Система управления впрыском топлива

• В автомобилях с системой Denso Common Rail система управления впрыском топлива в основном состоит из следующих компонентов:

— Датчик температуры топлива (встроен в насос высокого давления)

— Форсунки с элетромагнитными клапанами

Датчик температуры топлива

• Датчик FLT (Fuel Temperature = температура топлива) встроен в насос высокого давления и фиксирует температуру топлива во внутренней полости насоса. Датчик FLT представляет собой резистор с отрицательным температурным коэффициентом.

• Сигнал, поступающий от датчика FLT, представляет собой поправочный коэффициент, учитывающий воздействие температуры на вязкость топлива.

Примечание: Датчик FLT не подлежит демонтажу из насоса высокого давления. При

неисправности датчика следует обратиться к производителю насоса высокого давления, для его ремонта или замены.

1. Датчик FLT

2. Резистор с отрицательным ТКС

• Электрические форсунки под высоким давлением напрямую впрыскивают распыленное топливо в камеру сгорания. Согласно расчетному времени впрыска и расчетному количеству впрыскиваемого топлива они включаются блоком управления силовым агрегатом (РСМ) в соответствии с существующими эксплуатационными условиями.

• Форсунки имеют 6 (двигатель RF-T) или 10 (двигатель R2) распылительных отверстий, диаметр которых составляет около 0,13 мм (двигатель RF-T) или около 0,119 мм (двигатель R2).

• Форсунки состоят из корпуса с иглой, гидравлической сервосистемы и электромагнитного клапана.

Форсунка двигателя RF-T

1. К топливному баку 2. Электромагнитный клапан 3. Клапан 4. От общей топливной магистрали 5. Поршень управляющего клапана 6. Игла форсунки 7. Дроссельный клапан

1. Форсунка выключена 2. Форсунка включена 3. Впускное отверстие 4. Камера управляющего клапана 5. Игла 6. Распылитель форсунки • Электромагнитный клапан через гидравлическую сервосистему управляет положением иглы форсунки. Топливо подается по магистрали высокого давления через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие подачи топлива - в камеру управляющего клапана. Если на электромагнитный клапан не подается питание, дроссельное отверстие остается закрытым и давление создается в распылителе форсунки и в камере управляющего клапана. В этом случае гидравлическая сила, воздействующая сверху на поршень управляющего клапана, превышает силу давления топлива снизу на конус иглы распылителя. Игла закрывает отверстия распылителя. 7. Поршень управляющего клапана 8. Выпускное отверстие 9. Электромагнитный клапан 10. Катушка 11. Обратный слив

• При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх, открывая дроссельное отверстие. Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на поршень управляющего клапана. Под действием давления топлива на конус игла распылителя отходит от седла, так что топливо через отверстия распылителя попадает в камеру сгорания цилиндра. Поскольку находящееся под давлением топливо через дроссельное отверстие воздействует и на нижнюю часть поршня управляющего клапана, это поддерживает раскрытие отверстий распылителя.

• Если поток топлива, подаваемого на форсунки, прерывается, то электромагнитный клапан закрывает дроссельное отверстие отвода топлива. Находящееся под давлением топливо от общей топливной магистрали через отверстие подвода топлива поступает в камеру управляющего клапана. За счет этого давление в камере управляющего клапана медленно возрастает. Когда давление в камере управляющего клапана превосходит давление в распылителе форсунки, игла закрывает отверстия распылителя, а впрыск топлива прекращается.

Примечание: При негерметичности клапана одной из форсунок игла ввиду незначительного давления в камере управляющего клапана открывается раньше, а закрывается позже. Таким образом количество топлива, впрыскиваемого в соответствующий цилиндр, увеличивается, что приводит к неравномерной работе двигателя на холостом ходу и повышению выброса сажи.

• Поскольку при неисправности форсунки количество отводимого топлива

увеличивается, на основании замера количества возвращаемого топлива может быть выявлена негерметичность электромагнитного клапана. Для этого при помощи специальных мензурок измеряется количество топлива, которое отводится от форсунки за определенное время.

Примечание: В случае демонтажа обратных трубопроводов необходимо заменить их

уплотнения, поскольку в случае их повторного использования уплотнения могут оказаться негерметичными. Поскольку на двигателе RF-T обратные трубопроводы размещены под крышкой головки блока цилиндров, вытекающее топливо может стать причиной разжижения масла, что приведет к повреждению двигателя.

• Форсунки напрямую включаются блоком управления двигателем (РСМ). Блок управления оборудован встроенным высоковольтным трансформатором, преобразующим напряжение аккумулятора в высокое напряжение, равное приблизительно 90 В и накапливающем его в конденсаторе.

• Микросхема управления передает высокое напряжение на форсунки в виде пускового сигнала.

• Из соображений безопасности подача питания на систему управления форсунками, встроенную в РСМ, осуществляется через отдельное реле управления.

1. От реле управления РСМ 2. Высоковольтный трансформатор 3. РСМ 4. Форсунка № 1 5. Форсунка № 2 6. Форсунка № 3 7. Форсунка № 4 8. Микросхема управления

• Включение катушек электромагнита, а значит, и время раскрытия форсунок зависит от пускового сигнала, поступающего от микросхемы управления, встроенной в блок управления двигателем(РСМ).

• Существует две фазы включения форсунок блоком управления двигателем. Для максимально быстрого раскрытия форсунки блок управления силовым агрегатом в фазе открытия подает на форсунку максимальное напряжение равное приблизительно 90 В. Ввиду высокого значения тока открытия (16 А) форсунка мгновенно открывается. Когда форсунка открыта, блок управления силовым агрегатом снижает напряжение до 12 В (фаза удержания). Получающийся в результате незначительный ток удержания (около 8 В) предотвращает чрезмерное выделение тепла в высоковольтном трансформаторе и в форсунках.

• Все форсунки включены параллельно, то есть высокое напряжение подается на форсунки через один зажим в блоке управления силовым агрегатом (РСМ).

Примечание: При разрыве электрической цепи одной из форсунок, блок управления силовым агрегатом прекращает включение этой форсунки, а двигатель продолжает работу с тремя цилиндрами.

Поправочные коэффициенты форсунок

В гидравлической сервосистеме установлены различные дроссели чрезвычайно малого диаметра, имеющие производственные допуски. Поскольку эти допуски влияют на скорость раскрытия и закрытия форсунки, а значит, и на количество впрыскиваемого топлива, они компенсируются поправочными коэффициентами форсунок. Эти поправочные коэффициенты задаются в процессе изготовления форсунок и наносятся на верхнюю часть форсунки в виде шестнадцатеричных цифр (семь групп с четырьмя цифрами и одна группа с двумя цифрами).

После завершения изготовления автомобиля поправочные коэффициенты установленных форсунок программируются в блок управления силовым агрегатом (РСМ). За счет этих поправочных коэффициентов блок управления силовым агрегатом приводит в соответствие количество топлива, впрыскиваемого каждой форсункой, способствуя равномерной работе двигателя, снижению шума, создаваемого в процессе сгорания и сокращению содержания вредных веществ в отработавших газах.

Форсунка двигателя RF-T

1 Вид сверху А

Примечание: При установке форсунок после ремонта, их следует устанавливать именно в те цилиндры из которых они были демонтированы. Поэтому до того как приступить к демонтажу форсунок следует записать поправочные коэффициенты и номер цилиндра из которого была демонтирована форсунка с соответствующим поправочным коэффициентом. Несоблюдение этого правила может стать причиной неравномерной работы двигателя на холостом ходу, усиления шума, создаваемого в процессе сгорания топлива и/или повышенного выброса сажи.

Примечание: Перед установкой форсунок необходимо тщательно почистить подходящей для этого щеткой гнезда и уплотнительные поверхности форсунок в головке блока цилиндров. Кроме того, следует установить новые уплотнительные кольца со стороны камеры сгорания. Форсунки необходимо затягивать поэтапно с заданными моментами затяжки. Несоблюдение этого правила может стать причиной негерметичности и последующего нагарообразования в системе смазки, что приведет к недостаточной смазке и повреждениям двигателя.

• После замены одной или нескольких форсунок необходимо выполнить следующие действия:

1. При помощи диагностического модуля M-MDS следует восстановить обучающие значения в блоке управления силовым агрегатом (РСМ). Для этого необходимо выбрать опцию: Toolbox Powertrain Data reset Injector.

2. При помощи диагностического модуля M-MDS следует запрограммировать в блок управления силовым агрегатом (РСМ) поправочные коэффициенты форсунок, воспользовавшись для этого следующей опцией: Module programming Programmable parameters Injector correction factors.

3. Программирование количества впрыскиваемого топлива выполняется при помощи диагностического модуля M-MDS (смотри функция обучения для количества впрыскиваемого топлива).

Функция обучения для количества впрыскиваемого топлива

• Функция обучения для количества впрыскиваемого топлива служит для компенсации колебаний объема впрыскиваемого топлива, вызванных механическим износом форсунок и/или механических компонентов двигателя. Компенсация, которая должна обеспечить максимально возможную равномерность работы двигателя, осуществляется за счет поправочных значений.

• После завершения обучения блок управления двигателем (РСМ) при помощи сигнала, поступающего от датчика положения коленчатого вала, сравнивает частоту вращения коленчатого вала для отдельных цилиндров. При наличии различий частоты вращения коленчатого вала, блок управления силовым агрегатом вводит поправочное значение для форсунки соответствующего цилиндра.

• В ходе первых 1500 километров движения блок управления двигателем (РСМ) через каждые 150 километров вызывает функцию обучения. Затем этот вызов происходит через каждые 3000 километров при наличии следующих условий:

— Двигатель вращается со скоростью холостого хода

— Рычаг переключения передач находится в положении нейтрали

— Скорость движения автомобиля составляет 0 км/ч

— Температура охлаждающей жидкости составляет от 65 до 95° С

— Система кондиционирования воздуха не работает

— Педаль акселератора не нажата

— Регенерация фильтра твердых частиц (DPF) не происходит

• Если в ходе действия функции обучения одно из этих условий изменяется, то процесс прекращается до тех пор, пока необходимые условия не будут восстановлены.

• После замены блока управления двигателем (РСМ) или одной из форсунок необходимо при помощи диагностического модуля M-MDS провести обучение количества впрыскиваемого топлива. Для этого следует выбрать следующую опцию: Toolbox Powertrain Engine tests Learning operation

Injection quantity correction, а затем следовать инструкциям, выводимым на экран диагностического модуля.

• В ходе процесса значения параметров температуры охлаждающей жидкости, температуры всасываемого воздуха и температуры топлива должны находиться в пределах заданного диапазона. При выполнении всех необходимых условий функция обучения будет выполнена несколько раз для давлений в 35 МПа,

65 МПа, 100 МПа и 140 МПа. Поэтому изменение шума двигателя является нормальным.

Примечание: В заданные интервалы техобслуживания необходимо вызывать функцию обучения для количества впрыскиваемого топлива (смотри инструкцию по техническому обслуживанию автомобилей).

Примечание: Выполнение функции обучения прерывается в том случае, если колебания частоты вращения двигателя на холостом ходу слишком высоки (например, вследствие неисправности форсунки). В этом случае на экран диагностического модуля M-MDS выводится сообщение о коммуникационной ошибке, даже если связь между блоком управления двигателем (РСМ) и диагностическим модулем M-MDS исправна.

• Адаптационные топливные значения соответствующей форсунки при различных давлениях могут быть проверены в регистраторе данных через параметр FI_LRN. Например, для форсунки первого цилиндра:

— FI_LRN 01 = адаптационное топливное значение для давления в 35 МПа

— FI_LRN 11 = адаптационное топливное значение для давления в 65 МПа

— FI_LRN 21 = адаптационное топливное значение для давления в 100 МПа

— FI_LRN 31 = адаптационное топливное значение для давления в 140 МПа

Примечание: При определенных обстоятельствах адаптационные топливные значения FI_LRN могут быть использованы для диагностики неисправной форсунки (смотри раздел «Диагностика системы управления впрыском топлива»),

• Для дальнейшей оптимизации равномерной работы двигателя на холостых оборотах блок управления силовым агрегатом двигателя R2 способен выполнить краткосрочную избирательную корректировку количества впрыскиваемого топлива. Эти поправочные значения для отдельных форсунок могут быть проверены в регистраторе данных за счет параметра INJ_CMP.

Управление количеством впрыскиваемого топлива

• Система управления количеством впрыскиваемого топлива изменяет количество впрыскиваемого топлива в зависимости от условий эксплуатации двигателя. К основным параметрам, используемым для расчета количества впрыскиваемого топлива, относятся следующие параметры:

— Положение педали акселератора

— Частота вращения двигателя

— Температура охлаждающей жидкости

— Температура топлива

Запуск двигателя

• Количество впрыскиваемого при запуске двигателя топлива, зависит от частоты вращения двигателя и от температуры охлаждающей жидкости.

Нормальный режим движения

• В нормальном режиме движения количество впрыскиваемого топлива рассчитывается на основании положения педали акселератора и частоты вращения двигателя.

Холостой ход

• При отклонении от заданного значения частоты вращения двигателя на холостом ходу, блок управления двигателем(РСМ) увеличивает или уменьшает количество впрыскиваемого топлива, чтобы в создавшихся эксплуатационных условиях поддержать постоянную частоту вращения двигателя на холостом ходу.

Стабильность оборотов двигателя

• Механические изменения в системе впрыска топлива и в двигателе становятся причиной колебаний числа оборотов двигателя на холостом ходу. Поэтому для обеспечения максимально плавного хода количество впрыскиваемого топлива регулируется отдельно для каждого цилиндра.

Демпфирование рывков

• Для предотвращения рывков, возникающих при быстром нажатии на педаль акселератора, информация, касающаяся положения педали акселератора, демпфируется. Поэтому при повышении частоты вращения двигателя блок управления двигателем (РСМ) впрыскивает меньшее количество топлива, увеличивая впрыскиваемый объем при снижении числа оборотов двигателя. Это предотвращает резкое изменение нагрузки на двигатель, а, следовательно, и рывки.

Предотвращение сухого хода

• Функция RDP (Run Dry Prevention = предотвращение сухого хода) предотвращает попадание воздуха в топливную систему, вызванное слишком низким уровнем заполнения системы топливом. При этом в случае занижения различных предельных значений (уровень заполнения под маркировкой ЕЕ на указателе уровня топлива) блок управления двигателем (РСМ) принудительно снижает нагрузку на двигатель, моделирует перебои в зажигании или же полностью выключает двигатель. При этом в блоке управления силовым агрегатом сохраняются соответствующие коды неисправностей.

Ограничение частоты вращения

• После достижения двигателем максимальной частоты вращения, блок управления двигателем (РСМ) снижает количество впрыскиваемого топлива, чтобы предотвратить превышение максимальной частоты вращения двигателя.

Остановка двигателя

• При выключении зажигания блок управления силовым агрегатом прекращает впрыск топлива.

Внешнее воздействие на количество впрыскиваемого топлива

• При внешнем вмешательстве в систему регулировки впрыскиваемого топлива на количество впрыскиваемого топлива воздействует другой блок управления (например, блок управления системой DSC). В соответствии сданными, передаваемыми другим блоком управления, блок управления двигателем (РСМ) уменьшает количество впрыскиваемого топлива, а вместе с ним и крутящий момент двигателя.

Управление моментом начала впрыска топлива

• В зависимости от условий эксплуатации двигателя изменяется момент начала впрыска топлива. К основным параметрам расчета момента начала впрыска топлива относятся следующие параметры:

— Количество впрыскиваемого топлива

— Частота вращения двигателя

— Температура охлаждающей жидкости

• Начало впрыска переносится на более ранний срок при наличии следующих условий:

— Если увеличивается количество впрыскиваемого топлива, поскольку в этом случае продолжительность процесса впрыска возрастает.

— Если возрастает частота вращения двигателя, чтобы компенсировать задержку зажигания.

— При холодном двигателе для увеличения температуры сгорания и предотвращения образования сажи и возникновения шумов в холодном двигателе.

Управление многократным впрыском топлива

• В зависимости от условий эксплуатации двигателя система управления многократным впрыском топлива изменяет количество и порядок тактов впрыска. К основным параметрам, которые используются для расчета тактов впрыска, относятся следующие параметры:

— Частота вращения двигателя

— Количество впрыскиваемого топлива

— Температура охлаждающей жидкости

• В систему управления многократным впрыском топлива заложено семь рисунков впрыска с различным количеством тактов впрыска топлива. При этом до и после основного впрыска происходит несколько дополнительных впрысков, которые служат для снижения вредных выбросов, улучшения работы двигателя, снижения шумов, создаваемых в процессе сгорания топлива, для повышения крутящего момента двигателя, а также для регенерации фильтра твердых частиц (DPF).

• До основного впрыска топлива происходит один или несколько предварительных впрысков, то есть во время такта сжатия в камеру сгорания впрыскивается небольшое количество топлива. Впрыскиваемое топливо вызывает процесс предварительного сгорания, который снижает уровень шумов, создаваемых в процессе сгорания топлива, а также уменьшает выброс ОГ.

• Вспомогательные впрыски топлива происходят после основного впрыска, то есть во время рабочего хода за верхней мертвой точкой происходит впрыск точно рассчитанного количества топлива. За счет остаточного тепла отработавших газов впрыскиваемое топливо испаряется, выступая в качестве химического восстановителя, предотвращающего выброс оксидов азота. Последующий впрыск используется для повышения температуры отработавших газов в процессе регенерации.

• В зависимости от эксплуатационных условий выбирается соответствующий рисунок впрыска топлива.

1. Угол коленчатого вала - стандартное положение 2. Сигнал от датчика положения коленчатого вала 3. Рисунок впрыска топлива (в процессе обучения форсунки) 4. Рисунок впрыска топлива для четырех впрысков 5. Рисунок впрыска топлива для трех впрысков 6. Рисунок впрыска топлива для двух Впрысков (вспомогательный впрыск опционален) 7. Рисунок впрыска топлива для одного впрыска (вспомогательный впрыск опционален) 8. Рисунок впрыска топлива для шести впрысков (при регенерации DPF) 9. Рисунок впрыска топлива для пяти впрысков (при регенерации DPF) 10. Предварительный впрыск 11. Основной впрыск 12. Вспомогательный впрыск 13. Верхняя мертвая точка

Диагностика

• Компоненты системы управления впрыском проверяются следующим образом:

— Проверка начала впрыска за счет PID параметра INJ_TIM (Deg)

— Проверка режима включения форсунки за счет PID параметра INJ_MODE (Mode)

— Проверка режима включения многократного впрыска топлива за счет PID параметра FIP_MODE (Mode)

— Проверка сигнала по напряжению, подаваемого на форсунки

— Измерение сопротивления форсунок

— Проверка срабатывания форсунок

— Проверка количества топлива, возвращаемого от форсунок

— Оценка форсунок с использованием адаптационных значений топлива

— Сравнение адаптационных значений топлива за счет PID параметра FI_LRN

— Измерение напряжения на реле управления РСМ

— Проверка поправочных коэффициентов форсунок за счет PID параметров INJ1_CMP/ INJ2_CMP/ INJ3_CMP/ INJ4_CMP (MM³/stroke) (в настоящий момент только для R2)

— Проверка датчика FLT за счет PID параметров FLT (Temp)/FLTV (Volt)

— Измерение напряжения на датчике FLT

— Измерение сопротивления на датчике FLT

— Проверка маршрута, пройденного после последнего вызова функции обучения для количества впрыскиваемого топлива за счет параметра INJ_LRN_DIS (Meter)

Проверка срабатывания форсунок

• Для проверки срабатывания форсунки необходимо выключить двигатель и отсоединить штекерный разъем форсунки. Затем следует запустить двигатель и проверить, снизилась ли частота вращения двигателя (если да, то насколько). Повторить эту процедуру для всех форсунок и записать соответствующие значения.

• Если снижение частоты вращения двигателя на одном из цилиндров меньше чем на других, это может указывать на неисправность соответствующей форсунки или двигателя. Чтобы исключить неисправность двигателя, перед заменой форсунки следует замерить компрессию.

Замер количества топлива, возвращаемого от форсунок

• Если возвратные топливные трубопроводы находятся над крышкой головки блока цилиндров (например, двигатель R2), их следует отсоединить от форсунок и установить на их место заглушки. Затем подключить к возвратному патрубку форсунок специальный инструмент, предназначенный для измерения количества топлива, возвращаемого от форсунок. На холостом ходу в течение одной минуты замерять количество топлива, возвращаемого от отдельных форсунок. Записать полученные значения и слить топливо из мензурок. Повторить эту процедуру при частоте вращения двигателя в 2000 мин"¹ и 4000 мин"¹.

• Если измеренное количество возвращаемого топлива значительно больше или значительно меньше опорного значения, это может указывать на неисправность соответствующей форсунки. Кроме того, количество топлива, возвращаемое от отдельных форсунок, не должно значительно различаться. Значительные отклонения указывают на неисправность форсунки.

• Если возвратные топливопроводы находятся под крышкой головки блока цилиндров (как на двигателе RF-T), то возможно измерение только общего количества возвращаемого топлива. Для определения количества топлива, возвращаемого от отдельных форсунок, необходимо сначала измерить общее количество возвращаемого топлива. Для этого следует отсоединить обратный трубопровод форсунок и установить на его место заглушку. Затем подключить к возвратному патрубку специальный инструмент, предназначенный для измерения количества топлива, возвращаемого от форсунок. На холостом ходу в течение одной минуты замерять количество топлива, возвращаемого от всех форсунок. Записать полученные значения и слить топливо из мензурок. Повторить эту процедуру при частоте вращения двигателя в 2000 мин"¹ и 4000 мин"¹. Затем за счет параметров INJ_1#, INJ_2#, INJ_3#, INJ_4# отключить каждую из форсунок и повторить выполненную ранее процедуру для каждой из форсунок. При этом следует вычесть измеренное значение из общего количества возвращаемого топлива. Полученная разница будет соответствовать количеству топлива, возвращаемого от соответствующей форсунки.

Оценка форсунок за счет адаптационных топливных значений

• Для оценки форсунок при помощи адаптационных значений топлива необходимо сначала вызвать параметры FI_LRN_01 bis FI_LRN_34. Затем следует использовать функцию обучения для количества впрыскиваемого топлива (смотри раздел „Управление впрыском - функция обучения").

• Если после этого адаптационные топливные значения FI_LRN_01 - FI_LRN_34 выходят за предел диапазона от -100 до +100, это может указывать на неисправность соответствующей форсунки или двигателя. Чтобы исключить неисправность двигателя, перед заменой форсунки следует замерить давление сжатия двигателя.

Сравнение соответствующих адаптационных топливных значений

• Для привлечения адаптационных топливных значений к диагностике форсунки следует в неизменных условиях несколько раз подряд использовать функцию обучения для количества впрыскиваемого топлива (минимум три раза) (смотри раздел „Управление впрыском - функция обучения"). После каждого обучения следует записывать новые значения всех форсунок. Для этого при помощи параметра FI_LRN необходимо сначала считать значения для каждой из форсунок и записать их в таблицу, а затем сравнить значения, полученные после каждого обучения.

• Если при каждом обучении значения форсунки значительно изменяются, то это может указывать на неисправность соответствующей форсунки.