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

При сравнении значений продолжительности управляемых импульсов и неуправляемых временных параметров, неуправляемые параметры необходимо отнести к нежелательным явлениям, которые негативно сказываются на точности дозировки. Так, например, минимальное управляемое время открытого состояния клапана определяется временем его отпускания. Также этим временем определяется минимальная цикловая подача, при которой возможно управление дозировкой. Соответственно, чем меньше время срабатывания и время опускания, тем выше быстродействие срабатывания электромагнитной системы, тем меньше вноситься погрешностей при дозировке топлива и тем шире диапазон используемых продолжительности управляемых импульсов.

На величину неуправляемых временных параметров влияют конструкция и материалы магнитопроводов, масса подвижных деталей форсунки, наличие трения между этими деталями, амплитуда импульса тока, что управляет работой форсунки, противодействующее усилие, а также отношение между индуктивным и активными сопротивлениями цепи форсунки. Одной из основных причин повышения значений неуправляемых временных параметров электромагнита, являются вихревые токи в материале магнитопровода, которые мешают наростанию магнитного потока при включении и поддерживают магнитный поток при выключении тока. Неуправляемые временные параметры также зависят и от ряда побочных факторов, таких как точность обработки деталей, качество обработки их поверхностей, состояния магитопровода после механической обработки и тд.

2.3 Характеристики неисправностей форсунок системы впрыскивания бензина

На современном этапе развития автомобильной промышленности техническое обслуживание и ремонт систем впрыскивания бензина с микропроцессорным управлением организованно своеобразно. Большинство узлов являются неразборными и ремонту не подлежат. При выявлении дефекта, его устраняют путем замены узла.

Элементами системы, что допускают техническое обслуживание, есть форсунки. Для этих узлов характерно нарушение стабильности работы в результате загрязнения проточной части и карбонизация распылительных отверстий. Поэтому, одним из методов восстановления работоспособности форсунок является очистка.

В технической литературе относительно форсунок применяют такие термины: пропускная способность, продуктивность, но наиболее точно к работе форсунки можно применить термин «пропускная способность», поэтому в дальнейшем будем использовать его.

Входной фильтр и проточная часть загрязняются в основном мелкими механическими частицами, которые содержатся в топливе.

Вопрос лако- и нагарообразования уже достаточно хорошо изучено. Это результат воздействия на топливо высокой температуры. Наиболее интенсивно отложения накапливаются сразу после остановки двигателя. За счет нагревания корпуса форсунки от горячего двигателя, а охлаждающее действие бензина отсутствует. В рабочей зоне форсунки происходит испарение легких фракций бензина и осаждение тяжелых в виде лаковых отложений, которые уменьшают сечение распылительного отверстия форсунки. Этот процесс является необратимым и получил название карбонизации.

Вода, которая попадает в форсунку приводит к коррозии внутренних элементов, в результате этого образуется ржавчина, которая обсыпаясь загрязняет входной фильтр и проточную часть. В некоторых случаях ржавчина, которая попала к деталям распылителя, приводит к зависанию иглы.

Негативно на параметры топливоподачи влияют примеси воды, которые появляются в бензине в результате конденсации пара, который содержится в воздухе, а также при транспортировке, хранении бензина и неблагоприятной сырой погоде. Неисправности в таком случае могут быть такими, что узлы элементов «прикипают» друг к другу и это приводит к неподвижности этих элементов. Это приводит сразу к отказу узла и очистка в этом случае никаких результатов не даст.

В форсунках основной неисправностью является загрязнение, которое может быть устранено, поэтому в настоящее время существует множество фирм производящих установки и жидкости для очистки форсунок.

Все эти процессы можно классифицировать по следующим признакам:

способ очистки (химический или химико-механический);

тип установки (стационарная или переносная);

с демонтажем или без демонтажа форсунок;

с проверкой или без проверки качества форсунок;

время процесса;

тип жидкости;

стоимость оборудования;

стоимость услуги очистки.

3 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОВЕРКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФОРСУНОК

.1 Проверка работоспособности форсунок

Перед тем как проводить очистку форсунок необходимо проверить их работоспособность. Это можно проверить пальцем на ощупь, или подать на форсунку питание от внешнего источника, или через электронный блок управления с помощь сканера.

При диагностировании форсунок можно воспользоваться методом проливки, который рекомендуется многими заводами - изготовителями. Для этого измеряются два параметра: давление топлива в рейке Рт и время τп, за которое осуществляется проливка. Суть метода заключается в следующем.

При отключенных форсунках, с помощью насоса доводят давление топлива до максимального значения Рт. На время τп включается одна из форсунок и через распылительное отверстие топливо впрыскивается во впускной коллектор, в котором давление топлива равно атмосферному - Р0.

Количество бензина dQm в объемных долях за время dτ выйдет из рейки во впускной коллектор.

. (3.1)

Так как бензин имеет коэффициент сжатия αсж, то весь объем топлива Vт, который находился в рейке, форсунках и стабилизаторе давления предварительно был сжат до Рт, в процессе вытекания расширяется и давление бензина падает на величину dp. Пользуясь уравнением баланса можно записать.

 , (3.2)

где dQрас - величина расширения бензина в рейке.

 , (3.3)

из этого следует

 . (3.4)

Переходя из бесконечно малых величин dp и dt, к конечным δт и δр , а также с учетом 3.2 и 3.3, можно записать

 , (3.5)

где δQт - количество топлива впрыскнутого одной форсункой за фиксированное время δт;

δРт - изменение давления в рамке при проливке.

 - постоянная величина.

Таким образом, метод проливки базируется на физических основах и изменение давления δРт является диагностическим параметром, чем меньше впрыскнутого топлива, тем меньше µƒф.

µƒф - пропускная способность форсунки.

На этом принципе построена методика диагностирования форсунок автомобилей ВАЗ.

Оборудование, используемое на нашем сервисном центре для тестирования форсунок:

1.      Сканер VAG - 502A.

.        Манометр для измерения давления топлива.

.        Тестеры для контроля форсунок ТДФ-1, ТДФРХ-1( используется для проверки форсунок автомобилей ВАЗ).

При проверке для всех форсунок должны быть созданы одинаковые условия (использование одного сканера, одного манометра для измерения давления топлива, питание от одной аккумуляторной батареи, тестирование при одинаковой температуре топлива и т.д.).

Тестер форсунок может быть использован для включения форсунки определенное число раз, на протяжении определенного времени, то есть для впрыскивания известной порции топлива во впускной коллектор.

Результаты падения давления топлива регистрируются и могут быть использованы для сравнения форсунок.

Все форсунки должны показывать одинаковое падение давления (допустимое отклонение ±20% от среднего значения).

.2      Описание процесса диагностирования форсунок автомобилей ВАЗ

. Для исключения неверных показаний, вызванных кипением топлива при высокой температуре, необходимо дать двигателю остыть на протяжении 10 минут. При выключенном зажигании присоединить манометр к штуцеру для контроля давления топлива.

. Присоединить тестер для контроля форсунок ТДФ-1, ТДФРХ-1, согласно инструкции по эксплуатации, выбрать форсунку №1. Включить зажигание на 10 секунд. Поместить прозрачную трубку, присоединенную к клапану для спуска воздуха в емкость. Открыть клапан и подавать питание на бензонасос до тех пор, пока в прозрачной трубке не будет пузырьков воздуха. Закрыть клапан для спуска воздуха.

. Подаем питание 12 В на электробензонасос до установления максимального давления в рампе. Зарегистрировать установившееся давление в рампе после остановки бензонасоса.

Если давление в рампе после остановки насоса не сохраняется на одном уровне необходимо остановить следующие действия.

Включить тестер один раз и зарегистрировать нижнюю точку падения давления (незначительное увеличение давления после падения до нижней точки игнорировать). Отнять полученное значение давления топлива от первоначально зафиксированного для расчета фактического падения давления топлива в результате срабатывания форсунки, которая проверяется.

. Повторить пункт 3 для всех оставшихся форсунок. При этом начальное давление топлива в рампе должно быть одинаковым для всех форсунок.

Сравнить значения падения давления топлива. Исправные форсунки имеют примерно одинаковые значения падения давления. Форсунки с отклонением падения более или менее 20% от среднего значения проверить повторно и при подтверждении результатов заменить весь комплект форсунок.

Если прибор не показывает падение давления для какой - либо форсунки, необходимо проверить провод от переключателя на форсунку или на обрыв замыкания.

Если падение давления на всех форсунках не превышает ±20% от среднего значения, форсунки работают нормально. Перед повторной проверкой необходимо дать двигателю поработать, чтобы он не был залитым, это также касается и повторных проверок отдельных форсунок.

Порядок проверки.

. Если двигатель имеет рабочую температуру, дать ему остыть в течении 10 минут. Зажигание должно быть выключено. Подсоединить манометр для контроля давления топлива и тестер форсунок. Включить бензонасос и выпустить полностью воздух из манометра.

. Включить зажигание. Включить бензонасос для получения максимального давления в рампе. После остановки бензонасоса зафиксировать давление топлива. Давление должно оставаться на одном уровне. Включить форсунку и зафиксировать давление в момент остановки стрелки манометра на минимальном уровне.

. Повторить второй пункт для каждой из форсунок и зафиксировать падение давление на всех форсунках. При отклонении давления более чем на 20% в какую - либо сторону, повторить измерения.

При проверке форсунок необходимо помнить, что проверка баланса форсунок - это сравнение форсунок друг с другом, поэтому абсолютные значения величин падения давления топлива не имеют значения.

На величину падения давления топлива влияют следующие факторы:

начальное давление;

напряжение АКБ;

объем топливной магистрали и рампы;

материал резиновых трубок;

точность манометра;

температура топлива.

Поэтому для разных автомобилей величина падения давления топлива будет разной. Электромагнитные форсунки устанавливаются на двигателе обычно в количестве, равному числу цилиндров, и каждый цилиндр получает топливо от своей форсунки. Поскольку подача топлива осуществляется во впускной коллектор, возможны несколько вариантов включения форсунок. Команду от электронного блока управления форсунки могут получать, либо все одновременно, либо разделены на равные группы, которые включаются по очереди, либо каждая форсунка отдельно получает сигнал в такт работы цилиндров. Во втором и третьем случае управляемые импульсы могут подаваться один за другим с перекрытием и без перекрытия по времени, кроме этого возможна одно или многоразовая подача топлива за цикл работы двигателя.

Границы продолжительности открытого состояния клапана форсунки, при котором возможно управлять дозировкой топлива, зависят от варианта включения и кратности работы форсунок.

Если управляемые импульсы подаются без перекрытия во времени, то максимально возможное время открытого состояния клапана на мощносных режимах работы двигателя ограничивается периодом прохождения подач при максимальной частоте вращения коленчатого вала. В этом случае период цикловых подач может быть определен по формуле:

, (3.1)

где Т - период прохождения циклових подач, мс;

t′ - коэффициент тактности двигателя (для четырехтактного двигателя t′=2);

n - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;

i - число групп форсунок;

j - кратность впрыскивания.

При групповом впрыскивании, когда импульсы подаются с перекрытием во времени, тогда число Т не зависит от числа групп форсунок.

 (3.2)

в этом случае j=1.

Эти формулы показывают, что период прохождения цикловых подач зависит от варианта порядка работы форсунок и будет минимальным при использовании фазного впрыска без перекрытия на многоцилиндровом двигателе. Так например для восьмицилиндрового двигателя на мощностных режимах работы с частотой вращения коленчатого вала 5000 мин-1, максимально возможное время открытого состояния клапана форсунки ограничивается 3 мс.

Цикловая подача топлива на режимах холостого хода и глубоких дросселей приблизительно в 4-5 раз меньше максимальной, и принимая линейную зависимость между величиной цикловой подачи и продолжительности открытого состояния клапана форсунки , получим, что в этом случае минимальное время открытого состояния клапана должен быть примерно равен 0,6 мс. Такие короткие временные интервалы требуют большого быстродействия клапана, что является труднодостигаемо. Существующие конструкции форсунок могут обеспечить минимальный интервал открытого состояния клапана не меньше 2 мс. Это и является основной причиной того, что фазное впрыскивание в настоящее время практически не применяется.

Для определения границ продолжительности электрических импульсов необходимо брать во внимание следующее. Чтоб форсунки не утратили управляемости при максимальных цикловых подачах и максимальных оборотах двигателя, между управляющими импульсами одной и той же форсунки должна быть пауза не меньше времени опускания клапана. Реально продолжительность паузы не может быть меньше 2 мс. Из этого следует, что максимальная продолжительность управляемых импульсов определяется из уравнения:

. (3.3)

Чтоб форсунки не утратили управляемость при минимальных цикловых подачах, минимальная продолжительность управляемых импульсов tmin должна ранятся или больше времени срабатывания клапана

. (3.4)

Для восьмицилиндрового двигателя с верхней границей частоты оборотов 5000 мин-1, если есть две группы с 4 форсунок , которые срабатывают одновременно, или если все восемь срабатывают одновременно два раза за цикл работы двигателя (кратность j = 2), границы продолжительности управляющих импульсов составляют от 2 до 10 мс. Соответственно для системы, в которой форсунки работают с перекрытием по времени или в которой все восемь форсунок срабатывают одновременно один раз за цикл работы двигателя (i = 1и j = 1), эти границы смещаются еще дальше и составляют от 4,4 до 22 мс.