Технология ACERT: что изменилось в топливной системе
Слово ACERT на клапанной крышке двигателя Caterpillar многие воспринимают как маркетинговую наклейку. На самом деле за этим сокращением — целый комплекс технических решений, которые Caterpillar применил, чтобы выполнить ужесточённые требования к выбросам без использования рециркуляции отработавших газов в её классическом виде. В технологию вошли изменения в системе наддува, в управлении клапанами, в электронике и, конечно, в топливной системе. Именно о ней — главное в этой статье.
Двигатели ACERT — это C7, C9, C11, C13, C15, C18 и некоторые другие в своих поздних версиях. На тягачах и спецтехнике в нашем регионе чаще всего встречаются C13 и C15, и с их форсунками мы работаем постоянно.
Задача: чистое сгорание
Основные загрязняющие вещества дизеля — оксиды азота и сажа. Беда в том, что они борются друг с другом. Чтобы снизить оксиды азота, нужно снизить температуру сгорания: позже впрыскивать, медленнее сжигать. Но более холодное и позднее сгорание даёт больше сажи. И наоборот: жаркое и полное сгорание снижает сажу, но увеличивает оксиды азота.
Классический способ снизить оксиды азота — рециркуляция: часть выхлопных газов возвращают во впуск, они разбавляют заряд, температура сгорания падает. Caterpillar на ACERT решил добиться результата иначе — точным управлением процессом сгорания. А для этого нужен точный и гибкий впрыск.
Что требовалось от топливной системы
Чтобы управлять сгоранием, топливная система должна уметь:
- создавать очень высокое давление впрыска на всех режимах, включая малые обороты, — для хорошего распыла и полного сгорания;
- начинать впрыск сразу на высоком давлении, без «вялого» начала, когда крупные капли горят плохо;
- разбивать подачу на несколько порций за цикл: пилотную, основную, иногда последующую;
- точно управлять моментом и длительностью каждой порции.
Старая насос-форсунка с одним клапаном не справлялась с этими задачами. Давление в ней растёт вместе с ходом плунжера, и в начале впрыска оно ещё невелико. Многократный впрыск в ней принципиально затруднён: открыв клапан, вы сбрасываете давление, и для следующей порции его нужно набирать заново.
Решение: два клапана
Насос-форсунки MEUI, применённые на больших моторах ACERT, получили второй клапан. Схема такая:
Клапан перепуска определяет, когда плунжер начинает создавать давление. Пока он открыт, топливо уходит обратно в галерею.
Клапан управления иглой определяет, когда открывается игла распылителя. Он подаёт давление топлива на верхний торец иглы, прижимая её к седлу. Пока это давление есть, игла закрыта, даже если под ней давление очень высокое — площадь сверху больше. Когда клапан сбрасывает давление над иглой, она мгновенно поднимается.
Теперь последовательность работы выглядит так: блок закрывает клапан перепуска — плунжер начинает поднимать давление. Игла пока закрыта клапаном управления. Давление растёт до нужной величины. Блок открывает клапан управления иглой — игла поднимается, впрыск начинается сразу на высоком давлении. Закрыть иглу — снова подать давление на её торец. Открыть ещё раз — следующая порция. Давление при этом не сбрасывается, потому что клапан перепуска остаётся закрытым.
Выигрыш от такой схемы легко понять на примере холостого хода. У одноклапанной насос-форсунки на малых оборотах плунжер движется медленно, давление к началу впрыска невелико, капли крупные, сгорание жёсткое и дымное. Двухклапанная форсунка ждёт, пока давление поднимется, и только тогда открывает иглу. Даже на холостом ходу топливо распыляется мелко, а пилотная порция подготавливает камеру к основной: двигатель работает тише и чище.
HEUI в ACERT
У средних моторов ACERT — C7 и C9 — применены форсунки HEUI с гидравлическим приводом, но тоже усовершенствованные. У них двухкатушечный клапан управления, который позволяет быстрее открывать и закрывать подачу масла к поршню-мультипликатору, а также формировать пилотный впрыск. Принцип другой, но цель та же: гибкое управление формой впрыска. Для этих моторов, помимо самих форсунок, критичны масло и насос высокого давления масла: при падении давления привода любая точность клапанов теряет смысл.
Другие компоненты ACERT, влияющие на топливную систему
Топливная система ACERT не работает сама по себе. Её эффективность зависит от других компонентов технологии.
Последовательный наддув. На больших моторах применяется двухступенчатый наддув — два турбокомпрессора последовательно. Это обеспечивает больше воздуха на всех режимах, и, соответственно, позволяет впрыскивать больше топлива без дыма.
Изменяемое управление впускными клапанами. На некоторых двигателях ACERT применяется гидравлический механизм, задерживающий закрытие впускного клапана. Это изменяет фактическую степень сжатия и температуру в конце такта сжатия, что помогает снизить оксиды азота.
Блок управления ADEM IV и последующие. Более мощный, чем предшественники, способный управлять двумя клапанами форсунок с высокой точностью и учитывать трим-данные по каждому из них.
Окислительный нейтрализатор и, на поздних версиях, сажевый фильтр. Они очищают выхлоп, но их работа зависит от качества сгорания — а значит, от форсунок.
Что это значит для эксплуатации
Двигатели ACERT в целом более чувствительны к состоянию топливной системы, чем их предшественники. Мы видим это в практике:
| Фактор | Старые EUI | ACERT MEUI |
|---|---|---|
| Чувствительность к загрязнению топлива | Высокая | Очень высокая (каналы клапана иглы) |
| Последствия небольшого износа | Небольшое снижение мощности | Изменение характеристики, сажа, шум |
| Возможность оценить форсунку по подаче | Достаточно | Нужна проверка всех режимов |
| Значение трим-кода | Важно | Критично |
| Влияние на систему очистки выхлопа | Нет или минимально | Прямое |
Типичные проблемы ACERT, связанные с форсунками
Из того, что мы регулярно видим:
- Жёсткая работа и стук одного цилиндра — пропал пилотный впрыск из-за загрязнения клапана управления иглой.
- Повышенное сажеобразование, частые регенерации, засорение сажевого фильтра — некачественное сгорание из-за неравномерности форсунок.
- Неровная работа на холостом, которая уходит с ростом оборотов — износ клапанов, влияющий на малые порции.
- Коды неисправности цилиндров при отсутствии электрических проблем.
- Разжижение масла топливом — изношенные уплотнения форсунок.
Ремонт форсунок ACERT
Ремонт двухклапанной форсунки сложнее, чем одноклапанной, но вполне выполним. Главное — стенд. Он должен уметь управлять двумя клапанами независимо, по программе, повторяющей работу блока управления, и измерять подачу отдельных порций. Без этого невозможно ни найти неисправность, ни проверить качество ремонта, ни определить корректный трим-код.
Входная проверка особенно важна именно для ACERT. Она показывает, в каком режиме форсунка отклонялась от нормы: только на пилотной порции, только на полной подаче или везде. По этой картине можно заранее предположить, какой узел виноват, и при разборке сразу проверить его особенно тщательно. Кроме того, сравнение входных и выходных данных — лучшее доказательство для владельца, что ремонт выполнен и дал результат.
Порядок работ у нас: входная проверка на стенде по полной программе, разборка, ультразвуковая мойка, дефектовка всех клапанов, распылителя и плунжерной пары, замена изношенных деталей, сборка, выходная проверка, определение трим-кода.
ACERT сделал двигатель Caterpillar чище и тише, но и форсунка у него стала точным прибором. Обращаться с ней нужно соответственно.
Мифы об ACERT
Вокруг двигателей ACERT за время их эксплуатации сложилось немало мнений, часть из которых не соответствует действительности. Разберём несколько, которые мы слышим чаще всего.
«ACERT — неремонтопригодные форсунки»
Неправда. Двухклапанные насос-форсунки сложнее, но разбираются, дефектуются и ремонтируются. Ограничения те же, что и у других форсунок: плунжерная пара и корпус. Проблема не в ремонтопригодности, а в оснащённости мастерской: без стенда, способного управлять двумя клапанами, ремонт действительно превращается в лотерею.
«Форсунки ACERT ходят меньше старых»
Отчасти. Они чувствительнее к качеству топлива, и при плохом топливе действительно отказывают раньше, чем одноклапанные форсунки 3406E. Но при хорошей фильтрации и нормальном топливе их ресурс вполне сопоставим. Разница скорее в том, что проблемы ACERT проявляются раньше — двигатель «замечает» небольшой износ, который старый мотор бы просто проглотил.
«Можно поставить форсунки от не-ACERT версии»
Нельзя. Даже если форсунка физически подходит в колодец, у неё другой принцип управления, другие электрические подключения, другая подача. Блок управления ACERT ожидает двухклапанную форсунку с определённой характеристикой.
«Если нет кодов — форсунки в порядке»
Это самое опасное заблуждение. Блок фиксирует электрические неисправности и грубые нарушения работы цилиндров. Постепенное изменение характеристики впрыска, пропадание пилотной порции, небольшой перелив кодов часто не вызывают — а нагар, сажа и износ поршня накапливаются.
Советы владельцу двигателя ACERT
- фильтры тонкой очистки топлива — только с нужной тонкостью фильтрации, без экономии на неизвестных аналогах;
- следите за частотой регенерации сажевого фильтра, если он есть: если регенерации стали чаще без изменения условий работы, проверьте форсунки;
- при любом ремонте форсунок требуйте проверку на стенде с многократным впрыском и новые трим-коды;
- после заправки сомнительным топливом слейте отстой, смените фильтры и понаблюдайте за работой двигателя на холостом;
- не игнорируйте изменение звука двигателя: жёсткий стук одного цилиндра на холостом — ранний признак неисправности клапана иглы.
Обращение в мастерскую
Мастерская ForsynkaCat в Санкт-Петербурге ремонтирует насос-форсунки двигателей ACERT — C13, C15, а также форсунки HEUI C7 и C9. Адрес — ул. Салова, д. 61, бокс 7, e-mail — [email protected]. Форсунки из регионов принимаем транспортными компаниями. Режим работы: понедельник–пятница с 9:00 до 19:00, суббота с 10:00 до 16:00.
Нужна проверка или ремонт? Смотрите услугу «Форсунки Caterpillar», цены и контакты мастерской.