Меню

Система питания дизельных двигателей с насос форсунками

Двигатели с насос-форсункой их особенности и проблемы на примере VAG 1,9 TDI (AWX)

Одним из главных направлений деятельности автоконцерна VAG является разработка и реализация новейших видов силовых агрегатов. В начале столетия заводские конструкторы завода приступили к проектированию современных насос-форсунок. Этими разновидностями оборудовали легковые машины практически целое десятилетие.

Началом установки данных моторов стал 1998 год. Силовая установка с литражом 1,9 л и производительностью 115 л. с. маркировался индексом из букв «T»,»D»,»I» и обозначался код товаров «A» «J» «M». Двигатель с насос-форсункой использовался при производстве машин Volkswagen модели Bora. Спустя десятилетие, в 2008 году, выпуск данных агрегатов был приостановлен. Для грузовых транспортных средств оснащение турбодизельными версиями с насос-форсункой все также актуально.

О параметрах эксплуатации двигателей VAG с насос-форсунками можно получить представление на базе этого силового агрегата «A» «W» «X».

О болячках моторов VAG с насос-форсунками мы поговорим на примере двигателя 1.9 TDI (AWX). Мы сняли видео об этом двигателе.

Особенности двигателей 1,9 TDI (AWX)

Двигатели 1,9 TDI (AWX) является первым представителей этой серии. За период использования силовых установок было обнаружено существенное количество недостатков и технических особенностей. Промежуток времени 2000-08 годов ознаменован тем, что данные моторы применялись для производства немецких автомобилей, к примеру, для концерна Audi серии A 4 и 6, марки Volkswagen и прочие.

Мотор 1,9 TDI характеризовался производительностью 130 л. с. Также помимо версии AWX, выпускалась модификация AVF. Различия двигателей состоят в крутящем моменте. Базовая модель имеет значение в 285 Нм, второй вариант установки – 310 Нм. Согласно этим параметрам первый тип двигателя обладает более оптимальной тягой на малых оборотах, второй намного эффективнее на средних оборотах.

Схожие габариты и конструктивные особенности, при этом сочетаются с различными версиями прошивки, в частности отличия состоят в настройке углов впрыска топливной смеси. Крутящий момент у AWX существенно сокращен, что его компенсирует более плавная и бесшумная работа. По прочим характеристикам двигатели почти идентичны. Автомобильный производитель VAG спроектировал и применил при техническом оснащении на серийные версии машин оба варианта силовых агрегатов.

Двигатели 1,9 «T» «D» «I» («A» «W» «X») оборудовались приводным ГРМ, работающим от ременной передачи. В отличие от дизельных моторов других конструкций, ремень в данном случае характеризуется большей шириной на 0,5 см. К техническим новшествам относят то, что в нем не используется натяжитель и демпфер. Уменьшить скорость износа у инженеров получилось за счет повышения интервала между зубьями на диске коленвала. Ремень ГРМ на дизельных моторах с насос-форсункой отличается повышенной прочностью и увеличенной шириной.

Ремень ГРМ на дизеле с насос-форсункой очень прочный и широкий.

Базовые недостатки мотора

С даты начала производства первого двигателя 1,9 TDI насчитывается уже свыше 2 десятилетий. Данный период позволил автолюбителям, купившим машины с такими моторами, удостоверится в их надежности, стойкости к износу и различным видам нагрузок. Базовые недостатки, как и у прочих силовых установок, характеризуются несоблюдением сроков сервисного обслуживания, применением дефектных запчастей, комплектующих и топлива.

Главным образом владельцы авто указывают на уменьшение тяги. Выявить причинно-следственную связь этого параметра возможно в автосервисе, в процессе проведения электронной диагностики. Зачастую определяются поломки, сопряженные с турбиной. Главным фактором является блокировка геометрии, истирание вакуумных патрубков, неисправности управляющего клапана. Если уменьшения тяги появляется исключительно при запуске двигателя, наверняка поломки возникли в управляющем блоке.

Геометрия турбинного элемента зачастую заклинивает. Также возможны неполадки в модуле вакуумного управления.

Моторам 1,9 TDI характерны затруднения со стартом, зачастую именно в прохладный период года. Это может возникать по нескольким причинам. После набора километража автопробега более 150 000 километров требуется замена уплотнителей насос форсунок, иначе снижается герметичность и возникают протечки. Обновление необходимо для всего комплекта. Индикатор положения коленвала также иногда выступает причиной неполадок. Неисправности с подачей топлива зачастую сопряжены с выходом из строя тандемного насоса.

Насос-форсунки – далеко не самый проблемный узел мотор 1.9 TDI (AWX).

В процессе техобслуживания непременно проводится измерение давления. Отработавшие ресурс поршневые кольца и цилиндровые стенки показывают значения как минимум 19 бар. В результате техобслуживания двигателя, давление находится в диапазоне 25-31 бар, между разными цилиндрами в норме различие составляет не выше 5 бар. В случае, когда после техобслуживания отмечены неполадки, то скорее всего понадобится заменить двигатель.

Для установки насос-форсунок в основном модуле блоке цилиндров используется специализированная планка и 1 метиз. Данный метод крепежа является устаревшим и приводит к техническим поломкам. Классическим вариантом неполадки является разбалтывание насос-форсунок, а также раннее истирание посадочных участков в головке модуля цилиндров. Сокращение герметичного состояния насос-форсунки приводит к протеканию топлива. Это сопряжено с тем, что состав вытекает на верхнюю плоскость ГБЦ сквозь полимерные уплотняющие блоки, в форсуночных деталях возникает завоздушивание, сокращается срок службы мотора.

Читайте также:  Особенности национального питания русских

Единичная планка не создает плотного крепежа. Спустя определенный период либо в результате неправильного монтажа происходит разбалтывание форсунки, возникают протечки и поломка посадочного участка в ГБЦ.

Дополнительным недостатком силового агрегата выступает износ кулачков распредвала. Наиболее часто отмечаются дефекты компонентов 1-го цилиндра. Базовыми причинами служат значительный автопробег, применение низкокачественных моторных жидкостей, существенные нагрузки на мотор. Модификации 1,9 TDI отрицательно отвечают на взаимодействие с контрафактными маслами, включая однократную заливку таких составов. Это приводит к увеличению износа, который наиболее явно проявляется на кулачках выпускного распредвала. Данные технические особенности в последующем требуют дорогостоящего сервисного обслуживания и существенным поломкам в процессе эксплуатации силовой установки.

Износ кулачков распредвала приводит к дорогостоящему ремонту и серьезным неполадкам в работе двигателя.

Износ кулачков на распределительном вале очень часто неравномерный. Основными первопричинами этого является применение низкокачественных масел. Сходные неполадки возникают при постоянном передвижении «внатяг», добавлении в смазочную жидкость дизтоплива. При недостатке на поверхностях двигателя масла происходит сухое трение деталей. В участках с максимальной нагрузкой, к примеру, при сопряжении кулачков и таких узлов как толкатели, коромысла, отмечается существенное уменьшение ресурса мотора. Распределительный вал установки 1 и 9 TDI подвергается повышенным нагрузкам и требует качественных смазочных составов.

Распредвал двигателя 1.9 TDI крайне нагружен и нуждается в качественной смазке между кулачками и толкателями клапанов и коромыслами насос-форсунок.

Неполадки при эксплуатации двигателя сопряжены с изменением геометрии кулачков. Данные технические неисправности получаются при некорректном открывании клапанов. Зачастую снижается кондиционирование цилиндров — это отрицательно влияет на показатели эксплуатации двигателя. На выпускных клапанах выработанный ресурс кулачков сказывается в виде некорректного функционирования системы отвода выхлопных газов. Эти вещества остаются в цилиндрической емкости, при сдавливании поршнем они отправляются в впускной коллектор. Автолюбитель замечает этот эффект в виде понижения производительности и тяговых характеристик. Также неполадки проявляются в виде черного оттенка выхлопных газов.

При продолжении эксплуатации автомобилем обеспечены затратные ремонтные заботы. Это приводит к повышенному снижению ресурса привода и ремня ГРМ. Повышенные нагрузки сказываются на компрессорном диске турбины. Владельцу машины потребуется ремонт головки модуля цилиндров, а также турбинного блока. Поломка проявляется динамичным или звенящим шумом.

Такие последствия предотвращает использование масел, вязкость которых характеризуется 5W-40, при этом параметры допуска составляют 505.01, либо 506.01. Обновлять их необходимо через каждые 10 000 км.

Износ кулачков распредвала двигателя 1.9 TDI встречается довольно часто.

Однако это не универсальный способ продления срока службы, так как через определенный период возникают такие неполадки, как износ каналов. Это приводит к протечкам жидкости в головку модуля цилиндров. Затем увеличивается износ распределительного вала и гидравлических компенсаторов, прочих деталей двигателя.

Заглушки масляных каналов по боковым сторонам коромысел склонны к отделению. В результате конструкция разгерметизируется и повышается сухое трение деталей.

В моторах 1,9 TDI не устанавливаются топливные насосы высокого давления. Отправку жидкости в форсуночный блок обеспечивает тандемный насос. Его параметры определяются характеристиками распределительного вала. Возникновение поломок приводит к блокировке подачи топлива, возникают неисправности в вакуумной части. Зачастую это проявляется неполадками усилителя рециркуляционной, тормозной системы, турбины.

Также неисправностью 1,9 TDI выступают затруднения в процессе старта силовой установки, понижением тяги. Это характерно при выходе из строя топливной системы. Обычные показатели равны 3 бара для холостого запуска и 7 бар для предельных оборотов. Также двигатель отрицательно реагирует на работу при сухом ходе цилиндров. Снижение ресурса проявляется завоздушиванием каналов для топлива. Дополнительно возникает протекание в участках стыкования прокладки к двигателю.

«АвтоСтронг» предлагает запчасти для профессионального технического обслуживания моторов 1,9 TDI. Доставляем запчасти по всей России транспортными компаниями.

Выбрать и купить контрактный мотор 1.9 TDI в специальном каталоге двигателей.

Источник



Устройство автомобилей

Система питания с насос-форсунками

Чем хороша насос-форсунка?

Как и следует из названия, насос-форсунка представляет собой своеобразный гибрид между насосом высокого давления и форсункой, в котором ТНВД выполняется для каждой форсунки «персонально».

Несмотря на относительную сложность и дороговизну такой конструкции, по крайней мере, в сравнении с другой современной и широко распространенной системой питания — Common Rail, система с насос-форсунками имеет ряд неоспоримых достоинств. В первую очередь – это возможность впрыскивать топливо под очень высоким давлением, которое способно разрушить паразитические элементы классической системы питания и системы Common Rail – трубопроводы высокого давления.

Читайте также:  Санпин для реализации продуктов питания

Именно трубопроводы высокого давления чаще всего устанавливают предел давлению впрыска в таких системах – трубки нередко лопаются, не выдерживая колоссальных динамических нагрузок – пульсирующего под большим давлением топлива и вибрации, которая неизбежно сопровождает работу двигателя. Насос форсунка не нуждается в длинных трубопроводах, поэтому способна работать при несравненно высоком давлении. Давление в системе подачи топлива насос-форсунками такое мощное, что при утечке струя топлива может легко «разрезать» одежду и кожу на теле человека.

Более высокое давление впрыска позволяет эффективнее наполнять цилиндры топливом, поскольку при одинаковой продолжительности впрыска система с высоким давлением пропустит через отверстия распылителя форсунки большую порцию топлива. Кроме того, качество распыливания тоже напрямую зависит от того, под каким давлением впрыскивается топливо.

Итак, преимущества системы очевидны, осталось выяснить, почему же она лишь в последние годы привлекла пристальное внимание конструкторов и получила заслуженную популярность.

История изобретения насос-форсунки

Системы питания дизелей типа насос-форсунка начали серийно применяться на грузовых автомобилях с 1994 года, а на легковых с 1998 года. Однако первые испытания таких систем имели место значительно ранее – в первой половине прошлого века.

В 1938 году американской компанией Detroit Diesel, (Детройт) принадлежащей General Motors (Дженерал Моторс), был построен первый в мире серийный дизель с системой питания насос-форсунками. Работа над аналогичными системами велась в это время и в нашей стране, но она была прервана Великой Отечественной войной.
Тем не менее, первые дизельные двигатели – четырехцилиндровые двухтактники ЯАЗ-204 были оснащены насос-форсунками уже в 1947 году. Справедливости ради следует отметить, что они были изготовлены по лицензии все той же фирмы Detroit Diesel.
Двигатель ЯАЗ-204, а также сделанный на его базе шестицилиндровый аналог, с некоторыми доработками выпускались до 1992 года.

В 1994 году компания Volvo выпускает свой первый европейский грузовик FH12 с насос-форсунками, а через некоторое время такая система питания появляется на Scania и Iveco.

В сегменте легковых автомобилей первенство в освоении моторов с насос-форсунками принадлежит Volkswagen. На автомобилях этой компании дизельные моторы с насос-форсунками появились в 1998 году.
В конце 90-х годов двигатели с насос-форсунками занимали примерно 20% рынка топливной аппаратуры европейских дизелей.

Интерес к системам питания насос-форсунка (как, впрочем, и системы Common Rail) заметно возрос после появления компьютерных систем управления работой двигателя. Это позволяло эффективнее управлять подачей топлива в дизелях, используя сигналы различных датчиков, обрабатываемых электронным блоком управления. На смену механическим насос-форсункам пришли электронные.
Рассмотрим принцип работы каждой из таких форсунок.

Принцип работы механической насос-форсунки

Как указывалось выше, механическая насос-форсунка состоит из портативного топливного насоса высокого давления и распылительной части в одном корпусе. ТНВД находится в верхней части насос-форсунки, распылитель в нижней. Привод насоса высокого давления осуществляется от специальных кулачков, выполненных на распределительном валу двигателя, поэтому насос-форсунки, как правило, размещаются под клапанной крышкой и снаружи их не видно.

Принцип работы механической насос-форсунки незамысловатый. Кулачок распределительного вала через рычаг-коромысло толкает плунжер насос-форсунки, благодаря чему давление в ней резко возрастает и по достижении определенного значения поднимает иглу распылителя.
После этого топливо поступает в камеру сгорания по обычному сценарию, как и у классического дизеля. Рабочая смесь самовоспламеняется от сжатия, и расширяющиеся газы выполняют полезную работу, перемещая поршень.

Недостатки такой системы напрямую связаны с высоким развиваемым давлением, из-за чего сопрягаемые детали (кулачки распределительного вала, золотниковое запорное устройство и т. п.) интенсивно изнашиваются. Это отражается в неравномерности работы цилиндров из-за изменения фаз впрыска, и количества подаваемого топлива, появляются внутренние утечки топлива, и эффективность работы двигателя снижается. Кроме того, невозможно управлять впрыском, из-за чего механической насос-форсунке недоступен многократный впрыск, позволяющий эффективнее сжигать топливо в цилиндре двигателя.
Негативного влияния этих недостатков в значительной степени позволяет избежать применение управляемых электронных насос-форсунок, которые в последние годы постепенно вытесняют своих примитивных механических собратьев.

Электронные насос-форсунки

Управляемые электроникой насос-форсунки работают несколько иначе, чем механические. Давление создается также, как и в механической насос-форсунке — при помощи плунжера, но началом и продолжительностью впрыска «руководит» электронный блок управления двигателем. При этом количество впрыскиваемых в цилиндр порций топлива может доходить до десяти за один такт, распределенных на три основные фазы:

  • предварительный впрыск;
  • основной впрыск;
  • дополнительный впрыск.
Читайте также:  Кейтеринг бортовое питание это

Предварительный впрыск производится для достижения плавности сгорания смеси при основном впрыске. Основной впрыск обеспечивает качественное смесеобразование на различных режимах работы двигателя. Дополнительный впрыск осуществляется для регенерации (очистки от накопленной сажи) сажевого фильтра.

Для управления впрыском топлива предназначен клапан управления, размещенный на корпусе насос-форсунки.
В зависимости от привода различают электромагнитный и пьезоэлектрический управляющие клапаны. Пьезоэлектрические клапаны пришли на смену электромагнитным клапанам благодаря высокому быстродействию. Основным конструктивным элементом клапана является игла клапана.

Форсунка с пьезоэлектрическим управлением (пьезофорсунка) является наиболее совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива. Ее основным преимуществом является быстродействие — пьезофорсунка срабатывает примерно в четыре раза быстрее форсунки, управляемой электромагнитным клапаном. Это позволяет подавать в цилиндр больше топлива за время впрыска, точнее дозировать порцию топлива, а также использовать преимущества многократного впрыска.

Управление пьезофорсунками осуществляется посредством пьезоэлемента (пьезокристалла), который способен деформироваться, т. е. изменять линейные размеры под воздействием электрических импульсов. Обычно в работе таких форсунок используется гидравлический принцип, когда в исходном положении запорная игла прижимается к седлу высоким давлением топлива. Полость, в которой размещена запорная игла такой форсунки, разделена на два объема — верхний и нижний, и в обычном состоянии давление топлива в них одинаковое. При этом усилие на иглу со стороны верхней полости превышает усилие со стороны нижней полости за счет разности поверхностей, на которых воздействует давление топлива.
Чаще всего плотная посадка иглы распылителя на седло дополнительно обеспечивается пружиной, усилие которой в системах, работающих по гидравлическому принципу, поддерживается давлением топлива.

При подаче блоком управления электрического сигнала на пьезоэлемент его длина изменяется и пьезокристалл воздействует на переключающий клапан, сбрасывая давление в верхнем объеме в сливную магистраль. Поскольку давление топлива в верхнем объеме полости резко падает, избыток давления в нижнем объеме поднимает иглу и в этот момент осуществляется впрыск.

Достоинства и недостатки насос-форсунки

Как уже отмечалось выше, насос-форсунки, в отличие от аккумуляторного впрыска системы питания Common Rail, позволяют впрыскивать топливо под давлением более 2000 бар благодаря отсутствию длинных топливопроводов высокого давления, которые нередко разрушаются при работе дизеля и являются слабым звеном классической системы питания и системы Common Rail. Повышение давления в насос-форсунках позволяет за очень короткий период впрыска подать в цилиндры больше топлива, при этом его распыление и смешивание с воздухом происходит эффективнее, и, следовательно, топливо сгорает полнее. Поэтому двигатели с насос-форсунками отличаются высокой удельной мощностью, экономичностью и экологичностью.

Помимо этого двигатели с такой системой впрыска работают тише своих собратьев с Common Rail или классической системой питания с механическим ТНВД с механическими форсунками. Кроме того, система впрыска с насос-форсунками компактнее.

Недостатки насос-форсунок не менее серьезные. Самый главный минус – это предельная требовательность насос-форсунок к качеству топлива. Вода, грязь и суррогатное топливо для них губительны.

Второй существенный недостаток — высокая стоимость насос-форсунки. Ремонт этого прецизионного узла трудноосуществим вне заводских условий. Поэтому владельцам автомобилей с такой системой питания приходится приобретать новые насос-форсунки взамен пришедших в негодность.
В качестве примера — минимальная стоимость насос-форсунки для VW Passat 2006 года — 18 тысяч рублей.

Еще одна неприятность — под колоссальным давлением насос-форсунки нередко разрушают посадочные гнезда в блоке дизельного двигателя.

Основная причина ухудшения мощностных показателей двигателей с насос-форсунками (например, система питания двигателей автомобилей FH12) — износ клапанов управления подачи топлива, следствием чего является увеличение хода клапана и резкое снижение гидравлической плотности всей системы управления. У специалистов этот дефект называется разрывом линии нагнетания.

Если сравнивать практичность насос-форсунок и системы Common Rail, то немаловажно, что система питания с насос-форсунками даже при выходе из строя одной форсунки, позволяет самостоятельно добраться до ближайшего сервиса.
Common Rail при выходе из строя хотя бы одной форсунки останавливает двигатель, блокирует его запуск до устранения неисправности и стирания из памяти блока управления возникших ошибок.

Особенности эксплуатации насос-форсунок

Самые распространенные неисправности насос-форсунок связаны с износом клапанного узла и распылителей. Причина выхода из строя этих узлов связана, прежде всего, с плохим качеством топлива и неправильной эксплуатации автомобиля с этой системой.

Ни в коем случае нельзя добавлять в бак автомобиля с насос-форсунками бензин, керосин, тормозную жидкость и прочие добавки для повышения морозоустойчивости летнего дизельного топлива.

Для повышения срока службы насос-форсунок необходимо сократить интервал замены топливных фильтров. Причем устанавливать необходимо только оригинальные, разрешенные заводом-изготовителем фильтрующие элементы.

Источник