Bosch VE-EDC VP15, VP34, VP36, VP37

Распределительные ТНВД модели VE…EDC (VP 36/37) с управлением регулирующей кромкой. Устройство и способы проверки

Эти насосы являются одними из первых разработок Боша в ряду распределительных ТНВД.
Сталкиваюсь с этими насосами на протяжении последних лет 15. До сих пор вызывают сложности в диагностике (нахождению дефектов). Ну что же, попробуем разобраться с этими «зверушками» и методами их «приручения».

Начнем с устройства и логики их работы. Кому-то это покажется скучным, но обучение автомобильных диагностов начинается именно с этого – «Пойми логику работы и сделай все качественно!». Инструкций ведь на всю оставшуюся жизнь не напасешься, и всех дефектов не предусмотришь…

Немного теории.

Опуская основы теории впрыска, отмечу основные требования,
предъявляемые к системам дизельного впрыска:

• Точное дозирование топлива (цикловая подача)
• Точный момент впрыска (Угол опережения впрыска – УОВ)
• Тонкость распыла

Способы регулирования цикловой подачей.

В данных насосах реализован способ управления цикловой подачей путем перемещения регулирующей кромки (в обиходе называемой втулкой).

• Плунжер на такте всасывания топлива:
  Плунжер движется влево, открыт канал поступления топлива. Канал подвода топлива к форсункам перекрыт.
• Конец всасывания, начало нагнетания.
  Плунжер поворачиваясь, перекрывает канал поступления топлива. Одновременно открывается канал подачи топлива к форсункам. Плунжер находиться в исходном положении.
• Начало подачи:
  Плунжер начинает движение вправо. Канал поступления топлива закрыт. Канал подачи топлива к форсункам открыт. При достижении определенного давления в нагнетательном тракте форсунка открывается – начинается впрыск.

ВАЖНО:

• Давление в подплунжерном пространстве нарастает плавно от «0» домаксимального значения. Не является какой то постоянной величиной. Вот почему при максимальном давлении плунжера в этих насосах до 1000 bar , среднее эффективное давление едва дотягивает до 500 bar.
• Начало впрыска определяется:
  2а. Началом движения плунжера. Начальная выставка ТНВД, положение волновой шайбы.
  2б. Давлением открытия форсунки.
  2с. Временем движения волны сжатия от плунжера до форсунки (время задержки впрыска). Определяется длиной и конструкцией нагнетательного тракта.

Применение датчика:

Положения ротора ТНВД спасает положение. Правда, не учитывается задержка впрыска. Положение спасает датчик подъема иглы форсунки. 4.

Конец впрыска:

Регулирующая кромка (втулка) сбрасывает давление в подплунжерном пространстве в полость насоса. Давление в нагнетательном тракте падает, форсунка закрывается. Происходит конец впрыска. Положение регулирующей втулки (кромки) задает блок управления.

Подытожим:

• Начало впрыска задается: Положением роликового кольца относительно вала (кулачковой шайбы), Начальной выставкой ТНВД, Давлением ТНВД, Давлением открытия форсунки.
• Конец впрыска задается положением регулирующей кромки (втулки).
• УОВ (Угол Опережения Впрыска) блок управления задает только лишь положением кулачковой шайбы. Предварительная выставка ТНВД не учитывается. Так же не учитывается время задержки впрыска (если нет датчика подъема иглы) и давление открытия форсунки.
• Цикловая подача регулируется только временем сброса давления в полость ТНВД путем перемещения регулирующей кромки (втулки). Начало подачи блоком не контролируется. Контролируется только конец подачи. .Примечание: По принципам действия насосы Бош, Дэнсо, Дэлфи и пр. - однотипны. Различия - только в конструктивных исполнениях.

Регулирующая втулка смещается при помощи исполнительного механизма При отсутствии напряжения на обмотке под действием пружины (на рисунке не показана) ротор находиться в начальном положении. Втулка находиться в нулевой подаче. При подаче напряжения в обмотку ротор проворачивается, и через вал с рычагом (привод) сдвигает регулирующую втулку в сторону максимальной подачи. Но нам нужны не только нулевые и максимальные подачи! Как поставить ротор в промежуточное положение? Управление исполнительным механизмом осуществляется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Напряжение на обмотке имеет следующий вид:

Как видим, период следования импульсов Т не меняется. А вот ширина импульса Ти имеет разную величину. Под действием этого напряжения ротор начинает вращение в сторону максимального поворота. Но тут импульс пропадает – ротор возвращается в сторону нулевого поворота. Частота следования импульсов выбирается достаточно большой (до 10 кГц). – ротор не успевает пройти от одного крайнего положения до другого. Занимает какое то положение, определяемое шириной импульсов по отношению к периоду их следования (скважность импульсов). Подключив осциллограф на вход обмотки, мы увидим именно такие импульсы. В зависимости от необходимой цикловой подачи, меняется ширина импульсов при неизменном периоде их следования. По показаниям различных датчиков блок управления рассчитывает скважность импульсов на обмотку. Но обмотки бывают разными, да и жесткость возвратной пружины может быть разной. Плюс всякие разные возмущающие факторы. Ротор может занять совершенно нерасчетное положение. А ведь его положение напрямую определяет точность цикловой подачи. Как быть?

Положение может спасти только датчик положения ротора (регулирующей втулки). Система управления становиться замкнутой системой с обратной связью:

Блок управления изменяет скважность импульсов до тех пор, пока ротор по показаниям датчика не займет расчетное положение. В качестве датчика положения ротора первоначально использовался обычный потенциометрический датчик. Но у них есть один недостаток – износ дорожки. Начинал давать неверные показания о реальном положении регулирующей втулки. Со всеми вытекающими весьма грустными последствиями. Поэтому в дальнейшем был применен полудифференциальный датчик с замыкающим кольцом.

ЭБУ подает опорный сигнал на катушку подмагничивания (опорную катушку). Частота порядка 10 кГц. Короткозамкнутые медные кольца экранируют создаваемое магнитное поле. Меняя их положение, производим первоначальную калибровку датчика (регулировку начальной точки и крутизны характеристики). Переменное магнитное поле наводит в измерительной катушке сигнал переменного напряжения. Поле в ней экранируется измерительным кольцом, соединенным с валом регулятора. Таким образом, напряжение, наводимое в измерительной катушке, зависит от положения ротора (положения регулирующей втулки). Так как обе катушки идентичны – происходит температурная компенсация, и устраняются другие возмущающие факторы. Применение данной схемы позволило более точно определять положение регулирующей втулки по сравнению с резистивной схемой. Да и надежность выше – нет трущихся деталей.

Ну что же, точность регулирования мы повысили. Далее вспоминаем, что цикловая подача напрямую зависит от плотности топлива. Более горячая солярка имеет меньшую плотность – цикловая подача уменьшается. Более холодная имеет большую плотность – при прочих равных условиях цикловая подача увеличивается. Для корректировки этого параметра ставим датчик температуры топлива.

Схема крышки ТНВД приобретает следующий вид:

• Катушка подмагничивания (опорная катушка)
• Измерительная катушка
• Обмотка исполнительного механизма
• Датчик температуры топлива

С логикой регулирования цикловой подачей мы разобрались.
Пора приступать к проверкам.

Проверка системы цикловой подачи.

Перед нами Фольцваген Каравелла (Транспортер). 2004 года рождения, ТНВД распределительного типа с регулирующей втулкой. Производство - Бош. Жалобы клиента – не заводится. Вечером поставил на стоянку - с утра не завелся. По характеру прокрутки стартером версию неисправности двигателя пока отбрасываем. Приоткручиваем трубку, идущую к форсунке. Крутим стартером. Топливо не поступает.

В дизелях с электронной системой управления отсутствие цикловой подачи может вызываться:

• Неисправность ТНВД
• Отсутствие управления с ЭБУ

Проверку начинаем именно с этого. Что плохо - электроника или механика? Подключаем осциллограф к входу исполнительного механизма. На данной модели разъем ТНВД находиться в очень труднодоступном месте, поэтому подключаемся к выходу ЭБУ. Теряем информацию о целостности проводки – ничего, ее проверим потом. Должны увидеть импульсы, указанные выше.

Примечание: Изменение скважности (ширины импульсов) не всегда удобно смотреть осциллографом. Берем в руки обычный тестер. Это инерционный прибор – показывает усредненное напряжение на обмотку. А ведь именно это нам нужно!

Итак, включаем зажигание. ТНВД находиться в нулевой подаче – тестер показывает «0». Скважность равна «0». Затем он переходит в подачу холостого хода. – тестер показывает небольшое напряжение. Сканер в потоке данных в это время показывает степень смещения втулки порядка 10%. Через 4 сек. ЭБУ снова переводит ТНВД в нулевую подачу. Тестер показывает 0 v , сканер – 0%. Нажимаем на стартер. – ТНВД должен перейти в максимальную подачу. Видим: Тестер: Порядка 12 вольт. Сканер: Около 100% (двигатель холодный) Вывод: Система электронного управления (EDC) исправна. Проблемы с ТНВД.

Возможные причины:

• Проблемы с плунжером.
• Проблемы с исполнительным механизмом (крышкой).

Проверяем п.2. Раньше мы всегда снимали верхнюю крышку и визуально смотрели положение ротора. На этой модели снять ее – много времени займет.

А я лентяй – не хочу делать ненужную работу! Подключаем осциллограф к опорной катушке. Видим синусоидальный сигнал с частотой порядка 10 кГц и амплитудой около 3 вольт (на других моделях эти параметры могут отличаться от указанных). Подключаем осциллограф к измерительной катушке датчика положения ротора.

Цифровые осциллографы не всегда корректно работают на этой частоте – я пользуюсь электронно-лучевым. Видим синусоидальный сигнал небольшой амплитуды. Подаем 12 вольт на обмотку. Слышен отчетливый щелчок (это шайба переместилась в максимальную подачу). Сигнал на измерительной катушке резко возрастает.

Вывод: Крышка исправна. Ротор проворачивается, датчик исправен. Ну, тогда «Трэба плунжер менять!». С выводами не торопимся. Помним – плунжер без давления подкачки не работает! Проверяем. Подключаем манометр к обратке – на этих моделях насосов это самый простой способ. Давление при работе стартера – порядка 1 bar. Видим «0». Отказ подкачивающего насоса (расположен внутри ТНВД)? Меняем ТНВД? С выводами не торопимся. А солярка там вообще есть? Подключаем прозрачную трубку на подачу и на обратку. Движения топлива в подаче не видим, на выходе – чистый воздух. Завоздушенный ТНВД! В отличие от японских автомобилей, помпа ручной подкачки на немецких автомобилях, как правило, отсутствует. Как прокачать пустой ТНВД? Мануалы молчат…

Способы прокачки ТНВД.

«Дедушкин» способ: откручиваем обратку, подаем небольшое давление воздуха от пневмомагистрали в бак. Ждем появление топлива из обратки. Риск: подав большое давление, можем повредить бак. Подав малое давление – результата не добьемся.

Берем пластиковую бутылку из под Кока-Колы. Заполняем топливом. В пробку вставляем трубку, подсоединяем к подаче. Вешаем под капотом – топливо идет самотеком. Сжимая бутылку руками, помогаем прокачке. И вот чудо! Из линии обратного слива потекло топливо. Нажимаем на стартер – автомобиль заводиться с пол-оборота.

Автомобиль завели – осталось найти причину завоздушивания. Опускаю подробности поиска, скажу - причина была в построении линии обратного слива от форсунок. Принципиально у форсунок бываю либо одна, либо две трубки обратного слива.

Первую схему предпочитают применять японские автомобили. Вторую – немецкие. Причина более чем банальна - слетела заглушка. Автомобиль на ночь был поставлен на пригорке (под наклоном) – топливо через обратный слив (оказался ниже уровня ТНВД) вытекло. Ставим заглушку, закрываем капот. Найден дефект и причина его возникновения.

Примечания: В статье использованы рисунки из официальных источников Бош, выложенных для свободного обращения.