Дизельные двигатели. Система питания дизельного двигателя
 Скачать 62.19 Kb.
|
|
Дипломная работа на тему: система питания дизельного двигателя Оглавление: Введение Назначение системы электропитания дизельного двигателя Воздушная система Обоснование для диагностики системы электроснабжения дизельных двигателей грузовых автомобилей Физические принципы диагностики силовой системы дизельных двигателей грузовых автомобилей. Методы, инструменты и устройства для диагностики системы питания дизельного двигателя Технология диагностики системы электроснабжения дизельных двигателей Заключение Список литературы  Дипломная работа на тему: система питания дизельного двигателя Введение Уровень автомобилизации современного мирового общества предъявляет все более высокие требования к надежности автомобильного транспорта с целью обеспечения его технико-экономических характеристик и снижения техногенного воздействия, особенно выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду. Грузовые автомобильные перевозки играют значительную роль в транспортном секторе нашей страны, обслуживая предприятия и организации всех форм собственности, а также широкую общественность. По оценкам, на долю автомобильного транспорта приходится 75-77% грузовых перевозок. В настоящее время отечественная и мировая автомобильная промышленность отказывается от использования несовершенных двигательных установок ДВС и переходит к использованию более современных, в том числе электронных двигательных установок для дизельных двигателей грузовых автомобилей. В то же время, наблюдения показали, что сложность системы привела к увеличению функциональных и параметрических ошибок. Это определяет необходимость совершенствования существующих и разработки новых методов и средств диагностики системы питания дизельных двигателей. Задача обеспечения качества диагностических работ энергосистемы может быть успешно решена только на основе использования современных информационных технологий, основанных на достижениях отечественных и зарубежных системных диагностических технологий. Однако, несмотря на вышесказанное, в нашей стране и в настоящее время все еще широко используются грузовые автомобили в 90-х и даже 80-х годах, что не позволяет отказаться от известных, ранее внедренных, методов и инструментов диагностики силовой установки дизельных двигателей. Таким образом, вопросы диагностики силовой системы дизельных двигателей грузовых автомобилей, проблемы формирования новых надежных методов диагностики всегда будут оставаться актуальными. Назначение системы электропитания дизельного двигателя Назначение системы дизельного двигателя — подача топлива в цилиндры в необходимом количестве и под достаточным давлением вовремя при любых условиях эксплуатации и при любой температуре окружающего воздуха. Дизельная двигательная установка состоит из: — Система подачи топлива; — Система воздушного потока. Топливные системы Схема системы подачи топлива в двигатель грузовика показана на рисунке 1. Как правило, система подачи топлива включает в себя компоненты, расположенные снаружи двигателя (на раме или в кузове транспортного средства) и на двигателе. К первым относятся топливные баки 1, бак сбора топлива 7, насос подачи топлива 10 перед пуском, клапан распределения топлива 11, топливные магистрали низкого давления и некоторые другие узлы. К последним в основном относятся основной топливный питающий насос 8, топливный насос высокого давления (HPF) 5, инжекторы 4 и топливные магистрали высокого давления. Во время работы двигателя топливо забирается из топливных баков основным топливным насосом и подается под давлением 0,05 … 0,1 МПа к НАСОС ВПРЫСКА ТОПЛИВА. На пути от баков к насосу топливо проходит через распределительный клапан, подпорный насос и фильтр грубой очистки 9. Если в автомобиле только один топливный бак или несколько баков общаются друг с другом, то распределительный клапан отсутствует. Перед подачей топлива из насоса в инжекторный насос оно очищается от мельчайших примесей в фильтре тонкой очистки 3. Впрыскивающие секции насоса для впрыска топлива, приводимые в действие коленвалом двигателя, подают топливо под высоким давлением (до 50 МПа и более) к форсункам в требуемом количестве в определенные моменты времени в соответствии с рабочим циклом и порядком работы двигателя. Топливо впрыскивается в камеры сгорания через форсунки, ввинченные в головку цилиндра в моменты завершения компрессионного хода в цилиндрах. Перед пуском двигателя система заправляется топливом и подается в систему впрыска топлива с помощью топливного насоса перед пуском. После запуска насос не работает. Если воздух поступает в насос впрыска топлива и трубопроводы высокого давления, соединяющие его с топливными форсунками, подача топлива в цилиндры прерывается. Это также будет мешать нормальной работе двигателя. Для предотвращения попадания воздуха в топливную форсунку в самой высокой точке системы на пути подачи топлива к топливной форсунке установлен воздушный сепаратор. Обычно воздушный сепаратор располагается в крышке фильтра тонкой очистки. Перед пуском двигателя, при необходимости, накопленный в воздушном сепараторе воздух направляется через клапан (клапан) 2 в воздушные полости топливных баков 1 для выпуска воздуха. Для этого, при остановленном двигателе, откройте кран (клапан) и закачайте в систему насос перед пуском. В этом случае топливо вытесняет воздух из воздушного поддона в воздушное пространство топливного бака через клапан распределения топлива (как показано на рисунке) или непосредственно. Топливо, сбрасываемое в форсунках между иглой и распылителем, сбрасывается по дренажным линиям в специальный бак 7 или в основной топливный бак. Топливные баки используются для хранения топлива. Они могут иметь различные конфигурации и мощности в зависимости от конструкции конкретного транспортного средства. Общая вместимость топливных баков определяется дальностью полета транспортного средства (обычно не менее 500 км). Чаще всего резервуары изготавливаются из листовой стали или высокопрочной пластмассы, устойчивой к химически активному топливу. Для защиты от коррозии внутренние поверхности стальных резервуаров покрыты бакелитовой краской, оцинкованной или луженой. Для повышения жесткости резервуаров иногда в стенах пробиваются канавки, а внутри резервуаров устанавливаются сплошные перегородки, которые также уменьшают свободную поверхность топлива и ослабляют его вибрацию во время движения транспортного средства. Горловины заправочных горловин топливных баков, как правило, оснащены тканевыми фильтрами. Капельницы размещаются в нижней части танков. Если бак имеет большую вместимость, то топливо сливается через отверстие с пробкой и шаровым краном, расположенным над ловушкой. В этом случае используется специальная трубка-ключ со шлангом. Воздушное пространство резервуаров соединено с атмосферой дренажными трубами или другими специальными устройствами, которые предназначены для исключения проникновения огня во внутреннюю полость резервуара и утечки топлива в случае внезапных вибраций транспортного средства, а также (по возможности) для обеспечения очистки воздуха, поступающего в резервуары. В прошлом для измерения количества топлива в баках использовались измерительные щупы. На сегодняшний день наиболее распространенными являются электрические поплавковые датчики, которые посылают электрический сигнал, пропорциональный уровню топлива, на дисплей приборной панели автомобиля. Главный топливный насос обеспечивает непрерывную подачу топлива из баков в топливный инжектор при работающем двигателе. Обычно он приводится в движение коленчатым или распределительным валом двигателя. Можно также использовать автономный электродвигатель, питающийся от генератора переменного тока транспортного средства. Электропривод обеспечивает бесперебойную подачу топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала и возможность аварийного отключения всей системы. Существуют различные конструкции топливных дожимных насосов. Это могут быть шестеренчатые, плунжерные насосы (поршневые насосы) или пластинчато-роторные насосы (пластинчатый тип). Как правило, используются плунжерные и пластинчато-роторные насосы. Плунжерный топливный насос состоит из корпуса насоса 5, плунжера 7 с пружиной 6, плунжера 10 с роликом 11, пружины 9 и штока 8, а клапаны — вход 4 и выход 1 с пружинами. Плунжер и таран можно перемещать вверх и вниз. Движение вверх обеспечивается вращением эксцентрика 12, который становится единым с распределительным валом инжекторного насоса; движение вниз обеспечивается пружинами 6 и 9. При спуске эксцентриковый выступ роликового плунжера движется вниз под действием пружины b и заставляет находящееся под ним топливо попасть в нагнетательную линию насоса. В это время выхлопной клапан закрыт, а входной клапан открыт из-за вакуума над плунжером, и топливо поступает из впускной линии в полость над поршнем. При движении клапана и плунжера вверх впускной клапан закрывается под давлением топлива, а выхлопной клапан открывается и топливо поступает из верхней камеры в нижнюю камеру под плунжером. Таким образом, давление на топливо оказывается только при движении плунжера вниз. Если подача топлива к двигателю снижается, то давление в нагнетательной линии насоса повышается, как и давление в полости под поршнем. В этом случае плунжер не может двигаться вниз даже под действием пружины 6, а плунжер со штоком движется медленно. Когда топливо расходуется, давление в выхлопной камере снижается, и плунжер снова начинает двигаться вниз под действием пружины 6, обеспечивая тем самым подачу топлива. Плунжерный топливный насос обычно комбинируется с насосом 2 ручного всасывания топлива. Этот насос устанавливается на входе главного топливного насоса и управляется вручную путем перемещения поршня 3 со штоком поршня. Когда поршень поднимается вверх, под ним создается вакуум, впускной клапан открывается и топливо заполняет нижнюю поршневую камеру. При движении поршня вниз впускной клапан закрывается, а клапан нагнетания открывается, позволяя топливу продолжать поступать по топливной магистрали. В дизельных двигателях тяжелых коммерческих автомобилей в основном используются роторно-поршневые топливные насосы (рис. 3.). Ротор 7 насоса приводится в движение коленчатым валом двигателя. В роторе имеются пазы, в которые вставляются пластины 6. Один (внешний) конец пластин скользит по внутренней поверхности направляющего сепаратора 8, другой (внутренний) конец — по окружности плавающего штифта 5, эксцентричного к оси ротора, скользящего попеременно из и в ротор. Ротор и пластины делят внутреннюю полость направляющей чаши на камеры A, B и C, объем которых непрерывно изменяется при вращении ротора. Объем камеры А увеличивается так, что в ней создается отрицательное давление, под действием которого топливо всасывается из впускной трубы. Объем камеры В уменьшается, давление повышается, и топливо вытесняется в выходную полость насоса. Топливо в камере В поступает от входа в чашку к выходу. Когда давление в нагнетательной полости поднимается до определенного уровня, редукционный клапан 2 открывается, преодолевая усилие пружины 7, и излишки топлива возвращаются во впускную полость насоса. При этом поддерживается постоянное давление в выходной полости и в выходном трубопроводе. Перед пуском, когда двигатель и, следовательно, главный топливный насос не работают, топливо может подаваться с помощью подпорного насоса. В этом случае перепускной клапан 3 открывается и преодолевает усилие пружины 4. В закрытом положении палета этого клапана перекрывает отверстия в паллете редукционного клапана. Перед пуском двигателя система заправляется топливом с помощью заливочного насоса стартового топлива 10 и подается в насос высокого давления. В прошлом широко использовались плунжерные и мембранные насосы с ручным приводом. Однако в настоящее время все чаще используются центробежные насосы, приводимые в действие электродвигателем, работающим от аккумулятора. Они обеспечивают более быструю подачу топлива, не требуют от водителя мышечной силы и могут быть использованы в качестве аварийного насоса в случае выхода из строя основного насоса подачи топлива. В фильтре грубой очистки 9 и фильтре тонкой очистки 3 топливо очищается от механических примесей и воды. Частицы размером 20…50 мкм, составляющие 80…90% от общей массы всех примесей, задерживаются в фильтре грубой очистки, который устанавливается перед главным топливным насосом 8. Фильтр тонкой очистки, расположенный между основным топливным насосом и насосом впрыска топлива, задерживает частицы размером 2…20 микрон. В настоящее время на дизельных электростанциях используются следующие типы фильтров: сетчатые, ленточные и пластинчатые. В тканевых фильтрах фильтрующий элемент представляет собой металлическую сетку. Он может состоять из концентрических цилиндров, через стенки которых форсируется топливо, или из дисковых секций, выстроенных на центральной трубе с отверстиями в стене и соединенных с выпускной трубой. В пазовом фильтре ленты фильтрующий элемент представляет собой гофрированную чашку, на которую наматывается профилированная лента. Через промежутки между поворотами полосы, создаваемые выступами, топливо переходит из пространства, окружающего фильтрующий элемент, в полости между гофрированной чашкой и полосой, а затем — в полость между дном и крышкой чашки, из которой оно выходит через выходной патрубок. Фильтрующий элемент пластинчато-зазорного фильтра представляет собой полый цилиндр, состоящий из одинаковых тонких круглых дисков с изогнутыми выступами. Эти проекции образуют промежутки между дисками. Топливо поступает на внешнюю и внутреннюю поверхности цилиндра и очищается через зазоры между дисками. Очищенное топливо направляется через торцевые отверстия дисков в верхнюю часть фильтра к выпускному отверстию. Фильтр грубой очистки часто комбинируется с отстойником для воды в дизельном топливе. В этом случае необходимо периодически выворачивать пробку сливного отверстия, чтобы удалить из нее скопившуюся воду. В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элементов обычно используются картонные элементы типа «мультиструйная звезда» или упаковки из картонных и войлочных дисков. Менее распространенными являются картриджи с механической упаковкой, поглощающей примеси (например, минеральная вата), картриджи с тканевой или нитевидной намоткой и т.д. Высоконапорный топливный насос 5 предназначен для точного дозирования топлива и подачи его к форсункам 4 при требуемом давлении и в заданное время. В рядных двигателях такой насос устанавливается сбоку, в верхней половине картера. В V-образных двигателях она устанавливается в разделение цилиндров. Существует много типов топливных насосов. В двигателях коммерческого транспорта насосы особенно распространены с рядными парами поршней, распределительный вал которых приводит в действие один поршень, подающий топливо только на один цилиндр двигателя. Другая конструкция рядного насоса может управлять фазами впрыска в дополнение к варьированию количества топлива. Распределительный насос характеризуется механическим или электронным регулятором и встроенным устройством для регулирования угла опережения впрыска. Одноплунжерный делительный насос с вращающимся плунжером обычно используется для высокоскоростных двигателей легковых автомобилей и легких грузовиков. Центральный плунжер, приводимый в действие кулачком, нагнетает давление на топливо и распределяет его по отдельным цилиндрам, в то время как дозатор или электромагнитный клапан управляют количеством впрыскиваемого топлива. Радиально-поршневой парный распределительный насос применяется в высокооборотных дизельных двигателях для легковых и малотоннажных автомобилей с непосредственным впрыском. Элементы насосов обеих систем точно спроектированы для обеспечения длительного срока службы и стабильности работы, точного контроля времени и скорости впрыска, а также равномерного распределения скорости впрыска в каждый цилиндр. Предлагаются также рядные плунжерные насосы и насосы направленного действия с кулачковым приводом. Другой концепцией впрыска топлива является насосно-сопловая система, в которой насос и инжектор интегрированы в единый блок. Инжектор насоса устанавливается в головку каждого цилиндра. Он приводится в движение распределительным валом двигателя, непосредственно толкателем или опосредованно качающимся рычагом. Встроенные насосы Каждый насос высокого давления с рядной поршневой парой имеет по паре поршней для каждого цилиндра двигателя. Распредвал, приводимый в движение двигателем, перемещает плунжер, повышая давление топлива. Пружина возвращает его в исходное положение. Толкатель настолько точно подогнан под втулку (зазор составляет 3…5 мкм), что работает без утечек даже при высоком давлении и любой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Рабочий ход плунжера постоянен. Количество подаваемого топлива регулируется вращением поршня — спиральное углубление изменяет его текущий рабочий ход. Активная работа насоса начинается, когда верхний край плунжера закрывает входное отверстие. Шлиц соединяет камеру над плунжером с участком под спиральной канавкой. Встроенная конфигурация с дополнительной втулкой Этот тип насоса регулирует закрытие отверстия (начало подачи топлива) для регулирования угла впрыска. Выходное отверстие в корпусе насоса находится в катушке каждого комплекта поршней и втулок. Вал управления с рычагами одновременно регулирует положение всех скользящих контактов путем перемещения скользящего контакта вверх или вниз, чтобы инициировать ранний или поздний запуск топлива. Вал вращается с помощью электромагнитного механизма. Датчик положения иглы контролирует начало впрыска непосредственно на форсунке. Он посылает соответствующий сигнал в ЭБУ для управления током возбуждения соленоида, чтобы он был совместим с заданными значениями. Датчик частоты вращения коленчатого вала предоставляет точную информацию о продолжительности впрыска топлива относительно ТМТ посредством импульсов от контрольных меток на маховике. Топливно-впрыскной насос (VE) распределительного типа Этот насос используется для 3-, 4-, 5- и 6-цилиндровых дизельных двигателей грузовиков мощностью до 20 кВт на цилиндр. Сплит-насосы для двигателей с прямым впрыском создают давление до 700 бар на скоростях до 2400 об/мин. Раздельный насос содержит только один плунжер и комплект втулок для питания всех цилиндров. Во время рабочего хода поршень не только создает необходимое давление топлива, но и при вращении распределяет его по отдельным выпускным отверстиям. За один оборот приводного вала плунжер выполняет количество ходов, соответствующее количеству цилиндров двигателя. Приводной вал вращает кулачок и толкатель, к которому он подключен. Проекции на кулачке обеспечивают осевое перемещение толкателя и его вращение (распределение и доставка топлива). Насос подает топливо во время хода до тех пор, пока штепсельная розетка остается закрытой, и прекращает подачу топлива, как только розетка совмещается с отверстием в регулировочной втулке. Регулятор определяет положение регулировочной втулки, которая движется на плунжере. Распределительный насос с аксиальным поршнем Этот насос является эволюцией уже упомянутой концепции наддува электронно-управляемого направленного насоса. К нему добавляется электромагнитный клапан высокого давления, электронный блок управления (ECU) и датчик угла. Электромагнитный клапан закрывается и определяет начало подачи топлива. Скорость впрыска соответствует продолжительности закрытия клапана. Давление впрыска топлива достигает 1200 бар. Распределительный роторный насос для впрыска топлива Эти насосы предназначены для двигателей с прямым впрыском и высокой мощностью. Значения давления со стороны насоса составляют до 1000 бар, в то время как соответствующие значения в насадке могут подниматься до 1500 бар. Так как кулачковый механизм приводится в движение напрямую, отклонения от установленных законов подачи топлива минимальны. Электромагнитное управление позволяет быстро реагировать на открытие и закрытие плунжерной камеры. Инжекторы циклического питающего насоса с управлением от клапана Новое поколение синхронизированных однонасосных систем впрыска для современных легковых и грузовых автомобилей с дизельными двигателями с прямым впрыском имеет модульную конструкцию; эти системы включают в себя насосно-сопловую установку с электронным управлением (PDE) и насосную установку (PLD). Насосно-насосный агрегат с электронным управлением представляет собой одноцилиндровый блок впрыска топлива. Этот блок оснащен встроенным электромагнитным клапаном и предназначен для установки непосредственно на головку цилиндра дизельного двигателя. Зажимные кронштейны удерживают отдельные модули, которые имеют отдельный топливный контур для каждого из цилиндров двигателя. Кулачок на распределительном валу приводит в действие индивидуальный инжектор насоса для каждого цилиндра непосредственно через рычаг качалки или опосредованно через толкатель и рычаг качалки. Электромагнитный клапан быстрого действия обеспечивает точное регулирование времени впрыска и расхода в соответствии с параметрами, заданными в программной карте деталей двигателя. В выключенном положении электромагнитный клапан обеспечивает неограниченный поток топлива от насоса в контур низкого давления системы. Электромагнитный клапан находится под напряжением во время хода плунжера насоса, закрывая перепускной клапан и тем самым герметизируя контур высокого давления. После этого топливо поступает в инжектор при превышении давления открытия распылителя. То есть впрыск топлива начинается, когда закрывается электромагнитный клапан. Сопловой насос используется для давления впрыска до 160 МПа (180 МПа для продвинутых моделей). Эта конструкция также может быть использована для селективного одноцилиндрового отключения (при частичной нагрузке). Аккумуляторная топливная система «Common Rail» типа Аккумуляторные системы позволяют комбинировать систему впрыска дизельного топлива с различными дистанционно управляемыми функциями, обеспечивая при этом более высокую точность процесса сгорания. Отличительной особенностью системы общего рельса является разделение узлов давления и впрыска. Это позволяет увеличить величину давления впрыска топлива. Система основана на резервуаре (аккумуляторе). Этот резервуар включает в себя компоненты распределительных трубопроводов (общий рельс), топливопроводов и форсунок. Плунжерный насос высокого давления (линейный насос на грузовиках, радиальный плунжер на легковых автомобилях) создает давление; этот насос может быть сконструирован так, чтобы работать при низком крутящем моменте, что значительно снижает требования к тяговому усилию. Давление в системе, создаваемое топливной форсункой, распространяется через аккумулятор и топливопроводы к инжектору. Инжектор обеспечивает поступление правильного количества топлива в камеру сгорания. В этот момент ЭБУ посылает сигнал возбуждения на электромагнитный клапан впрыска, чтобы инициировать впрыск топлива. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью открытия форсунки и давлением в системе. Инжектор используется для подачи топлива под высоким давлением в цилиндр двигателя в виде мелкодисперсного распыления. Типичная насадка (рис. 13.) состоит из корпуса 5 с распылителем 3, направляющего штифта 4 и накидной гайки 2, игольчатого распылителя 1 со стержнем 6, пружины 7 с опорной шайбой, регулировочного винта 9 и накидной гайки 8, накидной гайки 10 и отверстия всасывания топлива 12 с фильтром сетчатого фильтра 11. Распылитель и игла должны очень плотно прилегать друг к другу. В верхней части распылителя имеется кольцевой и несколько (обычно три) вертикальных топливных каналов, в нижней части — центральный входной и выходной каналы с распылительными отверстиями. Диаметр этих отверстий составляет 0,2 … 0,4 мм. Игла с нижним конусным концом закрывает выходной канал. Насадка прочно соединена с корпусом насадки через накидную гайку. Топливный канал в корпусе соединен с кольцевым каналом распылителя его вертикальными каналами. Направляющий штифт обеспечивает правильное позиционирование распылителя относительно корпуса. Топливо, подаваемое в форсунку через входное отверстие топлива, проходит через сетчатый фильтр и поступает через топливные каналы верхнего корпуса распылителя в его кольцевую полость. Когда в этой полости достигается требуемое давление, которое действует, в том числе, на конический пояс иглы, последняя поднимается и преодолевает сопротивление пружины. В этот момент открывается выхлопное отверстие, через которое топливо поступает в камеру сгорания цилиндра двигателя, а через отверстия для распыления — в камеру сгорания. После того, как поток топлива через насосную часть ГРЧ закончен и давление падает, игла сбрасывается в гнездо и прекращает впрыск топлива. Топливо, утечка которого произошла в результате разрыхления, поступает в верхнюю часть насадки и сбрасывается через отверстия в шнеке 9 и гайке 10, через специальную трубу, в бак 7 для сбора топлива. Действующие жесткие требования к выбросам загрязняющих веществ двигателями внутреннего сгорания заставили конструкторов дизельных двигателей искать новые решения в области топливного оборудования для этих двигателей. Дело в том, что даже самые современные системы впрыска топлива не способны обеспечить такое давление топлива, которое бы распыляло топливо достаточно мелко, чтобы полностью сгореть в камере сгорания. Неполное сгорание приводит к увеличению расхода топлива и, что более важно, к увеличению концентрации загрязняющих веществ, особенно сажи, в выхлопных газах. В этом контексте так называемая аккумуляторная система подачи топлива в настоящее время все чаще используется в дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива. Основным отличием этой системы от «классической» является общий топливный рельс (аккумулятор), в котором при работе двигателя создается очень высокое давление. Топливный рельс соединен по линиям высокого давления с электронными инжекторами, иголки которых перемещаются электромагнитами по сигналам от компьютера управления двигателем (электронный блок). Топливная система практически во всех отношениях оптимизирует работу двигателя. Воздушная система Система подачи воздуха в дизельном двигателе состоит из воздушного фильтра, воздухозаборных труб и, в случае двигателей с турбонаддувом, также из турбокомпрессора, подающего воздух в двигатель. Воздушный фильтр в своем общем виде (рис. 6) может состоять из корпуса 3, крышки 1 и съемного фильтрующего элемента 2, который состоит из двух перфорированных стальных оболочек и гофрированного картона между ними. Патрубок 7 предназначен для отвода пыли из корпуса фильтра. Воздух поступает в фильтр через порт 5, очищается в нем и выходит через порт 6. Турбокомпрессор. Дизельные двигатели грузовиков оснащаются турбокомпрессором, который использует энергию выхлопных газов для наддува цилиндров дизельного двигателя. Турбокомпрессор (рис. 15.) состоит из одноступенчатого центробежного компрессора и радиальной центростремительной турбины. Принцип работы турбокомпрессора заключается в том, что выхлопные газы из цилиндров под давлением проходят через выпускной коллектор в камеры газовой турбины. Расширяющиеся газы вызывают вращение колеса центробежного турбокомпрессора. Центробежный турбокомпрессор всасывает воздух через воздушный фильтр, сжимает его и под давлением подает в дизельные цилиндры. Подшипник турбокомпрессора смазывается маслом, которое подается из центробежного масляного фильтра. Из турбокомпрессора масло сбрасывается через линию слива масла в картер дизельного двигателя. Турбинное колесо 7 отлито из жаропрочного никелевого сплава и приварено к валу ротора. Компрессорное колесо 12 отлито из алюминиевого сплава и закреплено на валу ротора специальной гайкой 13. Поставляются контактные газонефтяные уплотнения турбокомпрессора с пружинными шайбами 11. Со стороны турбины уплотнительные кольца устанавливаются в канавку втулки 6, которая прижимается к валу ротора Со стороны компрессора уплотнительные кольца устанавливаются в канавку втулки 14. Для повышения эффективности масляного уплотнения со стороны компрессора зона уплотнительного кольца отделена от зоны активного выброса масла из подшипника маслоотражателем 10, который образует дополнительный лабиринт. Обоснование для диагностики системы электроснабжения дизельных двигателей грузовых автомобилей Любая машина (механизм) может находиться в двух состояниях — рабочем и неисправном. Машина работает, когда она отвечает всем требованиям, предъявляемым к ней. На систему электроснабжения приходится до 9% неисправностей в дизельных автомобилях. Типичные неисправности: Нарушения, связанные с утечками и утечками топлива, особенно из топливопроводов высокого давления; засорение фильтров воздуха и особенно топлива; проникновение масла в линию инжектора; износ и несоосность поршневых пар насосов высокого давления; потеря герметичности инжектора и падение начального давления хода иглы; износ выходных отверстий инжектора, их коксование и засорение. Эти неисправности приводят к изменению времени начала подачи и впрыска топлива, неравномерной работе топливного насоса по углу и количеству подаваемого топлива, ухудшению качества распыления топлива. Это приводит, в первую очередь, к увеличению дымового выброса выхлопных газов, и в меньшей степени к увеличению расхода топлива и снижению мощности двигателя (на 3 — 5%). Надежность узлов и агрегатов системы электроснабжения дизельных двигателей, установленных в современных автомобилях, достаточно высока, поэтому при своевременной диагностике, замене изношенных и вышедших из строя в результате старения материалов деталей вероятность их внезапного выхода из строя достаточно мала. Неудачи редко происходят спонтанно и, как правило, являются результатом иногда затянувшегося развития дефектов. Фундаментальным шагом в диагностике энергосистемы и определении причины отказа является выбор отправной точки для поиска. Часто причину обнаруживают лежащей на поверхности, но в некоторых случаях утомительно проводить значительные исследования. У автолюбителя, сделавшего полдюжины случайных проверок, замен и исправлений, вполне может быть шанс выяснить причину неисправности (или ее симптом), но такой подход нельзя назвать разумным, так как он утомителен и бесцельно обходится во времени и деньгах. Гораздо более эффективным оказывается спокойный логический подход, своевременная диагностика узлов и элементов энергетической системы. Физические принципы диагностики силовой системы дизельных двигателей грузовых автомобилей. Диагностика системы питания включает в себя: Проверка герметичности системы и состояния топливных и воздушных фильтров, проверка всасывающего насоса, а также насоса высокого давления и форсунок. Наличие утечки в части системы, находящейся под высоким давлением, визуально проверяется по утечке топлива при работающем двигателе. Утечку впускной части (от бака к топливному насосу), которая приводит к засасыванию воздуха и нарушению работы системы перекачки топлива, можно проверить с помощью специального устройства — бака. Низконапорную часть линии можно также проверить на герметичность при выключенном двигателе, нажав на нее ручным топливным насосом. Состояние сухих воздушных фильтров проверяется отрицательным давлением за фильтром с помощью пьезометра для воды (оно не должно превышать 700 мм водяного столба). Состояние топливных фильтров можно проверить на холостом ходу по давлению за фильтром (допустимо не менее 150 кПа) и точнее по разности давлений до и после фильтра (не более 20 кПа). Низкое давление свидетельствует о неудовлетворительной работе топливного насоса, который после реконструкции в условиях мастерской, при испытаниях на специальном испытательном стенде, должен обеспечивать давление не менее 50 кПа (при 1050 об/мин), напора не менее 400 кПа и напора не менее 25 см на 100 рабочих ходов (данные нормы — для восьмицилиндровых двигателей МАЗ и КамАЗ). Проверка насоса высокого давления и форсунок непосредственно на автомобиле проводится при превышении двигателем нормы по курению, а также для выявления неисправностей и оптимизации технического воздействия на техническое обслуживание и ремонт топливного оборудования. Наиболее популярный метод основан на анализе изменений давления, которые определяются с помощью специального датчика, установленного на инжекторе в топливопроводе выброса деления. В этом методе диагностика проводится с помощью упрощенных аналоговых устройств со встроенным датчиком и стробоскопом (тип K261), позволяющих определить частоту вращения коленчатого вала двигателя, угол регулировки угла опережения впрыска, возможность проверки качества регулятора частоты вращения и автоматической муфты угла опережения впрыска, а также давление пуска впрыска для каждого цилиндра (при реализации датчика). При отсутствии диагностических средств для уменьшения задымления необходимо проводить трудоемкие профилактические работы, особенно на инжекторах и насосах высокого давления, с их удалением и последующей сборкой и тестированием в цеховых условиях. Разобранное сопло проверяется: на герметичность при давлении 30 МПа, где время падения давления от 28 до 23 МПа должно быть не менее 8 секунд; на начало подъёма (давление впрыска), которое должно быть (16,5 + 0,5) МПа для двигателей КАМАЗа, на качество опрыскивания, которое должно быть чистым, туманным и гладким по сечению конуса, с характерным «металлическим» звуком. Напорно-нагнетательная форсунка регулируется путем регулировки толщины шайб, установленных под пружиной или с помощью регулировочной гайки. Самым трудным и ответственным является проверка и регулировка насоса высокого давления в начале движения, его равномерность и фактическая подача топлива, которая осуществляется на специальных стендах. Неточность интервала между началом подачи топлива каждой секции по отношению к первой не должна превышать 20, а неравномерность в регулировке стойки в положении максимальной подачи — не более 5%. На стенде устанавливается подача топлива для пуска и максимального цикла, а также работа регулятора подачи топлива (отключение подачи топлива при выключенном двигателе, автоматическое отключение подачи топлива при установленной максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и частоте пусков автоматического регулятора). Установлено, что причиной чрезмерного дымовыделения выхлопных газов является недостаточная точность настройки топливных насосов высокого давления при ремонте, а также значительные отклонения в величине пропускной способности рабочих (установленных на дизельном топливе) форсунок и топливопроводов. В результате, в первую очередь, наблюдается большая неравномерность величины циклической подачи топлива между отдельными цилиндрами дизельного двигателя, что, в свою очередь, приводит к увеличению удельного расхода топлива (снижение топливной экономичности). Основная часть погрешностей регулировки ВПЧ и форсунок на испытательном стенде без двигателя вносится форсунками с топливными линиями высокого давления, для устранения этого недостатка в международной практике используется эталонная система ДТА (система эталонного образца). С помощью этой системы можно уменьшить ошибки регулировки топливных устройств. Однако использование стендовых стандартов требует корректировки значений циклических расходомеров топливных насосов высокого давления с учетом полноты стендовых стандартов. В данной работе разработана методика коррекции параметров управления впрыскивающими насосами и сформированы таблицы параметров управления впрыскивающими насосами. Методы, инструменты и устройства для диагностики системы питания дизельного двигателя Устройства системы питания дизельного двигателя принципиально отличаются от устройств карбюраторного двигателя. Поэтому использование диагностического оборудования для силовых систем карбюраторных двигателей невозможно для силовых систем дизельных двигателей. Система питания дизельного двигателя включает в себя устройства, влияющие на расход топлива, такие как воздушный фильтр, топливный фильтр предварительной очистки, фильтр тонкой очистки, бустерный насос, топливный насос высокого давления и форсунки, регулятор оборотов двигателя и привод. Поршневые пары топливного насоса и форсунок подвергаются наиболее сильному износу, пружины теряют свою эластичность. Нарушение герметичности и засорения элементов топливной системы приводит к остановке работы двигателя, а нарушение регулирования пуска, величины и равномерности подачи топлива, угла опережения впрыска, давления при запуске холостого хода иглы и минимальной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу — к увеличению расхода топлива и выхлопных газов. Для проверки качества распыления топлива необходимо произвести несколько резких впрысков топлива через форсунку с рычагом 4, а затем, встряхивая рычаг 70-80 махов в минуту, наблюдать за типом впрыска. Если качество опрыскивания неудовлетворительное, инжектор необходимо отремонтировать или заменить. Дизельные двигатели, помимо высоких технико-экономических показателей, имеют и недостатки, одним из которых является высокое содержание аэрозолей в выхлопных газах, определяющее развитие дыма при запуске. Отработавшие газы дизельных двигателей в основном содержат частицы сажи, золы, несгоревшего топлива, масла и воды, которые загрязняют атмосферный воздух и оказывают вредное воздействие на человека. Для определения содержания дыма в выхлопных газах дизельного двигателя существует устройство модели К_408 (рис. 18), которое работает от сети переменного тока 220В. Прибор состоит из двух блоков — электрического измерения и газа, смонтированных в металлическом корпусе, который устанавливается на стенде. Электрическая измерительная часть содержит фотоэлемент, лампу 12 В и 30 Вт мощности, микроамперметр и потенциометр, который регулирует ток от фотоэлемента к микроамперметру. Газовая секция состоит из пробоотборника, распределительного устройства, рабочих и контрольных трубок и вентилятора. Процедура измерения уровня дыма выполняется следующим образом: — Прикрепите пробоотборник прибора к трубе глушителя; — Запустите двигатель и прогрейте автомобиль; — установите ручку управления в положение «Измерение»; — Определите уровень дыма по шкале на микроамперметре, градуированной по процентам дыма. Обычный уровень дыма не более 50 единиц. В дополнение к описанным выше методам диагностики энергосистемных устройств и оборудования существует множество других, некоторые из которых перечислены ниже: ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДИЗЕЛЬНОЙ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ И РЕГУЛИРОВАНИЯ KI-35479. Испытательный стенд предназначен для диагностики и регулирования параметров ВЧФ до 12 разделов. Диагностика производится по частоте вращения приводного вала топливного насоса и давлению подачи, измерению циклической подачи и угла начала впрыска топлива, записи в цифровом формате, обработке и отображению полученной информации. Испытательный стенд позволяет проверить следующие параметры и характеристики насоса впрыска топлива: — Размеры и равномерность подачи топлива по секциям; — Начальный и конечный углы впрыска и изменение расхода в сечениях; — частота вращения вала в момент прерывания подачи топлива — Скорость вращения вала в момент старта губернатора. Настройка режимов работы, диагностических параметров, регистрация результатов, их обработка и отображение осуществляется с помощью ПК. Интуитивно понятный интерфейс ПК с оператором. Дальнейшие модификации и расширения функций стенда во время эксплуатации возможны по желанию заказчика. Испытательный стенд KI-35479 отличается от аналоговых устройств возможностью регулировки системы впрыска дизельного двигателя в целом. Измерительная часть испытательного стенда соединена с топливной системой с помощью камер впрыска, которые непосредственно прикреплены к инжекторам. Камеры подключаются к системе измерения мощности через гибкие шланги, а датчики давления, расположенные в этих камерах, подключаются к контроллеру испытательного стенда через электрический кабель. Это дает максимальную степень свободы в пространственном расположении камер впрыска, а форсунки могут быть установлены в местах, определенных конструкцией двигателя. Характеристики сечений определяются прямым измерением расхода (аналогично KI-35478 испытательному стенду). Параметры фазы на новом испытательном стенде определяются путем измерения давления в инжекторных камерах (камерах вспенивания). Это позволяет определять время начала инъекции путем прямого измерения, что отличает предлагаемый метод от методов косвенного измерения фазовых параметров, например, с помощью применяемых пьезоэлектрических датчиков, размещенных на трубах высокого давления. Управление стендом и обработка отобранных параметров осуществляется с помощью персонального компьютера и разработанного программного обеспечения. Для регулировки топливной системы дизельного двигателя на испытательном стенде необходимо установить отремонтированную (новую) электропроводку: — Ремонтный (новый) насос впрыска топлива, — отремонтированные (новые) и отрегулированные инжекторы, — отремонтированные (новые) и выбранные линии высокого давления. После этого регулируются фазовые параметры и эффективность всех секций ВЧ. В этом случае можно использовать как блок впрыска, так и настройки инжектора. Затем инжекторы и шланги маркируются в соответствии с их принадлежностью к секциям, и на их двигателе устанавливается отрегулированная топливная система. Точность такой регулировки значительно выше, чем у настольных инжекторов и настольных трубок высокого давления (параметры стандартных инжекторов и трубок высокого давления отличаются от настольных как минимум двумя полями допуска). Предлагаемая конструкция стенда не исключает возможности внесения корректировок и традиционных способов. Для этого на стенде предусмотрена установка кронштейна для установки настольных инжекторов с трубками высокого давления. Технология диагностики системы электроснабжения дизельных двигателей Источник питания диагностика дизельных двигателей Поддержание системы электропитания двигателя автомобиля в хорошем состоянии достигается за счет технического обслуживания и ремонта на основе рекомендаций системы профилактического обслуживания конкретного автомобиля. В отличие от техобслуживания, ремонт — особенно техобслуживание — это незапланированная операция, проводимая в профилактических целях и выполняемая по мере необходимости в случае неисправностей, при наличии которых дальнейшая эксплуатация невозможна или экономически нецелесообразна. Для правильной диагностики и ремонта силовой системы дизельного двигателя необходимо обратить внимание на устройства и приборы, которые в основном зависят от производительности системы и расхода топлива. Обычно первым делом необходимо проверить воздушный фильтр, фильтры, топливные форсунки, топливный насос и подачу топлива под высоким давлением, а также регулятор оборотов и серводвигатель. Последовательность диагностики во время сервисного обслуживания: Очистите воздушный фильтрующий элемент. Во время сезонного технического обслуживания проверьте воздушный фильтр: Отсоедините воздушные линии от корпуса фильтра; снимите крышку, снимите бумажный фильтрующий элемент, снимите корпус воздушного фильтра; промойте его горячей водой или бензином. Продуйте сжатым воздухом и тщательно просушите. При установке фильтра замените прокладки с трещинами, проверьте качество уплотнения на наличие твердого вмятины на прокладке. Очистите или замените фильтрующий элемент. Соберите фильтр в обратном порядке. Примерный срок службы элемента составляет 1000 часов или 50000 км пробега. Проверка герметичности системы подачи воздуха. Для проверки герметичности соединений и воздушных линий от воздушного фильтра к двигателю требуется внешний осмотр с необходимым повторным затягиванием соединений шлангов. Утечки в сварных швах труб можно устранить пайкой, закругленностью поверхностей фитингов на трубопроводах для резиновых шлангов — регулировкой и вытягиванием; резиновые шланги и уплотнения с трещинами должны быть заменены. Допускается герметизация стыков трубопроводов и шлангов герметизирующими пастами и белилами. Слейте осадок из топливного фильтра и промойте фильтр (для навесных топливных фильтров). Слейте топливо из фильтра, ослабив дренажную пробку. Открутите винты, крепящие крышку к корпусу фильтра, и снимите крышку вместе с фланцем. Отвинтите фильтрующий элемент от корпуса фильтра. Промойте решетку фильтрующего элемента и полость крышки бензином или дизельным топливом, используя ванну и щетку, промойте сжатым воздухом. Соберите фильтр в обратном порядке. Затяните дренажную пробку и убедитесь, что фильтр плотно затянут при работающем двигателе. Устраните утечки топлива или воздуха, затянув винты крепления крышки и корпуса. Проверьте герметичность системы подачи топлива в двигатель. Для проверки герметичности системы подачи дизельного топлива необходимо использовать специальное устройство. Перед началом испытаний проверьте устройство на герметичность. Для этого закройте двухходовой клапан, наполните бак для оборудования топливом (5-6 литров), затем закройте клапан сброса давления и насос, создав в баке для оборудования давление около 3 кг/см2. В течение 1 минуты манометр не должен показывать заметное падение давления. Чтобы проверить герметичность системы электропитания двигателя, выполните следующие действия: Отсоединить линию вытяжки топлива от топливного бака и вставить пробку; отсоединить линию вытяжки топлива от топливного бака и подсоединить ее к приборному шлангу с помощью сменного фитинга; повернуть приборный двухходовой клапан так, чтобы приборный бак был подключен к системе электропитания двигателя через линию вытяжки топлива. При повороте клапана топливо поступает из бака прибора в систему питания двигателя. Наличие утечки в любом месте системы может быть обнаружено по появлению пузырьков топлива или воздуха. После закрытия крана устраните неисправность и снова проверьте систему на герметичность. После устранения неисправности отсоедините агрегат и подсоедините оба топливных трубопровода к баку, запустите двигатель и проверьте его работу. При обнаружении утечки в соединениях (утечки топлива или пузырьков воздуха) закройте двухходовой клапан блока, устраните неисправность и еще раз проверьте герметичность системы: отсоедините блок от топливной магистрали, подсоедините топливные магистрали к топливному баку, запустите двигатель и проверьте его работоспособность. Дизельные двигатели, помимо высоких технико-экономических показателей, имеют и отрицательные стороны, одной из которых является высокое содержание аэрозолей в выхлопных газах, которые определяют стартовый дым. Выхлопные газы дизельных двигателей в основном содержат частицы сажи, золы, несгоревшего топлива, масла и воды, которые загрязняют атмосферный воздух и оказывают вредное воздействие на человека. Заключение Поэтому, изучая эту тему, я рассмотрел двигательную установку дизельных двигателей грузовых автомобилей в целом и методы ее диагностики. Я обнаружил, что задачи диагностики напрямую зависят от области применения и назначения. Диагностика проводится как при техническом обслуживании, так и при ремонте. При техническом обслуживании диагностика заключается в идентификации: Узлы и элементы силовой системы двигателя, необходимость технического обслуживания узлов и элементов силовой системы, перечень работ, которые необходимо выполнить при очередном техническом обслуживании. В случае ремонта задачей диагностики является подготовка перечня работ, которые необходимо выполнить для восстановления работоспособности системы. Перечисленные задачи выполняются полностью или частично в зависимости от типа инструментов и оборудования, используемых при диагностике. Также отмечается, что существует широкий спектр методов и оборудования для диагностики системы поставок дизельных двигателей грузовых автомобилей. Список литературы 1. «За рулем» — электронный ресурс: http://www.zr.ru/; 2. «Система подачи топлива для дизельных двигателей» — электронный ресурс: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/; 3. «Диагностика топливной системы дизельных двигателей» — электронный ресурс: http://reftrend.ru/1032233.html; 4. «Двигательное диагностическое оборудование» — электронный ресурс: http://ecsmart.ru/professional-education/common-rail-courses/; 5. «Дизельная энергетическая система» — электронный ресурс: http://http://own.in.ua/view/. |