WST P
Analiza danych uzyskanych podczas eksploatacji pojazdów dowodzi, e w
70...80% przypadków przyczyn niewła ciwego funkcjonowania silników
wysokopr nych s niesprawno ci układu zasilania. W zwi zku z tym ocena
stanu technicznego elementów tego układu jest bardzo wa n składow
programu diagnostycznych bada silnika wysokopr nego.
Do oceny poprawno ci funkcjonowania układu zasilania silników
wysokopr nych s wykorzystywane informacje uzyskane podczas obserwacji
pracy silnika oraz wyniki pomiarów poszczególnych parametrów. Ogl dziny
zewn trzne elementów układu zasilania umo liwiaj na ogół wykrycie
wszelkiego rodzaju nieszczelno ci wyst puj cych na zł czach lub na skutek
przetarcia (p kni cia) przewodów paliwowych.
Szczelno układu zasilania silników wysokopr nych ma bardzo istotne
znaczenie, poniewa zassane przez nieszczelno ci powietrze mo e utrudni
dopływ paliwa do sekcji tłocz cych zespołu wtryskowego i zakłóci prac
silnika.
I. NIEDOMAGANIA UKŁADU ZASILANIA SILNIKA z ZS
Szczelno elementów układu mo na sprawdzi , tłocz c paliwo za
pomoc r cznej pompy zasilaj cej i poszukuj c miejsc wycieku lub obserwuj c
układ zasilania podczas pracy silnika na biegu jałowym.
Podczas ogólnych bada stanu technicznego silnika s wykonywane
sprawdzenia, których celem jest ocena poprawno ci funkcjonowania silnika. Do
tej grupy sprawdze nale :
• kontrola łatwo ci uruchomienia silnika,
• pomiar mocy silnika,
• pomiar zu ycia paliwa,
• kontrola równomierno ci pracy silnika,
• ocena hała liwo ci pracy,
2
• ocena zadymienia spalin.
STRUKTURALNY SCHEMAT DIAGNOSTYCZNY
UKŁADU ZASILANIA SILNIKÓW WYSOKOPR
NYCH.
zbiornik paliwa
filtry paliwa
zasilajaca
pompapaliwa
filtry
powietrza
pompa
wtryskowa
wtryskiwacze
ukladzasilaniasilnika
wysokopreznego
sk
or
od
ow
a
n
ie
za
ni
e
cz
ys
z
cz
e
n
ie
s
z
cz
e
ln
o
sc
p
ol
ac
z
en
s
zc
z
e
ln
os
c
p
ol
ac
z
e
n
z
an
ie
cz
y
s
zc
z
e
ni
e
w
k
la
do
w
s
z
cz
e
ln
o
sc
po
la
cz
en
z
u
zy
ci
e
sk
o
ja
rz
e
n
tl
o
cz
e
k
-c
y
li
nd
e
r
k
rz
yw
ka
-
ro
lk
a
pe
k
ni
e
ci
e
w
g
ni
ec
e
n
ie
z
a
n
ie
cz
y
sz
cz
en
ie
w
k
la
d
o
w
zu
z
y
ci
e
:t
lo
cz
k
ow
cy
lin
d
er
k
o
w
z
aw
o
rk
ow
u
kl
a
du
st
er
o
w
a
ni
a
zu
z
yc
ie
:ig
lic
y
ro
z
py
la
cz
a,
zm
ia
n
a
s
p
re
z
y
st
o
s
ci
sp
re
-
zy
ny
,z
a
ko
k
s
ow
a
ni
e
cy
li
nd
e
rk
ow
wycieki
paliwa
opory
przeplywu
cisnienie
halas,drgania
kat
wyprzedzenia
wtrysku,wartosc
dawki
paliwa,charakterystyka
przebiegu
wtrysku,stopien
rozrzutu
dawkowania,katy
rozrzutu
dawkowania
przebieg
zmian
cisnienia
w
przewodach
wysokiego
cisnienia
jakosc
rozpylenia
paliwa
cisnienie
wtrysku,wycieki
paliwa
rozruchsilnika,zuzyciepaliwa,mocsilnika,stancieplny silnika,wahaniapredkosci obrotowej,halasliwa
praca,dymieniesilnika
3
1.
Łatwo uruchomienia silnika jest uzale niona od takich czynników jak:
• stopie zu ycia elementów układów tłokowo-korbowego i rozrz du,
• stan techniczny układu rozruchowego,
• temperatura otoczenia (w niskich mo e nast pi nadmierne zg stnienie
paliwa lub zamarzanie wody znajduj cej si w paliwie)
• stan techniczny układu zasilania.
2.
Utrudnione uruchomienie silnika mo e by spowodowane:
• zapowietrzeniem układu zasilania na skutek nieszczelno ci poł cze ,
• niedostatecznym dopływem paliwa do pompy wtryskowej
(niesprawno pompy zasilaj cej, zanieczyszczenie filtrów paliwa itp.),
• zu yciem elementów pompy wtryskowej,
• niewła ciwym działaniem wtryskiwaczy (zawieszanie si iglicy,
p kni cie spr yny, zu ycie rozpylacza itp.),
• niewła ciwym k tem wyprzedzenia wtrysku.
Moc silnika jest diagnostycznym parametrem, którego warto zale y od
stanu technicznego wszystkich układów i mechanizmów silnika.
3.
Zmniejszenie mocy silnika mo e by mi dzy innymi spowodowane:
• podawaniem niedostatecznej ilo ci paliwa na skutek zanieczyszczenia
filtrów paliwa lub zbyt mał wydajno ci pompy zasilaj cej,
• zu yciem elementów pompy wtryskowej,
• niewła ciw regulacj pompy wtryskowej,
• niewła ciwym działaniem wtryskiwaczy.
4.
Zu ycie paliwa jest ogólnym parametrem diagnostycznym, którego
warto ci zale od wielu czynników. Przyczynami nadmiernego zu ycia
paliwa przez silnik, mi dzy innymi mog by :
• zu ycie elementów pompy wtryskowej i wtryskiwaczy,
• niewła ciwa regulacja pompy wtryskowej (zbyt du a dawka paliwa) i
wtryskiwaczy (nierozpylenie paliwa),
• niewła ciwy k t wyprzedzenia wtrysku.
4
5.
Nierównomierna praca silnika jest najcz ciej spowodowana:
• niewła ciwym działaniem pompy zasilaj cej (zanieczyszczenia
zaworków, zakleszczenie tłoczka itp.),
• zu yciem elementów pompy wtryskowej,
• zu yciem elementów nap du pompy wtryskowej,
• niesprawno ci regulatorów,
• uszkodzeniem przewodów wysokiego ci nienia,
• niesprawno ci wtryskiwaczy.
O stanie technicznym silnika wysokopr nego mo na równie
wnioskowa na podstawie barwy spalin. Mlecznobiałe zabarwienie spalin mo e
by spowodowane stosowaniem paliwa o zbyt małej liczbie cetanowej,
niewła ciwym stanem technicznym pompy wtryskowej lub wtryskiwaczy oraz
zbyt nisk temperatur silnika. Przyczyn takiej barwy spalin mo e by równie
przenikanie do komory spalania wody z układu chłodzenia.
6.
Stalowo-bł kitna barwa spalin mo e by skutkiem:
• przedostawania si do komory spalania nadmiernej ilo ci oleju,
spowodowanego zu yciem elementów mechanizmów tłokowego i
rozrz du lub za wysokiego poziomu oleju w misce olejowej,
• przechłodzenia silnika,
• złego rozpylenia paliwa wywołanego niesprawno ciami wtryskiwaczy.
7.
Czarno-brunatne zabarwienie spalin wskazuje na to, e w spalinach
znajduj si cz stki sadzy, które s produktami niezupełnego spalania
paliwa. Spaliny s nieprzejrzyste. Przyczynami czarno-brunatnego
zabarwienia spalin s :
• za mały k t wyprzedzenia wtrysku (wadliwa regulacja k ta, zu ycie
elementów nap du pompy wtryskowej).
• za du a dawka paliwa dostarczanego przez pomp wtryskow
(niewła ciwa regulacja sekcji tłocz cych),
• niewła ciwe rozpylenie paliwa przez wtryskiwacz (za niskie ci nienie
wtrysku, zapowietrzenie lub p kni cie przewodów wysokiego
ci nienia, zu ycie kanalików wylotowych rozpylacza, nieszczelno
rozpylacza)
5
• niewła ciwe luzy zaworów lub ustawienie faz mechanizmu rozrz du,
powoduj ce zmniejszenie napełnienia cylindrów powietrzem,
• zanieczyszczenie filtrów powietrza, wywołuj ce wzrost oporów
przepływu i niedostateczne napełnienie cylindrów,
• przeci enie silnika,
• stosowanie paliwa o zbyt małej liczbie cetanowej.
Metody te mo na podzieli na dwie grupy:
a)
metody umo liwiaj ce ocen stopnia zadymienia spalin na podstawie
zmniejszenia ich przezroczysto ci (pomiary bezpo rednie). Słu do tego
dymomierze firmy: Schweitzer Brown, Volvo, Hartridge.
b)
metody pomiaru stopnia zadymienia spalin polegaj ce na okre laniu
zawarto ci cz stek sadzy w spalinach (pomiary po rednie). Stosowane s przy
tym dymomierze firm: Saurer, Bosch, von Brand, JaMZ, PAL-NC112 itp.
8.
Ocena stanu technicznego silnika na podstawie wyników pomiaru stopnia
zadymienia spalin polega na porównaniu ich z warto ciami
dopuszczalnymi. Jednak e dla wi kszo ci typów silników warto ci te nie
s ustalone. Na ogół producenci dymomierzy podaj orientacyjne
warto ci dopuszczalne stopnia zadymienia spalin. Na przykład wg Boscha
s one podane w zale no ci od mocy silnika
Moc silnika
[kW]
22...51
51...88
88...125
125...162
162...198
Granica
dymienia
[%]
70...60
65...55
62...52
60...50
55...45
Wszystkie omówione dotychczas parametry s ogólnymi diagnostycznymi
parametrami stanu technicznego silnika.
6
9.
Wła ciwe działanie układu zasilania w du ym stopniu zale y od
poprawnego funkcjonowania pompy zasilaj cej. W procesie eksploatacji,
na skutek zu ycia cz ci i utraty szczelno ci, nast puje zmniejszenie
wydajno ci pompy zasilaj cej. Jednocze nie w wyniku zanieczyszczenia
si wkładów filtruj cych, a zwłaszcza filtrów dokładnego oczyszczania
oraz przewodów paliwowych, wzrastaj opory przepływu. Jest to
przyczyn spadku ci nienia tłoczenia pompy.
Rys. 2 SCHEMAT SPRAWDZENIA WSKA NIKÓW STANU
TECHNICZNEGO UKŁADU NISKIEGO CI NIENIA.
60
0
Mm
Rys. 2
1 – pompa zasilaj ca,
2 – filtr dokładnego oczyszczania,
3 – pompa wtryskowa,
4 – zawór przelewowy,
5 – ruba do odpowietrzania,
6, 14 – przewody kontrolne,
7, 10 – naczynia pomiarowe,
8, 9 – manometr,
11 – paliwowy przewód zasilaj cy,
12 – paliwowy przewód tłoczenia,
13 – przewód paliwowy odprowadzaj cy nadmiar paliwa.
7
10.
Wła ciwe funkcjonowanie silnika wysokopr nego w znacznym stopniu
zale y od jako ci rozpylenia dawki paliwa, to znaczy od prawidłowej
pracy wtryskiwaczy. Stan techniczny wtryskiwaczy mo na okre li na
podstawie:
-
obserwacji ich pracy,
-
pomiaru ci nienia wtrysku,
-
próby ich szczelno ci,
-
kontroli jako ci i k ta rozpylenia strugi paliwa.
Do pomiaru ci nienia wtrysku bez wymontowania wtryskiwaczy z silnika
słu y przyrz d Iniectester firmy Dunedin, wł czany mi dzy sekcj tłocz c
pompy wtryskowej i badany wtryskiwacz.
Rys. 3 PRZYRZ D INIECTESTER FIRMY DUNEDIN
Do najcz stszych przyczyn nieprawidłowej pracy wtryskiwaczy nale
niesprawno ci rozpylaczy:
Podczas eksploatacji, w wyniku procesów tarciowych, cieplnych i
hydrodynamicznych, nast puje stopniowe zmniejszenie szczelno ci rozpylaczy.
Nieszczelno cz ci prowadz cej iglicy rozpylacza powoduje zwi kszenie strat
szczelinowych. Na skutek tego zmniejsza si dawka wtryskiwanego paliwa.
Efektywno pracy silnika wysokopr nego zale y od doprowadzenia do
wtryskiwacza w okre lonym czasie i pod odpowiednim ci nieniem dokładnie
odmierzonych dawek paliwa. Wynikaj ce st d zadania wypełnia pompa
wtryskowa.
12. Stan techniczny pompy wtryskowej ocenia si na podstawie:
ogl dzin zewn trznych,
8
kontroli szczelno ci sekcji tłocz cych i zaworków odcinaj cych,
sprawdzenia k ta wyprzedzenia wtrysku (chwili pocz tku wtrysku),
pomiaru wydatku sekcji tłocz cych,
sprawdzenia działania regulatora pr dko ci obrotowej,
kontroli stanu zespołów pomocniczych (przestawiacza pocz tku wtrysku,
regulatora k ta wyprzedzenia wtrysku itp.).
Stosowane metody oceny stanu technicznego pompy wtryskowej umo liwiaj
wykonanie tych sprawdze cz ciowo bezpo rednio na poje dzie.
Rys. 4 SCHEMAT PODŁ CZENIA PRÓBNIKA CI NIENIA
SZCZYTOWEGO DO KONTROLI CI NIENIA TŁOCZENIA.
(bez zdejmowania pompy wtryskowej z kadłuba silnika; wtryskiwacz pozostaje
nadal przył czony do ko ca przewodu wysokiego ci nienia)
13. K t wyprzedzenia wtrysku mo na mierzy ró nymi metodami. Jedna z nich
polega na natryskiwaniu paliwa na wieniec koła zamachowego. Ta metoda
okre lania k ta wyprzedzenia wtrysku mo e by zastosowana w tych silnikach,
które maj łatwo dost pne koło zamachowe o du ej rednicy.
Rys. 5 SCHEMAT KONTROLI CHWILI WTRYSKU METOD
NATRYSKU NA WIENIEC KOŁA ZAMACHOWEGO.
9
Rys. 5
1. koło zamachowe,
2. wska nik,
3. pompa wtryskowa,
4. wtryskiwacz.
Inn konstrukcj przyrz du do pomiaru k ta wyprzedzenia wtrysku i
pr dko ci obrotowej pokazuje (rys. 4). Jest to przyrz d Monoflach – Dieseltester
austriackiej firmy AVL.
Rys. 6 SCHEMAT PRZYRZ DU DO POMIARU K TA
WYPRZEDZENIA WTRYSKU BEZPO REDNIO NA SILNIKU.
Rys. 6
1. blok pr dowo – pomiarowy,
2. piezokwarcowy czujnik ci nienia,
3. lampa stroboskopowa.
10
Pomiar warto ci dawek paliwa, odmierzanych przez poszczególne sekcje
tłocz ce pompy wtryskowej, mo na wykona bez jej wymontowywania z
silnika. W tym celu przy okre lonej pr dko ci obrotowej wału korbowego i w
okre lonym przedziale czasu nale y zmierzy ilo paliwa wypływaj c z
wykr conego wtryskiwacza do naczynia pomiarowego.
II. ZAPOBIEGANIE NIEDOMAGANIOM UKŁADU ZASILANIA
SILNIKA WYSOKOPR
NEGO.
• Zasadnicze czynno ci wchodz ce w zakres obsługi technicznej układu
zasilania silników wysokopr nych mo na okre li nast puj co:
• zapewnienie bezwzgl dnej czysto ci paliwa. Paliwo nale y nalewa do
zbiorników dopiero po odstaniu i przez filtr,
• wkłady filtruj ce nale y przemywa w benzynie lub nafcie, a
nast pnie przedmuchiwa spr onym powietrzem (nie u ywa do
czyszczenia wkładów szczotek drucianych),
• zbiornik paliwa powinien by zawsze napełniony przynajmniej do
połowy (przy pobieraniu paliwa ze zbiornika opró nionego ju w
2
/
3
do układu zasilania zaczynaj przenika zanieczyszczenia osadzaj ce
si na dnie zbiornika),
• zwraca uwag na mo liwe przecieki paliwa (szczelno ) we
wszystkich poł czeniach układu zasilania. Nie nale y wygina zbyt
silnie przewodów paliwa, zwłaszcza wysokiego ci nienia. Uszczelki
zł cz powinny by prawidłowo zało one. Nie nale y stosowa
uszczelek zu ytych, lecz mie zawsze odpowiedni zapas nowych,
• w okre lonym czasie (co 350
÷
400 godzin pracy) wymieni olej w
kadłubie pompy wtryskowej i regulatorze. Okresowo sprawdza
poziom oleju w tych podzespołach i w razie potrzeby uzupełnia
ubytek oleju,
• okresowo (dla nowych wtryskiwaczy nie rzadziej ni co 100
÷
120
godzin pracy) sprawdza regularno pracy wtryskiwaczy (pompo –
wtryskiwaczy), w razie potrzeby przeprowadzi regulacj lub
wymian ,
11
• okresowo sprawdza urz dzenie wtryskowe na wytwarzane przez nie
najwi ksze ci nienie,
• okresowo sprawdza wielko skoku z batki steruj cej pompy (pompo
– wtryskiwaczy) i prac regulatora,
• zwraca uwag na zabarwienie gazów spalinowych (dymienie).
WNIOSKI:
Najbardziej skomplikowanymi i jednocze nie precyzyjnymi elementami
układu zasilania silnika wysokopr nego s pompa wtryskowa i wtryskiwacze.
Pompa wtryskowa i wtryskiwacz pracuj przy bardzo wysokich ci nieniach,
dlatego te dokładno ich wykonania jest bardzo wysoka. Aby zapobiec
przedwczesnemu zu yciu tak dokładnie wykonanych cz ci, olej nap dowy
dostarczany do pompy wtryskowej powinien by bezwzgl dnie czysty, bez
jakichkolwiek zanieczyszcze mechanicznych.
Z uwagi na potrzeb ochrony rodowiska atmosferycznego przed
toksycznymi w glowodorami zaadsorbowanymi przez sadz wprowadzono
przepisami dopuszczaln granic stopnia zadymienia spalin. W zwi zku z tym,
obok wizualnej oceny spalin silnika wysokopr nego, nale y dokonywa
pomiaru zadymienia w celu skontrolowania wielko ci emisji sadzy.
Obecnie w najnowszych rozwi zaniach układów zasilania silników
wysokopr nych d
c do mniejszej emisji spalin oraz jeszcze lepszego spalania
mieszanki stosuje si system wtryskowy COMMON RAIL.