Дипломная (вкр): Усовершенствование технологических процессов диагностирования и восстановления форсунок впрыскивания бензина

Усовершенствование технологических процессов диагностирования и восстановления форсунок впрыскивания бензина

Министерство образования и науки Украины

ХАРКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ХНАДУ)

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра технической эксплуатации и сервиса автомобилей

Дипломная работа

Усовершенствование технологических процессов диагностирования и восстановления форсунок впрыскивания бензина

Заведующий кафедрой

доктор технических наук, профессор В. Волков

Нормоконтроль - кандидат технических наук, доцент Э. Рабинович

Руководитель - доктор технических наук, профессор А. Пойда

2011

РЕФЕРАТ

Цель исследования - повышение эффективности технологических процессов диагностирования и восстановления форсунок.

Объект исследования - форсунки систем распределенного впрыскиванием бензина во впускной коллектор и процессы в них, зависящие от их технического состояния.

Предмет исследования - параметры процессов в элементах форсунок, которые составляют информационную основу для их диагностирования и очистки.

В результате восстановления трех комплектов форсунок определили, что статическая и динамическая пропускная способность отличаются друг от друга. Проведенный эксперимент подтвердил, что динамическая продуктивность в большинстве случаев меньше статической. А также доступность предложенной установки для очистки форсунок.

ОЧИСТКА, ПРОМИВКА, ФОРСУНКИ, ДИАГНОСТИКА, СТЕНД, ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ, УЛЬТРАЗВУК, ИМПУЛЬС, СИСТЕМА ТОПЛИВОПОДАЧИ, ВПРЫСК.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВПРЫСКА БЕНЗИНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

.1 Схема системы распределенного впрыска бензина автомобильных двигателей (на примере ВАЗ-2111, -2112)

1.2 Анализ факторов, влияющих на стабильность работы автомобильного двигателя

КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОРСУНОК СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВПРЫСКА БЕНЗИНА

.1 Конструкции дозирующих элементов электромагнитных форсунок

2.2 Структурные параметры электромагнитных форсунок

2.3 Характеристики неисправностей форсунок системы впрыскивания бензина

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОВЕРКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФОРСУНОК

.1   Проверка работоспособности форсунок

.2 Описание процесса диагностирования форсунок автомобилей ВАЗ

.3 Диагностирование форсунок без демонтажа методом подключения

датчика пульсации

. СУТЬ МЕТОДОВ И СПОСОБОВ УЛУЧШЕНИЯ

ТЕХНИЧКСКОГО СОСТОЯНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФОРСУНОК ВПРЫСКИВАНИЯ БЕНЗИНА

4.1 Обзор технологий восстановления пропускной способности форсунок

.2 Технология без демонтажа элементов топливной системы

.3 Технология с демонтажем элементов топливной системы

.4 Ультразвуковая чистка с демонтажем форсунок

.4.1 Физическая сущность ультразвуковой очистки

.4.2 Влияние избыточного давления в промывочной

жидкости

.4.3 Влияние резонансной частоты преобразователя

.4.4 Влияние химических свойств промывочной жидкости

.4.5 Влияние температуры жидкости

4.5 Механизм разрушения загрязнений при помощи ультразвука

.6 Очистка с демонтажем путем «проливки» форсунок очищающей жидкостью, и обеспечение условий кавитации

.     ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПРЕДЛОЖЕННЫХ

МЕТОДОВ

6.   ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ТЕХНИКЕ БЕЗОРАСНОСТИ СЛЕСАРЯ ПО РЕМОНТУ АВТОМОБИЛЕЙ

.1 Общее положение

6.2 Требования к безопасности перед началом работы

.3 Требования безопасности во время выполнения работ

.4 Требования безопасности по окончанию работы

6.5 Требования безопасности в аварийных ситуациях

.6 Требования техники безопасности при работе с прибором “Launch - 602A”

. ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТА

.1 Расчет окупаемости затрат по предложенному методу

7.2 Расчет целесообразности своевременной очистки форсунок

ВЫВОДЫ ПО ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ВВЕДЕНИЕ

форсунка двигатель автомобиль

Электромагнитные форсунки являются исполнительными механизмами аппаратуры впрыскивания, дозирующими и распределяющими топливо по цилиндрам двигателя.

Форсунка представляет собой гидравлический клапан с приводом от быстродействующего электромагнита. Клапан работает в импульсном режиме и имеет два устойчивых состояния - полностью закрытое и полностью открытое. Проходное сечение клапана в процессе дозирования можно считать постоянным, так как время перелета клапана из одного положения в другое значительно меньше времени открытого состояния. Поэтому при заданном перепаде давления топлива на клапане форсунки управление цикловой подачей может производиться путем изменения времени открытого состояния клапана. Продолжительность открытого состояния клапана находится в непосредственной связи с длительностью управляющего электрического импульса, подаваемого на обмотку электромагнита форсунки.

Применяемые в современных системах впрыска с электронным управлением электромагнитные форсунки выполнены по единой принципиальной схеме, но отличаются значительным разнообразием конструктивного оформления основных элементов.

Наиболее употребительны два типа форсунок. Электромагнитная система первого типа выполнена по соленоидной системе, в которой якорь втягивается магнитодвижущей силой во внутрь катушки. Для второго типа характерно применение системы с плоским якорем, который притягивается к поверхности магнитопровода. В первом случае уплотняющая поверхность клапана обычно коническая, а распыляющее отверстие представляет собой кольцевую щель, образованную цапфой клапана и его седлом. Во втором случае типично использование плоского клапана с распылителем - пластиной с одним или несколькими калиброванными отверстиями.

Большинство электромагнитных форсунок имеют примерно одинаковую конструктивную схему. В общий корпус форсунки вмонтированы гидравлический клапан и электромагнит. В обесточенном состоянии электромагнита клапан прижат пружиной к седлу клапана. Концы обмотки электромагнита выведены наружу через изолированные от корпуса электрические контакты. Топливо подводится к корпусу по шлангу через фильтр, предохраняющий внутреннюю полость форсунки от загрязнения.

К первому типу относится электромагнитные форсунки аппаратуры впрыскивания бензина фирмы «Bosch». В них использована электромагнитная система броневого типа с втяжным якорем и плунжерный клапан с коническими запорными элементами, образующими кольцевую дозирующую щель. Такое решение обеспечивает хорошее распыливание топлива, но изготовление этого прецизионного узла довольно сложно в производстве.

Таблица 1.1 - Характеристики электромагнитных форсунок

На рисунке 1.1 приведены образцы форсунок, широко распространенных в автомобилестроении, а на рисунке 1.2 показан продольный разрез форсунки фирмы «Бош».

Рисунок 1.1 - Конструкции форсунок ведущих фирм

В корпусе форсунки 11 смонтированы: распылитель 16 с запорной иглой 12; электромагнит, состоящий из корпуса-магнитопровода 11 и обмотки электромагнита 2, втягивающий якорь 9, соединенный с иглой 12 распылителя. Обратное движение якоря осуществляется усилием пружины 7. Топливо поступает в корпус форсунки через штуцер, в котором расположен фильтрующий элемент 6. При включении обмотки электромагнита 2 в цепь (выводы обмотки соединены с контактами штепсельного разъема 3) якорь 9 поднимает иглу, открывая топливу выход из распылителя. Ход иглы, равный 0.15 мм, ограничен упором бурта в шайбу из твердосплавного материала. Такая конструкция гарантирует сохранение зазора между якорем и сердечником электромагнита, что предотвращает износ деталей, выполненных из мягкого железа, а также улучшает временные характеристики форсунки.

Рисунок 1.2 - Конструкция форсунки фирмы «Бош»

- уплотнительное кольцо, 2 - обмотка электромагнита, 3 - электрический разъём, 4 - регулировочный винт, 5 - пластмассовая часть корпуса, 6 - защитный фильтр, 7 - возвратная пружина, 8 - каркас катушки, 9 - якорь электромагнита, 10 - соединитель, 11 - корпус-магнитопровод, 12 - игла распылителя, 13 - пластмассовая упорная шайба, 14 - пластмассовый колпачок, 15 - штифт распылителя, 16 - корпус распылителя.

Дозирующее отверстие распылителя представляет собой кольцевую щель шириной 0.085 мм, образованную зазором между распылителем 16 и штифтом 15 иглы 12. Объем пространства за клапаном незначителен и составляет около 0.6 - 0.8 мм3. Для подстройки форсунок на идентичность цикловых подач предусмотрен винт 4, изменяющий усилие возвратной пружины 7. Особенностью конструкции форсунки является ее неразборность. По данным фирмы, форсунки ремонту не подлежат.

Форсунки являются конечными узлами в системах впрыскивания бензина автомобильных двигателей, обеспечивающие его точное дозирование и мелкое распыление. В процессе эксплуатации ухудшаются гидравлические характеристики этих узлов в результате образования отложений в проточной части и распыляющих отверстиях. Отложения являются результатом воздействия высокой температуры на топливо. Наиболее интенсивно они накапливаются сразу после остановки двигателя. Температура корпуса форсунки возрастает за счет нагрева от горячего двигателя, а охлаждающее действие потока бензина отсутствует. В рабочей зоне форсунки происходит испарение легких фракций бензина. Постепенно накапливаются тяжелые фракции, образуя лаковые отложения, которые превращаются в нерастворимую в бензине пленку, уменьшающую сечение распыляющих отверстий форсунки. Этот необратимый процесс получил название карбонизации.

Входной фильтр и проточная часть форсунки загрязняются также мелкими механическими включениями, содержащимися в топливе.

Отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики форсунок также примеси воды, появляющиеся в бензине в результате конденсации паров, содержащихся в воздухе, а также при транспортировке, хранении бензина и неблагоприятных погодных условиях. В этом случае внутренние полости системы подвергаются коррозии и детали дозирующего узла форсунки становятся неподвижными. Эта неисправность приводит к отказу форсунки. Очистка в этом случае положительных результатов не дает.

Мировое сообщество разработало и успешно применяет различные установки и моющие жидкости для очистки форсунок. В устройствах рекомендуется применять различные виды моющих жидкостей, состоящих из растворителей типа сольвент с добавками поверхностно активных веществ (ПАВ). Широко известны моющие жидкости “Injection system purge”, “Wynn’s”, “Liqui Moly”, “TUV”, сольвент с добавками пластинчатого порошка EF 65 P.

Однако, существует проблема повышения эффективности технологических процессов очистки форсунок без демонтажа их с двигателя и разработки надёжных методов контроля качества результатов очистки.

1 СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВПРЫСКА БЕНЗИНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1 Схема системы распределенного впрыска бензина автомобильных двигателей (на примере ВАЗ-2111, -2112)

Рисунок 1.3 Схема подачи топлива двигателя с системой впрыска топлива

1 - форсунки, 2 - пробка штуцера для контроля давления топлива, 3 - рампа форсунок, 4 - кронштейн крепления топливных трубок, 5 - регулятор давления топлива, 6 - адсорбер с электромагнитным клапаном, 7 - шланг для отсоса паров бензина из адсорбера, 8 - дроссельный узел, 9 - двухходовой клапан, 10 - гравитационный клапан, 11 - предохранительный клапан, 12 - сепаратор, 13 - шланг сепаратора, 14 - пробка топливного бака, 15 - наливная труба, 16 - шланг наливной трубы, 17 - топливный фильтр, 18 - топливный бак, 19 - электробензонасос, 20 - сливной топливопровод,21 - подающий топливопровод.

Топливо подается из бака, установленного под днищем в районе задних сидений. Топливный бак - стальной, состоит из двух сваренных между собой штампованных половин. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична. Бензонасос - электрический, погружной, роторный, двухступенчатый, установлен в топливном баке. Развиваемое давление - не менее 3 бар (3 атм).

Бензонасос включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании) через реле. Для доступа к насосу под задним сиденьем в днище автомобиля имеется лючок. От насоса по гибкому шлангу топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки и далее - через стальные топливопроводы и резиновые шланги - к топливной рампе.

Фильтр тонкой очистки топлива - неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом. На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.