Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Система подачи дизельного топлива - основная конструкция

В отличие от бензиновых двигателей системы впрыска дизельных двигателей работают под большим давлением. За счёт этого насосы впрыска, в том числе регулирующие процесс периферийные узлы, сильно отличаются от своих коллег по бензиновым двигателям. Инженеры различают в дизельных двигателях рядный насос впрыска, одноплунжерный распределительный насос впрыска, магистраль (Common-Rail) и систему впрыска насос/форсунка. Под капотом Focus Diesel одноплунжерный распределительный насос впрыска (Bosch VP-30) подаёт топливо по нагнетательным трубопроводам и форсункам непосредственно в камеры сгорания. Насос впрыска приводится в действие цепью от коленвала. На верхней стороне насоса находится электронный блок управления насосом (PCU). Он использует информацию датчика угла поворота, а также блока управления трансмиссией (PCM) и берёт оттуда сигналы для управления высоконапорным электромагнитным клапаном и регулировкой начала подачи топлива.

Топливо поступает к форсункам с пятью отверстиями по нагнетательным трубопроводам одинаковой длины. Форсунки закреплены на головке блока цилиндров зажимными винтами. Медные уплотнительные шайбы защищают их верхнюю часть от прямого контакта с головкой блока цилиндров. После каждого демонтажа форсунок всегда заменяйте уплотнительные шайбы. В Focus установлены форсунки относительно тонкой конструкции (штифтовые форсунки). Направление впрыска пяти отверстий форсунки "нацелено" почти в центр выемки специально профилированного поршня внутри цилиндров.

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Распределительный насос впрыска с подключением к подающему и рециркуляционному топливопроводу.

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Элементы системы регулирования двигателя: 1 - блок управления трансмиссией (PCM) EEC V с 104 выводами и интегрированной PATS; 2 - диагностический разъём (DLC); 3 - датчик положения коленвала (CKP); 4 - датчик температуры головки блока цилиндров (CHT); 5 - датчик температуры всасываемого воздуха (IAT) в охладителе наддувочного воздуха; 6 - датчик температуры всасываемого воздуха (IAT) перед турбонагнетателем; 7 - замок зажигания; 8 - аккумулятор; 9 - датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе (MAP); 10 - датчик положения педали акселератора (AP); 11 - датчик положения педали сцепления (CPP); 12 - выключатель огней стоп-сигнала (BPP); 13 - распределительный насос впрыска (Bosch VP-30) с блоком управления насосом (PCU); 14 - регулируемая зарядка аккумулятора (Smart Charging); 15 - регулятор A/C; 16 - модуль предварительного накаливания; 17 - вакуумный регулятор EGR; 18 - клапан рециркуляции отработанных газов (EGR) с установочным датчиком; 19 - комбинированный прибор; 20 - бортовой компьютер; 21 - контрольная лампочка предварительного накаливания.

Избыточное топливо возвращается в топливный бак

С учётом количества, необходимого для полной нагрузки, в системе впрыска курсирует больше топлива, чем нужно в действительности. Форсунки тоже впрыскивают не всё топливо в камеры сгорания: избыточное топливо служит, помимо прочего, для смазки и охлаждения всех подвижных узлов насоса впрыска и форсунок.

Двигатель Endura с турбонаддувом располагает функцией, которая не допускает полное опустошение системы и, следовательно, её работу всухую: как только запас дизельного топлива становиться менее 2%, PCM устанавливает насос впрыска на нулевую подачу. Преимущество: Вы должны в Focus исключительно только после замены насоса впрыска традиционно "прокачивать" топливную систему, иначе стартер, затянув процесс запуска с двигателем, сделает это за вас.

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Регулирование двигателя: 1 - распределительный насос впрыска Bosch VP-30; 2 - блок управления насосом (PCU); 3 - форсунка с 5 отверстиями; 4 - датчик температуры в головке блока цилиндров (CHT); 5 - датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе (MAP); 6 - датчик температуры всасываемого воздуха (IAT) в охладителе наддувочного воздуха; 7 - вакуумный регулятор EGR; 8 - датчик температуры всасываемого воздуха (IAT) перед турбокомпрессором; 9 - воздушный фильтр; 10 - комбинированный прибор; 11 - турбокомпрессор Garett-GT15; 12 - датчик педали акселератора (AP); 13 - датчик положения педали сцепления (CPP); 14 - выключатель огней стоп-сигнала (BPP); 15 - диагностический разъём (DLC); 16 - замок зажигания; 17 - блок управления трансмиссией (PCM) EEC V со 104 выводами и интегрированной PATS; 18 - заслоночный клапан турбокомпрессора; 19 - клапан рециркуляции отработанных газов (EGR) с установочным датчиком EGR; 20 - вакуумный насос; 21 - зарядка аккумулятора (Smart Charging); 22 - штифтовая свеча накаливания; 23 - датчик положения коленвала (CKP); 24 - топливный бак; 25 - топливный фильтр.

Для того чтобы заставить топливо курсировать в системе, когда двигатель работает, в дизельных двигателях есть подающий и возвратный топливопроводы. В них также интегрированы форсунки: они располагают возвратным штуцером и контактируют друг с другом посредством шлангопровода (трубка слива топлива). От форсунки, находящейся справа по ходу движения (1-й цилиндр), топливо течёт по возвратному топливопроводу обратно к топливному баку. Рециркуляционное отверстие форсунки четвёртого цилиндра - это обусловлено принципом работы - загерметизировано заглушкой.

Путь подачи топлива - так топливо поступает к форсунке

Топливный насос подаёт дизельное топливо из топливного бака через топливный фильтр до насоса впрыска в замкнутой системе топлипроводов (подающий и рециркуляционный топливопроводы).

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Распределительный насос впрыска VP-30: 1 - пластинчатый насос; 2 - датчик угла поворота; 3 - роликовое кольцо; 4 - блок управления насосом (PCU); 5 - штекерное соединение; 6 - аксиальный поршень; 7 - высоконапорный электромагнитный клапан; 8 - напорный клапан; 9 - электромагнитный клапан регулировки начала впрыска (FITS); 10 - механизм изменения угла опережения впрыска; 11 - кулачковый диск; 12 - колесо импульсного датчика.

В традиционных распределительных насосах впрыска работу топливного насоса выполняет пластинчатый насос. Он располагается прямо в круглом отверстии в корпусе насоса. Так как речь идёт о всасывающем и нагнетательном насосе, такой же насос транспортирует дизельное топливо также в непосредственную область давления распределительного насоса впрыска.

Заметно возросший гидравлический КПД - насос впрыска VP 30

Блок управления насосом (PCU) на верхней стороне насоса функционирует как центральное звено - у него нет механического соединения с педалью газа. Bosch VP-30 управляет высоконапорным электромагнитным клапаном, который нагружает аксиальный поршень. Клапан открывается и закрывается с изменяющимся тактовым соотношением точно в соответствии с заданной универсальной характеристикой PCU (впрочем, модель дизельного двигателя мощностью 75 л.с. в Focus работает с модифицированными универсальными характеристиками, которые тем не менее не идентичны характеристикам в дизельном двигателе Fiesta мощностью 75 л.с. - без охладителя наддувочного воздуха).

Регулировка начала подачи топлива в Focus осуществляется без датчика движения иглы. Сигнал поступает от блока управления насосом и затем в гидравлическую систему через высоконапорный электромагнитный клапан. Начало подачи топлива всегда определяется моментом закрытия электромагнитного клапана, конец подачи топлива определяется моментом открытия, а количество подаваемого топлива вычисляется на основании промежутка времени, в течение которого закрыт электромагнитный клапан высокого давления.

VP-30 в отличие от предшествующих моделей обходится без механической регулирующей заслонки, за счёт этого и на основе точной настройки высоконапорного электромагнитного клапана насос работает с заметно возросшим гидравлическим КПД.

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Электромагнитный клапан высокого давления: 1 - нажимная пружина; 2 - аксиальный поршень; 3 - подача; 4 - катушка; 5 - направление закрытия и открытия; 6 - игла клапана: 7 - ответвление к форсунке.

Распределение работы - колесо импульсного датчика и датчик угла поворота

Для того чтобы каждый цилиндр получил свою особую порцию топлива в нужной последовательности и в нужное время, колесо импульсного датчика и датчик угла поворота функционируют в определённой степени в качестве распределителя. Колесо импульсного датчика соединено непосредственно с приводным валом насоса, датчик угла поворота жёстко связан с роликовым кольцом. Как только электромагнитный клапан начинает управлять регулятором впрыска, роликовое кольцо поворачивается и в месте с ним датчик угла поворота в направлении "опережение" или "запаздывание". В колесе импульсного датчика есть пропуск в зубцах для каждого цилиндра. Датчик угла поворота постоянно ощупывает зубчатое колесо и посылает полученную информацию в PCU.

Его сигналы являются основой для углового положения коленвала в данный момент, актуального числа оборотов насоса впрыска и регулировки начала впрыска.

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Колесо импульсного датчика и датчик угла поворота: 1 - электротехническая фольга; 2 - датчик угла поворота; 3 - колесо импульсного датчика; 4 - приводной вал; 5 - поворотное опорное кольцо; 6 - кулачковый диск; 7 - регулятор впрыска; 8 - пропущенный зубец.

Оборудование для запуска холодного дизельного двигателя

Оборудование для запуска холодного дизельного двигателя играет ту же роль, что и автоматика пуска бензинового двигателя: обе системы помогают холодному двигателю завестись. Но на этом сходство исчерпывается. Применение оборудования для запуска холодного дизельного двигателя зависит от господствующей температуры, но оно не уменьшает, например, подачу воздуха в цилиндры, а быстро сдвигает момент впрыска в положение "опережение". Благодаря этому в распоряжении распылённого топлива имеется больше времени для того, чтобы воспламениться рядом со сжатым воздухом и штифтовыми свечами накаливания - двигатель запускается "охотнее и ровнее". Кроме того, оборудование для запуска холодного дизельного двигателя немного увеличивает число оборотов холостого хода и в течение определённого времени обеспечивает дополнительный нагрев - в зависимости от температуры двигателя. Это снижает шумы двигателя прямого впрыска, улучшает качество холостого хода и снижает эмиссию углерода на стадии прогревания.

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Нагревание дизельного двигателя: штифтовые свечи накаливания в головке блока цилиндров.

Форсунки - распыление дизельного топлива

Форсунки являются последним звеном системы впрыска топлива в дизельном двигателе. Они распыляют топливо под высоким давлением в камерах сгорания. Для того чтобы минимизировать шумы сгорания и немного обуздать подобный взрыву подъём давления в цилиндре, форсунки в Focus снабжены двумя пружинами. Часть первой пружины так сконструирована, что игла форсунки слегка приподнимается в своём седле примерно уже при 1050 бар. Теперь игла форсунки полностью приподнимается в седле и пропускает основное количество топлива через пять отверстий форсунки из системы впрыска в углубление днища поршня. Воздушный вихрь, интенсифицированный предварительным сгоранием, захватывает свежие частицы топлива и образует почти гомогенную и легко воспламеняющуюся дизельную топливовоздушную смесь.

Высокая упругость пружин, действующая на иглы форсунок, не допускает обратного удара давления сгорания в топливную систему. Так как никогда не впрыскивается всё топливо, избыточное топливо возвращается - как упоминалось вначале - по рециркуляционному топливопроводу в топливный бак. Номинальное время между началом впрыска и моментом зажигания составляет 0,002 с. Понятно, что даже малейшая неисправность, например игла форсунки с задирами, выводит из равновесия физически сбалансированный процесс сгорания. Безошибочными и слышимыми признаками вышедшего из равновесия дизельного двигателя являются, потеря мощности, чёрный дым или громкий стук (даже при прогретых двигателях).

Форсунки Focus (топливная система дизеля)

Процесс двойного впрыска: A - форсунка закрыта; B - предварительный впрыск; C - главный впрыск; 1 - 1-я пружина; 2 - 2-я пружина; 3 - 1-й подъём; 4 - 1-й подъём + 2-й подъём; 5 - 2-й подъём.

Случай для экспертов - ремонт и коррекция системы впрыска в дизельном двигателе

Единственную дефектную форсунку опытные любители могут обнаружить даже собственными силами. Запустите двигатель для работы на холостом ходу и затем на короткое время поочерёдно ослабляйте накидную гайку трубопровода впрыска. Если при какой-нибудь форсунке, несмотря на ослабленный трубопровод, число оборотов останется неизменным, то неисправна форсунка или клапан соответствующего цилиндра. Кроме того, дефектные форсунки вы распознаете по следующим симптомам:

  • регулярно неисправные свечи накаливания,
  • постоянно чёрный дым из глушителя,
  • повышенный расход топлива,
  • часто перегревается двигатель,
  • жёсткие шумы сгорания (громкий стук в двигателе),
  • снижение мощности.

Если вы обнаружите в дизельном двигателе своего Focus такие сбои в работе, обратитесь в специализированную мастерскую и на месте опишите эксперту свои проблемы. Тогда он сможет принять соответствующие контрмеры.

Разборка форсунок

Непосредственный износ происходит внутри форсунки, в игле, в корпусе форсунки и нажимных пружинах. Там у вас мало возможностей для исправления, если только вы не располагаете контрольным прибором для проверки форсунок, с помощью которого вы можете обжать форсунку, распознать картину струи и скорректировать давление впрыска. В большинстве всех случаев лучше полностью заменять форсунки. Если всё же вы должны разобрать форсунку, то не оставляйте её внутренности длительное время лежать открытыми на станке: поверхности игл форсунок и корпуса, обработанные с высокой точностью, чрезвычайно чувствительно реагируют на пыль и налёт ржавчины. Вставляйте в головку блока цилиндров новые форсунки только с новыми уплотнительными кольцами. Момент затяжки корпуса форсунки равен 24 Нм.