Диагностика дизельной топливной аппаратуры ТНВД и форсунок

Диагностика дизельной топливной аппаратуры, её профилактика и ремонт системы двигателя (ТНВД и форсунок) позволяет выявить и решить проблемы с перерасходом топлива и неустойчивой работой двигателя.

Главные причины возникновения неисправностей дизельных двигателей:
— несвоевременное и неквалифицированное техобслуживание (ТО):
— нарушение режимов эксплуатации двигателя;
— использование низкосортного топлива или масла;
— естественный износ деталей и узлов в процессе эксплуатации.

До 70% отказов дизельных агрегатов приходится на топливную аппаратуру высокого давления. Расчеты показывают, что дизель большегрузного автомобиля или трактора в современных условиях эксплуатации перерасходует в среднем в год 2-3 тонны топлива и увеличивает выброс в атмосферу вредных компонентов: СО – на 100-150 кг, СН – на 30-50 кг.

При регулярной диагностике и последующем оперативном ТО возможно существенно снизить топливные потери и продлить срок службы дизельного двигателя на 15-20%. При своевременном обнаружении и устранении неисправности одной форсунки (раскоксовка распылителя, промывка, притирка, регулировка давления) за те же 10 тыс. км пробега экономия топлива составляет 10-15 кг.

Нормальная работа топливной аппаратуры характеризуется бесперебойностью подачи топлива и хорошим его распылением в цилиндре. Существенно влияет на работу топливной аппаратуры и качество топлива (наличие или отсутствие воды и механических примесей, вязкость). От качества работы топливной аппаратуры зависят мощность и экономичность двигателя.

Наблюдение за работой топливной аппаратуры сводится к ее профилактике (промывке топливной системы), испытаниям и регулировке.

Присадки для улучшения работы дизеля

Для обеспечения нормальной работы топливной аппаратуры дизелей мы рекомендуем периодически применять специально разработанные нами присадки к дизельному топливу: АКТИВНУЮ ПРОМЫВКУ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ для дизельных ДВС и РАСКОКСОВКУ ЭДИАЛ. Данные препараты хорошо промывают и очищают детали топливной аппаратуры дизелей от углеродистых отложений и улучшают их работу, очищают от нагара поверхности камеры сгорания, сопла форсунок, кольца, повышая компрессию и улучшая смесеобразование.

Восстановление и рост компрессии обеспечивает полное сгорание топлива в камере сгорания, улучшаются мощностные характеристики двигателя и экономится топливо. В зимнее время благодаря топливным присадкам ЭДИАЛ обеспечивается запуск двигателя при более низких температурах.

Способ применения топливных присадок простой: надо просто залить их в бак на расчетное количество топлива. Все процессы по очистке происходят во время штатной эксплуатации автомобиля. На данное время это самый простой и надежный способ содержать в рабочем состоянии топливную аппаратуру дизельного двигателя. Применение этих присадок перед диагностикой топливной аппаратуры позволит увидеть «реальную картину» текущего состояния ТНВД и дизельных форсунок, а также порой избежать капремонта.

Сроки проведения ТО дизеля

Правилами технической эксплуатации определены сроки периодического контроля, а при необходимости восстановления и регулировки топливных насосов и форсунок. Так, осмотр и профилактику топливных насосов высокого давления (ТНВД) крупных дизелей производят через 4-6 тыс. час., а форсунок — через 600-1000 час. нормальной работы. У высокооборотных дизелей сроки соответственно в 2-3 раза меньше.

Мелкое распыливание подаваемого в цилиндр топлива достигается в современных топливных системах за счет больших давлений распыливания. Высокое давление обеспечивается наличием малых зазоров между плунжером и втулкой ТНВД (не более 1-3 мкм). Простота решения уплотнения является одновременно и недостатком насосов высокого давления, так как увеличение кольцевого зазора вследствие износа снижает плотность пары плунжер-втулка, и, естественно, сказывается на величине развиваемого давления. Из этого вытекает основное контрольное мероприятие, определяющее возможность дальнейшей эксплуатации – проверка плотности. Это относится к прецизионным парам насоса и форсунки.

При регулярной диагностике и последующем оперативном ТО возможно существенно снизить топливные потери и продлить срок службы дизельного двигателя на 15-20%. Для примера возьмем форсунки. При своевременном обнаружении и устранении неисправности одной форсунки (раскоксовка распылителя, промывка, притирка, регулировка давления впрыска) за те же 10 тыс. км пробега экономия топлива составляет 10-15 кг.

Тестеры для диагностики дизельной топливной аппаратуры

Базовым прибором для проведения оперативной диагностики дизельной топливной аппаратуры с механическим впрыском является механотестер топливной аппаратуры МТА-2 (ДД-2120).

Это простой, компактный переносной прибор позволяет проводить тестирование состояния форсунок, нагнетательных клапанов и плунжерных пар ТНВД не снимая их двигателя, что позволяет существенно экономить время и средства на проведение диагностики. После экспресс диагностики вы снимаете уже только нерабочие форсунки для последующего их ремонта, опрессовки или регулировки. При установке на верстак, механотестер превращается в стационарный прибор для диагностирования форсунок ДД-2110 или другой импортный аналог типа СТ-90.

Также одним из основных приборов на участке по ремонту топливной аппаратуры должен быть стенд для испытания и регулировки ТНВД, это самый дорогостоящий инструмент в мастерской и к нему предъявляются жесткие требования. На сегодняшний момент существуют различные модификации и производители данного типа оборудования. Выбор стенда зависит только от целей и задач топливного участка.

Мелкое распыливание подаваемого в цилиндр топлива достигается в современных топливных системах за счет больших давлений распыливания. Высокое давление обеспечивается наличием малых зазоров между плунжером и втулкой (не более 1—5 мкм). Простота решения герметичности уплотнения является одновременно и недостатком насосов высокого давления, так как увеличение кольцевого зазора вследствие износа снижает плотность пары плунжер-втулка, что сказывается на величине развиваемого давления. Из этого вытекает основное контрольное мероприятие, определяющее возможность дальнейшей эксплуатации — проверка плотности. Это относится к прецизионным парам насоса и форсунки.

Существует способ проверки плотности плунжерных пар непосредственно на двигателе. Для проверки необходимо подключить механотестер МТА-2 к секции топливного насоса (можно через трубку высокого давления), выставить проверяемую плунжерную пару в положение, соответствующее середине пути нагнетания топлива, обеспечить в полости нагнетания давление 250 кгс/см2 и измерить с помощью секундомера продолжительность снижения давления в интервале от 200 до 150 кгс/см2. Также можно запустив двигатель оценить максимальное давление создаваемое данной плунжерной парой.

Проверка проста и не требует больших затрат времени.

Оценка качества распыливания не снимая форсунки с двигателя

У форсунки хороший распыл топлива, если начало давления впрыска топлива равно номинальному или близко к нему. При впрыске изменение колебания стрелки манометра стабильны на предельно коротком интервале показаний или отсутствуют. Хорошо слышен «звонкий звук» впрыска.

Если давление впрыска занижено на 30..50 % от номинального значения, и стрелка манометра колеблется в интервале от нуля до зафиксированного максимального значения, то это свидетельствует о низком качестве распыливания топлива (форсунка «льет»), о зависании иглы распылителя в верхнем открытом положении или о заклинивании иглы в нижнем закрытом положении.

Хорошее распыление топлива при впрыскивании в атмосферу как при испытании форсунок на дизеле, так и при их проверке на стенде характеризуется следующими признаками:

туманообразное состояние топлива в струе;

отсутствие различимых глазом отдельных вылетающих капель и местных сгущений топлива;

четкий, резкий звук (отсечка) при впрыскивании;

отсутствие подтекания топлива при выходе струи из отверстий распылителя перед началом и по окончанию впрыскивания.

Для оперативной диагностики дизельных форсунок с электронной системой управления впрыском Common Rail применяют тестер обратной подачи топлива.

Тестер обратки Коммон Рейл

Прибор предназначен для диагностики дизельного двигателя с 4 или 6 форсунками, рядного или v-образного. Служит для измерения значения перелива непосредственно на транспортном средстве. Тестер подключается к обратной ветви слива топлива с форсунок и собирает это топливо в специальные, прозрачные, калиброванные мензурки или колбы (для каждой форсунки предназначена своя емкость). Сравнивая количество жидкости по окончании теста можно быстро и легко определить неисправную форсунку. Также с помощью данного прибора возможно одновременное измерение количества топлива, проходимого через обратную ветвь форсунки за определенный промежуток времени.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Отсоединить обратные топливопроводы (обратную ветвь) от форсунок, заглушить их и присоединить на их место приспособление с колбами и крепежной рампой с помощью прозрачных шлангов со штуцером. В зависимости от производителя топливной аппаратуры подберите необходимые штуцеры из комплекта адаптеров в приборе.
2. Следует исключить попадание воздуха в отсоединенный обратный топливопровод.
3. Проверить герметичность соединений.
Далее производится 2 вида тестирования форсунок: статический и динамический.

СТАТИЧЕСКИЙ ТЕСТ:

Стартером прокрутить двигатель два раза по 5 сек.
Если в трубках топлива не более 20 см, то форсунки в норме, при условии, что ТНВД накачивает давление не менее 1000 бар. Если 20 и выше, то форсунка умирает.

ДИНАМИЧЕСКИЙ ТЕСТ:

Мотор должен быть прогрет. Запускаем двигатель и и он работает три минуты на холостом ходе и две минуты на оборотах 2500-3000об/мин. Инжектор у которого показания в три раза отклоняются от нормы подлежит замене. При этом необходимо наблюдать за количеством топлива в мерных мензурках и не допускать его перелива.

7. После проведения замеров следует восстановить ранее отсоединенный обратный топливопровод.
8. Проверить герметичность восстановленного соединения.

Адаптеры входящие в комплект прибора позволяют применять его на большинстве систем Common Rail всемирно известных производителей легковых и коммерческих автомобилей, дорожной, строительной и сельскохозяйственной техники.

Диагностика и ремонт механических форсунок дизелей

Форсунка это элемент который непосредственно производит впрыск в камеру сгорания дизельного двигателя. Часто обладатели дизельных автомобилей грешат на ТНВД хотя это не всегда правильно. Форсунка это конечный элемент топливной аппаратуры в который подается высокое давление топлива. От форсунки зависит работа ДВС.

Если давление открытия форсунки упало , то соответственно форсунка откроется раньше . В результате может появиться черный дым. Если давление открытия форсунки завышено то, форсунка откроется позже, что в свою очередь приведет к белому дыму.

Теперь представим что на двигателе форсунки отрегулированы под разное давление. Казалось бы вы выставили предварительный угол впрыска согласно технической документации но двигатель работает с перебоями и непонятно почему дымит то черным то белым , ответ напрашивается сам по себе одни форсунки открываются позже другие раньше. Как — бы вы не регулировали угол впрыска топлива положительных результатов вы не добьетесь.

Признаки засорения форсунок дизеля

Образование твёрдых отложений в распылительной части форсунок — объективный процесс, свойственный любому двигателю, оснащённому системой впрыска. В России данная проблема усугубляется нестабильностью и нарушениями технологии производства и транспортировки топлива.
Наличие отложений в канале и распылителе форсунки приводит к нарушению формы факела распыливания и уменьшению её пропускной способности. Типичными симптомами проявления данной неисправности являются:

• ухудшение пусковых характеристик двигателя (особенно в холодное время года);
• подёргивания и провалы при ускорении и на переходных режимах;
• ухудшение динамики и уменьшение мощности двигателя;
• увеличение расхода топлива;
• ухудшение равномерности работы двигателя на холостом ходу (необязательно).

Игнорирование перечисленных симптомов и продолжение эксплуатации автомобиля вызывает следующие последствия:

• перегрев и повреждение нейтрализатора выхлопных газов;
• пробой изоляции высоковольтных компонентов системы зажигания (провода, наконечники, катушки, бегунок распределителя и т.п.);
• повреждение деталей ЦПГ вследствие возникновения очагов детонации (в большей степени характерно для турбированных двигателей).

К великому сожалению в России часто явление, что автомобили приезжают не на диагностику, а уже на ремонт, хотя многих затратных ремонтов можно было избежать своевременно проверив топливную аппаратуру.

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления — один из основных механизмов в системе подачи топлива в дизельных двигателях. Именно этот узел является главным отличием дизельных двигателей от своих бензиновых собратьев. Однако из-за своей сложности и чувствительности к качеству топлива топливный насос высокого давления (сокращенно ТНВД) нередко выходит из строя, что может грозить ремонтом или заменой узла.

Принцип работы ТНВД

Несмотря на обилие различных видов насосов, все ТНВД работают по сходному принципу и обеспечивает подачу порций дизельного топлива в цилиндры двигателя автомобиля под высоким давлением в строго отведенные моменты времени. Размер подаваемых порций топлива определяется нагрузкой цилиндров к коленчатому валу. Основу любого вида ТНВД составляет плунжерная пара, состоящая из непосредственно плунжера (поршня) и втулки (цилиндра).

Выделяется 2 основных разновидности ТНВД по принципу действия:

• ТНВД непосредственного действия с механическим приводом плунжера;
• ТНВД с аккумуляторным впрыском.

По устройству также различаются несколько видов ТНВД:

• рядные — секции насоса расположены в ряд и подают топливо в определенный цилиндр мотора;
• распределительные — одна секция насоса может подавать топливо в несколько разных цилиндров;
• многосекционные (V-образные) — для высокоскоростных дизельных двигателей.

В свою очередь распределительные ТНВД могут быть одноплунжерными и двухплунжерными.

Все ТНВД непосредственного впрыска работают по одному принципу:

• механический привод плунжера;
• одновременно протекающие процессы нагнетания и впрыска;
• давление для впрыска топлива создается движением плунжера.

ТНВД с аккумуляторным впрыском обеспечивают подачу топлива в раздельных циклах: сначала топливо нагнетается в аккумулятор насоса, затем поступает в топливные форсунки. Насосы с электронным управлением форсунками получили название системы Common rail.

Вкратце принцип работы топливного насоса высокого давления выглядит таким образом.

1. Топливо из бака поступает в ТНВД благодаря подкачивающему насосу. Давление топлива на входе в насосную секцию ТНВД поддерживается редукционным клапаном.
2. Движение плунжера, подающего топливо в цилиндры мотора, обеспечивается кулачковым валом, в свою очередь имеющим привод от коленчатого вала автомобиля.
3. Вращение кулачкового вала заставляет двигаться плунжер, который поднимается вверх по втулке. При этом последовательно открываются выпускное и впускное отверстие.
4. Создаваемое движением плунжера давление открывает нагнетательный клапан, после чего топливо поступает к топливной форсунке цилиндра дизельного двигателя.
5. Избытки топлива через сливной, винтовой, радиальный и осевой каналы сливаются из плунжера в бак посредством дренажного штуцера.

Признаки неисправности ТНВД

ТНВД — дорогостоящий и довольно «капризный» узел дизельного двигателя, крайне требовательный к качеству топлива и смазывающих материалов. Основная причина выхода из строя ТНВД — загрязнение плунжеров насоса, которые установлены во втулки с минимальными допусками, измеряющимися в микронах. Загрязнение плунжерной пары твердыми частицами, содержащейся в некачественном дизельном топливе, может приводить к выходу ТНВД из строя. Не менее опасна и вода, которая может содержаться в топливе. Влага размывает защитную масляную пленку деталей узла, что чревато заклиниванием деталей ТНВД. Также неисправность ТНВД может заключаться в физическом износе деталей и повреждение корпуса насоса.

Неисправность ТНВД обычно приводит к неравномерности подачи топлива в форсунки двигателя и к снижению его поступающего объема. Чтобы понять то, что ТНВД не работает в штатном режиме, не обязательно ждать его поломки. Признаками проблем с ТНВД и с топливной системой в целом являются:

• повышенный расход топлива;
• нестабильная работа двигателя на малых оборотах;
• затруднения с запуском двигателя;
• перегрев мотора;
• утечка горючего;
• падение мощности и отдачи дизельного двигателя;
• увеличенная дымность выхлопа;
• появление посторонних шумов в процессе работы двигателя.

Проверка ТНВД

Симптомы неисправности насоса сходны с поломками деталей двигателя, а также могут иметь схожесть с неисправностью охлаждающей системы автомобиля. Поэтому для диагностирования поломки непосредственно ТНВД необходимо проверить и убедиться в исправности деталей насоса.

В идеале диагностика ТНВД и поиск неисправностей может проводиться только на стенде — устройстве, позволяющем имитировать работу ТНВД в рабочих диапазонах. Однако так как стоимость стенда сравнима с ценой автомобиля, а для диагностики необходимо демонтировать ТНВД с автомобиля, то такие операции проводятся только в автосервисах.

В «боевых» условиях проверить ТНВД достаточно сложно, но, все-таки возможно. Однако нужно понимать, что в домашних условиях получится диагностировать только некоторые неисправности ТНВД, а полную картину даст только проверка на стенде.

1. Проверить плунжерные пары на наличие в них воды можно сняв ремень ГРМ и осторожно покрутив шкивом. Если шкив проворачивается с переменным усилием (из-за вращения кулачкового вала), то вода во втулках ТНВД отсутствует. Если шкив не проворачивается, то в системе ТНВД находится вода, что при запуске двигателя приведет к заклиниванию.
2. Давление в плунжерной паре можно проверить с помощью тестера ТАД-01А, КИ-4802 или любого другого подобного инструмента. Такой прибор можно изготовить даже самостоятельно, для этого потребуется мощный манометр. Тестер вкручивается в ТНВД на место топливной трубки или в центральное отверстие головки насоса. Показатели измерения должны составлять не менее 300 кг/см 2 . В обратном случае плунжерная пара изношена и нуждается в замене или восстановлении.
3. В дизельных автомобилях с электронным управлением ТНВД поломка может заключаться в обрыве датчика оборотов, расположенного на корпусе насоса. В таком случае топливо не поступает из ТНВД в форсунки цилиндров мотора. Для проверки датчика необходимо с помощью мультиметра измерить сопротивление на разъеме датчика, расположенного на крышке ТНВД. В случае отсутствия сопротивления произошел разрыв.
4. Если неисправность ТНВД заключается в утечке топлива, то, как правило, виноваты уплотнительные кольца узла. Чтобы проверить ТНВД на утечку необходимо при работающем двигателе покачать ось рычага ТНВД. Если при этом наблюдается утечка топлива, то резиновый уплотнитель в месте утечки нужно заменить. Если утечки возникают не на оси, а в других местах узла, например, в местах посадки плунжерных пар, то для диагностики придется разбирать ТНВД.

Все эти способы помогают проверить ТНВД на наличие поломок. Однако неисправностей насоса гораздо больше, поэтому в большинстве случаев приходится демонтировать ТНВД и разбирать узел в поисках механических и иных повреждений в деталях узла.

Снятие ТНВД с двигателя

Снятие ТНВД может понадобиться не только для поиска и ремонта неисправных деталей, но и для проверки форсунок и регулировки газораспределительного механизма. Снятие ТНВД — довольно трудоемкая задача, с которой справится далеко не каждый автовладелец. Как минимум для проведения такой операции необходимо иметь немалый опыт в самостоятельном ремонте автомобиля.

Снятие ТНВД проводится в несколько этапов. В зависимости от вида насоса могут иметься различия в последовательности и некоторых деталях процесса. Для снятия ТНВД кроме стандартных ключей понадобятся специальные приспособления — шестерни для проворачивания коленчатого вала, фиксаторы, стапели, съемники приводных шестерен, шлицевые ключи и специальные приспособления для демонтажа. Поэтому при снятии насоса желательно использовать набор инструментов для ремонта ТНВД.

1. Для начала следует слить всю охлаждающую жидкость в автомобиле.
2. Далее отсоединяется минусовая клемма аккумулятора.
3. Снимается вентилятор и кожух вентилятора, усложняющие доступ к корпусу ТНВД.
4. Затем снимается крышка головки блока цилиндров.
5. Далее снимается кожух ремня ГРМ.
6. Затем демонтируется впускной коллектор.
7. Далее первый цилиндр двигателя необходимо установить в положение верхней мертвой точки (максимальное расстояние между цилиндром и коленвалом). Для блокировки цилиндра в таком положении используется приспособление 11 2 300.
8. Затем необходимо демонтировать ремень ГРМ со шкивов распределительного вала и вала ТНВД.
9. Далее необходимо отсоединить топливный трубопровод и сливной провод от насоса. Также отсоединяется шланг для слива масла.
10. Далее требуется отсоединить распределительные трубопроводы от форсунок цилиндров с помощью приспособления 13 5 020.
11. Далее отсоединяются детали электропроводки.
12. Затем нужно снять крепеж ТНВД. Для снятия центральной гайки ТНВД сначала демонтируется колпачковая гайка, а затем откручивается центральная гайка рожковым ключом на 18.
13. Далее выворачиваются болты на корпусе ТНВД.
14. Для отсоединения ТНВД от звездочки используется выталкивающий винт и приспособление 13 5 120, которое предварительно вкручивается на место центральной гайки. При снятии ТНВД приспособление должно оставаться на центральном шкиве до момента установки насоса обратно во избежание падения звездочки.

После того, как ТНВД отделен от центрального шкива и звездочки, его можно осторожно вынуть. Дальнейший разбор для поиска неисправных деталей также производиться с помощью специализированного набора для ремонта ТНВД.