Схема тнвд лукас эпик форд транзит
Принцип работы LUCAS EPIC на примере ТНВД Ford Transit 2.5TD
Система EPIC фирмы Lucas с роторным ТНВД - наиболее совершенная, сложная и оригинальная система с электронным управлением фирмы Lucas (EPIC - Electronicaly Programmed Injection Control) . Она разработана фирмой в конце 70-х годов и изначально нацеливалась на снижение эмиссии ВВ. Она применяется на легковых автомобилях, микроавтобусах и вседорожниках с числом цилиндров 3,4 и 6 и рабочим объемом одного цилиндра менее 0,75 л. На дизелях с открытой камерой сгорания система появилась с 1987 г. (2,5 - литровый четырех цилиндровый дизель Ford Transit).
Система управления собирает информацию от датчиков давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, частоты и положения коленчатого вала, положения педаль акселератора, педали торможения, положения клапана рециркуляции, скорости автомобиля, хода иглы, встроенных в ТНВД датчиков положения регулирующих элементов подачи и кулачковой шайбы, температуры топлива, частоты вала и положения вала ТНВД.
СУ включает два процессора со скоростью работы в 250 операций в секунду, один из которых управляет работой дизеля по заложенным многомерным характеристикам, а другой следит за работой первого. СУ выполняет следующие функции :
• управление УОВТ: он оптимизируется в зависимости от различных условий работы и записывается в память. УОВТ и частота холостого хода плавно повышаются при
снижении температуры охлаждающей жидкости. Управление УОВТ решающим образом влияет на эмиссию ВВ и надежность пуска;
• адаптивное управление подачей по цилиндрам в соответствии с неравномерностью допусков, износом цилиндров и ТА. Так, при n=750 об/мин до введения индивидуального дозирования подач колебания частоты составляли 12,5 об/мин, а после введения были снижены до 2,5 об/мин. В результате обеспечена устойчивость, снижены частота вращения, шум,вибрации;
• управление наддувом для снижения выбросов ВВ осуществляется по трем каналам: изменением геометрии проточной части, управлением клапаном байпаса охладителя, регулированием рециркуляцией ОГ;
• управление рециркуляцией ОГ в функции частоты вращения вала; температуры и нагрузки дизеля, при температуре охлаждающей жидкости 60. 110С и n
• обеспечение быстрого бездымного разгона автомобиля за счет алгоритма управления, допускающего кратковременный форсаж дизеля. Двухэтапное увеличение цикловой подачи обеспечивает отсутствие колебаний от первого этапа наброса нагрузки. На режиме принудительного холостого хода при n>1500 об/мин подача топлива в цилиндры прекращается;
• предпусковая подготовка и прогрев после пуска при повышенной частоте вала. Чем выше температура воздуха, тем меньше пусковая подача;
• круиз-контроль (поддержание скорости автомобиля); взаимодействие с системами ав-томобиля (с антиблокировочной и антипробуксовочной, автоматической трансмиссией, кондиционированием, антиугонным устройством и т.д.);
• самодиагностика СУ и контроль показателей периферийных устройств, контрольные лампа на щитке по серьезным неисправностям и диагностический разъем для работы с электронными мотор-тестерами. Все основные команды контролируются на выполнение, в случае неисправности включается аварийная программа управления, например, сигнал датчика частоты вала замещается сигналом хода иглы.
Для высокооборотных дизелей системы EPIC выпускаются в двух основных модификациях. Для дизелей с открытой камерой - EPIC-80 - имеет диаметр кулачковой шайбы 80 мм, 4 плунжера, обеспечивает давление впрыска Р=95 МПа. Для предкамерных дизелей EPIC-70 соответственно: 70 мм, 2 плунжера, 35 МПа.
Общий вид ТНВД систем EPIC представлен на рис. 1.1. Его корпус закрепляется на двигателе с помощью средних опор 17 и переднего адаптера 28, допускающих поворот ТНВД вокруг оси для предварительной установки УОВТ. Приводной вал 27 на подшипниках 26 и 20 приводит во вращение роторно-лопастной ТПН с четырьмя подпружиненными лопастями. Они обеспечивают уже при пусковой частоте коленчатого вала 180 об/мин давление подкачки 0,3 МПа, а свыше 500 об/мин - 0,8. 0,9 МПа. Вал несет перфорированное кольцо 21 для измерения датчиком 19 положения вала. Вал заканчивается клиновыми захватами, приводящими во вращение соосно расположенный далее по длине насоса ротор11. Это сопряжение изображено на рис. 1.1. Ротор снабжен прецизионными отверстиями под два или четыре плунжера 18 и пазы под роликовые толкатели 24. Их ролики обкатывают внутренний профиль кулачковой шайбы 16, которая заставляет их сходиться для нагнетания топлива. Ротор снабжен тремя продольными разгружающими пазами (из них на рис. 1.1 видны два спаренных). Кроме того, ротор имеет продольный паз-распределитель (на рис. 1.1 показан пунктиром). Только последний сообщен с плунжерной полостью. Так, при схождении плунжеров распределитель сообщается с одним из нагнетательных клапанов 15, а при расхождении - с наполнительными каналами втулки ротора (этом момент зафиксирован на рис. 1.1). В верхней части ТНВД располагаются электромагниты управления 4, 5, 7,10 и механизм 2 поворота кулачковой шайбы для изменения УОВТ.
1 - штуцер подвода топлива; 2 - сервопоршень регулирования УОВТ; 3 - штуцер слива; 4 - седло шарикового клапана; 5 - актюатор УОВТ; 6 - болт-поводок кулачковой шайбы; 7 - актюатор дренажа управления ротором; 8 - актюатор подачи управления ротором; 9 - разъем; 10 - электромагнит прерывания ТП; 11 - ротор; 12 - датчик осевого положения ротора; 13 - нагнетательный штуцер; 14 - демпфирующий клапан; 15 - нагнетательный клапан; 16 - кулачковая шайба; 17 - средняя опора; 18 - плунжеры; 19 - датчик углового положения вала; 20-внешний шариковый подшипник; 21 - кольцо измерения частоты вала; 22 - внутреннее кольцо сферической опоры; 23 - роторно-лопастной ТПН; 24 - ролик кулачковой шайбы с толкателем; 25 - корпус привода; 26 - передний подшипник; 27 - приводной вал; 28 - адаптер регулировки УОВТ; 29 - регулятор давления подкачки.
Совершенно оригинальным решением в ТНВД EPIC является механизм регулирования цикловой подачи (рис. 1.2). Он продолжает традиции фирмы Lucas, использующей для регулирования подачи изменение полного хода плунжеров. Если максимальное схождение плунжеров определяется расстоянием между противоположными вершинами кулачковой шайбы с внутренним профилем, то расхождение плунжеров, в отличие, от немецких и большинства американских насосов, ограничивается через толкатели клиновыми захватами 30 приводного вала (рис. 1.2). Ротор 11 в период между пода нами может перемешаться в осевом направлении. Тогда благодаря клиновой форме захватов и сопряженных с ними скосов 32 на толкателях 24 расхождение плунжеров меняется, а, следовательно, меняется наполнение плунжерной полости и цикловая подача.
Механизм управления осевым положением ротора (т.е. цикловой подачей) удобно рассмотреть на гидромеханических схемах на рис. 1.3. Топливо через входной штуцер поступает к ТПН, давление подкачки стабилизируется регулятором 29 (позиции на рис. 1.1-1.3 унифицированы), и поступает к шариковому клапану актюатора 8 подачи СУ положением ротора. При его открытии топливо поступает в торцевую полость ротора, повышая давление в ней. С другой стороны давление из нее сбрасывается шариковым клапаном актюатора 7 дренажа в корпус ТНВД, находящийся под давлением, несколько превышающем атмосферное. Нормально открытые клапаны актюаторов 7 и 8 на короткое время попеременно закрываются по командам блока управления, обеспечивая необходимое давление у торца ротора. Его изменение обусловлено скважностью включения того или иного актюатора (метод широтно-полосной модуляции). Для снижения пульсаций давления в канале дренажа имеется жиклер (рис. 1.3, а). Баланс силы от давления и противодействия возвратной пружины между приводным валом и ротором, обусловливает его устойчивое положение. Перемещение ротора осуществляется только в периоды между вспрыскиваниями.
Рис. 1.3 . Гидроме-ханические схемы управления подачей и УОВТ в ТНВД EPIC: Позиции - на рис. 1.2, дополнительно:
В рабочей области перемещений ротора 2,5 мм (при геометрическом 4 мм) обеспечивается строгая линейность между перемещением и цикловой подачей. Крайнее внутреннее положение ротора соответствует минимальной подаче, а полностью ее отключает электромагнит 10 (рис. 1.1), перекрывая подвод топлива к плунжерам. Он используется для остановки дизеля и включен в противоугонную систему.
Обратная связь по подаче в СУ осуществляется с помощью датчика 12 осевого положения ротора и обеспечивает межцикловую стабильность и точность заданной (равномерной или индивидуальной) подачи по цилиндрам. При нормально отрегулированных форсунках неравномерность подачи по цилиндрам составляет 0,5 мм 3 в интервале подач 10. 50 мм 3 .
На холостом ходу система EPIC обеспечивает индивидуальную подачу по цилиндрам, поэтому за один оборот вала ТНВД СУ подачей и положение ротора успевает перенастроиться для каждого цилиндра. В то же время переход от минимальной подачи к максимальной искусственно демпфируется на период до 0,1 с. Датчик положения коленчатого вала с четырьмя метками (для 4 - цилиндрового дизеля) позволяет оперативно диагностировать вырабатываемую каждым цилиндром мощность и корректировать цикловую подачу, добиваясь баланса мощности по цилиндрам.
Механизм управления УОВТ особенно необходим ввиду регулирования цикловой подачи по ее началу. Как и во всех современных распределительных ТНВД, изменение УОВТ достигается разворотом кулачковой шайбы 16 с помощью сервопоршня 2. Его положение обусловлено балансом момента с шайбы, усилия пружины и разницы давлений топлива на сервопоршень.
В ТНВД можно выделить каналы и полости под шестью характерными давлениями топлива (рис. 1.3). Одно из них (В) относится к управлению УОВТ и определяется балансом расходов топлива в гидроцилиндр: оно постоянно сбрасывается на слив в корпус через жиклер (рис. 1.3, а), но и периодически поступает через актюатор 5. Таким образом, уровень давления в гидроцилиндре и, следовательно, УОВТ обусловливается скважностью открытия актюатора. В этом случае управление методом широтно-полосной модуляции осуществляется по одному каналу, т.к. допустима меньшая точность. Тем не менее, СУ также включает обратную связь по положению сервопоршня от датчика Холла 33 (там же расположен и датчик температуры топлива). Точное регулирование УОВТ за счет обратных связей по датчикам положения сервопоршня и вала способствовала снижению эмиссии ВВ.
В выходном штуцере 13 (рис. 1.1) размещены два клапана. Клапан 14 демпфирует опускание нагнетательного 15 и интенсивность гидроудара, предотвращая подвпрыскивание. В другом варианте в штуцере размещен один грибковый клапан, с последовательно установленным жиклером 0 0,56 мм. При кажущейся нерациональности установки сильного дросселя на пути топлива, он не только делает менее вероятным подвпрыскивание, но и стабилизирует давление впрыскивания по режимам работы дизеля, в частности, повышение давления впрыскивания при установке жиклера на малых частотах и подачах.
Несмотря на конструктивную сложность, ТНВД имеет на 50% меньше движущихся деталей относительно предшествующей конструкции, он компактен, легок, надежен, но сложен в обслуживании. Индивидуальные данные каждой системы регистрируются при изготовлении и заносятся в блок управления. К числу наиболее частых неисправностей относят эрозию нагнетательных клапанов, попадание воздуха на всасывание в ТНВД, негерметичность, засорение ЛНД. Датчики проверяют на величину сопротивления. Предварительно код неисправности считывают с использованием блока управления.
После установки на авто двигателя с системой Epic от фирмы Lucas, столкнулся с такими характерными симптомами:
— горит check;
— нет тяги, на всех передачах авто ведет себя одинаково, ощущение, что двигатель работает наполовину. Заехать на подъём на 5 передаче невозможно, падают обороты;
— автомобиль не возможно разогнать более 100 км/ч;
— расход топлива одинаков во всех циклах и составляет 10 литров;
— после выключения зажигания авто работает ещё 15-25 сек, потом глохнет, если в это время нажать на педаль газа или провернуть ключ в положение включения зажигания, двигатель заглохнет.
Сначала я думал, что проблема в турбине, но потом на форуме Транзитоводов нашел тему в которой обсуждали подобную проблему. Диагностику турбины я все же провел, для собственного успокоения. По ней вопросов нет.
За период с 2017 года и по вчерашний день, я не мог найти специалиста который бы правильно настроил работу топливной системы. В Киеве я объехал порядка 5 фирм специализирующихся на ремонте дизельных топливных систем, но тщетно. В Донецке, тоже не нашел адекватного спеца. Советовали поменять Lucas на Bosch.
В Краматорске обратился к одному мотористу, которы посоветовал мне созвониться с компанией “Nikodiesel” в Харькове и дал контакт. Я так и сделал, созвонился и договорился о дате и времени приезда к ним на станцию.
И вот 21 мая в 6-00 мы семьёй выехали из Краматорска и за 2 часа 40 минут проехали дистанцию в 178 км.
На станции “Nikodiesel”, нашим авто занимался директор, Владимир Павлович. Сначала мы прочитали ошибки. Вот их список: P0185, P1402, P1170, P1182, P1253, P1258, P1606, P1185, P0401, P0122, P1122. Как видно на фото две ошибки выделены красным цветом и связаны с системой EGR.
Владимир Павлович, сказал, что до двух часов дня он приведет авто в надлежащее состояние. Мы оставили Феню и поехали гулять в парк Шевченко. После обеда он набрал и сказал, что я нужен для настройки авто на трассе.
Совместно с ним мы провели два этапа настройки.
Первый — подключили компьютер, завели авто и совершили небольшой заезд на первой передаче без нажатия на педаль газа, затем заглушили и подождали 30 сек.
Второй этап — выехали на окружную дорогу и проехали 20 км, остановились, подключили компьютер и в резвом режиме вернулись назад. Феня изменился на глазах — стал резвый, на 5 передаче в легкую стал заезжать на горку, уверенно обгонять попутные авто на любом участке дороги. Авто в легкую ехало 130 км/ч. Извеняюсь за качество фото сделанное на ходу.
Мы вернулись на станцию, Владимир Павлович, отключил компьютер и показал мне график работы двигателя и заполненый
Обратная дорога в Краматорск заняла у меня 1 час 40 минут, что на 1 час меньше чем в Харьков.
Вместо него вставляется сверло на 12. Прокручивается двигатель до момента проваливания сверла. Это и есть установка двигателя по меткам.
Прокачал вручную, налил солярки в воронку и покрутил трещёткой до тех пор пока не показалось топливо из трубок. Идущих к форсункам.
И последний этап, запуск двигателя. Двигатель запустился и работает теперь ка часы. ТНВД практически не под страивал, подкрутил только обороты. Доволен как слон. Осталось поставить трос с педалью и попробовать прокатиться.
И на закуску видео.
Система EPIC (Electronically Programmed Injection Control) электронного регулирования топливоподачи дизелей разработана фирмой Lucas в конце 1970-х годов. В настоящее время система EPIC устанавливается на дизели автомобилей Citroen, Mercedes-Benz, Peugeot, Ford и ряд других.
Система EPIC применяется как в дизелях с разделёнными камерами сгорания, давление впрыскивания топлива в которых может достигать 350 кгс/см2, так и в дизелях с непосредственным впрыскиванием топлива с давлением до 1000 кгс/см2.
Основой системы является топливный насос Lucas типа DPC с внутренним кулачковым механизмом.
Рис. Общий вид ТНВД ЕPIC-80 фирмы Лукас:
1 – штуцер подвода топлива; 2 – сервопоршень регулирования угла опережения впрыскивания (УОВ); 3 – штуцер слива; 4 – седло шарикового клапана; 5 – электромагнит УОВ; 6 – болт-поводок кулачковой шайбы; 7 – электромагнит дренажа системы управления (СУ) ротором; 8 – электромагнит подачи СУ ротором; 9 – разъем; 10 – электромагнит прерывания топливоподачи (ТП); 11 – ротор; 12 – датчик осевого положения ротора; 13 – нагнетательный штуцер; 14 – демпфирующий клапан; 15 – нагнетательный клапан; 16 – кулачковая шайба; 17 – средняя опора; 18 – плунжеры; 19 – датчик углового положения вала; 20 – внешний шариковый подшипник; 21 – кольцо измерения частоты вала; 22 – внутреннее кольцо сферической опоры; 23 – роторно-лопастной топливоподкачивающий насос (ТПН); 24 – ролик кулачковой шайбы с толкателем; 25 – корпус привода; 26 – передний подшипник; 27 – приводной вал; 28 – адаптер регулировки УОВ; 29 – регулятор давления подкачки
Корпус ТНВД закрепляется на двигателе с помощью средних опор 17 и переднего адаптера 28, допускающих поворот ТНВД вокруг оси для предварительной установки УОВ. Приводной вал 27 на подшипниках 26 и 20 приводит во вращение роторно-лопастной топливоподкачивающий насос с четырьмя подпружиненными лопастями. Они обеспечивают при пусковой частоте коленчатого вала 180 об/мин давление подкачки 3 кгс/см2, а свыше 500 об/мин – 8…9 кгс/см2. Вал несет перфорированное кольцо 21 для измерения датчиком 19 положения вала. Вал заканчивайся клиновыми захватами, приводящими во вращение сносно расположенный по длине насоса ротор 11. Ротор снабжен прецизионными отверстиями под два или четыре плунжера 18 и пазами под роликовые толкатели 24.
Рис. Механизм привода и регулирования цикловой подачи:
18 – плунжеры; 24 – ролик кулачковой шайбы с толкателем; 27 – приводной вал; 30 – клиновые захваты; 31 – выступы; 32 – скос на толкателе
Высокое давление в ТНВД EPIC создаётся с помощью четырёх (двух) радиально расположенных плунжеров, которые вращаются вместе с роликами и толкателями (башмаками) внутри кулачковой обоймы. Регулирование подачи осуществляется посредством радиального смещения роликов по наклонной опорной поверхности толкателей при осевом перемещении ротора.
Рис. Положение ротора при максимальной и минимальной подачах топлива:
А – максимальная подача топлива; В – минимальная подача топлива; 1 – индуктивный датчик; 2 – упор; 3 – ротор; 4 – кольцо с внутренним кулачковым профилем
Механизм управления осевым положением ротора (т.е. цикловой подачи) показан на рисунке. Топливо через входной штуцер поступает к ТПН, давление подкачки стабилизируется регулятором 29, и поступает к шариковому клапану электромагнита 8 подачи СУ положением ротора. При его открытии топливо поступает в торцевую полость ротора 37, повышая давление в ней. Сброс давления осуществляется шариковым клапаном электромагнитного клапана 7, топливо при этом сливается в корпус насоса и топливный бак через жиклер стабилизации положения ротора.
Открытые электромагнитные клапаны 7 и 8 на короткое время попеременно закрываются по командам блока управления, обеспечивая необходимое давление у торца ротора. Во время впрыскивания топлива оба регулирующих клапана закрыты.
Относительным временем открытия того или и иного электромагнитного клапана (скважность включения) регулируется электронным блоком управления, получающим входные частотные сигналы от датчика Холла 19, расположенного в ТНВД.
На холостом ходу система EPIC обеспечивает индивидуальную подачу по цилиндрам, поэтому за один оборот вала ТНВД СУ подачей и положение ротора успевает перенастроиться для каждого цилиндра. Время перемещения ротора от нулевой до максимальной подачи топлива составляет приблизительно 0,1 с, растягиваясь на несколько циклов впрыскивания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Перемещение ротора осуществляется только в периоды между впрысками.
Датчик положения коленчатого вала с четырьмя метками (для 4 — цилиндрового дизеля) позволяет оперативно диагностировать вырабатываемую каждым цилиндром мощность и корректировать цикловую подачу, добиваясь баланса мощности по цилиндрам.
Для снижения пульсаций давления в канале дренажа имеется жиклер 36. Заданное давление и противодействие возвратной пружины между приводным валом и ротором, обусловливает его устойчивое положение.
Рис. Гидравлическая схема управления подачей топлива:
А – подкачка топлива; В – управление УОВ; С – управление положением ротора; D – низкое давление в ТНВД; E – нагнетание топлива; F – вход топлива в ТНВД; 1 – штуцер подвода топлива; 3 – штуцер слива; 5 – электромагнит УОВ; 7 – электромагнит дренажа системы управления (СУ) ротором; 8 – электромагнит подачи СУ ротором; 10 – электромагнит прерывания ТП; 12 – датчик осевого положения ротора; 13 – нагнетательный штуцер; 23 – роторно-лопастной ТПН; 29 – регулятор давления подкачки; 33 – датчик положения сервопоршня; 34 – жиклер стабилизации УОВ; 35 – жиклер стабилизации сервопоршня от нагнетания топлива; 36 – жиклер стабилизации положения ротора; 37 – торцевая полость ротора
В рабочей области перемещений ротора 2,5 мм (при геометрическом 4 мм) обеспечивается строгая линейность между перемещением и цикловой подачей. Крайнее внутреннее положение ротора соответствует минимальной подаче, а полностью ее отключает электромагнит 10, перекрывая подвод топлива к плунжерам. Он используется для остановки дизеля и включен в противоугонную систему.
Изменение УОВ достигается разворотом кулачковой шайбы 16 с помощью сервопоршня 2. Его положение обусловлено балансом момента с шайбы, усилия пружины и разницы давлений топлива на сервопоршень.
Электронный блок управления распознает положение роликов внутри кулачковой шайбы 16 по отношению к ВМТ по сигналу от датчика частоты вращения коленчатого вала и от датчика 33 положения сервопоршня. Датчик положения сервопоршня посылает в электронный блок управления сигнал, который определяет точный угол опережения впрыскивания по отношению к ВМТ такта сжатия.
Давление управления УОВ (В) определяется балансом расходов топлива в гидроцилиндр: оно постоянно сбрасывается на слив в корпус через жиклер 34, но и периодически поступает через электромагнитный клапан 5. Таким образом, уровень давления в гидроцилиндре и, следовательно, УОВ обусловливается относительным временем открывания электромагнитного клапана 5, определяемого блоком управления.
Читайте также: