Kia Sorento. D4CB Common Rail
23.06.2007
"Не надо падать духом. Это входит в привычку"
(ВАиТ)
KIA SORENTO 4DCB Common Rail.В этой статье мы постараемся рассказать Вам о новых системах впрыска топлива дизельного двигателях и познакомить читателя с некоторыми вопросами ремонта и диагностики "дизеля", семейства последних разработок ведущих производителей топливных систем управления (“R.Bosch”, “Lucas”, Siemens” и др.).
Что такое Common Rail?
Всё очень просто.
Топливный насос высокого давления подаёт топливо в топливную рампу, играющую роль ресивера.
Здесь топливо находится под постоянным высоким давлением более 1.000 атм. Открытие форсунок происходит не как в "обычном дизеле" - гидромеханическим способом (от повышения давления), а электронным способом - подаваемым сигналом от ECU.
Уникальность этой системы заключается в том, что она позволяет производителю дизельного двигателя СУЩЕСТВЕННО улучшить показатели экономичности, мощности, уменьшении шумности работы, повысить динамику разгона.
Всё вышесказанное имеет отношения не только к дизельным двигателям, но также и бензиновым автомобилям. Это широко известные D4D и GDI. Каждая из этих систем хороша по своему. Но, как и многие другие имеют свои недостатки.
Вот именно об этих недостатках и проблемах, но только в "дизельном варианте", мы и постараемся рассказать.
Как полноценная «ремонтная» единица, наша мастерская существует недавно, каждый человек из нашей "команды" свой опыт приобретал самостоятельно.
И стоит рассказать об опыте первого ремонта топливной системы автомобиля KIA Sorento 2001г. выпуска с двигателем 4DCB Common Rail.
Это был первый "Common Rail", который приехал к нам в мастерскую.
До нас автомобиль побывал во многих других автомастерских.
И поставленный диагноз этой машине был просто катастрофичен.
А «лекарство» было прописано коротко и непонятно: "помойка".
Не знаю. Не понимаю. И не могу понять.
Вот так, просто: взять и отправить «с глаз долой и подальше»?
А проблема оказалась настолько простая!
Но в тоже время, не совсем понятна на первый раз. Так что об этом надо рассказать подробно...
Простота заключалось в самой неисправности.
А сложность - в понимании и решении этой задачи. Вот что происходило на самом деле:
- Машина хорошо работала на холостых оборотах.
- Отлично вела себя во всех режимах.
- Динамично разгонялась.
- Расход топлива вполне устраивал хозяина.
Но существовала проблема...
Если автомобиль заглушить, то завести его было практически невозможно.
Окромя “дихлофоса”.
То есть: нужно было снять впускной патрубок или приоткрыть крышку воздушного фильтра и брызнуть в патрубок сию горючую смесь.
И только после этого можно было запустить двигатель.
Эта процедура происходила независимо от того, холодный двигатель или горячий. Вот в таком ужасном состоянии к нам и прибыл "больной".
"Наконец-то пришло и наше время!",- подумал я и с "умным" видом взял в руки автомобильный сканер. В надежде, что он мне расскажет, "где и что болит у пациента".
Но не тут-то было!
Правда, сканер "выдал" нам код неисправности одного датчика давления топливной рампы. А когда мы его "стёрли", то тут же попытались запустить двигатель.
Ситуация не изменилось.
Не запускался.
При повторном сканировании, кодов ошибки уже не обнаружили - скорее всего, это был "старый" код неисправности, который остался с предыдущей мастерской.
Следовательно, наши надежды на успешное решения проблемы, простым "взмахом волшебной палочкой" в образе автомобильного сканера, растаяли, и впереди замаячили бессонные ночи, в поисках технической документации.
Которой у нас на тот момент не было. Да и то, что было, - было неполным, отрывочным и не совсем понятным в то время...
Короче говоря, что делать и с чего начать не знал никто...
Но очень сильно хотелось " НЕ ударить лицом в грязь".
Ведь хозяин машины смотрел на нас, как на "последнюю надежду". И очень хотел верить в это. И всем своим видом давал понять это нам. И мы друг друга поняли. Хлопнув по рукам, мы приступили к любимому занятию: "Искать иголку в стогу сена".
Если вы помните, то я говорил, что это был наш первый двигатель с такой системой управления. Хотя читали о них мы много, но как показала практика, это не всё. И "стог сена" оказался не такой уж большой. Первое, что пришло в голову, так это ещё раз просканировать систему управления по текущим данным в таких режимах:
- когда двигатель работает
- когда мы его пробуем запустить
Зная о том, что давление в топливной магистрали на двигателе 4DCB должно составлять:
- на запуске не менее 25МПа,
- на холостых оборотах 30МПа,
- на максимальных 135МПа,
,- мы сделали основной упор на изучение пусковых характеристик.
И, как показало время, мы не ошиблись. Когда двигатель работал, давление в топливной рампе составляло 28МПа от желаемых 30МПа.
А вот при запуске картина другая: 17МПа от желаемых 25МПа.
Это нас и насторожило.
Ведь "система не глупая" и датчик давления на топливной рейке не просто элемент, который мы встречали раньше. В его корпусе расположена мембрана с полупроводниковым первичным преобразователем, а также имеется электронная схема обработки сигнала с точностью измерения до 2% (при давлении 150МПа).
Просто заменить этот датчик невозможно. Проверить тоже проблематично. Но и считать его неисправным, мы также не могли. Слишком большая потеря давления на запуске - до 8МПа.
И вот что было обнаружено при полной проверке всей системы на герметичность в момент запуска
(все измерения проводились одинаково для каждой форсунки:.
Время прокручивания стартером 5 сек. и мерной колбой, с эталоном 20мил/лит, куб.
1-я форсунка: 5сек. 8-10 мил, лит.
2-я форсунка: 5сек. 0мил, лит.
3-я и 4-я форсунки такой же показатель, что и на 2-ой форсунки.
"Плохо" это или "хорошо" мы тогда не знали.
Проверить эти форсунки на "качество распыла" на простом стенде невозможно (вспомните, при каком давлении они работают).
Но возможно проверить на процент утечки. В чем собственно и заключался весь дальнейший ремонт неисправной форсунки. И вот что выяснилось.
При проверке 1 и 2 форсунки уже на стенде, коэффициент утечек у них был следующий:
Форсунка №1 - при резком нажатии на рычаг стенда до 30Мпа, включили секундомер и проверили время падение стрелки до нулевой отметки. Результат составил 6-7сек.
Форсунка №2 - при таких же условиях проверки: 16-18 сек, что вдвое больше.
Но в этом ли проблема? Это еще стоило выяснить.
И тут в голову пришла сумасшедшая идея. А что если попробовать завести машину без первой форсунки?
И для этого мы взяли обыкновенную форсунку от грузовой машины "МАЗ – 238" и выставили на ней давление 28Мпа. И поставили её в линию с остальными форсунками. А первую оставили на месте без подвода топлива, но с подачей штатного напряжения.
Попробовали завести.
И автомобиль завелся, уверено, но без одного цилиндра.
Вот, казалось бы, и найдена проблема.
Неисправна первая форсунка.
Слишком большой переток по линии возврата топлива на пусковых оборотах.
А тот факт, что машина заводилось при помощи подручных средств?
Так это объяснялось тем, что воспламенение жидкости основанной на маслах и спиртовой основе, происходит гораздо раньше, чем дизельного топлива. Естественно, с большим крутящим моментом. И датчик давления не успевал определить потерю общего давлении в рампе, а видел лишь малую долю "перетока" только на оборотах, когда горючая смесь не успела воспламениться.
Всё вышесказанное было лишь предисловием. А самое главное заключалось в исправлении самой неисправности. Когда хозяин узнал проблему, он очень обрадовался и побежал за новой форсункой. Но вернулся очень быстро и без неё. Сказал, что за доставку запросили 1200 у.е.
А заказ выполнят в течение месяца, а может быть и больше.
Дело в том, что мы живем в г. Якутске и, как сами понимаете, во многих благах цивилизации "несколько" ограничены.
Поэтому пришлось её "делать".
К сожалению не весь материал фиксировался на фото. Эта идея пришла не сразу и поэтому мы выложим только тот материал, который у нас остался. И посвятим дальнейшее повествование только проблеме ремонта форсунки. Так как все остальные нюансы займут ещё большего времени, и не хотелось бы сейчас вдаваться в их подробности.
Итак, форсунка KIA Sorento 4DCB.
Её "прелести и особенности".
Рис. 1.
1. Крестообразная направляющая.
2. Игла.
3. Распылитель.
4. Пружина запирания иглы.
5. Мультипликатор запирания.
6. Втулка мультипликатора.
7. Жиклер камеры гидрауправления.
8. Шариковый управляющий клапан.
9. Шток.
10. Якорь.
11. Электромагнит.
12. Пружина клапана.
13. Углеродное покрытие.
На другом рисунке - ниже ( рис.2), мы приводим схему электрогидравлической форсунки R.BOSCH, с которой столкнулись на этой машине, но в новом варианте её исполнения - с дополнительной пружиной (1).
Эта пружина служит для смягчения усилия, направленного на смятия шарика (5), (рис.2). И одновременно является запорной пружиной канала мультипликатора(6), рис.2. В чем и была наша основная проблема.
Рис. 2.
1. Пружина запирания клапана
2. Электромагнит
3. Якорь
4. Демпфирирующая пружина
5. Клапан
6. Мультипликатор запирания
7. Жиклер камеры гидроуправления
8. Щелевой фильтр
9. Входной штуцер
10 - шток (синий цвет)
11 - держатель шарика (красный цвет)
12 – шарик (зелёный цвет)
Рассмотрим только проблему управляющего узла электрогидравлической камеры (рисунок 2, крупный план).
Отличие этих узлов, изображенных на рис. 1 и 2 в том, что в первом варианте (рис.1) нет пружины запирания клапана в верхней части форсунки.
Стало быть, основные функции запирания и демпфирования, возникающие при работе, ложатся на один узел - пружину клапана 12 - Рис. 1
А на рисунке 2 с добавлением пружины (1), произошло разграничение усилийзапирания и демпфирования.
Хотя в первом варианте (рис.1) мы добиваемся большей запирающей силы пружины.
Но её работоспособность хороша в менее «оборотистых» двигателях.
К примеру, на грузовых автомобилях, того же семейства Common Rail.
А при рассмотрении малых величин подачи и больших крутящихся моментах - второй вариант более предпочтителен (рис. 2) из-за того, что распределение сил запирания и демпфирования камеры управления стало более стабильным от цикла к циклу в момент подачи топлива (при отношенияхдиаметра мультипликатора к игле 1,2…1,5).
Но при других отношениях диаметра мультипликатора к игле, процесс становится более точным и управляемым.
Но в нашем случае мы не хотели бы рассматривать теорию массы и отношения сил быстродействия системы. А попытаемся разобраться в проблеме возникновения самой неисправности…
Когда мы разобрали верхнюю часть форсунки, и детально её изучили, то поняли, что дело нам придется иметь не с «миллиметрами», а с «сотыми миллиметра»!
Потому что диаметр шарика составил 1,35 мм, а диаметр дросселя в камере управления 0,23мм.
Но сюрпризы на этом не закончились. При более детальном рассмотрении штока, мы увидели торцевой надлом по оси штока.
И довольно-таки глубокий. Это первое.
Второе - это нижняя часть штока.
Место соприкосновения держателя шарика и широкой площадки штока. Увидели «пробитую» вмятину.
Третье нас повергло в долгие раздумья. Две вмятины на конусной втулке мультипликатора от держателя шарика. И соприкосновения его с "кратерной" поверхностью втулки мультипликатора.
И четвертое обстоятельство заставило нас не просто задуматься, а очень сильно переосмыслить весь успех начатого дела. Это сам запорный шарик -рис.2, зеленым цветом позиция 12.
"Сделать" неисправность хотелось очень, поэтому, несмотря на определенные затраты, для просмотра и изучения деталей форсунки сначала была куплена большая лупа, затем простой микроскоп 1 к 100, а потом уже электронный микроскоп для полного детализирования всех объектов исследования...
И когда была составлена полная картина всей проблемы, то весь наш пылкий задор и ярое желание помочь “умирающему” двигателю - всё сменились унылостью, состраданием к самим себе и полной безнадежностью положения...
Что мы имели реально?
...Сломанный шток, промятый конус и вмятый шарик диаметром 1,35мм...
Для точности скажу, что длина штока 30.27мм,- не говоря о его прочности и качестве металла. Его изготовление для нас на тот момент не представлялось возможным.
По той простой причине, что мы не знали, кто это может сделать и к каким последствиям это приведет, если нам и удастся его сделать.
А самое главное - сможем ли мы не нарушить объем подачи этой форсунки во всем диапазоне ее работы.
И где найти нужный диаметр шарика...
Но удача нам улыбнулось. По воле случая к нам в мастерскую заехал на ремонт Nissan “Safari” с двигателем RD-28. Когда Клиент услышал и понял, какие у нас есть проблемы, то решил нам помочь.
И сказал, что для него изготовить подобное изделие не составляет никакой проблемы.
Так был решён первый вопрос. Осталось решить: "Что делать со злополучным шариком?".
И тут я вспомнил, что однажды мне попадались маленькие подшипники, они применялись на фрезах по дереву. Это была последняя надежда.
И пока мы ломали подшипники и подбирали нужный диаметр шарика, уже был готов первый образец штока.
Но когда промерили его и сравнили с оригиналом, то новый оказался короче на 0,09 мм.
И всё ещё не был найден подходящий размер шарика. "Разбег" новых составлял от 1,18, 1,27, 1,32, 1,45 и до 2,25.
На фотографии:
1 – шток камеры гидрауправления, который был изготовлен под размер шарика, 1,32мм, и установлен на машину в окончательном варианте. Шток 2 цифра 2 был изготовлен в первом варианте, но оказался короче стандартного на, 0,09мм. В результате так и остался не востребован. Цифрами 3 и 4 показан один из образцов фрезы по дереву на которых мы нашли подходящий нам размер запорного шарика камеры управления, (рис.1 цифра 8). Остальные фрагменты фотографии не имеют отношения к деталям форсунки. Это металлические обломки подшипника.
И тогда пришла в голову одна безумная мысль. А что, если нам увеличить нижнюю кромку штока под имеющиеся размеры шариков?
И выполнить её немного с конусом, что бы не закрывать окончательно конусность втулки мультипликатора. И нашему новому знакомому пришлось изготовить второй вариант штока под размер шарика 1,32. И каково же было удивление, когда машина начала заводится. Уже без помощи “дихлофоса” Но не так уверено, как бы хотелось. А когда уменьшили регулировочную шайбу под гайкой (которая стягивает всю конструкцию штока и депферной пружины камеры управления), на 0,01мм. - то удача стала нам улыбаться!
Машина начала заводиться как настоящий дизель. Радости не было конца.
Такого самоудовлетворения мы не испытывали уже давно.
Значит, все-таки можно делать эти форсунки.
При тестовых заездах с хозяином машины и по показаниям текущих данных на сканере, мы не увидели большой разницы в разделе «коэффициент впрыска топлива по форсункам» .
Но зато увидели желаемое давление на запуске - 23МПа. Что было на 6МПа больше тех, что мы видели при первой проверки (17Мпа).
Вот так и закончилась наша эпопея с ремонтом форсунки KIA SORENTO 4DCB Common Rail.
Я не хочу сказать, что наш случай это единственный вариант для всех вышедших из строя форсунок. Но в данном случае, может быть, это и был единственно верный вариант решения проблемы.
Без замены на новую форсунку.
К сожалению, мы не сохранили весь материал по этой работе.
Но надеемся, что этот материал сможет кому-то помочь в решении подобных проблем.
Не всегда надо просто менять деталь, до конца не поняв её работу. Быть может, кто-то и скажет, что это попахивает авантюризмом.
Пусть говорят. Это их право.
Моё мнение такое: «Не надо падать духом. Это входит в привычку!».
Ну, вот, пожалуй и всё.
Все «наболевшие» вопросы по ремонту дизельной топливной аппаратуры вы можете задать нам в личном сообщении.
Наш почтовый ящик,
Крывошлыков Владимир
© Легион-Автодата
(автомастерская «ВАиТ»)
г. Якутск
Необходимое послесловие
Вызывает обыкновенное человеческое Уважение к той "команде", которая
делала эту работу. Ведь куда легче и проще было сделать так, как поступали
в предыдущих мастерских - "отфутболить".
И всё, и "голова не болит".
Ан нет, посмотрите, сколько было вложено в эту работу Труда и Упорства.
Да, возможно, с точки зрения "академического описания" здесь не всё "гладко".
И "корифеи",- те люди, которые изобретали и воплощали в металл этот двигатель, -они
придут в ужас от того, что кто-то попытался вторгнуться в их "святая святых", что
кто-то попытался самостоятельно изменить их конструкцию.
И получить при этом вполне положительный результат.
Наш сайт и далее будет публиковать подобные материалы тех людей,
для которых слова "Диагностика и ремонт" не являются пустым звуком.
Которые готовы ночами не спать, думать, придумывать и "передумывать" для того,
что бы получить положительный результат и, действительно: "Возрадоваться" тому,
что "у них получилось!".
Именно на таких людях - Думающих, Упорных, Целеустремлённых и держится сейчас
наша современная автомобильная Диагностика.
