Неисправности электронных систем впрыска топлива дизельных двигателей можно разделить на:
– неисправности топливного насоса высокого давления;
– неисправности топливоподающей аппаратуры;
– неисправности форсунок впрыска топлива;
– неисправности электронной системы управления впрыском.
Неисправности топливного насоса высокого давления. В топливных насосах высокого давления неисправности связаны, прежде всего, с износом плунжеров, поверхностей эксцентриковой обоймы приводного вала и клапанов высокого давления (рис. 15.19).
Характерными неисправностями ТНВД являются:
– Снижение производительности насоса. Первопричинами этого могут быть перечисленные выше дефекты. Проявляется либо в полной неработоспособности дизельного двигателя, либо во внезапном прерывании работы по команде блока управления ввиду невозможности обеспечения задаваемого уровня давления.
– Дефекты клапанов. Малейшая негерметичность любого из автоматических клапанов (впускных или нагнетательных любой секции) приводит к невозможности достижения высоких давлений. Нарушение герметичности может происходить из-за износа клапанов и седел (визуально под лупой обнаруживается как негладкость запорных поверхностей). Засорение седла – случайный эффект после неаккуратной сборки-разборки трубопроводов низкого давления, появления ржавчины. Потеря подвижности клапанов (по причине коррозии, механической деформации огранительной “корзинки” шарикового клапана) приводит к недостаточному наполнению плунжерной полости (впускной клапан) или очень низкому давлению на выходе (нагнетательный клапан). Излишне большой ход клапана приводит к его износу и также потере производительности.
– Износ плунжерных пар. Большое влияние на износ плунжерных пар оказывает чистота и состав (вид) используемого топлива. При наличии в топливе абразивных частиц вследствие эрозии и кавитации происходит «размывание» поверхности втулки плунжера. При наличии малых технологических зазоров в плунжерной паре большая доля их неисправностей является следствием применения топлива ненадлежащего качества с плохими смазывающими свойствами.
– Задиры, заклинивание плунжерной пары. Наличие воды в топливе приводит к коррозии деталей ТНВД, нарушению подвижности или заклиниванию плунжера, поломке элементов привода плунжера и пр. Весьма вероятны также в результате монтажных деформаций при нештатных способах установки и уплотнения, при возникновении режимов подачи под большими давлениями с большим дросселированием на всасывании (появление большого сопротивления на всасывании или низкого давления подкачки). В этом случае прихватывание плунжера обусловлено его разогревом при сжатии большого объема газов.
– Износ, задиры в подшипниках обусловлены попаданием абразива в топливо, непрофессиональной переборкой, нештатными условиями работы или испытаний ТНВД.
– Замыкание витков (перегрев), короткое замыкание или обрыв обмотки электромагнитов управления клапанами. При проверке клапанов следует учитывать, что пропорциональные магниты рассчитаны на регулирование ШИМ, а не питание постоянным напряжением. Так, для клапана расхода (дозатора) весь его диапазон регулирования укладывается в интервал 2…6 В постоянного напряжения. Даже кратковременное питание напряжением 12 В является недопустимым.
Неисправности форсунок впрыска топлива. Процесс впрыска топлива в дизельном двигателе во многом зависит от работы форсунок. Неисправная форсунка резко лимитирует работоспособность всей системы впрыска. Проведенные исследования показали, что закоксовывание сопловых отверстий распылителей форсунок на 20-28% приводит к падению мощности дизельного двигателя на 6,5-8% и топливной экономичности – 5%.
Наиболее характерные неисправности форсунок следующие:
– подтекание топлива после впрыскивания;
– утечки топлива через зазор между отверстием в корпусе и иглой;
– увеличение хода иглы;
– зависание иглы;
– закоксовывание внутренних и наружных поверхностей корпуса распылителя;
– нарушение герметичности по торцевой поверхности распылителя и корпуса.
Распределение отказов отдельных элементов электрической форсунки в процентах указаны на рис. 15.20.
Как видно из приведенных данных наименее надежными элементами электрической форсунки системы Common Rail являются шаровой клапан и распылитель.
Перечисленные дефекты вызываются износом сопловых отверстий, пластической деформацией запирающего конуса, износом торцевой поверхности корпуса форсунки и проставки (рис. 15.21), уменьшением жесткости пружины и износами цилиндрических поверхностей и штифта.
 |
 |
а б в г д
Для электроуправляемых форсунок аккумуляторных топливных систем типа Common Rail дополнительно наблюдаются следующие отказы:
– нарушение герметичности шарикового клапана из-за кавитационного износа, как самого шарика, так и седла (глубина каверн более 0,01 мм, рис. 15.22);
– заклинивание управляющего плунжера;
– обрыв или межвитковое замыкание в обмотке электромагнита.
а б в
Кроме того, наблюдаются случаи коррозионного разрушения рабочей поверхности иглы. Наиболее слабыми узлами форсунок являются распылители, работающие в весьма тяжелых условиях, с большими ударными нагрузками (на уплотнительный конус действуют ударные нагрузки, иногда в 5 раз превышающие статические), интенсивным абразивным износом, при высокой температуре, в агрессивной среде.
Зависание иглы распылителя вызывается неустойчивостью гидродинамического истечения и тепловой напряженности. Наиболее часто зависание иглы происходит в результате деформации корпуса распылителя.
Нарушение герметичности шарикового клапана происходит из-за гигантской разницы давлений топлива в этой зоне — неизбежно идет кавитационный износ, который усугубляется попаданием воды и абразивных частиц в дизтопливо.
Чуть меньше по той же причине изнашивается пара игла/распылитель. Результат — увеличение размеров каналов в распылителе и затирание иглы, из-за которого она начинает перемещаться недостаточно плавно и даже подклинивать. А носик распылителя, который находится непосредственно в камере сгорания, может пострадать из-за аномальных рабочих процессов в цилиндре, например, из-за локального повышения температуры.
Наиболее частыми дефектами топливоподающей аппаратуры являются поломки, вызываемые вибрациями и наличием в топливе воды и примесей.
С целью снижения вибраций топливопроводов высокого давления, их прикрепляют к общему зажиму, снабженному пластиковыми прокладками. На практике встречаются случаи комплектации при ремонте топливной системы дизельного двигателя различными по длине нагнетательными трубопроводами (при замене отказавшего топливопровода), что отрицательно отражается впоследствии на равномерности подачи.
В топливных системах впрыска типа Common Rail имеют место случаи заклинивания клапана ограничения давления топливного аккумулятора в открытом положении. При повышении давления в аккумуляторе более 160 МПа (для систем CR второго поколения) клапан открывается, и магистральное давление топлива ограничивается до 80 МПа, что приводит к снижению мощности и приемистости двигателя. В большинстве случаев клапан выходит из строя по причине потери герметичности и нарушения регулировки вследствие задиров и износа рабочих поверхностей.
При закупоривании топливопроводов низкого давления или предохранительного сетчатого фильтра подающего штуцера ТНВД количество топлива резко меняется, что приводит к нарушению температурного режима работы насоса из-за низкой циркуляции охлаждающего агента – топлива. При сильном закупоривании отверстия штуцера происходит сильный нагрев (до 85…92°С) топлива, корпуса, и других деталей, и узлов ТНВД, что приводит к их повышенному износу. С ростом температуры уменьшаются плотность и вязкость топлива, увеличиваются утечки в прецизионных парах. Это ведет к уменьшению цикловой подачи, изменению угла опережения впрыскивания топлива и отрицательно сказывается на ресурсе ТНВД.
Срок службы фильтров определяется количеством пропущенного через них топлива. По мере эксплуатации возрастает их гидравлическое сопротивление. Показателем надежности фильтров может служить скорость возрастания их гидравлического сопротивления. Часто встречающимся и опасным дефектом бумажных фильтрующих элементов является прорыв перегородки, вследствие чего к прецизионным парам проходит нефильтрованное топливо, что ведет к резкому возрастанию интенсивности их изнашивания.