Техническое обслуживание и текущий ремонт системы питания дизельных двигателей

 

 

Система питания дизельного двигателя служит для раздельной подачи в требуемые моменты времени и в требуемом количестве воздуха и топлива в цилиндры двигателя, где и происходит смесеобразование, а также для удаления отработавших газов и глушения их на выпуске. Основными элементами ее являются: топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, воздушный фильтр, подкачивающий насос, топливный насос высокого давления (ТНВД) с регулятором частоты вращения и муфтой опережения впрыска топлива, форсунки, трубопроводы низкого и высокого давления, выпускной тракт. На них приходится около 5…10 % неисправностей автомобилей с дизельными двигателями. Характерными неисправностями являются: нарушение герметичности, загрязнение фильтрующих элементов, разрегулировка и износ плунжерных пар ТНВД, разрегулировка и негерметичность форсунок (табл.2.5)

 

Таблица 2.5 – Основные неисправности системы питания дизельного двигателя

Признак	Неисправность	Способ устранения
1. Затруднен пуск двигателя, неустойчивая работа двигателя.	Нарушена герметичность системы питания. Засорение топливных фильтров.   Неисправности ТНВД. Нарушение работы форсунок. Неправильно отрегулирована частота вращения холостого хода.	Проверить герметичность и устранить неплотности.   Промыть или заменить фильтрующие элементы. Проверить и отрегулировать ТНВД. При необходимости заменить изношенные детали. Снять форсунки и проверить на работоспособность. Заменить изношенные элементы или форсунки в целом. Проверить и отрегулировать частоту вращения холостого хода.
2. Неравномерная и «жесткая» работа двигателя. Отработавшие газы – черного цвета	Неправильный угол опережения впрыска топлива. Разрегулировка цикловой подачи ТНВД	Проверить и отрегулировать угол опережения впрыска топлива.   Проверить и отрегулировать цикловую подачу ТНВД
3. Двигатель не развивает мощность, повышенный расход топлива	Загрязнение воздушного фильтра.   Разрегулировка цикловой подачи.   Износ или загрязнение форсунок.   Разрегулировка угла опережения впрыска топлива.	Очистить или заменить фильтрующий элемент.   Проверить и отрегулировать цикловую подачу ТНВД. Проверить работу форсунок. Очистить форсунки, отрегулировать давление впрыска. При необходимости заменить изношенные элементы или форсунки в целом. Проверить и отрегулировать угол опережения впрыска топлива.
4. Двигатель чрезмерно увеличивает частоту вращения	Нарушение работы регулятора	Проверить работу и отрегулировать регулятор частоты вращения.

 

В процессе эксплуатации наиболее интенсивно изнашиваются плунжерные пары ТНВД и форсунки, теряют свою упругость пружины.

При возникновении признаков неисправностей необходимо провести поэлементное диагностирование системы питания. Ее негерметичность проверяется визуально по наличию подтеканий. Далее запускают двигатель, устанавливают малую частоту вращения коленчатого вала и слегка отворачивают пробку фильтра тонкой очистки. Если в системе есть воздух, то из-под пробки будет вытекать пена. После появления струи топлива пробку заворачивают. Герметичность системы можно проверять методом опрессовки. Для этого отсоединяют подводящий трубопровод от топливного бака и подсоединяют к прибору, подающему в него топливо под давлением 300 кПа, а отводящий трубопровод глушат. В негерметичных местах соединений наблюдают подтекание топлива. Герметичность восстанавливают подтяжкой резьбовых соединений, заменой уплотнений и трубопроводов.

Форсунки диагностируют по показателям герметичности, давления впрыска и качества распыливания топлива на приборах типа КИ-3333А, КИ-22203М, КИ-562, ESP-100, М-106 и других.

При проверке герметичности форсунки ее устанавливают на прибор (рис.2.30), заворачивают регулировочный винт и рычагом 6 плунжерного насоса 2 прибора доводят давление до 30 МПа, которое контролируют манометром 1. Наблюдают за снижением давления и замеряют время его уменьшения от 28 до 23 МПа. Для новых форсунок время падения должно быть не менее 15…20 секунд, для подношенных – не менее 5 с.

При регулировке давления начала подъема иглы форсунки отворачивают регулировочный винт пружины, одновременно приводят в действие плунжерный насос 2 прибора и фиксируют давление, при котором осуществляется впрыск по манометру 1.

1 – манометр; 2 – плунжерный насос; 3 – гайка крепления форсунки; 4 – штуцер; 5 – основание; 6 – рычаг насоса; 7 – кран; 8 – запорный вентиль; 9 – топливный бачок

Рисунок 2.30 – Схема прибора для проверки форсунок

 

Оно должно быть для легковых автомобилей 11…15 МПа, для грузовых – 16…22 МПа, причем большие значения устанавливаются для двигателей с турбонаддувом. После регулировки необходимо затянуть контргайку регулировочного винта и вновь проверить правильность регулировки на приборе. На некоторых форсунках давление впрыска изменяется с помощью регулировочных шайб, устанавливаемых под пружину распылителя.

При проверке качества распыливания делают несколько впрысков топлива через форсунку. Оно должно впрыскиваться в туманообразном виде, равномерно распределяясь по поперечному сечению конуса струи и по каждому отверстию распылителя. Неравномерное распыливание или подтекание топлива в начале и в конце впрыска не допускается.

Диагностирование топливоподкачивающего насоса осуществляется по его производительности при заданном протидавлении (0,05…0,17 МПа) и развиваемому давлению при закрытом нагнетательном канале.

Диагностирование можно осуществить на стендах типа КИ-921М, КИ5205, «Стар-12», ESP-707 и других, после демонтажа насоса с двигателя. Его закрепляют с помощью винтового зажима 6 (рис.2.34) и подключают к питающей системе стенда (рис.2.31)

Частота вращения привода стенда (в мин^-1) при испытаниях должна соответствовать

, (2.13)

где w _max – максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя.

 

1 – мерный сосуд; 2 – трехходовой кран; 3 – испытуемый насос

Рисунок 2.31 – Схема соединений топливопроводов при диагностировании подкачивающего насоса на стенде типа КИ-5205

 

Значение счетчика-автомата стенда 6 (рис.2.32), считающего количество оборотов привода, а, соответственно, и число рабочих ходов подкачивающего насоса (т.к. за один оборот привода осуществляется один рабочий ход насоса) устанавливают равным w _с. Включают стенд, устанавливают частоту вращения привода w _с, затем одновременно кнопкой 3 на пульте стенда включают счетчик-автомат и поворачивают трехходовой кран в положение «замер». При достижении счетчиком-автоматом положения «0» (контролируется по табло 4) перекрывают поступление топлива в мерный цилиндр. Так как один рабочий ход делается за один оборот привода, а подача топлива осуществляется за n оборотов при частоте вращения w _с (в мин^-1), причем n = w _с, то эти рабочие ходы были сделаны за одну минуту. Следовательно, в мерном сосуде будет топливо, поступившее от насоса за одну минуту. Нормативное значение производительности топливоподкачивающих насосов лежит в пределах 2…4 л/мин. При перекрытом нагнетательном трубопроводе и включенном стенде определяют максимально развиваемое давление. Для разных типов насосов оно лежит в пределах 0,1…0,4 МПа.

1 – тумблер «сеть»; 2 – кнопка остановки счетчика-автомата; 3 – кнопка включения счетчика-автомата; 4 – табло измеряемых параметров; 5 – табло электронного тахометра; 6 – устройство задания числа циклов; 7 – кнопка измерения подачи; 8 – кнопка измерения углов впрыска; 9 – кнопка измерения длительности впрыска

Рисунок 2.32 – Схема пульта стенда

Техническое состояние фильтра определяется по снижению производительности насоса при его работе без фильтра и с фильтром. Для этого в напорный трубопровод насоса подключают фильтр (рис.2.33) и снова оценивают его производительность.

Уменьшение производительности определяется:

, (2.14)

где Q_н – производительность насоса без фильтра, л/мин;

Q_ф – производительность насоса с фильтром, л/мин.

Допускается снижение производительности насоса не более 60%. При больших значениях DQ фильтрующий элемент очищают или заменяют.

1 – мерный цилиндр; 2 – трехходовой кран; 3 – насос; 4 – испытуемый фильтр

Рисунок 2.33 – Схема соединений топливопроводов при диагностировании фильтров

При диагностировании ТНВД определяются углы подачи секциями насоса, величина и равномерность подачи отдельными секциями, работоспособность муфты опережения впрыска топлива и работоспособность регулятора ТНВД на начало и полное отключение подачи. Насос проверяют на стенде (рис.2.34) совместно с комплектом исправных и отрегулированных форсунок при температуре топлива в системе стенда 25…30 °С.

1 – корпус; 2 – подставка для ТНВД; 3 – привод насоса;

4 – манометр; 5 – тахометр; 6 – кронштейн для подкачивающего насоса; 7 – поворотная ось держателя мензурок; 8 – датчик моментов впрыска; 9 – держатель форсунки; 10 – включатель стенда; 11 – тумблер включения датчика впрыска; 12 – держатель трубопроводов низкого давления; 13 – мерная мензурка; 14 – стробоскопическое устройство; 15 – распределительный кран; 16 – штуцера для подключения напорных и сливных трубопроводов; 17 – маховичок вариатора; 18 – пульт включения стендового насоса; 19 – пульт включения электродвигателя привода стенда

Рисунок 2.34 – Схема стенда для диагностирования топливной аппаратуры дизельного двигателя

Перед диагностированием насос устанавливают на подставку 2, кулачковый вал ТНВД соединяют с валом привода стенда, подключают питающие и отводящие трубопроводы. Рычаг управления подачи топлива устанавливают и фиксируют в положении максимальной топливоподачи. При определении углов начала подачи к каждой секции присоединяют прозрачные трубопроводы низкого давления, а их вторые концы вставляют в держатели 12. включают привод стенда, чтобы трубопроводы заполнились топливом, и в них не было пузырьков воздуха. Останавливают стенд и медленно, вручную проворачивая привод стенда, наблюдают за началом вытекания топлива из трубопроводов, фиксируя при этом по подвижной шкале стробоскопа 14 углы начала подачи. Для 4-х секционного насоса топливо должно подаваться секциями через 90°, для 6-ти секционного – через 60°, для 8-ми секционного – через 45°. Отклонение интервала между началами подачи секциями насоса относительно первой не должно превышать ± 0,5° при минимальной топливоподаче, а при максимальной – не более 3…5°. В противном случае осуществляют их регулировку (например, для топливной аппаратуры ЯМЗ – болтами толкателя насоса).

При проверке производительности и равномерности подачи секциями ТНВД отсоединяют от насосных секций трубопроводы низкого давления и подключают трубопроводы высокого давления длиной 400 ± 3 мм, а вторые их концы подключают к форсункам, установленным в держателях 9. На счетчике-автомате устанавливают число циклов, равное w_с и нажимают кнопку «подача» на пульте стенда. Запускают стенд и устанавливают маховичком вариатора требуемую (w_с) частоту вращения. Включают кнопку «пуск» на пульте стенда (рис.2.32), при этом открывается шторка, открывающая подачу топлива в мерные мензурки 13 (рис.2.34). После выполнения требуемого числа циклов (оборотов привода стенда) шторка автоматически перемещается, закрывая подачу топлива от форсунок в мензурки. Величина топливоподачи составляет для различных двигателей 60…122 см³.

Неравномерность подачи секциями не должна превышать 2%:

(2.15)

где V_max – максимальная подача;

V_min – минимальная подача.

При необходимости осуществляют регулировку (как правило, путем поворота плунжера относительно его оси).

Работу автоматической муфты опережения впрыска топлива проверяют на стенде с помощью стробоскопического устройства. Для этого запускают стенд, включают кнопку «углы» на пульте стенда и по табло 4 (рис.2.32) определяют углы впрыска первой секции на частоте вращения 600 ± 10 мин^-1 и w_с. Их разность при исправной муфте должна быть в пределах 5…6°.

При проверке регулятора на начало и полное отключение подачи топлива определяют цикловую топливоподачу при частотах вращения примерно w_с + 25 мин^-1, w_с + 50 мин^-1 и w_с + 100 мин^-1. При w_с + 25 должно произойти некоторое снижение топливоподачи по сравнению с подачей на частоте вращения w_с , при w_с + 50 - топливоподача должна снизиться на 30…50%, при w_с + 100 - подача секциями должна быть полностью прекращена. При необходимости проводят регулировку регулятора.

Указанные диагностические работы выполняются в топливном участке на снятых с автомобиля агрегатах топливной системы. Некоторые из них могут проводиться непосредственно на автомобиле. Проверка угла опережения впрыска проверяется с помощью индикатора момента впрыска (для одноплунжерных насосов легковых автомобилей) или моментоскопа (рис.2.35), устанавливаемого на штуцер первой секции ТНВД вместо трубопровода, идущего к первой форсунке. Он представляет собой небольшой топливопровод 3, заканчивающийся стеклянной трубкой 1 для наблюдения за движением топлива. Медленно проворачивают коленчатый вал двигателя до момента начала движения топлива в стеклянной трубке и определяют угол опережения впрыска (метки углов опережения впрыска нанесены на маховике, а риска или стрелка – на картере сцепления в лючке, который как правило закрывается крышкой). Если он не соответствует рекомендованному значению (15…22°), то осуществляют регулировку. Для этого отпускают болты крепления привода насоса и поворачивают вал насоса по направлению вращения - если необходимо уменьшить угол или против направления вращения – для увеличения угла опережения впрыска. После затяжки болтов проверку повторяют.

1 – стеклянная трубка; 2 – уплотнительная переходная трубка; 3 – топливопровод; 4 – гайка; 5 – ТНВД

Рисунок 2.35 – Схема подключения моментоскопа

 

Диагностирование топливной аппаратуры непосредственно на автомобиле может осуществляться с помощью мотор-тестеров типа М2-3. Он обеспечивает определение: частоты вращения коленчатого вала; угол опережения подачи топлива (УОПТ), параметров впрыскивания топлива. По характеру получаемых осциллограмм давления дополнительно можно определить: износ нагнетательного клапана и плунжерной пары, поломку пружины толкателя плунжера, техническое состояние распылителя форсунки и др. При испытаниях к первой форсунке подключается датчик давления. Далее запускают двигатель и для измерения угла опережения подачи топлива находят в меню мотор-тестера режим «УОПТ». Одновременно освещают на двигателе метки впрыска лучом стробоскопического устройства и с помощью его потенциометра совмещают подвижную и неподвижную метки. На экране (рис.2.36, а) появится значение УОПТ. Переходя в режим другой команды, получают параметры впрыска топлива: максимальное и остаточное давление (в МПа), а также длительность впрыска в миллисекундах (рис.2.36, б). Двигатель должен работать на холостом ходу.

а) б)

Рисунок 2.36 – Изображения на экране мотор-тестера при диагностировании топливной аппаратуры

Входя в режим «ВПРЫСК» можно получить на экране мотор-тестера осциллограммы давления впрыска. Сопоставляя их с осциллограммами, полученными при различных неисправностях топливной аппаратуры (рис.2.37), выявляют место и характер неисправностей в испытуемых ТНВД и форсунках. Штриховой линией на приведенных осциллограммах показана диаграмма давления для исправной топливной аппаратуры, сплошной линией - диаграммы давления при наличии различных неисправностей топливной аппаратуры.

Кроме диагностических, по элементам топливной аппаратуры проводятся профилактические и ремонтные работы. При ежедневном обслуживании необходимо, особенно в зимний период эксплуатации, сливать отстой из топливных фильтров и бака. Если смазка ТНВД осуществляется отдельно (не связана с системой смазки двигателя), то проверяется уровень масла в картерах ТНВД и регулятора частоты вращения коленчатого вала. При ТО-1 внешним осмотром проверяется состояние приборов питания, их крепление и герметичность соединений; проверяется действие привода ТНВД. При ТО-2 дополнительно проверяется исправность механизма управления топливоподачей и останова двигателя, оценивается надежность пуска двигателя и частота вращения коленчатого вала в режиме холостого хода. При необходимости ее регулируют. Определяют дымность отработавших газов. Через одно ТО-2 снимают и проверяют форсунки, определяют и регулируют угол опережения впрыска топлива. При сезонном обслуживании снимают с двигателя ТНВД, промывают его и подвергают поэлементному диагностированию с последующими регулировками.

Если при проверках выявлены неисправности элементов топливной аппаратуры, которые невозможно устранить регулировочными работами, по ним проводится ремонт. Первоначально они подвергаются наружной очистке и мойке в керосине. После разборки детали промывают в авиационном бензине или растворителе (например, в уайт-спирите), а затем в очищенном дизельном топливе. Распылители форсунок очищают от нагара деревянным бруском, пропитанным

 

а)     б)   в)   г)     д)

а – при износе нагнетательного клапана; б – при износе плунжерной пары; в – при суммарном износе нагнетательного клапана и плунжерной пары; г – при закоксовании сопловых отверстий распылителя форсунки; д – при уменьшении давления начала подъема иглы распылителя форсунки

Рисунок 2.37 – Отображаемые мотор-тестером осциллограммы при наличии неисправностей топливной аппаратуры

 

моторным маслом. Сопловые отверстия прочищают стальной или медной калиброванной проволокой. Если обнаружено подтекание топлива при распыливании или заедание иглы при перемещении ее в корпусе распылителя, то узел заменяют.

Элементы подкачивающего насоса и ТНВД заменяют, если обнаружены значительные износы на их рабочих поверхностях.

Пружины проверяют на неперпендикулярность и усталостный износ. Неперпендикулярность определяется после установки пружины на поверочную плиту. При отклонении боковой поверхности пружины более чем на 2 мм, пружина заменяется (плунжерные пружины заменяются сразу комплектом). Усталостный износ определяется штангенциркулем по длине пружины в свободном состоянии. Если она не соответствует нормативной, пружина также заменяется новой.

Топливопроводы высокого давления выбраковываются, если имеются значительные вмятины, сквозные повреждения и радиусы изгибов менее 30 мм.

При повреждении топливных баков, их подвергают наружной очистке, промывают моющим раствором и горячей водой внутреннюю полость для удаления паров дизтоплива. Небольшие трещины устраняют пайкой оловянисто-свинцовым припоем. На большие трещины накладывают заплаты с припайкой их краев либо газовой сваркой.