Диагностирование системы питания дизеля легкового автомобиля

 

Содержание.

Введение...................................................................................................................................3

1. Конструкция системы питания  дизельного двигателя.......................................................4

2. Средства  и методы диагностирования системы  питания дизеля.................16

2.1. Признаки  неисправной работы приборов  системы питания дизельных двигателей................................................................................................................16

2.2. Средства и методы диагностирования....................................................18

3. Расчет годовой экономии  при внедрении поста диагностирования  и срока его окупаемости........................................................................................................................................24

3.1. Определение затрат  на внедрение, эксплуатацию поста  диагностирования...............................................................................................................................24

3.2. Годовая  экономия средств при внедрении поста диагностирования.........26

Заключение.............................................................................................................................29

Библиографический список...................................................................................................30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Слово диагностика в переводе с греческого означает "способный распознать".

Технологический процесс  определения технического состояния  автомобиля без разборки и заключение о необходимом обслуживании или  ремонте называют диагностированием. Диагностика изучает формы проявления технических состояний, методы и  средства обнаружения неисправностей и прогнозирование ресурса работы объекта без его разборки. Она  позволяет количественно оценить  безотказность и эффективность  автомобиля и прогнозировать эти  свойства в пределах остаточного  ресурса или заданной наработки.

Надежность узлов и компонентов, устанавливаемых на современные  автомобили настолько высока, что  при своевременном выполнении замены изношенных и вышедших из строя в  результате старения материалов деталей  вероятность внезапного их отказа крайне мала. Отказы редко происходят спонтанно  и обычно являются следствием иногда продолжительного развития дефекта.

Обязательно следует принять во внимание все, иногда незначительные, симптомы и настораживающие сигналы, такие как: потеря развиваемой двигателем мощности, изменение показаний измерителей, возникновение необычных звуков и запахов и т.п.

На систему питания  дизельных двигателей приходится около 9% всех неисправностей автомобиля. Система  питания обеспечивает очистку топлива  и равномерное его распределение  по цилиндрам строго дозированными  порциями.

Двигателю легкового автомобиля особенно необходимы плавность и "эластичность", т.е. способность развивать высокий  крутящий момент в широком диапазоне  частот вращения колнчатого вала. В  этой области большие успехи были достигнуты как модернизацией самих  двигателей, так и применением  новых систем впрыска с электронным  управлением. Благодаря этому на легковых автомобилях используются быстроходные дизели с частотой вращения коленчатого вала до 5500 .

Сегодня дизели легковых автомобилей  в Европе оснащаются только системами  непосредственного впрыска топлива, т.к. расход горючего у них примерно на 15...20% меньше чем у дизелей с  разделенными камерами сгорания.

 

 

 

 

 

1. Конструкция системы питания дизельного двигателя. 

Рис. 1. Схема системы  питания дизеля:   1-топливный бак; 2-топливный фильтр; 3-ТНВД ; 4- подкачивающий насос; 5-регулятор частоты вращения коленвала; 6-педаль газа; 7-магистраль высокого давления; 8-форсунка; 9-сливная магистраль; 10-свеча накаливания.

    Система питания дизеля (рис.1) обеспечивает подачу очищенного дизельного топлива к цилиндрам, сжимает его до высокого давления, подает его в мелкораспыленном виде в камеру сгорания и смешивает с горячим (700-900 °С) от сжатия в цилиндрах (3-5 МПа) воздухом так, чтобы оно самовоспламенилось. Система питания дизелей в значительной степени отличается от системы питания бензиновых двигателей. Дизельный двигатель является двигателем с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия. Воздух и топливо подаются в цилиндры дизеля раздельно и там образуют горючую смесь. Смесь образуется в процессе впрыскивания топлива в цилиндр, а затем воспламеняется под воздействием высокой температуры. В конце такта сжатия под высоким давлением через форсунку впрыскивается определенное количество дизельного топлива. К началу третьего такта (рабочего хода) мелко распыленное топливо самовоспламеняется и на протяжении всего такта сгорает в цилиндре почти полностью.

Высвобождаемая  при этом энергия давит на поршень. Поршень снова движется вниз, преобразуя химическую энергию в механическую работу. Во время такта выпуска (четвертого такта) отработавшие газы вытесняются  движущимся вверх поршнем через  открытый выпускной клапан.

После этого двигатель снова начинает всасывать воздух для нового рабочего цикла. В дизелях дозировка и подача топлива осуществляются насосом высокого давления. Подкачивающий насос подает топливо к насосу высокого давления. В форсунку топливо подается насосом высокого давления по топливопроводу и отводится в топливный бак.

После завершения рабочего хода необходимо очистить цилиндры от продуктов сгорания.

Дизельное топливо отличается от бензина более высокой плотностью и смазывающей способностью. Для оценки способности дизельного топлива к самовоспламенению служит цетановое число. Цетановым числом называется процентное содержание цетана в его смеси с альфа-метилнафталином, при условии что эта смесь обладает такой же задержкой воспламенения, что и данное топливо. Существующие дизельные топлива имеют цетановое число >51 (по европейскому стандарту EN590); при этом для современных дизельных двигателей предпочтительнее более высокие числа.

Для рабочих процессов используются: неразделенная камера сгорания (рис.2) для двигателей с непосредственным впрыском топлива в цилиндр (Direct Injection Engine); разделенная камера сгорания (рис.3) с предкамерным процессом смесеобразования (Indirect Injection Engine).

 

Рис.2 Схема непосредственного  впрыска топлива.   1-многоструйный распылитель; 2- ω-образная  выемка в поршне; 3-свеча накаливания.

Рис.3 Разделенная камера сгорания.   1-форсунка со штифтовым распылителем; 2-предварительная камера; 3-отражающая  поверхность; 4-соединительный канал; 5-свеча накаливания.

 

Двигатели с неразделенной камерой  сгорания имеют более высокий  КПД и работают экономичнее (экономия – до 20%), чем двигатели с разделенными камерами, но у них выше уровень шума сгорания.

Для облегчения пуска дизеля в холодное время  применяются свечи накаливания (рис.4), которые отличаются от искровых свечей зажигания тем, что они являются просто электрическими нагревателями и подогревают холодный воздух перед подачей его в цилиндры двигателя в процессе пуска.

Контур низкого давления (рис.1) включает в себя топливный бак, фильтр тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос низкого давления, редукционный клапан низкого давления. Как дополнительное оборудование может устанавливаться радиатор блока управления, дополнительный насос, совмещенный с топливоподкачивающим насосом и установленным в бак, охладитель избыточного топлива в системе обратного слива.

Рис.5 Фильтр тонкой очистки топлива  с влагоотделителем.   1-подвод; 2-отвод очищенного топлива; 3-фильтрующий  элемент;4-пробка; 5-крышка; 6-корпус; 7-распорная  трубка; 8-водосборник.

 Топливный бак должен удовлетворять требованиям безопасности: защищен от коррозии, выдерживать давление по меньшей мере 0,3 бар (избыточное давление стравливается через специальные отверстия и предохранительные клапаны, встроенные в бак), топливо не должно вытекать из бака при его наклонах, находиться отдельно от двигателя.

В топливных магистралях низкого  давления наряду с металлическими трубками используются гибкие шланги, армированные стальной сеткой.

Топливные фильтры (рис.5) предназначены для  удаления твердых частиц и других компонентов, вызывающих износ агрегатов  системы впрыска.

Рис.6 Топливоподкачивающий электронасос.   1-штуцер  подачи к ТНВД; 2-якорь; 3-насос; 4-ограничитель  давления; 5-штуцер забора; 6-обратный  клапан.

На  легковых автомобилях устанавливаются  топливоподкачивающие насосы: электронасосы, шестеренчатые (Common Rail), для систем насос-форсунок – роторный с запирающими клапанами и сдвоенный (насос и вакуумный нагнетатель для усилителя тормозов), шиберный роликовый насос (встроен в корпус ТНВД)

Редукционный  клапан служит для обеспечения необходимой величины низкого давления.

Радиатор  системы охлаждения топлива необходим  для охлаждения сливаемого топлива.

Топливный насос высокого давления.

Самым сложным и дорогим устройством  системы питания дизеля является топливный насос высокого давления (ТНВД).

ТНВД не только создает давление топлива, но и распределяет его по форсункам соответствующих цилиндров  в соответствии с порядком работы двигателя. Форсунки соединяются с ТНВД трубопроводами высокого давления.

С 1960 г. дизели легковых автомобилей используют ТНВД роторного типа. Роторный ТНВД представляет собой устройство с  вращающимся кулачковым валом, имеющим  один выступ, который воздействует на плунжерные пары, расположенные  радиально (радиальное движение плунжера), число которых также соответствует числу цилиндров двигателя. Такие насосы называются распределительными.

Они отличаются от рядных компактностью и меньшей себестоимостью в производстве. Механические устройства (а в последнее время электронные), встроенные в насос, регулируют момент впрыска, поворачивая вперед или назад кулачковый вал и подачу топлива, с помощью отсечных клапанов, сбрасывающих давление, когда впрыснуто достаточное количество топлива. Следует отметить, что начало впрыскивания должно быть точно установлено по времени, в пределах ±1° поворота коленчатого вала, с целью поддержания оптимального расхода топлива и токсичности отработавших газов.

Плунжерная пара представляет собой поршень (плунжер) и цилиндр (втулка) небольшого размера. Во втулке на разном уровне просверлены два отверстия. Через одно отверстие (впускное) топливо поступает, а через другое (выпускное) отводится. В многоплунжерном насосе, ТНВД с радиальным движением плунжера, число плунжерных пар равно числу цилиндров двигателя и каждая пара снабжает топливом определенный цилиндр (рис.7).

Рис.7 Схема работы плунжерной пары.   I-впуск топлива (наполнение); II-начало движения плунжера; III-момент начала нагнетания; IV-момент отсечки подачи. А-отсечная кромка; Б-перепускное окно; В-впускное окно; Г-надплунжерное пространство; Д-разгрузочный поясок; Е-запорная часть клапана. 1-кулачек; 2-толкатель; 3-плунжер; 4-втулка плунжера; 5-нагнетательный клапан; 6-пружина.

Плунжерные пары установлены в корпусе ТНВД, в котором имеются каналы для подвода и отвода топлива (рис.7). Каждый плунжер на боковой поверхности   

имеет специальную спиральную канавку — отсечную кромку. В нижней части корпуса ТНВД на подшипниках качения установлен кулачковый вал, который приводится от коленчатого вала двигателя. Все плунжеры с помощью пружин прижимаются к соответствующим кулачкам. При вращении кулачкового вала кулачки в определенной последовательности перемещают плунжеры  внутри втулок. При движении плунжера вверх он сначала закрывает выпускное отверстие во втулке, а затем впускное.

Под давлением  топлива открывается нагнетательный клапан, находящийся сверху гильзы, и топливо поступает через  трубопроводы высокого давления к соответствующим  форсункам.

В распределительных ТНВД с управлением регулирующей кромкой работающих по принципу аксиального движения плунжера все цилиндры двигателя обслуживает только один элемент высокого давления - плунжер-распределитель. Конструктивные узлы распределительного ТНВД показаны на рис.8.

Форсунка (рис.9). Нажимная пружина в корпусе форсунки давит на иглу распылителя. Упругость пружины определяет давление открытия форсунки. Топливо проходит через стержневой фильтр, по каналу давления в корпусе форсунки и через корпус распылителя к седлу. В процессе впрыскивания игла распылителя поднимается давлением впрыска (110...170 бар при штифтовых распылителях и 150...350 бар при безштифтовых). Впрыскивание заканчивается, когда давление впрыска снижается настолько, что нажимная пружина иглы распылителя прижимает ее к седлу. Момент начала впрыска определяется давлением. Процесс впрыскивания прекращается в момент, когда канавка отсечной