Система питания дизеля камаз

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ТОПЛИВОМ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ — ЧАСТЬ 1

Система питания топливом обеспечивает очистку топлива и равномерное распределение его по цилиндрам двигателя строго дозированными порциями. На двигателях КамАЗ применена система питания топливом разделенного типа, состоящая из топливного насоса высокого давления, форсунок, фильтров грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающего насоса низкого давления, топливопроводов низкого и высокого давлений, топливных баков, электромагнитного клапана и факельных свечей электрофакельного пускового устройства.

Принципиальная схема системы питания показана на рис. 35. Топливо из бака 1 через фильтр грубой очистки 2 засасывается топливоподкачивающим насосом и через фильтр тонкой очистки 17 по топливопроводам низкого давления 3, 9, 15, 21 подается к топливному насосу высокого давления; согласно порядку работы цилиндров двигателя насос распределяет топливо по трубопроводам 6 высокого давления к форсункам 5. Форсунки распыляют и впрыскивают топливо в камеры сгорания. Избыточное топливо, а вместе с ним и попавший в систему воздух через перепускной клапан топливного насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по дренажным топливо-проводам 16 и 18 отводятся в топливный бак. Топливо, просочившееся через зазор между корпусом распылителя и иглой, сливается в бак через сливные топливопроводы 4, 14, 20.

Рис. 35. Схема питания двигателя топливом: 1 — бак топливный; 2 — фильтр грубой очистки топлива; 3 — трубка топливная подводящая к насосу низкого давления; 4 — трубка топливная дренажная форсунок левых головок; 5 — форсунка; 6 -трубка топливная высокого давления; 7 — насос топливоподкачивающий низкого давления; 8 — насос топливоподкачивающий ручной; 9 — трубка топливная отводящая насоса низкого давления; 10 — насос топливный высокого давления; 11 — клапан электромагнитный; 12-трубка топливная к электромагнитному клапану; 13 — свеча факельная; 14 — трубка топливная дренажная форсунок правых головок; 15 — трубка топливная подводящая ТНВД; 16 — трубка топливная отводящая ТНВД; 17 — фильтр тонкой очистки топлива; 18 — трубка топливная фильтра тонкой очистки топлива; 19 — тройник крепления топливных трубок; 20 — трубка топливная сливная; 21 — топливопровод к фильтру грубой очистки; 22 — труба приемная с фильтром

Фильтр грубой очистки (отстойник) (рис. 36) предварительно очищает топливо, поступающее в топливоподкачивающий насос низкого давления. Он установлен на всасывающей магистрали системы питания с левой стороны автомобиля на раме.

Стакан 2 соединен с корпусом 10 четырьмя болтами 7 и уплотнен кольцом 9. Снизу в бобышку колпака ввернута сливная пробка 1. Топливо, поступающее из топливного бака через подводящий штуцер, стекает в стаканы. Крупные частицы и вода собираются в нижней части стакана. Из верхней части через фильтрующую сетку 4 по отводящему штуцеру и топливопроводам топливо подается к топливоподкачивающему насосу.

Фильтр тонкой очистки (рис. 37), окончательно очищающий топливо перед поступлением в топливный насос высокого давления, установлен в самой высокой точке системы питания для сбора и удаления в бак проникшего в систему питания воздуха вместе с частью топлива через клапан-жиклер, установленный в корпусе 1. Начало сдвига клапана-жиклера 4 (рис. 38) происходит при давле-
нии в полости 24,5. 44,1 кПа (0,25. 0,45 кгс/см2), а начало перепуска топлива из полости А в полость В — при давлении в полости А 196,2. 235,3 кПа (2,0. 2,4 кгс/см2). Регулируется клапан подбором регулировочных шайб 1 внутри пробки клапана.

Топливопроводы подразделяются на топливопроводы низкого 392. 1961 кПа (4. 20 кгс/см2) и высокого более 19614 кПа (200 кгс/см2) давления. Топливопроводы высокого давления изготовлены из стальных трубок, концы которых выполнены конусообразными, прижаты накидными гайками через шайбы к конусным гнездам штуцеров топливного насоса и форсунок. Во избежание поломок от вибрации топливопроводы закреплены скобками и кронштейнами.

Насос топливный высокого давления предназначен для подачи в цилиндры двигателя в определенные моменты времени строго дозированных порций топлива под высоким давлением. В корпусе 1 (рис. 39) установлены восемь секций, каждая состоит из корпуса 17, втулки 16 плунжера 11, поворотной втулки 10, нагнетательного клапана 19, прижатого через уплотнительную прокладку 18 к втулке плунжера

штуцером 20. Плунжер совершает возвратно-поступательное движение под действием кулачка вала 44 и пружины 8. Толкатель от проворачивания в корпусе зафиксирован сухарем 6. Кулачковый вал вращается в роликоподшипниках 42, установленных в крышках и прикрепленных к корпусу насоса. Осевой зазор кулачкового вала регулируется прокладками 48. Величина зазора должна быть не более 0,1 mm.

Для увеличения подачи топлива плунжер 11 поворачивают втулкой 10, соединенной через ось поводка с рейкой 15 насоса. Рейка перемещается в направляющих втулках 57. Выступающий ее конец закрыт пробкой 54. С противоположной стороны насоса находится винт, регулирующий подачу топлива всеми секциями насоса. Этот винт закрыт пробкой и запломбирован.

Топливо к насосу подводится через специальный штуцер, к которому болтом крепится трубка низкого давления. Далее по каналам в корпусе оно поступает к впускным отверстиям втулок 16 плунжеров.

Рис. 40. Регулятор частоты вращения: 1 — крышка задняя; 2 — гайка; 3 — шайба; 4 — подшипник; 5 -прокладка регулировочная; 6-шестерня промежуточная; 7 — прокладка задней крышки регулятора; 8 — кольцо стопорное; 9 — державка грузов; 10 — ось груза; 11 -подшипник упорный; 12-муфта; 13-груз; 14-палец; 15-корректор; 16-пружина возвратная рычага останова; 17-болт; 18-втулка; 19-кольцо; 20-рычаг пружины регулятора; 21-шестерня ведущая; 22-сухарь ведущей шестерни; 23-фланец ведущей шестерни; 24 — болт регулировочный подачи топлива; 25- рычаг стартовой пружины; 26 -пружина регулятора: 27 — рейка; 28 — пружина стартовая; 29 — штифт; 30 — рычаг реек; 31 — рычаг регулятора; 32 -рычаг муфты грузов; 33 — ось рычагов регулятора; 34 — болт крепления верхней крышки

Характеристика топливной аппаратуры

Система питания дизеля служит для по­дачи в цилиндры двигателя воздуха и топ­лива. Топливо подается под большим дав­лением в определенные моменты и в опре­деленном количестве в зависимости от на­грузки двигателя

Система питания возду­хом тщательно очищает его о пыли и рас­пределяет по цилиндрам. Смешивание топ­лива с воздухом происходит внутри ци­линдра.

Сведения о дизельном топливе

В зави­симости от условий применения по ГОСТ 305—82 установлены следующие марки ди­зельного топлива: Л (летнее), 3 (зимнее) и А (арктическое). Их выбор зависит от времени года и климатических условий в зоне применения.

Топливо Л используют при температуре воздуха 0 °С и выше;

3 — при температуре окружающего воздуха — 20 °С и выше (если температура засты­вания топлива не выше — 35 °С), — 30 °С и выше (если температура застывания топ­лива не выше — 45 °С);

А — при темпера­туре окружающего воздуха — 50 °С и вы­ше.

Температура застывания зимнего топ­лива соответствует последней цифре в его обозначении.

Летнее топливо более вязкое, при отрицательных температурах в нем вы­деляется парафин в виде хлопьев, а при 10 °С оно утрачивает текучесть.

Последняя цифра в обозначении летнего дизельного топлива характеризует температуру вспыш­ки.

Содержание серы в топливе характери­зует его коррозионные свойства.

В зависи­мости от содержания серы дизельные топ­лива разделены на две подгруппы: с мас­совой долей серы не более 0,2 % и с массо­вой долей серы не более 0,5 % (для топлива марки А не более 0,4 %). Таким образом, топлива второй подгруппы содержат серы примерно в два раза больше.

Для двигате­лей КамАЗ можно применять топливо обеих подгрупп, так как в них используется моторное масло с присадкой, уменьшаю­щей вредное воздействие серы.

Рассмот­рим примеры обозначения дизельных топлив:

Л-0,2-40 ГОСТ 305—82 — топливо лет­нее, содержание серы до 0,2 %, температура вспышки 40 °С;

З-0,5 минус 35 ГОСТ 305— 82 — топливо зимнее, серы до 0,5 %, тем­пература застывания —35 °С;

А-0,4 ГОСТ 305—82 — топливо арктическое, серы до 0,4 %.

Одним из важных показателей, харак­теризующих дизельное топливо, является воспламеняемость.

Впрыскиваемое в ци­линдр топливо начинает гореть не сразу, а спустя некоторое время, называемое пе­риодом задержки воспламенения.

Чем дли­тельнее задержка, тем больше накаплива­ется топлива к моменту воспламенения и тем быстрее в последующем нарастает дав­ление в цилиндре. Это приводит к ударным нагрузкам на детали и сопровождается ме­таллическими стуками («жесткая» работа).

Степень «жесткости» работы дизеля зави­сит от воспламенительных свойств топлива и характеризуется цетановым числом. Чем оно больше, тем короче период задержки самовоспламенения, тем легче пуск двига­теля и «мягче» его работа.

Дизельные топ­лива Л, 3 и А имеют цетановые числа не менее 45.

Смесеобразование и горение топлива

Образование рабочей смеси начинается с момента впрыскивания дозы топлива в ка­меру сгорания.

Камера сгорания (рис. 1.) ограничена днищем поршня и внутренней поверхностью головки цилиндра.

Такие ка­меры сгорания называют неразделенными. Основной объем камеры сосредоточен в вы­емке днища поршня, имеющего конусооб­разный выступ (вытеснитель) в централь­ной части.

При подходе поршня к верхней мертвой точке (в. м. т.) в такте сжатия воздух из цилиндра вытесняется в камеру сгорания, создавая при перемещении вих­ревые потоки, способствующие лучшему смесеобразованию.

К моменту начала впрыскивания топли­ва в этой камере находится сжатый до 4. 4,5 МПа и нагретый (от сжатия и горячей стенки камеры) до температуры 620. 700 °С воздух.

Чтобы топливо могло про­никнуть в такую сжатую среду, оно впрыс­кивается под большим давлением 24 МПа. Это позволяет получить тонкое распыливание топлива и хорошее переме­шивание его с воздухом.

Особенностью дизеля является то, что в цилиндр фактически поступает одно и то же количество воздуха независимо от на­грузки.

При малой нагрузке в цилиндре образуется избыток воздуха и топливо сго­рает полностью.

При увеличении нагрузки возрастает подача топлива и ухудшается его сгорание.

На характер работы двигателя влияет период задержки воспламенения. Он зави­сит как от свойств самого топлива, так и от температуры в камере сгорания и угла опе­режения впрыскивания.

Слишком большой угол опережения впрыскивания ведет к увеличению периода задержки воспламенения и «жесткой» ра­боте двигателя, так как в этом случае нача­ло впрыскивания происходит при сравни­тельно низких температурах в цилиндре.

Малый угол опережения способствует сго­ранию топлива в такте расширения, что ухудшает температурный режим двигате­ля, вызывая его перегрев.

Для неработаю­щего двигателя КамАЗ угол опережения впрыскивания равен 18° до в. м. т.

На работающем двигателе с увеличением час­тоты вращения коленчатого вала повыша­ются давление и температура в конце такта сжатия, поэтому условия смесеобразова­ния и сгорания изменяются.

Продолжительность процесса сгорания возрастает и в этом случае целесообразно увеличить угол опережения впрыскивания.

Увеличение уг­ла осуществляется автоматически муфтой опережения впрыскивания, которая воз­действует на топливный насос высокого давления при достижении определенной частоты вращения коленчатого вала.

Схема системы питания дизеля КамАЗ представлена на рис.2. Топливо содер­жится в баке 1, который связан всасываю­щим топливопроводом через фильтр 2 гру­бой очистки с топливным насосом 7 низко­го давления.

При работе двигателя созда­ется разрежение во всасывающей магист­рали, вследствие чего топливо проходит через фильтр 2 грубой очистки, очищается от крупных взвешенных частиц и поступает в насос 7, из которого под небольшим дав­лением по топливопроводу 9 подается к фильтру 17 тонкой очистки.

Далее очищен­ное топливо поступает к топливному насо­су 10 высокого давления, из каналов кото­рого часть топлива нагнетается к форсун­кам 5 и через них впрыскивается в цилинд­ры.

Другая часть топлива через перепуск­ной клапан отводится в бак.

Вследствие работы перепускного клапана в каналах насоса постоянно поддерживается давле­ние 50. 110 КПа.

Для удаления воздуха, попавшего в топ­ливную систему, фильтр 17 тонкой очистки расположен выше всех других аппаратов этой системы и оборудован клапаном-жик­лером, через который воздух вместе с ча­стью топлива по топливопроводу 18 отво­дится в бак.

Через этот же топливопровод в бак сливается топливо от насоса 10 высо­кого давления, которое поступает к шту­церу на фильтре через перепускной клапан и топливопровод 16.

Топливопроводы 4 и 14 служат для отвода в бак топлива, просо­чившегося между деталями форсунок.

Насос высокого давления приводится в действие от коленчатого вала двигателя через муфту опережения впрыскивания, ко­торая автоматически меняет момент впрыс­кивания топлива при изменении частоты вращения.

Количество топлива, подавае­мого в цилиндры топливным насосом высо­кого давления, устанавливается регулято­ром, который автоматически поддерживает заданную водителем частоту вращения ко­ленчатого вала.

Ручной топливопрокачивающий насос 8 служит для заполнения ма­гистрали низкого давления топливом при неработающем двигателе.

К магистрали низкого давления подсое­динен топливопровод 12, по нему топливо поступает к факельным свечам 13 через от­крытый электромагнитный клапан 11 при пуске холодного двигателя с помощью электрофакельного устройства.

Топливная аппаратура

Топливные баки, применяемые на автомобиле КамАЗ, имеют вместимость 250 и 170 л.

Баки устанавливают на кронштейнах и крепляют хомутами. Поддерживающие кронштейны крепят к лонжеронам рамы болтами.

Топливный бак состоит из корпуса, наливной горловины и выдвижной трубы сетчатым фильтром.

Наливная горловин закрывается крышкой с паровоздушны клапаном и уплотнена резиновой прокладкой.

Внутренняя поверхность бака освин­цована для предохранения от коррозии

Чтобы уменьшить взбалтывание топлива увеличить жесткость бака, внутри его вварены вертикальные перегородки с отвер­стиями.

В верхней части бака установлены реостатный датчик указателя уровня топ­лива и трубка, через которую сливаются излишки топлива от форсунок двигателя. Рядом с ней установлена заборная трубка, заканчивающаяся внизу сетчатым фильт­ром предварительной очистки топлива.

На автомобилях КамАЗ-4310, имеющих два топливных бака, на заборной трубке левого бака установлен распределительный кран. Такой же кран установлен и на трубке, в которую сливается избыточное топливо, не использованное в насосе высокого давления.

Система питания современных дизельных двигателей предъявляет к чистоте используемого топлива строгие требования, несоблюдение которых может привести к значительному сокращению ресурса эксплуатации

Компоненты современных дизельных систем впрыска, имеющие прецизионное исполнение и работающие при экстремально высоком давлении и температурах, изначально требуют специфического подхода к эксплуатации, ремонту и обслуживанию.

Как показывает практика, основные проблемы при эксплуатации дизельных двигателей связаны с:

• использованием топлива с повышенным содержанием воды,
• механических загрязнений и иных примесей, которые вызывают заклинивание топливного насоса высокого давления,
• механическую или кавитационную эрозию составных элементов топливной аппаратуры.

Проявляются такие неисправности в виде существенного снижения или же, наоборот, существенного увеличения топливоподачи. И в том, и другом случае нормальная работа двигателя становится невозможной. Для предотвращения этих поломок производители применяют особые фильтры для очистки солярки, обладающие высокой степенью и тонкостью очистки.

Как правило, в системе питания имеется не менее двух фильтров: предварительный с водоотделителем (тонкость фильтрации 100 мкм) и основной (тонкость фильтрации 3-5 мкм). Для 4-цилиндровых моторов объемом цилиндра в один литр пропускная способность фильтров составляет около 380 литров в час. Чтобы топливная система надежно отработала свой ресурс, необходимо строго выдерживать периодичность и полноту ее технического обслуживания. При этом в зависимости от условий эксплуатации и качества топлива заданные интервалы ТО для подстраховки можно, а часто и нужно сокращать. Иначе поездки в авторизованный центр производителей топливной аппаратуры не избежать.
На СТО дилерского центра КАМАЗ помимо специнструмента для разборки и сборки форсунок и насосов для качественного ремонта всегда есть диагностическое оборудования для форсунок систем Common Rail, оборудования для ремонта насос-форсунок, ведь каждое поколение инжекторов отличается друг от друга, прежде всего, конструктивной сложностью и увеличенным давлением впрыскиваемого топлива.

Если первые инжекторы были рассчитаны на давление впрыска 1200, то сегодня нормой является уже 2000 бар. Тенденция повышения давления продолжает сохраняться, так как от этого зависит экономичность и экологичность дизельных двигателей. Этот сложный, прецизионный агрегат топливной системы обязан обеспечить точнейшую дозировку топлива. А за один рабочий ход инжектор современного мотора может осуществлять от двух до семи впрысков. При этом объемы дополнительных порций впрыскиваемого топлива могут составлять 1-3 кубических миллиметра.
В топливных насосах одна из наиболее часто встречающихся неисправностей – течь топлива по стыку уплотнительной манжеты кулачкового вала. Данное явление чаще всего наблюдается в холодную погоду у тех насосов, в которых топливо выполняет функцию смазки. Замечено, что при прогреве двигателя до рабочей температуры течь обычно прекращается. Причиной течи почти всегда является повышенное давление топлива внутри насоса. Максимальное же, измеряемое на сливном трубопроводе не должно превышать 1,2 бара. Для наглядности приведем типичный случай из опыта эксплуатации. Температура воздуха минус 15 градусов Цельсия. После пуска мотора моментально начинается подкапывание топлива в месте стыка насоса с двигателем. Примерно через две минуты работы течь пропадает. За это время утечка топлива может составить около 100 мл. Однако при проверке насоса на стенде никаких проблем в его работе не наблюдается. Если данный дефект имеет место, не торопитесь разбирать насос. Попробуйте померить давление на сливе – скорее всего задросселирована магистраль слива топлива. Возможная причина возникновения течи может скрываться и в повышенной вязкости топлива. На трескучем морозе даже качественная зимняя солярка густеет, что уж говорить о летних сортах топлива, которые недобросовестные бизнесмены продают зимой. В системе Common Rail количество топлива, проходящего через слив (обратную топливную магистраль), несоизмеримо больше, чем в классической системе. Так, например, инжектор дает в «обратку» примерно столько же топлива, сколько впрыскивает в цилиндр. Одним словом, подтекание топлива по стыку уплотнительной прокладки не является дефектом или неисправностью.
Другой важнейший момент – разрежение перед топливоподкачивающим насосом. Если его величина составляет ниже 0,2 бара, это приведет к нестабильной работе топливоподкачивающего насоса и его ускоренному износу. Разрежение зависит, опять же, от вязкости топлива, состояния предварительного фильтра, чистоты сетки топливоприемника в баке и от состояния топливопровода на линии всасывания. Последний может иметь вмятины, уменьшающие его сечение. Часто возникновение проблем в системе питания провоцирует дозировочный блок (у Bosch – ZME). Если в Rail наблюдается недостаточное или повышенное давление, то причина скорее всего кроется в неадекватной работе дозировочного блока, который, являясь прецизионным изделием, крайне чувствителен к попаданию в него посторонних частиц. Воздействие абразива на прецизионную пару блока приводит к зависанию его штока, что выражается в нерегулируемой подаче топлива к Rail и подаче топлива в цилиндр. При этом промывка дозировочного блока малоэффективна. Проблему решает только его замена новым. Но и она в некоторых случаях, увы, приносит лишь временный эффект. Так, после замены ZME или инжектора первое время двигатель работает как швейцарские часы, а спустя короткое время автомобиль теряет тягу, увеличивается расход топлива, ухудшается пуск. Диагностика даст однозначное заключение: причина неисправности аналогична той, что была зафиксирована до ремонта – износ прецизионной начинки дозировочного блока из-за попадания в него абразивных частиц или воды. Вывод: чтобы избежать потерь, требуйте от работников сервиса максимально тщательной очистки топливной системы (вплоть до промывки топливного бака и Rail) и обязательной замены всех топливных фильтров. Не менее страшна образующаяся внутри насоса коррозия. Если она поразила его детали, то, как правило, насос восстановлению не подлежит – поврежденные прецизионные плунжерные пары ремонту и восстановлению не подлежат. Самое же печальное, что, если в каком-либо одном компоненте Common Rail была обнаружена коррозия, будьте уверены, что и другие компоненты поражены тем же недугом, а значит, для восстановления работоспособности системы питания придется заменить не один ее компонент

Наш сервисный центр ООО "Гранат-Трак" выполняет ТО и ремонт КАМАЗов. В сервсном центре имеются участки ремонта силовых агрегатов и систем управления. Для диагностики и ремонта топливной аппаратуры современных дизельных двигателей закуплена аппаратура производства Bosch, диагностическое оборудование для проверки топливных насосов, насос-форсунок. Это позволяет осуществлять качественную диагностику и ремонт любого топливного оборудования.

Все современные топливные системы, применяемые на КАМАЗах, выходят из строя по двум причиам:

• низкое качество топлива. В 90 процентах случаев это наличие воды.
• низкая культура обслуживания техники – при эксплуатации автомобилей не меняют фильтры, не проводят ежедневных осмотров и тому подобное. Как следствие, все это приводит к дорогостоящему ремонту деталей топливной аппаратуры (плунжеров, распылителей, мультипликаторов).

Обычно ремонт топливной форсунки – это 50-60% стоимости новой. В зависимости от модели при ремонте заменяются практически все детали форсунки, кроме корпуса. При диагностике очень редко выявляется неисправность лишь одной форсунки – как правило, требуется ремонт двух и более. Обязательным условием ремонта топливной аппаратуры является замена загрязненного дизельного топлива и полная промывка топливной системы, включая снятие топливного бака. При условии, что в наличии есть все запасные части и комплектующие, срок ремонта топливной аппаратуры – как правило, один рабочий день.

Если у вас возникли вопросы по ремонту или вам нужна консультация, обращайтесь по телефону: +7 (812) 334-50-16