индекс тнвд что такое

Мой дорогой дизель: почему ломаются ТНВД, и как их чинят

С момента окончательной прописки дизельных моторов на легковых автомобилях не только владельцы, но и мастера с небольшой опаской смотрели на это «чудо техники». Да, выигрыш на топливе и на тяге очевиден – но что будет, если мотор сломается? Особенностью всех без исключения двигателей на тяжелом топливе является прецизионность сборки самых ответственных деталей, а также величина рабочего давления – разумеется, если мы говорим о современных моторах. Глядя на нормо-часы в сервисе, касающиеся ремонта и обслуживания топливной аппаратуры, каждый невольно задастся вопросом: «Стоит ли игра свеч?». И да, и нет.

С одной стороны, вы получаете неимоверно производительный ДВС с паровозной тягой и уменьшенным расходом, с другой – необходимость повышенного внимания к качеству топлива, более частой замене топливного фильтра и довольно большим расходам в случае необходимости ремонта или замены элементов системы. Но если первая чаша весов все же перевесила, и вы стали обладателем автомобиля «на дизеле» с системой Common Rail, то стоит посмотреть, как ремонтируются элементы этой системы. Сегодня мы выясним, как выполняется ремонт ТНВД.

Кратко об устройстве

Common Rail : это словосочетание у всех на слуху, и многие даже знают, что это такое. Говоря простым языком, это не что иное, как система впрыска дизельного топлива из общей магистрали непосредственно в цилиндр двигателя под очень высоким давлением (1 600 – 1 800 бар). Некоторые скажут: но ведь дизтопливо уже давно впрыскивается непосредственно, в чем же особенность? Ответ лежит на поверхности, в самом названии: это «единая магистраль».

Раньше, до появления Common Rail, дизтопливо под давлением, создаваемым ТНВД (топливным насосом высокого давления) отправлялось сразу к форсунке, через которую впрыскивалось в цилиндр. В новой же системе насос нагнетает топливо в топливную рампу, которая сама по себе является аккумулятором – а уже от рампы топливо по трубкам подводится к форсункам.

Благодаря подобной схеме получается, что все форсунки имеют в своем распоряжение топливо под одинаковым давлением в любое время и в любом количестве – причем давление это довольно высокое. Оно необходимо для лучшего распыления и, следовательно, смешивания топлива с воздухом, а значит, для более полного сгорания. Все это – звенья цепи, ведущей к повышению эффективности работы ДВС.

Почему нельзя было обойтись без общей топливной рампы? Чтобы ответить себе на этот вопрос, попробуйте надуть до максимального размера воздушный шарик за один присест. Если вы кит, то справитесь без проблем. Если же вы человек, то придется или очень постараться, или просто сделать несколько вдохов и выдохов. Так и здесь: систему питает небольшой насос высокого давления с малыми потерями на трение, но с возможностью накачать 1600 бар в трубку, называемую топливной рампой.

Следующий элемент в схеме – форсунки. В современных моторах они могут быть электромагнитными или пьезоэлектрическими. Вторые, к слову – последнее слово техники в дизелестроении.

Для завершения схематической картины работы Common Rail добавим, что топливо от рампы подается к форсункам, но не запирается в самой рампе, а отводится через сливной канал. По сути, топливо в системе постоянно циркулирует, но как только сигнал «приходит» на электромагнитный клапан, он «открывает» форсунку, и топливо распыляется в цилиндр. Кстати, именно об устройстве и работе форсунок мы поговорим в следующей статье.

Устройство ТНВД

Конструктивно насосы могут быть роторными или, как в нашем случае, плунжерными. Так как в наше поле зрения попал плунжерный насос, и на данный момент он более распространен, то и рассматривать мы будем различные вариации этой конструкции.

Принцип работы предельно прост: подпружиненный плунжер двигается внутри стакана, набирая и выталкивая из полости над ним дизтопливо. Перемещается плунжер благодаря кулачковому валу. Зачастую конструктивно в корпус установлено три плунжера. В полости над плунжером установлены односторонние клапаны на впуск и выпуск. В общем, насос устроен почти как сердце.

Если обратиться к деталям, то можно выделить три типа ТНВД.

Первый – «голый» насос: топливо к нему подкачивается отдельным насосом, смонтированным в баке. Второй – ТНВД с регулятором давления. И, наконец, третий – на котором установлен и подкачивающий насос, и регулятор давления, который в случае необходимости сбрасывает топливо под избыточным давлением в «обратку».

Существуют также небольшие отличия и в конструкции плунжеров. Для наглядности мы разбирали и ремонтировали ТНВД с плунжером, перемещающимся в стакане, который можно извлечь из корпуса и заменить в сборе. Однако есть и конструкции, в которых сам корпус исполняет роль стакана. В принципе, о механике здесь больше ничего и не скажешь – она простейшая.

Что может поломаться?

Первый и чуть ли не единственный враг всех деталей топливной аппаратуры дизельного двигателя – вода. Не исключение здесь и ТНВД с прецизионной подгонкой пары плунжер-стакан и клапанами. Помните статью про дизельный фильтр-отстойник с краном для слива воды? Так вот если не следить за водой в отстойнике, то в один момент ваш автомобиль потеряет тягу «на низах», а может и во всем диапазоне оборотов – как повезет. Впрочем, справедливости ради нужно сказать, что зачастую качество нашего дизтоплива оставляет желать лучшего, потому даже если каждый день сливать воду из отстойника, но при этом заправляться на подозрительных станциях – результат будет такой же.

Еще один момент, который нужно выделить в самом начале: ни в коем случае нельзя давать работать ТНВД «на сухую» – иными словами, надо исключить пуск двигателя без прокачки топливной системы. ТНВД смазывается топливом, а работа без смазки «приговорит» его в считанные минуты.

Любая поломка ТНВД так или иначе связана с коррозией или попаданием посторонних частиц на рабочие поверхности. Именно она может стать причиной подклинившего плунжера или односторонних клапанов. К поломкам также можно отнести износ втулок вала в передней крышке корпуса ТНВД. Не редкость – износ сальника вала. Но втулки и сальник – просто мелочи по сравнению с коррозией.

Конечно, в предыдущем абзаце упомянуты не все возможные поломки. Могут, например, порваться и уплотнительные кольца крышек корпуса или фланца (в зависимости от конструкции) – но это обычно случается только в процессе разборки. Выйти из строя может регулятор давления – как его электрическая, так и механическая часть. Этим список потенциальных неисправностей, пожалуй, можно завершить.

Зато по топливоподкачивающему насосу вопросов обычно не возникает, так как там ломаться попросту нечему. Он являет собой обычный шестеренный насос внешнего зацепления – такой же, как масляный насос на Жигулях.

Начало

В любом уважающем себя и клиента сервисе перед тем, как лезть в «железо», выполняют компьютерную диагностику двигателя и его систем. Благодаря ей можно локализовать поломку – вернее, приблизительно понять, кто именно стал виновником неправильной работы двигателя. Окончательно убедившись, что это ТНВД, его направляют в ремонтный цех.

Здесь первым делом насос устанавливают на специальный диагностический стенд и подключают к нему все необходимые трубки. Выбрав в меню по номеру детали искомый набор букв и цифр, запускают процесс диагностики. Самое удобное здесь то, что работа стенда построена на системе подсказок. Выполняя заданную программу диагностики, мастер видит результаты испытания в реальном времени и на их основании делает выводы.

Источник

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ § 1.1. Идеальный цикл дизеля 19 страница

Системы технического обслуживания «по состоянию»

Анализ случаев серьезных аварийных повреждений компо­нентов двигателя показал, что задолго до поломки была воз­можность по меняющемуся состоянию двигателя (компонента) предупредить деградацию состояния двигателя и его компонен­тов и, тем самым, предупредить следующую поломку. Чтобы решить эту задачу, фирма прибегла к использованию знаний привлеченных экспертов (специалистов) для систематического анализа доступной информации. Это открыло возможность пре­дугадывать возникающие проблемы и предупреждать резкое ухудшение технического состояния. К настоящему моменту изучение опыта эксплуатации большого числа судовых силовых установок позволило специалистам сервисного отдела фирмы приобрести необходимые знания и идеальную возможность предугадывать состояние двигателей.

В целях дальнейшего совершенствования системы обслу­живания фирма организовала сбор знаний экспертов, работаю­щих во всех представительствах мира, и на этой основе создала единую базу данных. Часть этих данных относится непосредст­венно к конкретному судну, к числу которых относятся резуль­таты стендовых и ходовых испытаний, данные, записанные в электронной форме и взятые из отчетов сервисных инженеров фирмы и данные рабочих характеристик двигателя, фиксируе­мые на протяжении всей его эксплуатации (data log). Совмест­ная обработка материалов экспертной системы и системы сбора информации позволяет в автоматическом режиме выработать заключения по состоянию конкретного двигателя.

Система сбора информации автоматически пополняется данными, фиксируемыми системой автоматического контроля за работой двигателя, и вручную судовыми механиками путем занесения данных в персональный компьютер. В целях система­тизации и повышения эффективности сбора данных разработа­ны соответствующие шаблоны.

Предлагается производить измерения и оценку состояния следующих элементов:

о сальники поршневых штоков; о воздухоснабжение, продувка; о сгорание;

о топливные насосы высокого давления и форсунки; о распределительный вал и клапаны; о приводы; о коленчатый вал;

Система сбора включает также данные о состоянии таких важных компонентов, как поршневые кольца, втулки цилиндров подшипники ит.п. Небезынтересно отметить, что использование шаблонов и компьютера существенно сокращает бумажные от­четы, зачастую перегружающие судовых механиков.

Процесс компьютизированной обработки включает три этапа:

• Подсчет собранных данных и построение тренда;

• Состояние двигателя оценивается путем сопоставления взвешенных известных случаев, имеющихся в экспертной базе данных фирмы;

• Результат оценки состояния двигателя и его элементов, а также рекомендации по организации технического обслужива­ния сообщаются старшему механику судна и в техническую службу судоходной компании.

Рекомендации выдаются в виде графиков, картинок и со­провождающего их текста.

Дизельная установка

ЭВМ

Рис. 10.3. Блок-схема системы технического обслуживания двигателей Вяртсиля.

Центром технического обслуживания в судоходную ком­панию и на судно ежемесячно направляется отчет с коммен­тариями и рекомендациями, отражающими состояние уста­новки на текущий момент, прогноз на будущее и историче­ский обзор изменений состояния с момента начала работы системы.

§ 10.3. Контроль и регулирование рабочего процесса дизелей

10.3.1. Индицирование двигателя

Под индицированием понимается снятие с последующей обработкой индикаторных диаграмм, представляющих собой графическую зависимость развиваемого в рабочем цилиндре давления в функции хода поршня S или пропорционального ему объема цилиндра (см. рис. 10.4 и 10.5).

Механические индикаторы «Майгак»

Развернутая индикаторная диаграмма

индикаторного привода, позволяющего синхронизировать вра­щение барабана индикатора с движением поршня индицируемо­го цилиндра. Подключение привода позволяет получить сверну­тую диаграмму, планиметрированием площади, по которой оп­ределяется среднее индикаторное давление, представляющее собой некоторое среднее условное давление, действующее на поршень и совершающее в течение одного хода работу, рав­ную работе газов за цикл.

Перед тем, как приступить к индицированию, проверьте состояние индикаторного крана и привода. Возможные ошибки в их состоянии проиллюстрированы на рис. 10.6. Гребенка (рис. 10.5) снимается при ручном управлении шнуром, отсоеди­ненным от индикаторного привода. Наличие гребенки позволяет оценить стабильность циклов и более точно замерить Р_Л

линии сжатия и расширения не совпадают- нару­шение ВМТ привода

Рис. 10.6. Ошибки в приводе индикатора

Если пики одинаковы, то это свидетельствует о стабильной работе топливной аппаратуры. Важно отметить, что поршневые индикаторы обладают малой частотой собственных колебаний. Последняя должна, как минимум, в 30 раз превышать число обо­ротов двигателя. В противном случае индикаторные диаграммы будут сниматься с искажениями. Поэтому применение поршне­вых индикаторов можно применять лишь при индицировании двигателей с частотой вращения не более 300 об/мин. Индика­торы со стержневой пружиной обладают большей частотой соб­ственных колебаний и их применение допускается в двигателях с частотой вращения до 500-700 об/мин. Однако, в таких двига­телях индикаторный привод отсутствует и приходится ограни­чиваться снятием гребенок или развернутых диаграмм, по кото­рым среднее индикаторное давление не определить.

Второе ограничение касается величины максимального давления в цилиндрах. В современных двигателях с высоким уровнем форсировки оно достигает 15-18 МПа. При используе­
мом в индикаторе «Майгак» поршне для дизелей диаметром

9,6 мм максимально жесткая пружина ограничивает Р_макс. = 15 МПа. При такой пружине точность измерения весьма низкая, так как масштаб пружины составляет 0,3 мм на 0,1 МПа.

Современная практика ориентируется на применение элек­тронных индикаторов, обладающих практически неограничен­ными возможностями по частоте (до 2000 об/мин) и погреш­ность используемых датчиков давления не превышает 0,2%. Классическим примером электронного индикатора может слу­жить «М1Р Calculator» фирмы Аутроника.

В комплект индикатора входят:

• Персональный компьютер с программным обеспечением по обработке индикаторных диаграмм и принтером;

• Переносные или стационарно устанавливаемые тензо- датчики давления газов с пределами измерения до 10. 15 или 20 МПа и точностью 1%; допустимая температура 300°. В послед­ней модификации прибора фирма перешла на пьзокварцевые датчики фирмы Кистлер, допускающие температуры до 400°.

• Тензодатчик давления надувочного воздуха, точность ±0,5%.

• Индуктивный датчик для точного определения положе­ния рабочего поршня и скорости вращения вала. На маховик или вал двигателя одевается лента со штырями, расположенны­ми по окружности через каждые 12 градусов, и штырем, соот-

ветствующим положению поршня первого цилиндра, в ВМТ. При прохождении штырей мимо датчика в нем индуцируется ЭДС с амплитудой в 5 Вольт. В компьютере расстояние между соседними штырями делится на 12 частей и, благодаря этому компьютер обрабатывает индикаторную диаграмму с частотой в

Снятые с двигателя диаграммы обрабатываются в компью­тере и по запросу оператора на экране монитора высвечиваются как сами диаграммы, так и результаты обработки (см. рис 10.8), включающие:

По индикаторной диаграмме (давления газов):

♦среднее индикаторное давление;

♦макс, давление сгорания;

♦давление за 36 град, после ВМТ, позволяющее судить о степени догорания топлива по ходу расширения;

♦давление надувочного воздуха.

По диаграмме давлений впрыска:

♦максимальное давление впрыска;

♦давление начала впрыска (открытия иглы);

♦продолжительность подачи топлива.

В памяти компьютера могут сохраняться ранее снятые диа­граммы, ранее полученные на двигателе в исправном состоянии и в типичных для него условиях работы (режим, внешние уело-

вия, топливо). В дальнейшем они могут использоваться в каче­стве эталонных, что, как это видно из (см. рис. 10.8) сопоставле­ния эталонной диаграммы с действительной, существенно уп­рощается задача диагностики рабочего процесса.

А: Давление в цилиндре

♦В последние годы появились переносные, очень компакт­ные электронные индикаторы, включающие блок питания и об­работки сигналов от датчиков и элементы памяти. Зафиксиро­ванные в памяти измерения в последующем переносятся в ком­пьютер и в нем осуществляется их обработка.

Оценивая индикаторы, важно также отметить, что наличие длинного индикаторного канала вызывает определенные иска­жения в измеряемые давления. Более того, канал при длитель­ной работе забивается отложениями кокса, нарушающими про­цесс передачи импульса давления газов из камеры сгорания, что, в свою очередь, вносит искажения в величину фиксируемых давлений.

Существующие пьезо- и тензоэлементы допускают воздей­ствие газов с температурой не выше 300-400°С. Конструкторы пытались избавиться от канала, опустив датчик в камеру сгора­ния. Но это требовало перехода на новые конструктивные ре­шения и материалы для чувствительного элемента, которые в течение длительного времени выдерживали бы температуры 500-600°С.

Были попытки измерять давление в цилиндре по измере­нию напряжений в шпильках крепления крышек цилиндров пу­тем наклеивания на них тензодатчиков. Однако, как показали наши исследования, точность и стабильность показаний были неточными. В известной мере это определялось сложностью та­рировки датчиков, необходимостью установки датчиков на двух диаметрально расположенных шпильках и пр.

Фирмой МАН-Б.В. для новых двигате­лей с электронным управлением в целях осуществления непрерывного контроля за рабочими процессами в цилиндрах был раз­работан тензодатчик, вставляемый в про­сверленный в крышке цилиндра канал и прочно удерживаемый в контакте с метал­лом крышки (рис. 10.9). Канал глухой и со-

„ прикосновение датчика с горячими и агрес-

Рис. 10.9. Датчик давле- г гг

ния, устанавливаемый в сивными газами отсутствует, температуры крышке цилиндра в месте его установки не превышают 200°.

10.3.2. Анализ результатов индицирования, регулирование рабочего процесса

Для анализа состояния рабочего процесса двигателя изме­рения рекомендуется проводить на режиме полной нагрузки (режим полного хода).

В комплекс параметров, подлежащих оценке, входят:

• Средние индикаторные давления Р, в каждом цилинд­ре, позволяющие оценить нагрузку цилиндров и развиваемую в них мощность. Для обеспечения равномерности распределения мощности между цилиндрами, определяется отклонение P_h от средней величины. Для всех цилиндров оно не должно выходить за пределы ±2,5% (ПТЭ), для современных малооборотных дви­гателей не выше 0,05 МПа.

При отсутствии индикаторного привода Pi можно полу­чить с помощью электронного индикатора, либо оценку нагруз­ки цилиндров осуществлять по температуре выпускных газов и индексу ТНВД.

• Давление наддува Р$ должно соответствовать рекомен­дациям фирмы.

Низкое значение Ps свидетельствует о загрязнении про­точной части ГТК, увеличении сопротивления за ним (обороты

приводит к росту температуры. При всех условиях она не долж­на выходить за рекомендованные фирмой пределы, допускае­мые ПТЭ отклонения от средней величины ±5%. Важность кон­троля за температурой выпускных газов диктуется также тем, что она косвенно характеризует уровень теплонапряженного со­стояния двигателя. Для контроля за теплонапряженностью ряд исследователей рекомендовали устанавливать в головки порш­ней, днища крышек цилиндров и во втулки цилиндров термопа­ры. Однако сложность токосъема и существенное усложнение конструкции может быть оправдано лишь в исследовательских целях и совершенно неприемлемо в эксплуатации.

Из кривых (вариант Е) видно, что открытие иглы проис­ходит раньше и при более низком давлении, что свидетельствует об ослаблении затяга пружины иглы форсунки или ее поломке.

ТОПЛИВА, ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА, ТОПЛИВООБРАБОТКА

§ 11.1. Эксплутационные свойства топлив

В дизелях используются топлива, получаемые в установках ваккумной дистилляции, каталитического крекинга, висбрекин- га и термического крекинга. Дизельные топлива представляют собой дистилаты, а тяжелые топлива получают смешиванием остаточных фракций процессов дистилации с легкими и тяже­лыми газойлями (см. рис. 11.1).

Применяемые на судах топлива характеризуются следую­щими свойствами: п вязкость (v); п плотность (d);

а температуры вспышки ft _всп) и застывания (t_3aCm));

1- нефть.

3- Вакууинля ди стиля ция,

4- Каталитическая ди стиля ция.

6- Термическая дистиляция,

Ч.. стандартное тяж, топливо

Рис. 11.1. Процессы получения топлив из нефти

Источник