Компоненты "Особенности эксплуатации топливной аппаратуры дизелей"


Актуальность проблемы

Автомобиль, оснащенный дизелем, по сравнению с бензиновым аналогом той же мощности имеет лучшие тяговые качества, обеспечивая более быстрый разгон, начиная с самых малых частот вращения. Необходимость реже переключать передачи делает автомобиль более приспособленным к движению с малыми скоростями, например, на тяжелых дорогах. Дизель имеет лучшую топливную экономичность и ресурс. Хотелось бы отметить, что доля продажа автомобилей, оснащенных дизелями, в Европе имеет тенденцию роста. Так, например, если в 1993 году дизельные автомобили составляли всего 20% от продажи всех автомобилей, то уже в 2003 году составило свыше 32%, а в 2010 году намечено продать до 50%. Это объясняется, в основном тем, что дизеля намного экономичнее по расходу топлива. Применение дизеля на легковом автомобиле среднего класса массой 1200кг составляет 35% по сравнению с бензиновым двигателем. Уменьшена эмиссия вредных веществ (ВВ) в отработавших газах (ОГ).

В 2000···2005гг. ведущие автомобилестроительные фирмы внедрили и внедряют в производство новые образцы дизелей, все они оснащены топливными системами (ТС) с электронным управлением подачи топлива (ЭУПТ). ЭУПТ позволяет более полно оптимизировать рабочий процесс за счет этого добиться снижение выбросов вредных веществ ВВ с отработавшими газами ОГ, шумность, улучшения пусковых свойств, динамичности транспортного средства, повышение ресурса. Тем не менее, на рынке России преобладают автомобили с бензиновыми двигателями. Это объясняется, в основном, боязнью эксплуатации техники, по обслуживанию и ремонту которой имеется недостаточный опыт. Вот почему в данной работе рассматриваются некоторые вопросы по обслуживанию дизелей, особенно по топливоподающей аппаратуре (ТПА). Как доказывает практика, при соблюдении указанных ряда несложных, но обязательных правил, автовладелец не будет иметь дополнительных трудностей.

 

1.1. Сборка-разборка элементов топливной аппаратуры

Сначала оговорим операции, связанные с демонтажом или разъединением элементов ТПА. Они связаны с регламентными работами, испытаниями форсунок, ТНВД, заменой фильтров, устранением неисправностей.

При разъединении топливопроводов совершенно необходима предельная аккуратность с целью недопущения попадания даже малого количества грязи в полость ТПА. Особенно это касается части ТПА, следующей по ходу топлива за фильтром тонкой очистки (ФТО). Если внешняя поверхность штуцеров была загрязнена, то обеспечить это требование трудно. Очистку мест сопряжения до разъединения следует рассматривать как экономию времени, а не его потерю, Ибо попадание грязи в ТНВД и линию высокого давления ЛВД чревато значительными потерями. Очистку производят жесткими щетками сухим и мокрым способами. (Под щетками будем понимать металлические и волосяные полимерные щетки, кисточки, круговые щетки в патроне дрели). Удобны жесткие зубные щетки. Очистку завершают обдувом из узкого сопла сжатым воздухом. При последующем демонтаже все штуцера должны быть закрыты пластмассовыми крышками, самодельными чехлами из полиэтиленовой пленки на аптечных резинках.

Узловую очистку наружных поверхностей ТНВД, фильтров, топливо подкачивающих насосов (ТПН) и реже  форсунок производят в моечных машинах струйного или погружаемого типа в водных растворах синтетических моющих средств [например, “Ламбомид-101 (102), МС-6 (8)” с концентрацией 10...30 г/л при температуре 80°С]. При этом все элементы должны быть надежно загерметизированы технологическими пробками или закрыты пластмассовыми крышками. Если попадание моющего раствора внутрь узлов ТПА становится вероятным, то от этой операции необходимо отказаться. Чистота внешних поверхностей для последующей разборки (ремонта) контролируется отсутствием следов на салфетке или лейкопластыре.

В табл. 1 приведены сведения об отечественных мониторных моечных машинах. Базовая машина ОМ-5359 представляет собой агрегат, смонтированный на колесной тележке, снабженный насосом, подогревателем воды, работающем на дизельном топливе. Помимо этого, она снабжена системами подачи моющих веществ, регулирования, безопасности. Кроме того, применяются струйные камерные следующих марок: - ОМ-4267М, ОМ-9313, ОМ-4610 - 01, ОМ-837Г, ОМ-22611 и моющие машины погруженного типа - ОМ-12190, ОМ-1425. Они отличаются большими размерами (до 10 м), большой массой (до 15 тонн) и стоимостью; используются для очистки крупных узлов (блоков двигателей); для ТПА они опасны в отношении проникновения воды во внутренние полости.

В табл. 2 приведены сведения об отечественных синтетических моющих, средствах. Они наиболее дешевые и безопасные. Растворяюще-эмульгнрующие средства (табл. 3) хорошо удаляют асфальто-смолистые и углеродистые загрязнения; более эффективны, менее опасны в отношении коррозии при попадании в полости ТПА, но более дороги, пожароопасные и токсичные.

 

Таблица 1 Характеристика отечественных моющих машин

Марка машины

ОМ-

5359

ОМ-

5362-61

ОМ-

22612

ОМ-

5361

ОМ-

22616

ЦКБ-

1112

Производительность, м/ч

40-60

30-40

75

50-70

30

15-30

Очищающая среда

горячая.

вода

холодная. вода

водопесч

.смесь

холод.

вода

пароводн.

смесь

холод.

вода

Расход воды, кг/ч

1000

2000

4000

1000

450

5000

Давление среды, МПа

10

10

10

10

5

10

Расход керосина, кг/ч

до 15

 

 

 

До 12

 

Мощность, кВт

5

7,5

25

4

5

7

Масса, кг

430

200

600

185

330

225

Габариты, м

1,06х0,95х

1,3

0.9х0.6х

0.585

1.2х0.9х

0.8

0.86х0.62х

0.57

1.36х0.96х

1.13

1.1х0.6х

1.03

 

 

Таблица 2 Характеристика синтетических моющих средств для очистки внешних

поверхностей ТПА водными растворами:

Средство

Направлено

на удаление

Метод

очистки

Концентрация,

г/л

Рабочая температура, 0С

МЛ-15

Масло, грязь

струйный

10-25

65-85

Ламбомид-101

Масло, грязь

струйный

10-15

65-85

Ламбомид-102

Масло, грязь

струйный

15-30

70-85

Ламбомид-203,

МС-6(8), МЛ-52

Масло, грязь, асфальто-смолистые

струйный,

погружением

15-20

20-30

70-80

80-90

Ламбомид-305,

АМ-15

Прочные асфальто-смолистые

погружением

100%

20-40

Темп-100А

Масло, грязь, защита от коррозии

струйный

5-20

60-85

Аэрол, МЛ-6

Масло, грязь

пароструйный

0,5-5

80-95

 

Коксовые отложения с распылителей удаляют с помощью растворяющих эмульгирующих средств или эмульсий на основе AM-15 или Ламбомид-315 в ультразвуковых ваннах с последующей протиркой и быстрой горячей сушкой (или полной разборкой с промывкой в дизельном топливе).

Таблица 3 Характеристики растворяще-эмульгирующих моющих средств для отчистки внешних поверхностей ТПА:

Средство

Основные компоненты (в % по массе)

А-15М

ксилол (70-76%), касторовое масло (22-28%), ОС-20 (2 %)

Эмульсин

керосин (61-78%), ОС-20 (7-10), ОП-4 (10-12%), вода (5=7%)

Термос

диз. топливо (48%), Уайт-спирит (39%),ОП-4 (10%), вода (2%)

Ламбомид-315

трихлорэтилен (60%), трикрезол (30%), синтанол ДС-10 (5%),

алкилсульфат натрия (5%)

МС-2

Сольвент (40%), хлористый метилен (40%), ОП-1- ()10%

 

При использовании специальных механических средств (деревянных лопаток, латунных щеток) не допускается “втирание" нагара в сопловые отверстия, зачистки поверхностей до блеска не требуется, наждачная бумага противопоказана. Для очистки распылителей от нагара выпускается комплект инструментов ПИМ-5319 ГОСНИТИ. Внутренность каналов чистят специальными протирами с намотанной на них хлопчатобумажной тканью. В крупных автохозяйствах для качественной очистки сопел распылителей форсунок используют ультразвуковые установки типа 661 ОМ, 6634, 6635, 6638.

Следует помнить, что сильное закоксовывание (вплоть до обрастания распылителя кратерами вокруг сопел) – является следствием неисправности форсунки или ТПА в целом, и без ликвидации причин неисправности будет образовываться закоксовывание вновь.

При демонтаже ТНВД необходимо твердо знать, как устанавливаются метки вала ТНВД относительно коленчатого вала двигателя. Так, например, в двигатели  (рис 1) на коленчатом и распределительных валах имеют четко определенную ориентацию. Указанное положение меток соответствует нахождению поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). В противном случае обязательно оставить метки на зубчатом ремне и обоих шкивах. На некоторых ТНВД (например, старые насосы VE) шкивы крепятся на конусе с сегментной шпонкой. Их для испытаний ТНВД приходится снимать. Напротив, на более новых насосах VE не допускается снятие ступицы привода с вала ТНВД  - так как они напрессованы без шпонки, и последующая запрессовка не обеспечит надежность сопряжения и нарушит установочные метки. При демонтаже штифтовых форсунок вихрекамерных дизелей универсальный инструмент не обеспечивает доступа к шестиграннику на "27". Необходим накидной ключ с внешним диаметром не более 35мм или накидной с глубиной внутренней полости не менее 90мм. Также закрепляются и некоторые современные многосопловые форсунки, установленные соосно цилиндру.


Рис. 1. Угловая ориентация валов:

1 - диск синхронизации; 2 - звездочка коленчатого вала; 3 - 20-ый зуб диска; 4 - датчик положения коленчатого вала; 5 - нижняя цепь; б - ведущая звездочка промежуточного вала; 7 - ведомая звездочка вала ТНВД; 8 - верхняя цепь; 9 - головка блока; 10 - звездочка распределительного вала впускных клапанов; 11- метка на звездочке; 12 - звездочка распределительного вала выпускных клапанов; 13 - датчик положения распределительного вала (ДПРВ); 14 - отметчик  ДПРВ; 15 - верхняя плоскость головки блока; 16 - 5-ый зуб диска синхронизации; 17 - 1-ый зуб диска синхронизации; 18 - два пропущенных зуба диска синхронизации

 

При сборке элементов ТПА, особенно ТНВД и форсунок, все детали тщательно промываются в ванночке с чистым дизельным топливом или керосином. Следует иметь в виду, что визуально проконтролировать наличие недопустимого абразива на поверхности невозможно. Если же видно искажение смоченной поверхности, повторная промывка обязательна. После этого детали лучше никуда не класть, а сразу устанавливать в узел. Если это невозможно, то они кладутся только на чистую салфетку, но так, чтобы прецизионные поверхности с ней не контактировали. Соблюдение этих элементарных правил обеспечивает безотказность ТПА и экономит время. К сожалению, в отечественной практике они часто нарушаются. Сказанное относится и к трубопроводам: нагнетательным до ФТО и питания ТНВД от ФТО.

Затяжка накидной гайки форсунки необходимо производить только  динамометрическим ключом с моментом затяжки указанным в инструкции по эксплуатации данного автомобиля, что уменьшает вероятность, как допустить раскрытие стыков, так и разорвать изящную гайку форсунки.

Очистка прецизионных деталей от консервационных материалов производится в нагретом до 80 0С дизельном топливе или бензине.

К элементарным правилам техники безопасности следует отнести защиту глаз при струйной или сухой очистке деталей (очки), органов дыхания при работе с растворами (обязательно с одетым респиратором и включенной вытяжной вентиляции), соблюдение правил пожаробезопасности и наличие средств пожаротушения.

1.2. Фильтрация топлива

Опасность попадания абразива заключается в износе и в заедании прецизионных движущихся элементах. Неприятные последствия усугубляются деформацией элементов при впрыскивании топлива, увеличении зазора, в который может попасть абразив. При снижении давления частица в зазоре защемляется, что приводит к форсированному износу прецизионных пар.

Опасность попадания воды в топливо заключается в возможности ее замерзания, а, главное, при попадании в зазор 0,75...3 мкм в прецизионных парах развивается коррозия и теряется подвижности плунжера ТНВД, клапана и иглы форсунки.

Согласно отечественным и зарубежным стандартам видимого содержания воды и механических примесей в топливе не допускается (табл. 4). Однако, реально в наших топливах много воды и примесей, причем здесь менее всего виноваты нефтеперерабатывающие заводы. Решающим обстоятельством в качестве топлива является его кондиционность и чистота резервуаров, в которых оно транспортировалось и хранилось. Современные ФГО обеспечивают полноту фильтрации до 20...S5 % по механическим примесям, до 85 % по воде и тонкость отсева 30... 100 мкм. У ФТО полнота отсева более 99,4 %, начальная тонкость отсева - от 1,8 до 3(5) мкм. По мере засорения ФТО тонкость отсева снижается, но фильтр становится менее пригодным по сопротивлению.

Слив отстоя из фильтров производится путем ослабления верхнего штуцера и отворачивания нижней пробки со сливом в специальную емкость. Собранное топливо выливается в специальную канистру - технология должна быть безотходной (см. далее). После этого желательно удалить воздух, прокачав линию низкого давления (ЛНД) с помощью топливоподкачивающего насоса (ТПН), особенно если слито много отстоя и имеются проблемы с пуском.

Для устранения загрязненности топлива можно рекомендовать более частый слив отстоя. Здесь трудно переусердствовать. Встречаются даже рекомендация некоторых фирм это выполнять при ежедневных обслуживаниях автомобилей. В конкретных условиях каждый должен сам определять периодичность, начиная с заведомо более частого слива. Для хороших топлив достаточно это делать раз в месяц. Очень удобно вернуться к старой конструкции со сливным краником. Заводы отказались от них по причине экономии. Краник удается установить, выточив специальный переходник.

О возможности модернизации системы фильтрации. Если такая необходимость существует, то вполне возможно заменить импортный ФТО на отечественный - по фильтрующей способности они не хуже (15 лет назад даже ставилась задача довести тонкость отсева до 1 мкм, но это оказалось нецелесообразным). Проблема заключается в размещении фильтрующего элемента в штатном корпусе. Замена же с корпусом порой затруднительна по компоновочным условиях (отечественные ФТО крупнее). Также придется забыть об электроподогреве фильтра (кроме ФТО от дизельного ВАЗ-21045). Компенсацией потерь, послужит доступность фильтрующих элементов, надежность фильтрации в сдвоенном (с последовательно работающими элементами) ФТО, наличии собственного ТПН с ручным приводом. Последнее облегчит удаление воздуха в ныне популярных системах, не имеющих ТПН, не встроенных в ТНВД. Такие ФТО с ТПН можно заимствовать от отечественных грузовиков (лучше - ЗИЛ, ГАЗ), а без ТПН - от любых тракторов. Категорически же противопоказана установка вместо штатного  ФТО – масляного фильтра. Несмотря на кажущееся сходство материалов (бумаги, картона), масляный фильтр имеет в 10 раз более грубую тонкость отсева, а также другие существенные отличия. Без преувеличения: экономия на фильтрах - это экономия на спичках. Для российских условий лучшая схема ЛНД - также российская (рис. 2а). Для неблагоприятных условий эксплуатации в этом случае возможна установка последовательно двух ФТО. При замене фильтрующего элемента в первом ФТО, второй - страховочный - подсоединяют первым» осуществляя попеременную работу ФТО. Однако, самостоятельное переоборудование ЛНД из схемы по рис. 2б в схему по рис. 2а с установкой дополнительного ТПН между ФГО и ФТО проблематично из-за его привода и изменения давления на входе в ТНВД (это повлечен разрегулировку систем управления, подтекание через сальники, напряжения в корпусе ТНВД). Однако, ввести дополнительный ФГО с малым гидравлическим сопротивлением возможно (рис. 2в). Для этого годится седиментационный фильтр-отстойник Bosch, от дизелей Владимирского тракторного завода, ГАЗ, КамАЗ и др.

Надежный способ сохранения работоспособности ТПА - не заправляться на бензоколонках, по крайней мере, сомнительных. Лучше всего об этом свидетельствует опыт дальних путешествий по различным территориям. Ни один фильтр не может обеспечить такой идеальной фильтрации от механических примесей и воды, как простое отстаивание (седиментация). Если в вашем регионе качество топлива нестабильное, то надежнее заправляться только из канистр, отстоявшихся не менее 2-3 дней (при 15...20°С). Со снижением температуры срок отстаивания увеличивается до 2 недель. При заправке топливного бака из канистр не сливают последние 3...5 л, а выливают их в специальную канистру и опять отстаивают. Потерь топлива практически нет.

 

1.3 Зимняя эксплуатация ТПА

Принято считать, что зима - суровое испытание для дизеля и страдная пора для автомехаников. С другой стороны, к примеру, в карьерах и на дорогах Якутии круглогодично успешно эксплуатируется широкая гамма дизельного транспорта.

Уточним проблему наиболее трудного режима - холодного пуска. Общие с бензиновым двигателем трудности: снижение разрядного тока аккумулятора, повышенная вязкость масла, запаздывание закрытия впускного клапана приводит к уменьшению действительного сжатия заряда относительно рассчитанного по геометрической степени сжатия. Еще ниже оно становится за счет увеличенных утечек через кольца и повышенной теплоотдачи от заряда в холодные стенки. Снижение температуры и давления конца сжатия может сделать самовоспламенение смеси без дополнительных средств, просто невозможным.

 

Рис. 2. Схемы топливных систем; а - традиционная отечественная схема; б - популярная схема иностранных легковых автомобилей; в - простая модернизация ТПА иномарок.

 

Большинство этих факторов для дизеля, особенно с наддувом, еще существеннее. В этой связи высокооборотные дизели имеют повышенную пусковую частоту вращения вала, а также увеличенную степень сжатия ε (вихрекамерные - близкую к ε=22, а с непосредственным  впрыском ε=20).

Самые эффективные средства облегчения пуска дизеля - нагреватели (системы “термостарт"). Ими могут быть электрофакельная система подогрева охлаждающей жидкости и масла (ей снабжены современные отечественные грузовики, система эффективна, но относительно сложна, дорога и громоздка). Электрофакельный подогрев воздуха на впуске (несколько проще, поэтому применяется на некоторых иностранных легковых автомобилях), электронагреватели воздуха на впуске или масла в картере (наиболее просты, но менее эффективны, требует больших ресурсов аккумулятора или внешнего источника).

Специфические проблемы дизельной ТПА: при снижении частоты вращения коленвала резко снижается давление впрыскивания, крупные капли топлива не в состоянии испариться при низких температурах. По этой причине, а также с учетом того, что значительное количество топлива "ложится” пленкой на стенки холодной камеры сгорания, и, что при увеличении цикловой подачи давление впрыскивания растет, (пусковую цикловую подачу увеличивают до максимально возможной, обычно она вдвое больше номинальной). Невозможность ТПА обеспечить большую подачу (износ ТНВД, дефекты СУ и т.п.), это снижает количество испарившегося топлива, и вероятность пуска снижается (пары необходимы ввиду того, что обычные жидкие и твердые топлива не горят: в них нет необходимого для этого кислорода).

Другая проблема проще - летнее топливо при t ≈ -5°С "мутнеет, так как в нем появляются кристаллы тяжелых парафинов (табл. 4). При t ≈ (-10)...(-15)°C летнее топливо становится как стеариновая свеча. Нарушение прокачиваемости топлива, особенно через элемент ФТО, наступает раньше полного его застывания.

В немецких автомобилях, а также в ВАЗ-21045, применяется встроенный электронагреватель ФТО. Отечественные объемные и массивные фильтры требуют на морозе больше дефицитной электроэнергии, поэтому подогреватели не устанавливаются вовсе. Решение проблемы кажется простым: нужно использовать дизельное зимнее топливо. Но для нефтеперерабатывающих заводов производство зимнего топлива дороже и сложнее, поэтому оно дефицитнее. Кроме того, погода изменчива, а человек забывчив. Так или иначе, проблема существует.

 

Таблица 4. Показатели дизельных топлив (выдержки из ГОСТ 305 - 92):

Показатели

Дизельное

Керосин

 

(Т1, Т2)

Л

летние

З

зимние

А

Арктич.

Минимальная температура воздуха, при которой допускается эксплуатация, 0С

 

0

 

-20···-30

 

-50

 

-

Кинематическая вязкость при

t = 20 0C

36

1,8···5

1,5···4

1,1···1,5

Температура помутнения, 0С для климатич. зон:

умеренной

-5

-25

-

-60

холодной

-

-35

-

Температура замерзания, 0С для климатич. зон:

умеренной

-10

-35

-

 

Не нормируется

Холодной-

-

-45

-55

Макс. содержание механ.. примесей

отсутствует

Максимальное содержание воды

отсутствует

 

Как решает проблему "дизельного летнего топлива" автовладелец? - Конечно же, разжижением бензином. Для дизеля это плохо по ряду причин. Бензин имеет плохие смазывающие свойства, а современные ТНВД с предельными в приводе плунжеров нагрузками и без того уже давно не смазываются маслом. Результатами такого новаторства являются износ н задиры прецизионных пар, выкашивание металла деталей привода (особенно в ТНВД VE Bosch). Другое зло: чем большее октановое число (0Ч) имеет бензин, тем он менее пригоден для дизеля. Это иллюстрируется приближенной формулой для центового числа (ЦЧ), характеризующего способность топлива к самовоспламенению:

ЦЧ = 

В этом смысле лучше разжижать топливо старыми бензинами А-66, А-72, а если не безразлична судьба автомобиля - керосином. К сожалению, он исчезает с прилавков бензоколонок. Чтобы дизель запускался, не сильно снижал мощность и "не стучал", нужно строго дозировать количество разжижителя (табл. 5). Диапазон концентраций в таблице обусловлен сортом топлив, конструкцией и состоянием автомобиля.

Производитель всегда борется с иссушением не дотянуть до стандартного ЦЧ 45, хотя для зимнего топлива это особенно важно. С другой стороны ситуация осложняется тем, электронная СУ корректирует опережение впрыска в лучшем случае по сигналу подъема игла, т.е. по моменту действительного начала впрыска, а не по фактическому началу горения. Таким образом, снижения ЦЧ или снижения компрессии в цилиндрах система управления не компенсирует.

Таблица 5. Применимость смеси дизельного летнего топлива и керосина:

Температура окружающего

воздуха

Содержание керосина в дизельном топливе, %

В летнем (ДЛ)

В зимнем (ДЗ)

до -5

0

0

До -10

10···15

0

До -20

20···30

0

До -30

30···50

10

До -35

50···70

20

Ниже -35

-

20···70

 

Для повышения ЦЧ, особенно при разбавлении бензином, целесообразно использование присадок-бустеров. Простейшей из них может служить моторное масло. Его применимость ограничена недостаточной эффективностью» дороговизной нового и загрязненностью отработавшего. Значительно аффективнее алкилнитраты, алкилнитриты, перекиси, кетоны и другие соединения. Присадка старого отечественного препарата - циклогексилнитрата г в количестве 1,2...1,5 % увеличивала ЦЧ на 15 единиц и позволяла работать дизелю на таком "негодном" для него топливе как этилированный бензин. Современные присадки-бустеры предназначены для работы в меньших концентрациях, многие еще и обогащены антнизносными составляющими. В продаже сейчас имеются мно-гофункциональной присадки Cetane Boost K&W2008, Diesel Time-up & Cdane Boost HG3436 и Synthetic Diesel Tune & Boost HG3444. Но при превышении ЦЧ 40...45 для форсированных (наддувных) дизелей и 45...50 - для малофорсированных показатели мощности, экономичности и дымности ухудшаются.

В решении проблемы загустевания топлива есть и прямой выход: не разбавлять его более легкими топливами, а использовать присадки - депресаторы (антигели). Забивание кристаллами парафинов топлива узостей в ТПА (облитерация) зависит не только от температуры застывания топлив, но также от  конструкции топливной системы и свойств топлива. Таких как смачиваемость, шероховатость, размеров сечений, изломов каналов, скорость истечения, реологические свойства топлива, его загрязненность, абсорбция, поверхностное натяжение, вязкость, плотность, наличие электрически заряженных частиц и др. Некоторые из этих факторов могут быть изменены путем добавки в очень малых количеств специальных присадок.

Антигели (присадки-депресаторы) известны давно, в оценке их эффективности нет сомнительных рекламных обещаний, но они удорожают эксплуатацию. С помощью современных антигелей температуру застывания -15°С можно понизить вплоть до -40°С, т.е. превратить летнее топливо в зимнее. Так, например, в 2001 г. в продаже через российскую фирму AGA (в США - Hi-Gear) поступали специализированные присадки Diesel Antigel HG3426, HG3427, Iceberg Super Antigel HG3422. Можно также найти пока еще поступающие препараты фирмы K&W (США): Super Antigel KW5528, KW5532, KW6008 (и подделки под них). Имеется также ряд универсальных присадок, например, чистящие: HG3407, HG3405, HG3425, HG3432, улучшающих воспламенение и полноту сгорания и многие другие: В РФ были разработаны эффективные депресаторы, снижающие температуру кристаллизации на 20···.30 °С при концентрации в доли процента, однако они так и не были внедрены на автотранспорте.

При использовании антигелей следует иметь в виду, что заливать их в бак уже поздно, когда топливо застыло. Дело в том, что присадка должна смешаться с топливом, причем не только в баке, но во всех элементах топливной системы. Ее функционирование достигается только после физико-химических процессов с базовым топливом, а они смогут пройти только в жидком состоянии и даже при t> +5°C (см. инструкции по применению).

Таким образом, при потере контроля над ситуацией могут помочь: - теплый гараж; отогревание бака, и топливных фильтров феном или электронагревательными приборами; заливание в бак подогретого топлива.

Последняя "зимняя" рекомендация: - нежелателен запуск дизеля буксировкой. Если топливо загустело, это бесполезно. А при не включенной подачи топлива, это еще и опасно из-за возможности повреждения "сухой" плунжерной пары. В отношении самого дизеля важно помнить, что он создает сопротивление проворачиванию большее, чем бензинового двигателя, т.к. имеет  большую степень сжатия. Таким образом, включение низших передач при запуске создает условия поломки агрегатов трансмиссии. При наличии автоматической коробке передач из этой затеи вообще ничего не выйдет.

1.4.  Очистка системы топливоподачи и удаление воздуха

Очистка системы. Фильтрация топлива необходима, но зачастую недостаточна. Вода и механические примеси скапливаются в баке, приводя к возможности внезапного засорения фильтров. Даже в топливе, прошедшем фильтрацию, содержатся частицы и вода, причем тем больше, чем хуже качество исходного топлива. Кроме того, в топливе содержатся асфальто-смолистые вещества, тяжелые углеводороды, склонные к преждевременному окислению и отложениям. По действующим ГОСТ фактических смол в дизельном топливе должно быть не более 0,3...0,4 мг/мл, однако из-за загрязненных транспортных цистерн может быть и больше. Закоксовывание форсунок могут быть обусловлены не только дефектами ТПА, но провоцироваться некачественным топливом.

Коксовые отложения на внешних поверхностях распылителя схожи с нагаром. Они образуют "кратеры" вокруг сопловых отверстий, искажающие форму топливных струй. В результате - рассогласование параметров рабочего процесса, ухудшение всех эффективных и экологических показателей дизеля. Порой форсунка так "зарастает" коксом, что обычными средствами извлечь ее уже не удается. Виновниками этого являются некачественное топливо, потеря подвижности иглы, негерметичность ее запирания, снижение усилия запорной пружины, сильные износы всех прецизионных пар. Радикальное средство приведения в норму ТПА, это  демонтаж неисправных ее узлов. Их проверка, очистка и замена деталей.

Прямая механическая очистка элементов ТПА трудоемка, неэффективна без устранения первопричин, требует квалификации исполнителя.

Раскоксовыванне внешних поверхностей распылителей возможно при сжигании водо-топливной смеси (эмульсии). Важнейшим условием этой процедуры является недопущение остатков воды в ТПА после остановки дизеля. В пользу этого способа свидетельствует многолетняя эксплуатация на водо-топливных эмульсиях главных судовых двигателей. Решающим фактором такой возможности является культура обслуживающего персонала. Можно рекомендовать этот способ раскоксовывания автосервисам при использовании специального оборудования. Лучшее средство - введение эмульсии через обратный клапан, установленный в разрыв нагнетательного трубопровода. Тогда с эмульсией контактируют только форсунки, а ТНВД работает в чистом дизельном топливе. Такой способ возможен для ТПА с низким остаточным давлением и требует тщательного проектирования дополнительного элементов высококвалифицированным специалистом. И наконец, простейший способ - подача распыленной воды на впуск хорошо разогретого дизеля. При всей своей простоте способ не бесспорен: никто не анализировал допустимость тепловых нагрузок на детали цилиндро-паоршневой группы. Еще один простой, безобидный, но, к сожалению, не всегда эффективный способ уменьшить коксовые отложения вместе с нагаром - хотя бы на 20...30 мин полностью нагрузить дизель. Это возможно, например, если проехать на автомобиле "с ветерком или с большой нагрузкой.

Другие вредные отложения - на внутренних поверхностях распылителей. Помимо некачественного топлива причинами их появления являются износ запорного конуса, осадка запарной пружины, заедание иглы - все это при значительном (но допустимом) нагреве до 18О...22О 0С. Отложения представляют собой твердые лаковые пленки, затрудняющие движение иглы и заужающие сопловые отверстия.

Безопасный и нетрудоемкий способ снижения отложений - использование моющих, антиокислнтельных, дисперствующе-стабилнзирующих присадок к топливу.

Давно известны антинагарные присадки на основе нафтенатов бария, сульфанатов меди и магния. Они больше ориентированы на устранение нагарообраэовання, обусловленного свойствами масел, интенсивностью их угара, состоянием маслосъемных колец и колпачков.

Отложения из топлив возможны при хранении, транспортировке топлив и его циркуляции в контуре низкого давления топливной системы. Под дестабилизацией топлива понимают физические процессы, например, аккумулярованне им и в дальнейшем замерзание влаги; химические - окисление, полимеризация, разложение.

Смолистые вещества блокируют фильтры и приводят к потере подвижности деталей. Кислоты приводят к коррозии и снижению долговечности деталей аппаратуры.

Опытный автомобилист не будет промывать ТПА только потому, что она грязная снаружи: до того исправная аппаратура действительно может засориться. Подобное может случиться, если вдруг устроить топливной системе "генеральную уборку", не пожалев моющих присадок. Накопившиеся отложения переходят в топливо и, возможно, еще раз осядут, но в еще более неподходящем  месте. Поэтому промывку системы надо вести порознь в ЛНД (баке, ТНП. фильтрах) и ЛВД (ТНВД, форсунки) и отсоединенный от  ТПА топливный бак.

1.5. Установка угла опережения впрыска (УОВ)

Оптимальный УОВ подобно углу опережения зажигания в бензиновом двигателе, позволяет достигнуть максимума мощности и экономичности. В более узком диапазоне его изменения вблизи оптимального значения картина обычно несколько иная. Дело в том, что производители современных дизелей вынуждены ориентироваться не только на минимум расхода топлива, но и на ограничения по максимальному давлению и скорости нарастания давления при сгорании. В последнее время значительно более жесткие ограничения накладывает ограничение выбросов N0х. Дело дошло до того, что само понятие опережения впрыска начинает терять смысл. Впрыск начинают зачастую уже после верхней мертвой точки (ВМТ) поршня. Однако, как и ранее, будем считать, что УОВ положителен, если впрыск начинается до ВМТ. Характер изменения токсичных компонентов по УОВ представлен каждой из кривых на рис.3. С увеличением УОВ растут выбросы N0х, максимальное давление в цилиндре, жесткость сгорания, шум, но уменьшаются выбросы сизого дыма (частиц), расход топлива, неустойчивость работы. В отличие от вихрекамерных, более современные дизели с непосредственным впрыском (открытой камерой сгорания) чрезвычайно чувствительны к точному выдерживанию УОВ.

                         

а)                                                  б)

Рис. 3. Эмиссия ВВ при различных УОВ и давлениях впрыска [2, 3]

(УОВ возрастает слева направо): а - дизеля Mercedes OM611 при п=2000 мин"1, ре=0,4 МПа; б - дизеля Audi V6 TDI при п=1500 мин"1, ре=0,3 МПа.

 

Рис. 4. Закон тепловыделения и эмиссия окислов азота в функции объемной интенсивности подачи в быстроходном дизеле

 

Проблема установки УОВ менее острая на отечественных дизелях тракторов и грузовиков: конструкторы предусмотрели невозможность грубой ошибки заклинки коленчатого вала и вала ТНВД. Кроме того, всегда предусматриваются возможности регулировки УОВ в узких пределах относительно штатного. Наибольшие трудности установки УОВ возникают в легковых автомобилях с ременным или цепным приводом ТНВД например при установке ТНВД на дизель, замене ремня и т.п. В этом случае ошибочный УОВ не позволит даже запустить дизель. Особенно это хорошо видно на рядных ТНВД.

Начинаем разговор о них скорее ввиду традиции и распространенности. В отличие, от распределительных ТНВД, гибкое регулирование УОВ в них затруднено. Решение этой проблемы фирма Caterpillar нашла в применении гидромуфты со спиральными шлицами, управляемой электронной СУ. Регулирование УОВ с помощью самой насосной секции было реализовано в ТНВД фирмы Zexel (японской фирмой, ранее называемой Diesel Kiki) , в опытном ТНВД МГТУ . На рис 5 представлено аналогичное решение фирмы R.Bosch для ТНВД типов MW и Р.

 

 

Рис. 5. Регулирование У OB в ТНВД PR 39:

а, б - моменты начала и конца подачи; в - привод регулирующей муфты; г - механизм регулирования УОВ; д - скорости плунжера в процессе нагнетания при двух различных УОВ (выделенные участки кривой 1 и 2); е скоро-стная характеристика УОВ, продолжительности и давления впрыска.

 

Этот ТНВД имеет независимое управление цикловой подачей нижней "рейкой" и УОВ верхним поворотным валом. В нем применены характерные современные решения для интенсивного впрыска: жесткий кулачковый вал на двухрядных сферических подшипниках, глухой корпус, моновтулка плунжера, комбинированный нагнетательный клапан двойного действия, смазка топливом и др.

Работа плунжерной тройки прецизионных деталей поясняется на рис. 5 (а, б). Геометрическое начало подачи обусловливается не закрытием окон втулки 2, а закрытием окна 6 плунжера 8 телом регулирующей муфты 3. Так, при изменении вертикального положения муфты достигается регулирование УОВ. Отсечка подачи наступает при открытии спиральной выточки 5, сообщенной с надплунжерной полостью 1, отсечным окном 4. Так, как и ранее, цикловая подача регулируется поворотом плунжера. Полость 7 является впускной и отсечной. В ТНВД PR39, PR43 при диаметре плунжера 12 мм и ходе 14···18 мм ход муфты составляет 5,5 мм, что обеспечивает регулирование УОВ до 6° по повороту кулачкового вала (12° по коленчатому).

Муфта 3 (рис. 5, в) перемещается поводком 10, допускающим предварительную' регулировку УОВ каждой секции при снятой заглушке 11, путем поворотом вокруг своей оси вала 9. Муфта фиксируется от проворота штифтом 12 (рис. 5, г), вал синхронно изменяет УОВ всех секций и поворачивается электроуправляемым исполнительным механизмом, состоящим из пружины и пропорционального (удерживающего) электромагнита. Аналогично перемещают "рейку" цикловой подачи. Положения "реек" контролируется собственными датчиками перемещения.

В ТНВД серии Р реализованы как электромагнитный привод рейки с усилием 75 Н, так для дизелей с числом цилиндров 6... 12 - электрогидравлический привод с усилием 90 Н. Гидроусилитель питается от двух ТПН с давлением 0,3 МПа.

Описанный способ регулирования УОВ имеет особые качества, которые могут быть положительными или негативными в зависимости от возможностей реализации. В автотракторной ТПА традиционно использовались кулачки с треугольным законом скорости (рис. 5, д). Но даже при осуществлении трапециевидного закона с учетом широкого изменения фазы процесса невозможно обеспечить нагнетание топлива только с использованием "полочки" на вершине диаграммы скорости. Тогда при изменении УОВ изменяется средняя скорость плунжера в период нагнетания и закон ее изменения по времени. Как следствие - изменение давления и характеристики впрыска в весьма широком поле допуска при изменении УОВ (рис. 5, е). Обеспечить оптимальное изменение опережения, давления и характеристики впрыска по режимам работы дизеля при их жесткой взаимосвязи принципиально невозможно, но возможно нахождение некоторых компромиссов.

Схема электронного управления топливоподачей R.Bosch в дизеле грузового автомобиля типа Mercedes-Benz ОM442LA. Каналы управления насосом - по цикловой подаче и УОВ. Электронный блок управления осуществляет оптимальное в рамках возможностей данных ТПА управление рабочим процессом дизеля с использованием сигналов ТНВД, автомобиля, дизеля коробки переключения передач (КПП) и механизма отбора мощности на внешние агрегаты. Датчик подъема иглы форсунки может отсутствовать. С использованием сигналов датчиков температуры и давления воздуха рассчитывается расход и коэффициент избытка воздуха. Это позволяет предотвратить дымление на рабочих режимах дизеля, включая работу на высоте до 4000 м над уровнем моря при минимальной потери мощности. Отключение подачи на режиме принудительного холостого хода обеспечивает торможение двигателем. Для особых условий движения, например, обгона, СУ допускает кратковременное нарушение ограничений по частоте и цикловой подаче. Она снабжена функциями самодиагностики, сигналы о неисправностях подаются на приборный щиток и запоминаются.

Известны и другие технические решения. Так, управление рейкой цикловой подачи, переставляемой за цикл работы 4 - цилиндрового дизеля 4 раза с помощью быстродействующего электропривода АО "Рыбинске моторы", позволяет подавать в каждый цилиндр свою цикловую подачу. Нидерландская фирма Ship- und Industrial Engineering разработала, а английская фирма Вгусе (группа Lucas Industries) выпускает ТПА с номинальными gц=3,3...17г, с рейкой. управления подачи и электроклапаном слива регулирования УОВ.

Удается использовать традиционный ТНВД с электронным регулированием УОВ по схеме проф. Н. Н. Патрахальцева [10]. Дополнительный клапан с электромагнитным приводом установлен у форсунки входом на слив. В начале подачи он открыт. При прекращении питания электромагнита под действием пружины и потока топлива клапан закрывается и начинается впрыск. Дополнительное качество ТПА - гидроудар при посадке клапана на седло - повышает давление впрыска в начале подачи.

В опытной ТПА ОАО "Ногинский завод топливной аппаратуры" ТНВД имеет электроуправляемое дросселирования на всасывании в плунжерную полость. Изменяя время открытия низконапорного электроклапана, изменяется наполнение полости и УОВ. Как и в предыдущем случае, цикловая подача обеспечивается соответствующей подстройкой рейкой подачи. Также требуется увеличение запаса ТНВД по производительности.

Дальнейшее развитие электронного управления цикловой подачей и УОВ идет по пути использования одного стравливающего клапана.

Поскольку в процессе эксплуатации установочный УОВ самопроизвольно не меняется, то его контроль не входит в плановое технической обслуживание. В ТПА непосредственного действия с электронным управлением актуальность правильной установки УОВ не исчезает, т.к. даже адаптивная СУ не может изменить его в широких пределах, не изменяя оптимального расположения фазы впрыска на кривой подъема плунжера (см. рис. 5, д). Проблемы не существует только в Common Rail.

1.6 Статический и динамический углы опережения впрыскивания (УОВ)

Под УОВ понимают угол поворота коленчатого  вала от начала подачи топлива до ВМТ соответствующего цилиндра. Необходимо избежать путаницы, случающейся даже у специалистов. Во-первых, различают статический и динамический УОВ. Статическим (или геометрическим, или установочным) УОВ называют такой угол поворота коленчатого вала, который соответствует ожидаемому началу подачи топлива, исходя из геометрических соображений: закрытию впускного окна втулки верхним торцом плунжера или иному положению плунжера начала сжатия топлива. Статический УОВ устанавливает автомеханик при закреплении ТНВД и привода, используя метки, измерительные приборы или другие методы. Динамический (ила действительный) УОВ соответствует действительному началу впрыска топлива и определяется либо непосредственно по факту появления струи топлива, либо по подъему иглы форсунки.

Во-вторых - УОВ, как и продолжительность впрыска может измеряться в градусах поворота коленчатого вала, а может - вала ТНВД (для четырехтактного двигателя в два раза меньше). По коленчатому валу углы измеряют обычно при работе непосредственно на дизеле - это точнее и удобнее: Градусы по валу ТНВД используются обычно тогда, когда нет дизеля, например при испытаниях и регулировке ТНВД на безмоторном топливном стенде. Кстати, в этом случае УОВ тоже не имеет смысла, поэтому используется условный УОВ, отнесенный не к ВМТ поршня, а верхней (иди нижней) мертвой точке плунжера 1 - ой секции.

Автомеханик чаще (но не всегда!) имеет дело со статическим УОВ, выраженным в углах поворота коленчатого вала. При испытании ТНВД на безмоторном стенде обычно имеют дело с динамическим УОВ, причем в углах вала ТНВД. Расчетчик имеет дело с действительным УОВ по коленчатому валу. Другие случаи более редкие: например, помимо статического УОВ некоторые фирмы приводят для контроля и динамический УОВ. Это позволяет интегрально оценить правильность функционирования ТПА, проверить работу автоматов регулирования УОВ. Установка и контроль УОВ.

Предварительная операция при снятии ТНВД - проверка исходного УОВ путем отыскания заводских меток или прочерчивание собственных, простановкой 4(6) меловых меток на зубчатом ремне и всех рабочих шкивах. Определение положения ВМТ первого цилиндра необходимо при любом ниже описанном способе установки УОВ. В четырехтактном двигателе можно перепутать ВМТ конца сжатия и конца выпуска. Различают их с помощью бумажного пыжа, компрессометра или пальца руки в отверстии под форсунку (свечу), анализа положения клапанов со снятой крышкой газораспределения. Точное положение ВМТ или статического УОВ определяют по меткам на маховике (шкиве) и блоке дизеля, с помощью специальных прикладываемых шаблонов или линеек, стрелочного индикатора положения поршня.

Способы изменения УОВ довольно многочисленны и разнообразны. Старый способ - изменением положения штифтов двух полумуфт, имеющих поле отверстий, число отверстий которых отличается на 1···2. Конструкция точна, но дорога. Применяется изменение положения полумуфт, затягиваемых крепежом на трении. Аналогично шкив зубчатого ремня может разворачиваться относительно ступицы ТНВД или приводного (например, распределительного) вала. ТНВД фирм Bosch, Lucas могут поворачиваться в 2 - 3 овальных пазах фланца ТНВД относительно болтов крепления. Грубо и скачкообразно УОВ меняется при перемещении зацепления зубчатых колес, зубчатого ремня или цепи.

Установка УОВ по меткам заключается в совмещении меток на коленчатом валу и метки на шкиве ТНВД с меткой на кронштейне крепления ТНВД (на блоке).

Установка УОВ с помощью стрелочного индикатора в ТНВД типа VE. В наиболее популярном ТНВД статический УОВ устанавливается по положению плунжера в положении ВМТ, для этого нужен индикатор и контрольные цифры (графа "Ход плунжера, ВМТ 1 - го цилиндра составляет 0,75···0,91).

Порядок работ:

1) установить ТНВД в среднем положении плавной регулировки УОВ;

2) вывернуть пробку-болт плунжерной полости, расположенную между нагнетательными штуцерами;

3) установить в отверстие индикатор, уперев его ножку в плунжер (рис. 6). Удобны вворачиваемые вместо пробки индикаторы;

4) вращая вал ТНВД и наблюдая за индикатором, установить плунжер во внутреннее положение;

5) Установить индикатор на "0”;

6) Вращая вал ТНВД в рабочем направлении, дойти до хода плунжера, указанного в инструкции автомобиля;

7) установить ремень (цепь);

8) если при его установке приходиться сдвинуть шкив ТНВД накинуть ремень на ближайший зуб, но повторить контроль, скорректировать УОВ методами плавной регулировка (например, поворачивая ТНВД). Применялись аналоговые индикаторы и в рядных ТНВД - намерения хода плунжера осуществлялись через лючок.

При регулировке натяжения ремня (цепи) необходимо строго соблюдать рекомендации.

 

Рис. 6. Схема контроля хода плунжера, соответствующего ВМТ в ТНВД VE: I • плунжер; 2 - резьбовая головка; 3 - индикатор перемещений.

Слабое натяжение провоцирует самопроизвольное перескакивание ремня, "на зуб" - нарушение фаз ТП и, возможно, газораспределения, удары клапанов о поршни. Второе последствие - циклическое "провисание" ремня с последующим ударным натяжением, т.е. преждевременный обрыв ремня. Сильное натяжение ремня (цепи) выводит из строя передний подшипник скольжения дорогостоящего ТНВД  и догружает ремень. В более современных ТНВД устанавливаются более работоспособные подшипники качения.

Установка УОВ с помощью стрелочного индикатора в ТНВД фирмы Lucas. Порядок работы схож с описанным для ТНВД VE. Контрольная пробка находятся на боковой стороне ТНВД (рис. 7). Иногда контролируют не показания индикатора 1, а наиболее глубокое положение в фазовой канавке 2 ротора. Для этого применяется контрольный штифт вместо индикатора.

 

Рис 7. Схема контроля УОВ в ТНВД Lucas

Установка УОВ с помощью моментоскопа (капилляра). Два последующих метода пригодны к ТНВД с началом впрыска, обусловленным закрытием впускного окна за счет движения плунжера, а не электроуправляемого органа (например, всех ТНВД, разработанных до середины 90-х годов). Работа моментоскопа основана на том, что нагнетательный клапан не позволяет подавать топливо при малых давлениях, но поднимается при закрытии плунжером впускного окна.

Порядок работы:

1) установить моментоскоп 1 (рис. 8) вместо 1-го штатного нагнетательного трубопровода;

2) включить "зажигание", т.е. запитать электромагнитный клапан разрешения пуска;

3) провернуть коленчатый вал (рукояткой, ключом гайки шкива коленчатого вала, вывешенным ведущим колесом на высшей передаче, стартером) до появления топлива в капилляре 2, стряхнуть рукой часть топлива;

4) медленно вращать коленчатый вал до начала движения мениска топлива 3 в капилляре;

5) остановив вращение, сравнить контрольные метки на шкиве (маховике).

 

Рис. 8. Установка статического УОВ с помощью моментоскопа: 1 - обрезок трубопровода; 2 - стеклянный капилляр; 3 - мениск топлива.

 

Установка УОВ с помощью статической проливки. Идея метода заключается в нахождении момента закрытия впускного окна по прекращению протока топлива через него. Для организации возможности протока из штуцера 2 (рис. 112) первого цилиндра удаляют нагнетательный клапан, а во впускной полости создают давление топлива путем ручной прокачки ТПН.

 

Рис. 9. Установка статического УОВ с помощью проливки: 1 - впускное окно втулки плунжера; 2 - штуцер 1-го цилиндра с удаленным клапаном; 3 - обрезок трубопровода; 4 - подача сжатой среды в ТНВД.

 

Порядок работы:

1) удалить из штуцера 2 первого цилиндра клапан н установить моментоскоп (обрезок трубопровода) 3 - рис. 9;

2) включить "зажигание";

3) медленно вращать коленчатый вал до завершения истечения топлива, непрерывно подкачивая топливо ТПН;

4) остановив вращение, сравнить метки на шкиве (маховике).

При наличии лишь ТПН встроенного в ТНВД, можно создать избыточное давление в полости ТНВД иными способами. Например, можно подавать топливо с помощью подвешенного сосуда (как это делают при проливке)

При наличии лишь топливо подкачивающего насоса (ТПН), встроенного в ТНВД или можно создать иными способами избыточное давление в полости ТНВД. Например, можно подавать топливо с помощью подвешенного сосуда, как это делают при приливке жиклеров карбюраторов - этот метод наиболее простой, можно воспользоваться ручным промышленным топливным насосом или, наконец, подавать в заполненный топливом ТНВД сжатый воздух. Из штуцера будет вытекать топливо, пока оно не закончится. Можно, напротив, наблюдать не за вытеканием топлива, а выпуском воздуха из трубки 3, погруженной в сосуд с топливом. Искомым положением вала считают таким, при котором при проливке вытекает приблизительно 1 капля за 10 с.

 

Контроль действительного (динамического) УОВ.

 Достоинство этого метода - контроль подачи, как конечного результата работы механизма регулирования УОВ, датчиков, СУ - изменение УОВ по частоте, нагрузке, температуре дизеля и т.д. Для этой работы используется стробоскоп с внешним запуском. Лампа стробоскопа направляется на шкив (маховик) в месте контрольных меток, а запуск стробоскопа осуществляется началом впрыска форсунки. Для проверки любой ТПА целесообразно использовать форсуночный стакан от топливных стендов СТДА или изготовить его самостоятельно. Стакан закрепляется на вынутой из 1 - го цилиндра форсунке так, что топливо из носика распылителя надавливает на тарелку, замыкающую контакт. Сигнал поступает на усилитель стробоскопа, обеспечивая вспышку в начале впрыска. Менее универсальная схема, пригодная для TПA непосредственного действия с электроуправлением, использует штатный датчик подъема иглы 1-го цилиндра. Он требует своего предусилителя для работы с индукционным датчиком, но позволяет оперативно проводить контроль УОВ без демонтажа форсунки с дизеля.

Возможно определение динамического УОВ по сигналу датчика давления в нагнетательном трубопроводе (НТ), но для получения результата еще требуется измерение углового положения вала и специальная обработка кривой давления, поэтому метод применяется как опция электронных мотор-тестеров.

Сопутствующие измерения частоты вращения осуществляются от штатного датчика или по сигналам датчика давления в НТ, оптического с наклеенной полоской на маховике или др.

8.6. Проверка форсунок

Проверка форсунок с одной стороны, обусловлена частотой возникновения неисправностей форсунок за счет их числа и множественности дефектов, относительно малым ресурсом распылителей (в 2,5..4 раза более низким, чем ТНВД), но доступна опытному автослесарю и автовладельцу и производится достаточно часто (при постоянной эксплуатации - до 2 раз в год). С другой стороны, работа с форсунками часто освещается в литературе, поэтому здесь приводятся типовые операции, оригинальные решения и особенности испытаний форсунок современной ТПА.

Поиск неисправных форсунок на дизеле описывался в разделе 6. Обычно их выявляют последовательным отключением на холостом ходу, аналогично последовательному снятию высоковольтных проводов со свечей бензиновых двигателей. Для этого отворачивают гайку соответствующего нагнетательного трубопровода на 0,5 оборота. Если частота вращения коленчатого вала не машется, данная форсунка не обеспечивала нормального сгорания в цилиндре. Косвенный признак неисправной форсунки - возможно смачивание топливом стыка выпускного коллектора, при более высоких частотах или при пуске могут быть заметны меньшие пульсации трубопровода на ощупь (для сравнения удобно держать два разных трубопровода). На ощупь исправная форсунка при выключении перестает постукивать.

Демонтаж форсунок с дизеля может быть затруднен закоксовывание боковой поверхности распылителя, а также определяется особенностями конструкции. В большинстве современных дизелей форсунка находится в сухом форсуночном стакане (как в двухклапанных, так и в четырехклапанных головках - рис. 71). Однако стремление конструкторов расположить их в центре КС порой приводит к существенному усложнению демонтажа. Так, форсунки Opel-Ecotec находятся под распределительным валом и собираются со штуцером-траверсой только при установке в головке.

Форсунки старых дизелей и насос-форсунки также находятся в масляной среде механизма газораспределения, а, следовательно, труднее демонтируются. Отметим, что обслуживание насос-форсунок с электронным управлением, ввиду отсутствия или сокращения элементов регулировки, проще, чем обслуживание чисто механических.

Существуют штатные приемы, например, с помощью съемников (винт с захватом за штуцер форсунки в подковообразном корпусе съемника или П-образном корпусе, устанавливаемом над форсункой). Более остроумные приемы разработаны практиками: а) ослабить крепление прижимной планки нужной форсунки на 1 - 2 мм, запустить дизель, после того, как газы из цилиндра начнут "сечь" через форсуночный стакан, заглушить дизель, вынуть форсунку; б) большинство современных форсунок имеют подвод топлива через штуцер в верхней части. Для них применим инерционный съемник (захват штока наворачивается на штуцер форсунки, а грузом ударяем по упору на противоположном конце штока). Этот разговор не касается форсунок, заворачиваемых в головку по резьбе (как свеча) - резьба заменяет съемник. Не следует только выворачивать форсунку за ее верхнюю часть. После демонтажа штифтовой форсунки аккуратно вынимают стальной теплоизолирующий экран. В любом случае целесообразно прокрутить вал дизеля для очистки воздухом форсуночного стакана. Перед испытаниями необходимо очистить (раскоксовать) распылитель.

Испытания форсунок проводят на одноплунжерных опрессовочных стендах типа КИ-3333, ЛГ-15706, КИ-562, КИ9917 с ручным приводом; а в условиях производства или крупного сервиса - на полуавтоматизированных высокопроизводительных стендах типа КИ-5227, КИ-1404 ГОСНИТИ. Первые стенды недорогие и бывают переносными, применяются без снятия форсунка с дизеля, вторые - позволяют удобно вести на стенде разборочно-сборчные и контрольные операции. Объем контрольных испытаний распылителя форсунок - интернационален, и, в частности, регламентирован ГОСТ 9928 -71. Ниже перечислены его типовые операции.

Визуальный контроль качества впрыска. При впрыске с частотой 60...80 в мин топливо должно образовывать туман без видимых сгущений, струй, капель. Струи не должны отклоняться от заданного направления, быть несимметричными. Нужно обязательно сосчитать количество струй, при необходимости, используя бумажный экран. В современных быстроходных дизелях с открытой КС число отверстий распылителя (сопел) 4··8, диаметром 0,18···0,17 мм. В связи с этим растет вероятность, как самого засорения отверстий распылителя, так и возможности этого не заметить при испытаниях форсунки. Если из сопел выходят вялые струи ("усы"), значит, напора нет в конусе из-за затрудненного подъема иглы. Возможно, устранение дефектов путем прочистки сопел или восстановлением подвижности иглы.

Проверка подвижности иглы. Помимо сказанного о затрудненном движении иглы свидетельствуют отсутствие дробящего впрыска новой форсунки. При этом форсунка должна "звенеть", а точнее - скрипеть. Однако поработавшие ранее форсунки, т.е. с частично смятыми конусами, оставаясь еще работоспособными, не "звенят" (в этом - ошибочность требований ГОСТ). Другой признак малоподвижности - увлажнение носика распылителя после впрыска (в идеале он должен оставаться сухим, но может увлажняться также и из-за негерметичности запорного конуса). Наконец, рекомендован прямой контроль подвижности: игла, вынутая на 1/3 из демонтированного из форсунки распылителя, промытого в топливе и наклоненного по 45° к горизонту должна свободно опускаться под действием тяжести.

Проверка герметичности (по запорному конусу иглы) производится при выдерживании форсунки в течение 20с под давлением Р = (Р ф н - 1...1,5) МПа, т.е. с максимальной разгрузкой конуса от запирающей силы. Перед испытанием нужно сделать, несколько энергичных впрысков. При этом допустимо "потение", незначительное увлажнение носика, но не образование капли. Это испытание работавшие форсунки редко проходят "на отлично", поэтому в популярной литературе появились нестандартизованные рекомендации (например, не более 2 капель за минуту). Можно постараться восстановить герметичность конуса путем закрепления хвостовика иглы в патроне через тонкую наждачную бумагу, смачивания конуса в притирочной пасте и прижиманием распылителя рукой. Может быть достаточно 1...3 мин, но следует помнить, что притирка еще более увеличивает пятно контакта, т.е. увеличивая вероятность скорого появления негерметичности. Кроме того, нужно не допустить попадания пасты на цилиндрическую поверхность, а затем все тщательно промыть.

Проверка гидроплотности (по прецизионной цилиндрической поверхности иглы). Регламентируется минимальное время падения давления. Обычно при использования дизельного топлива в интервале 20...18 МПа гидроплотность и 5 с. Однако, условия строго регламентируются ТУ на испытания (интервал давлений, вязкость топлива или смеси, объем ЛВД, включая манометра, трубопровода я др., герметичность испытательного стенда). При испытании форсунку могут отсоединять от стенда вентилем. При недостижении минимального времени распылитель с иглой отбраковывают.

Давление начала впрыска (т.е. открытия форсунки) Рф н контролируется при медленном опускания рычага привода стенда. Следует иметь в виду, что большинство форсунок в процессе эксплуатация снижают Рф н особенно в первые часы работы. Значительно меньше этому дефекту подвержены современные форсунки ЯЗДА для КамАЗ и многосопловые Bosch конца 90-х годов, имеющие ступеньку на запорном конусе ниш и обратную разницу углов конусов (игла острее распылителя). С учетом естественного падения Рф н встречаются две его нормы, например для КамАЗ у новой форсунки модели “33” – Рф н = 22...22,7 МПа, а исправной в эксплуатации считается Рф н =2О МПа. Чем выше давление впрыскивания Рф, тем качественнее впрыск, при регулировке целесообразно ориентироваться на верхнюю границу интервал. Однако нельзя сильно завышать Рф н вo избежание ухудшения пуска и холостого хода. Автомобильные форсунки с регулированием Рф н с помощью винта уходят в прошлое. Регулировка шайбами под пружиной более трудоемкая, опасная сборкой с засорениями. Прокладки необходимо использовать закаленные из ремнаборов, в качестве временной меры - добавлять нарезанные из бритвы, закладывая их между двумя толстостенными фирменными прокладками.

В двухпружинной форсунке  проверить давление срабатывания форсунки по второй пружине в условиях эксплуатации трудно, поэтому контролю подвергается -только Рф н (т.е. открытие иглы по первой пружине). Таким образом, процедура не отличается от испытаний обычной форсунки. При необходимости выполнения большого объема работ со старыми форсунками требуется специальное приспособление с измерением силы предварительной затяжки второй пружины. Измерения проводят без подачи топлива на форсунке, накидная гайка которой вместо распылителя 13 с иглой 12 стягивает с корпусом 1 полую пробку, с деталями 8,9, 10,11. При этом измеряется усилие давления на втулку 11. Следует иметь в виду, что и в этом случае восстановление параметров форсунки неполное, т.к. не учитывается рост хода иглы до начала работы второй пружины.

Проверка пропускной способности распылителя наиболее правильно осуществлять методом статической проливки топливом при напоре не менее

Р=5 МПа. При этом пружина удалена. В условиях эксплуатации это испытание проводят редко, а в производственных условиях редко проливают отдельно сопловые отверстия (без иглы). Тем не менее, проливка форсунки - не столь сложная процедура, дающая интегральную оценку засоренности (закоксовывание) и износа сопловых отверстий. Обычно в процессе эксплуатации проходное сечение μF сопел растет в результате износа кромок и ствола отверстий, а с ним уменьшается давление и качество впрыска. Прочистку сопловых отверстий ведут проволочками и специнструментом (выпускаются в наборах). Важно не обломить инструмент, поэтому работают сидя, на чистом столе, при хорошем освещении (на всех заводах сопла сверлят только женщины). При работе с соплами полезна часовая лупа (наглазная с кронштейном).

Проверка электрогидравлических форсунок Common Rail. Форсунка должна пройти все выше описанные операции проверки, но тонкость ее заключается в том, что шариковый электроклапан не срабатывает без подачи давления в форсунку, а она никогда не может открыться при закрытом клапане. Для испытаний этих форсунок удобнее иметь полуавтоматический испытательный стенд с созданием напора приводным насосом или, по крайней мере, опрессовочный стенд увеличенной производительности (для испытания судовых, тепловозных форсунок). Необходим источник питания регулируемого постоянного напряжения 12...50 В. Обычно в Common-Rail используется напряжение удерживания клапана 12 В. Его и нужно использовать, но если клапан все же не срабатывает, а поднять давление выше не удается, можно постепенно повышать кратковременно прикладываемое напряжение. Полость слива (клапана) форсунки должна быть заполнена топливом. За счет утечек заполнение произойдет не скоро. Заполнить полости можно через штуцер (медицинским шприцем).

Конечно, можно проверить распылитель (большинство неисправностей связано с ним) в составе технологической форсунки обычной конструкции. Если допустить разборку, можно пойти и другим путем - демонтировать блок электроклапана. Однако если проверка осуществляется только профилактически, лучше форсунку не разбирать, а проверять, прикладывая одновременно напряжение и давление топлива.

Величина предварительной затяжки пружины (аналогична Рф н), для Common Rail не имеет принципиального значения, важно только, чтобы она не снизилась слишком сильно (например, в результате поломки пружины). При необходимости проверки предварительной затяжки запитывают клапан, открывают форсунку высоким давлением, сбрасывают его и определяют ее величину затяжки при последующем медленном подъеме давления (клапан остался открыт). Измеренное Рфн окажется существенно меньше давления первого открытия форсунки. Если они равны, значит, между впрысками клапан все же захлопнулся, следовательно, необходимо повторить опыт, повысив напряжения питания клапана.

Дефекты потери подвижности иглы могут быть обусловлены не только ее заеданием, но и заеданием поршня-мультипликатора запирания. Дать ответ на этот вопрос можно, отвернув накидную гайку распылителя. Пинцетом можно проверить подвижность мультипликатора. В противном случае необходима полная разборка форсунки. Немного меньшая разборка неминуема при потере подвижности клапана.

 

Доцент кафедры АТД МГТУ “МАМИ” Яркин Ю.К.

Телефоны  раб. 369-00-19

дом. 141-84-68