Топливный бак и топливные магистрали бензинового двигателя 2.0L GTDi DISCOVERY SPORT
Рис.1. Расположение компонентов топливной системы бензинового двигателя 2.0L GTDi Discovery Sport
1 - питающий топливопровод (дополнительный обогреватель, работающий на топливе (FFBH)) (при наличии); 2 - датчик низкого давления топлива (LP); 3 - трубопровод подачи топлива к насосу высокого давления; 4 - продувочный клапан; 5 - топливный насос FFBH (при наличии); 6 - блок топливного насоса; 7 - заливная горловина топливного бака в сборе; 8 - вентиляционная трубка топливного бака; 9 - топливный бак в сборе; 10 - поддерживающий строп для топливного бака (2 шт.); 11 - сапун адсорбера системы улавливания паров топлива; 12 - адсорбер системы улавливания паров топлива; 13 - блок управления топливным насосом (FPDM); 14 - трубопровод подачи топливных паров к клапану продувки; 15 - трубопровод питания FFBH (при наличии); 16 - трубопровод подачи топлива из блока топливного насоса
Рис.2. Схема топливной системы
1 - подача топлива к топливной рампе; 2 - топливный насос высокого давления (установлен на двигателе); 3 - датчик низкого давления топлива (LP); 4 - струйный насос; 5 - предохранительный клапан (PRV); 6 - топливный фильтр; 7 - блок топливного насоса; 8 - датчик уровня топлива "A"; 9 - датчик уровня топлива "B".
Топливная система бензинового двигателя 2.0L GTDi Discovery Sport включает в себя два контура:
- Систему низкого давления
- Систему высокого давления
В систему низкого давления бензинового двигателя 2.0L GTDi Discovery Sport входят следующие элементы:
- Топливный бак
- Блок подачи топлива топливного насоса
- Блок управления топливным насосом (FPDM)
Давление в системе низкого давления (НД) составляет 4,5 бар, а давление в системе высокого давления составляет до 150 бар.
Топливный бак
Внутренние узлы топливного бака
Рис.3. Топливный бак
1 - фланец блока топливного насоса; 2 - трубопровод сапуна топливного бака; 3 - вентиляционный трубопровод; 4 - внутренний кронштейн топливного бака; 5 - топливозаборное устройство в левой части бака; 6 - поплавок датчика уровня топлива "B"; 7 - датчик уровня топлива "B"; 8 - опорный кронштейн; 9 - блок топливного насоса; 10 - трубопровод подачи топливных паров к клапану продувки; 11 - трубопровод подачи топлива.
Топливный бак изготовлен из шестислойного пластика коэкструзионно-раздувным формованием, что обеспечивает высокую механическую прочность и полную защищенность от утечки вредных веществ. Бак установлен под днищем кузова в области под задним сиденьем перед задней подвеской. Емкость топливного бака составляет 70 литров.
Топливный бак имеет седловидную форму и прикреплен к днищу кузова металлическими полосами. Заливная горловина изготовлена из нержавеющей стали.
Топливный бак оснащен блоком топливного насоса, который собирает топливо с обеих сторон бака. Насос обеспечивает потребности двигателя в топливе и подает топливо в две трубки Вентури. Быстрый поток топлива через сопло трубки Вентури создает пониженное давление, в результате чего топливо засасывается через седловину обратно на сторону насоса бака и наполняет приемный стакан блока топливного насоса.
Трубка Вентури – устройство для измерения расхода или скорости потока газов и жидкостей, представляющее собой трубу с горловиной, включаемую в разрыв трубопровода. Имеет наименьшие потери давления среди сужающих поток расходомеров.
Внутренний кронштейн обеспечивает крепление для левого топливозаборного устройства и левого датчика уровня топлива "В".
Внутренний вентиляционный шланг подключается к нижней стороне фланца блока топливного насоса, а внешний шланг трубопровода соединяет этот порт с верхом заливной горловины. Это позволяет наполнять топливный бак и контролировать отсечку топлива во время заправки.
Клапан предельного уровня топлива
Для соблюдения требований бортового улавливания паров топлива (ORVR) конструкция топливного бака и сопутствующих элементов минимизирует потери на испарение топлива при дозаправке. Это достигается благодаря предотвращению выпуска паров топлива из топливного бака непосредственно в атмосферу. Пары топлива направляются в фильтр системы улавливания паров топлива, из которого они через определенные интервалы выдуваются во впускной коллектор двигателя.
Блок топливного насоса
Рис.4. Блок топливного насоса
1 - соединение струйного насоса с левой (пассивной) стороны топливного бака; 2,3- электрические разъемы; 4 - соединение питающего топливопровода дополнительного обогревателя, работающего на топливе (FFBH); 5 - трубопровод от фильтра системы улавливания паров топлива до клапана продувки; 6 - стопорное кольцо; 7 - соединение подачи топлива; 8 - фильтр впуска топлива; 9 - поплавок датчика уровня топлива; 10 - приемный стакан; 11 - датчик уровня топлива "A".
Блок топливного насоса установлен в правой части топливного бака и закреплен байонетным стопорным кольцом, приваренным к днищу бака. Фланец блока топливного насоса герметично прикреплен к баку кольцевым уплотнением со стопорным кольцом.
Байонетное соединение – быстро выполняемое соединение деталей посредством осевого перемещения и поворота (иногда бокового смещения) одной из них относительно другой.
Верхний фланец блока топливного насоса обеспечивает подключение внутренних и наружных разъемов и штуцеров бака. Фланец сформирован двумя электрическими разъемами, подсоединенными к двум датчикам уровня топлива (A и B) и насосу в баке.
Нижняя часть блока топливного насоса образует приемный стакан для подачи топлива и обеспечивает крепление насоса в баке, а также двух струйных насосов. Приемный стакан представляет собой постоянный резервуар с топливом для подачи в двигатель. Питающий топливопровод двигателя погружен в приемный стакан.
Насос обеспечивает достаточное количество топлива в приемном стакане для выполнения запросов топливного насоса высокого давления двигателя, подавая топливо к трубкам Вентури. Быстрый поток топлива через сопло диффузора создает пониженное давление, в результате чего топливо засасывается через седловину клапана в левой (пассивной) части бака обратно к насосу бака (активная сторона). Вторая трубка Вентури подает топливо со стороны насоса бака в приемный стакан. Избыточное топливо, поступающее в приемный стакан, перетекает в используемую правую часть топливного бака.
Диффузор – часть трубы, в которой происходит замедление (расширение) потока. При этом перепад статических давлений на диффузоре может быть меньше, чем на участке прямой трубы исходного сечения, т.е. его коэффициент местного сопротивления бывает отрицателен; однако при росте длины при постоянном угле раскрытия и при увеличении угла раскрытия диффузора может произойти отрыв потока от стенок (вблизи них образуются вихри), при этом коэффициент сопротивления диффузора очень сильно возрастает.
В автомобилях, предназначенных для эксплуатации в странах с холодным климатом, устанавливается модифицированный блок топливного насоса с FFBH (дополнительный обогреватель, работающий на топливе) и вспомогательным топливным насосом. Модифицированный блок топливного насоса оснащен отдельным питающим топливопроводом, подсоединенным к вспомогательному топливному насосу, установленному на внешней правой стороне топливного бака. Дополнительный топливопровод соединяет вспомогательный топливный насос с впуском топлива.
Датчики уровня топлива
Для вычисления оставшегося количества топлива в левой и правой частях топливного бака используются два датчика уровня топлива. Левый (пассивный) датчик уровня топлива "B" крепится к внутреннему кронштейну топливного бака, а правый (активный) датчик уровня топлива "A" крепится на внешней части приемного стакана топливного насоса. Оба датчика подключены к жгуту проводов автомобиля через электрический разъем на верхнем фланце блока топливного насоса.
Выходной сигнал пропорционален оставшемуся количеству топлива в каждой части бака и положению рычагов поплавков. Измеренное сопротивление обрабатывается в центральной распределительной коробке (CJB) для устранения влияния колебания поверхности топлива в баке. Он отслеживает сигнал датчика и меняет положение индикатора уровня топлива на панели приборов через регулярные промежутки времени, чтобы исключить влияние переливания топлива при торможении или выполнении поворота. На щитке приборов установлен предупреждающий индикатор низкого уровня топлива, который загорается в случае, если уровень топлива в баке опустился ниже определенного уровня.
Сигналы датчика уровня топлива преобразуются в сообщения шины локальной сети контроллеров (CAN) с помощью CJB и используются в панели приборов для работы топливного датчика и лампы сигнализатора низкого уровня топлива. Также сигналы отслеживаются блоком управления двигателем (ECM) для сохранения P-кодов бортовой диагностики (OBD) в тех случаях, когда уровень топлива становится ниже предварительно установленного значения.
Заливной патрубок топливного бака в сборе с сапуном
Рис.5. Заливной патрубок топливного бака
1 - наливной патрубок топливного бака; 2 - крышка горловины топливного бака; 3 - трубка сапуна; 4 - разъем; 5 - трубка сапуна; 6 - разъем; 7 - обратный клапан; 8 - хомут шланга; 9 - шланг заливной горловины; 10 - хомут шланга
Горловина заливного патрубка топливного бака расположена в задней части кузова над задним правым колесом. Заливной патрубок топливного бака закрыт формованным пластмассовым лючком, который запирается электрическим замком при запирании автомобиля.
Крышка заливной горловины представляет собой обычную винтовую пробку, которая крепится к автомобилю тросиком. Для обеспечения герметичности системы вентиляции бака крышка заливной горловины должна быть плотно закрыта. Крышка снабжена блокирующим механизмом, который щелкает, когда крышка плотно затягивается.
Ненадлежащая затяжка крышки заливной горловины приведет к выходу паров из системы в атмосферу.
Заливной патрубок, изготовленный из нержавеющей стали, крепится к кузову автомобиля двумя кронштейнами и гайками. Для закрепления трубопровода сапуна имеется металлический патрубок, подключенный к горловине топливного бака.
Заливная труба подсоединяется к патрубку с обратным клапаном на задней части топливного бака. Внутри крышки горловины бака установлен встроенный обратный клапан, который удерживается в закрытом положении пружиной. Контрольный клапан открывается только во время заправки автомобиля.
Трубопровод сапуна соединяет заливную горловину топливного бака и сам топливный баком. Трубопровод сапуна обеспечивает наполнение топливного бака, расширение топливных паров и контроль отсечки топлива во время заправки. Топливные пары направляются в адсорбер системы улавливания паров топлива.
Датчик низкого давления топлива
Датчик низкого давления топлива установлен на кронштейне в верхней части двигателя. Он находится в соединителе между питающим топливопроводом от модуля топливного насоса и питающим топливопроводом низкого давления на ТНВД. Датчик измеряет давление топлива, подаваемого установленным в топливном баке топливным насосом высокого давления.
Блок управления топливным насосом (FPDM)
Рис.6. Блок управления топливным насосом (FPDM)
Блок управления топливным насосом (FPDM) прикреплен к кронштейну, расположенному на левой стороне лонжерона кузова, в передней части левого заднего подкрылка.
Топливный насос управляется FPDM, который, в свою очередь, управляется ECM. FPDM регулирует интенсивность потока и уровень давления топлива, управляя топливным насосом с помощью выходных сигналов с широтно-импульсной модуляцией (PWM).
Питание FPDM осуществляется от реле топливного насоса в распределительной коробке аккумуляторной батареи (BJB). Реле топливного насоса включается при открытии двери водителя, если нажать только кнопку запуска двигателя, или если нажать кнопку запуска двигателя и педаль тормоза (что инициирует запуск двигателя). Модуль FPDM подает питание на топливный насос и регулирует его, меняя частоту вращения топливного насоса и, соответственно, давление и расход в подводящем топливопроводе.
Сигнал PWM с блока ЕСМ задает блоку FPDM требуемую частоту вращения топливного насоса. Длительность импульса сигнала PWM соответствует половине частоты вращения топливного насоса, например, если длительность сигнала PWM составляет 50 %, то модуль FPDM приводит в действие насос на 100 %.
Блок FPDM подает питание на топливный насос только в том случае, если получает действительный сигнал PWM с длительностью импульса от 4% до 50%. Чтобы выключить топливный насос, блок ECM передает сигнал PWM с длительностью импульса 75%.
Выходное давление топливного насоса меняется в зависимости от потребностей двигателя и температуры топлива. Блок ECM контролирует входной сигнал с датчика низкого давления (LP) в топливной рампе и регулирует частоту вращения топливного насоса, поддерживая номинальное выходное давление 450 кПа (4,5 бар), кроме периода запуска двигателя. При запуске двигателя давление в подводящем топливопроводе должно составлять 630 кПа (6,3 бар).
Если блок управления пассивной системой безопасности (RCM) передает по высокоскоростной шине локальной сети контроллеров (CAN) силового агрегата сигнал о столкновении, блок ECM выключает питание реле топливного насоса, чтобы прекратить подачу топлива в двигатель.
Если блок ECM определяет отсутствие давления в подводящем топливопроводе, он останавливает или блокирует запуск двигателя, регистрируя соответствующий диагностический код неисправности (DTC).
Блок ECM получает контрольный сигнал с блока FPDM. Любые коды DTC, которые регистрирует блок FPDM, сохраняются в блоке ECM.
Коды DTC можно считывать из блока ECM с помощью диагностической системы, одобренной компанией Land Rover. Сам блок FPDM сканировать с помощью одобренной Land Rover диагностической системы невозможно.
Принцип действия
В топливной системе бензинового двигателя 2,0л GTDi применяется безвозвратная система подачи топлива. Работу топливного насоса регулирует блок управления топливным насосом (FPDM) по командам от блока управления двигателем (ECM). FPDM регулирует расход и давление топлива, подаваемого в установленный на двигателе топливный насос высокого давления (HP), управляя работой топливного насоса с помощью выходных сигналов с широтно-импульсной модуляцией (PWM).
Топливный насос в блоке подачи топлива получает питание через реле топливного насоса в распределительной коробке аккумуляторной батареи (BJB). Реле топливного насоса управляется с помощью BJB и активно, когда зажигание находится в любых режимах электропитания за исключением режима электропитания 0 (Выкл.). Блок управления двигателем (ECM) подключается к BJB для передачи сообщения активации, а также выдает сигнал о столкновении в случае аварии для оповещения BJB с цепью отключения реле топливного насоса.
Внутри топливного бака имеется два датчика уровня топлива, "А" и "В", которые передают CJB сигналы об уровне топлива в топливном баке. Эта информация обрабатывается блоком CJB и передается на панель приборов для отображения уровня оставшегося топлива и предупреждения о низком уровне топлива.
