Закрыть
Войдите используя аккаунт ДП:
Запомнить меня
Вы можете войти как участник:

Мы вышлем его на почту:

Диагностика насос-форсунок дизельного двигателя

31.03.11

Сергей Бурлака генеральный директор ООО «Автомодерн»

Со временем проверенная классическая система питания дизельных двигателей с тнвд перестала справляться с теми обязанностями, которые на нее возлагались. Решить возникшие проблемы стало возможно только после появления насос-форсунок. Однако они оказались гораздо более сложными и технологичными, что привело к серьезным проблемам при ремонте дизельного мотора с данной системой питания.

В 80-х гг. прошлого столетия стало ясно, что дальнейшее улучшение характеристик топливной аппаратуры дизельных двигателей путем управления их работой механическим способом становится крайне проблематично и ведет конструкторов в тупик. В то время наиболее насущными требованиями были: увеличение удельной мощности c ростом давления впрыска и улучшением смесеобразования, компактность самой аппаратуры, соответствие экологическим нормам. Это привело к созданию насос-форсунок (EUI в европейской классификации) и индивидуальных насосов (EUP в европейской классификации) для каждого цилиндра дизельного ДВС с блоком электроники, управляющим работой данной детали.

Чтобы понять, как развивалась топливная аппаратура за эти годы, достаточно сравнить основные внешние показатели топливной системы, например двигателя ЯМЗ 236 (ТНВД-форсунки), появившегося в 1960-е гг. прошлого столетия: 1 впрыск за рабочий цикл, давление впрыска 150 бар, расход топлива 28 л/ 100 км при мощности двигателя 180 л.с. и топливной системы двигателя VOLVO D13 (насос-форсунки) – до 4 впрысков за рабочий цикл, давление впрыска до 2500 бар, расход топлива около 30 л/100 км при мощности 480 л.с.

То есть удельная мощность повысилась в два с лишним раза, а нормы выброса вредных веществ были снижены в десятки раз. Насос-форсунка включает в себя в одном корпусе насос высокого давления, форсунку, силовой привод и дозирующий клапанный узел. Она обладает следующими преимуществами: сокращение продолжительности маршрута топлива, находящегося под высоким давлением с увеличенной гидравлической эффективностью и уменьшением собственной массы, обеспечивает увеличенное рабочее давление впрыска (до 2500 бар в насос-форсунках последнего поколения), мгновенно реагирует на команды блока управления двигателем, собирающим и анализирующим информацию, снимаемую с внешних датчиков.

С их помощью анализируется вся информация по количественным и временным характеристикам впрыска топлива, что позволяет получить оптимальные значения мощности именно при заданном рабочем режиме, значительно экономить топливо, обеспечивать минимальные выбросы в атмосферу, снижать уровень шумности работы двигателя. Насос-форсунка более компактна, она обеспечивает дополнительное свободное пространство в головке двигателя для установки других деталей ДВС. При этом она обеспечивает работу ДВС согласно экологическим требованиям Евро IV и Евро V.

Распространенные проблемы 

Мы рассмотрим проблемы и возможности тестирования и ремонта систем впрыска дизельного топлива, разработанные компанией Bosch, устанавливаемые на грузовики Mercedes, Volvo, Scania, Iveco, Renault, DAF, и системы впрыска компании Delphi, применяемые на двигателях Volvo, Renault, DAF, Hyundai, John Deere, которые наиболее распространены на территории Российской Федерации и стран СНГ. Это непосредственно насос-форсунки, а также индивидуальные насосы или, как их еще называют в обиходе, насосные секции. Единственным принципиальным различием EUI и EUP является то, что на насосных секциях давление обеспечивается насосом, который находится отдельно от форсунки и имеет привод от кулачкового вала ГРМ, расположенного либо в блоке, либо в головке блока цилиндров двигателя.

Для начала кратко опишем принцип работы EUI и EUP. Электромагнитный клапан управления закрывается, получая электрический импульс. Плунжер создает давление и совершается впрыск топлива через распылитель в камеру сгорания ДВС. Происходит воспламенение топливной смеси, которая по законам термодинамики совершает определенную работу по перемещению поршня и через возвратно-поступательный механизм передает рабочий момент на коленвал ДВС. Все вроде бы просто и знакомо до оскомины. Часть владельцев автомобилей с данными системами впрыска топлива хорошо знакомы и продолжают сталкиваться с проблемами, которые можно систематизировать в следующие основные группы: невозможность запуска или затруднения с запуском двигателя, перерасход топлива, неравномерная работа двигателя, потеря мощности, повышенная дымность выхлопа.

Все это говорит о нарушениях в работе EUI или EUP. Можно классифицировать несколько наиболее часто встречающиеся причины нарушения корректной работы. На последнем месте (наиболее редкая поломка) находится выход из строя плунжера, связанный с механическими разрушениями. Рядом располагается выход из строя распылителя. Нарушения в распылительной части приводят к повышенной дымности, увеличению расхода топлива и ухудшению экологических показателей. Но проблемы с распылителем в большинстве случаев не оказывают влияние на снижение мощностных характеристик ДВС. Наиболее частая (основная) причина выхода из строя EUI и EUP секций – это разрушение клапанного узла, его механические повреждения. На ней и хотелось бы остановиться более подробно.

Для лучшего понимания необходимо сказать, что составляющие клапанного узла являются отдаленными родственниками деталей газораспределительного механизма (в частности, впускных и выпускных клапанов), работающего в головке блока ДВС с той принципиальной разницей, что рабочим телом в данном случае вместо газообразной смеси является жидкость (дизельное топливо) со своими строго очерченными физико-химическими свойствами и находящееся под очень высоким давлением. Поскольку клапан отсекает топливо своим закрытием, то создается весьма большая нагрузка на седло клапана и отсекающую кромку тарелки клапана. Надо сказать, что данный механизм очень надежный при использовании качественного топлива (мы встречали автомобили с пробегом 1,5 млн км и с родными, т. е. установленными еще на заводе-изготовителе, насос-форсунками). Точность изготовления деталей данного механизма достигает 0,25 мкрн с зазорами прецизионных узлов 1,5–2 мкрн.

Чтобы представить эту величину, достаточно сказать, что толщина человеческого волоса порядка 50-60 мкрн. В чем же причина повреждения клапанного узла? Безусловно, большая точность современных узлов топливной аппаратуры требует соответствующего качества потребляемого топлива. Это относится как к чистоте топлива, поступающего к насос-форсунке, так и к качественной его составляющей.

Что под этим подразумевается? Механические примеси, присутствующие в топливе, должны иметь размеры не более 2 мкрн, и их количество не может превышать определенного объема в поступающем топливе, иначе данные частицы повреждают клапанный узел с нарушением его герметичности, либо посторонние частицы начинают «нарастать» на клапанном узле, и он опять же теряет свою герметичность. Результатом тому становится значительное увеличение расхода топлива при падении мощностных характеристик двигателя. Так как в России некоторую часть года температуры отрицательные, мы сталкиваемся с проблемой несоблюдения технологической дисциплины при разжижении топлива.

К сожалению, к нам не раз обращались перевозчики с проблемами по топливной аппаратуре, у которых в топливном баке находилось топливо с резким запахом бензина, ацетона и даже сероводорода. Что было добавлено в такое топливо, в каком количестве – остается только гадать. Поэтому необходимо понимать, что геометрия клапанного узла, сам узел был сконструирован и произведен с учетом физико-химических свойств именно дизельного топлива, его смазывающих свойств, способности образовывать масляную пленку, воздействовать определенным образом на клапан при отсечке последним топлива.

Форма клапана просчитана и является идеальной для отсечения под большим давлением именно дизельного топлива с данными физическими качествами. Достаточно сказать, что растворитель «сушит» клапанный узел, наличие бензина выдает закипание топлива (завоздушивание); наличие разного рода некондиционных присадок, их применение сверх нормы выдает нарастание светлого налета, который также ведет к повреждению клапана. Физико-химические процессы, при которых он образуется, нами не изучены.

Остается лишь предполагать, что под влиянием давления и температуры происходит кристаллизация и выпадение неких веществ. Говорить про образование смолянистых отложений, воздействия воды излишне. Это известно каждому начинающему перевозчику.

Залог надежности

Топливные системы современных дизельных двигателей довольно надежны. Достаточно сказать, что на данный момент времени производители начали выпуск насос-форсунок, рассчитанных на весь срок эксплуатации ДВС (ресурс до 1 млн километров). Но, как всякая техника, данные изделия требуют соответствующего к себе отношения, строгого соблюдения требований производителя. Выше мы уже говорили про требования, предъявляемые к топливу. Все остальные нормативы, это соблюдение технических условий для обеспечения подачи чистого и качественного топлива к насос-форсункам. Начнем сначала: не допускается применение самодельных (сваренных в кустарных условиях) стальных топливных баков из-за возникновения коррозии и попадания продуктов коррозии в насос-форсунки.

Обязательно применение топливных сепараторов, желательно с подогревом, что значительно улучшает физические характеристики сепарации. Качественные сепараторы задерживают воду и твердые фракции размером до 10–30 микрон, обеспечивают надлежащие условия для работы фильтра тонкой очистки топлива (значительно ослабляют поток твердых фракций при подаче топлива к форсункам), сберегают насос низкого давления. Обязательно применение оригинальных (или в крайнем случае качественных и заслуживающих доверия) фильтров тонкой очистки топлива. Необходимо помнить, что обеспечение надлежащей фильтрации в 2–4 микрона возможно лишь при применении качественного фильтра и подготовленного топлива с не превышающей предельные значения массовой долей твердых фракций.

Замена топливных фильтров в условиях эксплуатации в России, странах СНГ должна производиться чаще рекомендованного заводом-изготовителем периода. У нас были случаи, когда причиной выхода из строя насос-форсунки были оторвавшиеся фильтрующие элементы фильтра тонкой очистки. Таким образом, применение топлива надлежащего качества и грамотная забота об элементах топливной системы – это залог долгой и надежной работы дизельного двигателя. И если заправка качественным топливом – это своеобразная рулетка в российских условиях, то обслуживание топливной системы находится полностью в руках перевозчика.

факто не позволяет выполнять работу с надлежащим качеством. В итоге следует констатировать, что достаточно часто мастерам, работающим на оборудовании данного класса, приходится по нескольку раз переделывать, перенастраивать восстановленные ими насос-форсунки. Но были у этого оборудования и несомненные плюсы – универсальность и значительно меньшая цена, чем у стендов, разработанных и выпускаемых производителями насос-форсунок. Какое же оборудование на сегодняшний день предлагается производителями EUI и EUP для качественного и сертифицированного ремонта, диагностики и тестирования своих изделий?

Компания Bosch, которая является самым крупным производителем систем впрыска дизельного топлива данного типа, предлагает стенд цифровым управлением и электронной системой измерения непрерывного действия Bosch EPS-815 с CAM-box, который позволяет квалифицированно тестировать EUI и EUP секции, но авторизованный ремонт, полный перечень деталей и технология ремонта в настоящее время не предоставляются. Возможно, в ближайшем будущем это положение будет исправлено.

Пока единственным производителем насос-форсунок, предоставляющим технологию, запчасти и тестовое оборудование для ремонта на уровне производителя, является компания Delphi, которая в содружестве с производителем тестового оборудования компанией Hartridge поставляет стенд AVM2-PС с программным и технологическим обеспечением, обучает персонал для авторизованного ремонта систем впрыска EUI и EUP и дальнейшую гарантийной поддержку в течение 12 месяцев. Компания Delphi в кооперации с Hartridge разработала и предлагает программу, охватывающую полный спектр ремонта и восстановления насос-форсунок серий А и Е-1.

Эта программа включает в себя рекомендованное тестовое оборудование, программное обеспечение, тест-планы, инструмент, обучение персонала, диагностику, списки деталей, сами комплектующие. Все вышесказанное создает уникальное предложение по восстановлению как альтернативу новым насос-форсункам для дизельных двигателей автомобилей следующих марок: Volvo, Hyundai, DAF, Land Rover, John Deere. Качество восстановленной насос-форсунки не уступает оригиналу благодаря применению рекомендованного тестового оборудования, тестов, разработанных инженерами Delphi, и оригинальных комплектующих, качество которых не может повторить ни один вторичный производитель.

Таким образом, AVM2-PС и Bosch EPS-815 – наиболее высокотехнологичные стенды, которые имеют полное компьютерное управление и автоматические режимы тестирования с получением результатов и оценки работоспособности EUI и EUP секций на уровне производителя. Данное оборудование рекомендовано непосредственно производителями насос-форсунок и насосных секций, и они (производители) принимают результаты авторизованной работы на названном оборудовании. Единственный минус – это стоимость, которая при разных комплектациях и оснащении оборудования

Понравилось?

Технологии