Назначение и принцип работы регулятора давления топлива

Каждый узел системы впрыска должен работать максимально точно, обеспечивая свои метрологические характеристики в допустимых рамках. Иначе программа управления будет либо получать ошибочные данные, либо не замечать нарушений в периферийных устройствах. Попытки внутренней диагностики с коррекцией выходных сигналов ограничены определённым диапазоном, что приводит не только к снижению характеристик двигателя, но и выдаче неверной информации о локализации неисправности. Всё это затрудняет диагностику, поэтому важно точно поддерживать параметры, не обеспеченные оперативным контролем. К ним относится и давление в топливной рампе. Датчик там обычно отсутствует, величина принята за константу.

Задачи регулятора в системе питания

Принцип организации подачи бензина в системах электронного впрыска с общей форсуночной рампой состоит в регулировании времени открытия клапана инжектора. В этом случае на количество подачи влияют ещё две величины — производительность самой форсунки и разность давлений между её входом и выходом.

Производительность форсунки является табличным параметром, определяемым её конструкцией и зафиксированным в конструкторской документации. Измениться он может лишь в результате износа или загрязнения.

Давление в зоне распылителя известно, это внутренняя полость впускного коллектора, она контролируется непосредственно датчиком абсолютного давления или косвенно, если применена иная схема управления смесеобразованием. В любом случае, эта величина имеется в распоряжении программы электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Причём отслеживается непрерывно, с максимально возможной дискретизацией по времени.

Возможен и иной подход к учёту разрежения. В этом случае РДТ должен быть обязательно установлен на рампе и подсоединён к магистрали обратного слива (обратке), а также вакуумным шлангом к полости впускного коллектора. Нужную поправку он будет вносить самостоятельно, без участия ЭСУД, путём изменения давления в рампе ровно настолько, насколько оно поменялось в коллекторе. На системах без обратки этот способ не работает из-за отсутствия связи с коллектором.

Остаётся давление со стороны поступления топлива к клапану форсунки. Здесь датчик не устанавливается, а стабильность величины обеспечивается комплексом из бензонасоса и регулятора давления топлива (РДТ). Система не знает, что там происходит, и полностью доверяется топливной аппаратуре. Коррекции возможны, но лишь по петле обратной связи от датчика кислорода в выхлопной трубе, что плохо работает в быстрых переходных режимах. Поэтому параметр важно стабилизировать максимально точно.

Состав и принцип действия

Регулятор давления представляет собой подпружиненный клапан обратного слива, заключённый в металлический корпус. В состав входят:

• диафрагма (мембрана), разделяющая топливную и вакуумную камеры РДТ;
• клапан, управляемый штоком мембраны;
• калиброванная пружина, поджимающая диафрагму к клапану;
• входной и выходной топливные патрубки;
• вакуумная камера, гуда подаётся разрежение из коллектора через гибкий шланг и штуцер на корпусе.

Если РДТ ставится в баке, то вакуумная камера отсутствует, усилие на клапане постоянно и определяется только пружиной. Давление в магистрали всегда постоянное, корректировка впрыска полностью возлагается на ЭСУД.

Место установки и функционирование

Если клапан укреплён на рампе, то насос, работая всегда со своей максимальной производительностью, направляет топливо через фильтр и магистраль непосредственно к форсункам. Как только давление превысит определённый порог, сила, приложенная к мембране и зависящая от её площади и воздействия на неё бензина, превысит усилие со стороны пружины, удерживающей клапан в закрытом состоянии. Он приоткрывается и стравливает часть жидкости в обратную магистраль. Давление падает, процесс повторяется. Так происходит регулирование.

С обратной стороны мембраны давление не равно атмосферному, а всегда ниже его за счёт создаваемого поршнями разрежения во впускном коллекторе. Когда дроссельная заслонка прикрыта, то вакуум больше, и наоборот. Кроме того, степень разрежения зависит от скорости вращения коленчатого вала. Эти причины для РДТ не принципиальны, его задача состоит в выравнивании перепада давления на форсунках. С одной стороны они подключены к рампе, а с другой – находятся во внутренней полости коллектора. Производительность же постоянна только при строго определённом перепаде. Только тогда состав смеси окажется в пределах, рассчитанных программой ЭСУД и не потребует чрезмерной коррекции.

Когда РДТ размещён в едином модуле с бензонасосом, то необходимости в вакуумной камере нет. Конструкция упрощается, а момент открытия перепускного клапана зависит только от пружины и требуемого давления на выходе насоса.

Сам насос со временем может терять свою производительность. Но поскольку её максимальный уровень выбран со значительным запасом, то регуляторы всегда работают только на уменьшение. Даже если насос находится на пределе своих свойств, а потребление горючего двигателем максимальное. Давление упадёт ниже расчётного только при полном выходе насоса из строя или засорении приёмного фильтра грубой очистки. Тут регулятор ничем помочь не сможет.

Диагностика, возможные отказы и надёжность

Давление в рампе – важная величина, подлежащая измерению при диагностике двигателя. Поскольку датчик давления отсутствует, то со сканера данный параметр недоступен. На рампе имеется специальный вентиль, обычно стандартного шинного калибра, к которому можно подключить измерительный манометр и контролировать величину на различных режимах работы двигателя.

Отклонения данных от стандартных указывают на неисправность бензонасоса или регулятора давления. При расположении РДТ на рампе можно получить дополнительную информацию о его работоспособности, удаляя или пережимая вакуумный шланг.

Причины возможных неисправностей РДТ достаточно типичны для подобных устройств:

• коррозия внутренних деталей, в частности, клапана;
• усталость или поломка пружины;
• нарушение герметичности диафрагмы;
• попадание в корпус загрязнений или воды;
• закоксованность изнутри из-за термического разложения бензина;
• разрушение внешних уплотнений.

Важно обеспечить стабильную работу регулятора, поэтому временные отклонения настолько же существенны, как и постоянный полный отказ. Такие мерцающие дефекты затрудняют диагностику. Учитывая низкую стоимость детали и лёгкость её замены, проще оказывается при появлении сомнений заменить РДТ на заведомо исправный вместе с уплотнениями. Только если дефект не пропадает, можно продолжать диагностику прочих узлов топливной аппаратуры.

Внешние проявления неисправности тоже мало чем отличаются от типичных для объединённой системы впрыска и зажигания:

• двигатель плохо запускается, важно определить, происходит это в горячем или холодном состоянии;
• налицо явные нарушения состава смеси, что проявляется снижением мощности и повышением расхода;
• проверка диагностическим сканером показывает наличие ошибок и предельную коррекцию смеси;
• имеются пропуски зажигания по цилиндрам;
• автомобиль дёргается при разгоне, плохо работает на холостых оборотах или при больших нагрузках и расходах.

Сам по себе регулятор достаточно надёжен и при условии применения качественного топлива и своевременной замене фильтров тонкой очистки долго не требует внимания. При необходимости заменить его несложно, а цена детали невелика.