при этом превосходную долговечность поршня. Конструкция смещенного штифта снижает шум поршня, а входящий в комплект комплект колец 1,0/1,2/2,8 мм также способствует снижению паразитных потерь на трение.
Известный производитель двигателей с турбонаддувом Кенни Даттвейлер в настоящее время экспериментирует с 2,3-литровым двигателем Ecoboost и, как он сказал журналу Hot Rod, ожидает, что с более крупным турбокомпрессором двигатель потенциально может развивать мощность до 1100 л.с.
Таким образом, мы можем с уверенностью предположить, что двигатели GDI в ближайшем будущем продолжат оставаться тенденцией в области высокопроизводительных двигателей. Bosch прогнозирует, что к 2020 году 20 процентов всех производимых двигателей легковых автомобилей будут использовать систему прямого впрыска бензина.