Общие сведения и основные понятия
Техническое состояние топливной аппаратуры дизелей характеризуется показателями, которые необходимо контролировать при ТО. Такими показателями являются давление впрыска топлива форсунками, угол опережения впрыска, минимальная и максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, неравномерность давления впрыска по форсункам двигателя. Эти показатели оказывают существенное влияние на расход топлива, дымность отработавших газов, долговечность двигателя.
Контроль указанных показателей, как правило, осуществляют с помощью специальных стендов, требующих снятия узлов топливной аппаратуры с двигателей. Монтаж и демонтаж узлов топливной аппаратуры на двигателе вызывает увеличение трудоемкости ТО. Поэтому в последнее время все большее применение находят стенды для контроля состояния топливной аппаратуры без снятия с двигателя. К числу таких стендов относятся мотор-тестер МТ-5, анализаторы К-261, ЭМДП.
В данных методических указаниях приводятся сведения о технических характеристиках анализатора топливной аппаратуры К-261, подготовке его к работе и порядке работы с ним. В результате выполнения данной лабораторной работы студент должен:
- получить представление об общем назначении, устройстве и принципах работы анализатора топливной аппаратуры К-261;
- знать контрольно-регулировочные параметры, режимы и методы определения технического состояния регулятора частоты вращения, ТНВД и форсунок;
- уметь анализировать, определять возможные причины неисправностей элементов топливной системы дизелей, делать заключение об их техническом состоянии и практически осуществлять диагностические и регулировочные работы с помощью анализатора К-261.
Порядок выполнения работы
Техническое обеспечение — стенд с двигателем КАМАЗ-740, ЯМЗ-236, -238, анализатор топливной аппаратуры К-261, осциллограф, комплект слесарного инструмента, учебные плакаты по устройству системы питания дизелей.
Место выполнения — пост диагностирования двигателей.
Занятия проводятся под руководством преподавателя со всей группой или подгруппой из 5—7 студентов.
Успешное выполнение работы возможно после ознакомления с методическими указаниями по проведению лабораторных работ и при условии соблюдения правил техники безопасности работы:
- при включении анализатора К-261 в сеть напряжением 220 В необходимо убедиться в наличии заземляющего контакта в розетке;
- подключение и отключение анализатора осуществлять при неработающем ДВС;
- перед пуском ДВС проверить наличие и уровень моторного масла, охлаждающей жидкости, топлива, правильность присоединения датчиков анализатора К-261;
- при пуске двигателя соблюдать осторожность;
- не допускать попадания ключей, проводов и других предметов на вращающиеся части двигателя;
- необходимо предусматривать общие требования защиты от воздействия ОГ ДВС на органы дыхания человека.
По окончании учебных занятий оформляется отчет по всем заданиям и осуществляется его защита.
Продолжительность работы — 4 ч.
Задание 1. Изучить назначение, конструкцию и правила подготовки к работе анализатора К-261
Анализатор К-261 предназначен для проверки технического состояния топливной аппаратуры дизелей семейства ЯМЗ и КАМАЗ непосредственно на автомобиле. Анализатор обеспечивает определение параметров: частоты вращения коленчатого вала двигателя и кулачкового вала ТНВД, скоростного диапазона действия регулятора частоты вращения, установочного угла опережения впрыска топлива, максимального давления впрыска топлива форсунками. Кроме того, анализатором можно оценить качество работы регулятора частоты вращения и автоматической муфты опережения впрыска топлива.
Предусмотрено подключение к анализатору осциллографа, по характеру осциллограмм которого можно определить техническое состояние нагнетательного клапана, плунжерной пары, распылителя форсунки, а также поломки пружин нагнетательного клапана и толкателя плунжера.
Анализатор топливной аппаратуры (рис. 2.19) представляет собой настольный переносной прибор, состоит из корпуса 5, шасси 3, преобразователя давления 12, осветителя 1, провода сетевого питания 11.
Рис. 2.19. Анализатор топливной аппаратуры: 1 - осветитель; 2 - ручка; 3 - шасси; 4 - измерительный прибор; 5 - корпус; 6 - кнопочный переключатель; 7 - кнопочный включатель; 8 - сигнальная лампа; 9 - включатель сети; 10 - рукоятка регулировки импульса; 11 - провода сетевого питания; 12 - преобразователь давления
На передней панели анализатора расположены измерительный прибор 4, кнопочный переключатель 6 на семь положений для включения соответствующего показателя измерения (предела измерения частоты вращения п коленчатого вала двигателя тахометром на 800 и 3 000 мин-1; угла опережения впрыска φ — 15 и 40°; давления р впрыска топлива — 20; 40; 60 МПа), кнопочный включатель 7 измерителя давления, кнопочный включатель сети 9, сигнальная лампа 8 включения сети и рукоятка регулировки импульса синхронизации 10 для запуска внешних устройств.
На задней стенке расположены разъемы для преобразования давления, осветителя и провода сетевого питания, держатель предохранителя и гнезд для съема выходных сигналов (осциллограммы давления, импульса задержки стробоскопа, импульса запуска). Провод сетевого питания 11 содержит вилку с заземляющим контактом.
Подготовка анализатора топливной аппаратуры К-261 к работе производится следующим образом:
- подключить разъем сетевого питания 11 к ответной части на задней стенке анализатора;
- подключить к анализатору посредством разъемов кабели осветителя 1 и преобразователя давления 2 (рис. 2.20);
- установить датчик преобразователя давления к топливной системе двигателя. Для этого необходимо отсоединить трубку 4 высокого давления от штуцера форсунки и надеть на нее накидную гайку 6 из принадлежностей анализатора. На штуцер форсунки навернуть адаптер 3, в окно которого вставить наконечник преобразователя давления 7;
- установить на трубку высокого давления сухари и затянуть гайки 6 на адаптере 3 (соединение должно быть герметичным).
Рис. 2.20. Преобразователь давления: 1 - наконечник преобразователя давления; 2 - штуцер высокого давления; 3 - адаптер; 4 - трубка; 5 - уплотнитель; 6 - гайка
Таким образом, двигатель и анализатор К-261 подготовлены к проведению контрольно-диагностических работ.
Задание 2. Изучить диагностические параметры элементов системы питания по осциллограмме впрыска топлива
Осциллограмма впрыска топлива в дизеле отражает техническое состояние элементов топливоподачи высокого давления и дает большое количество диагностической информации. Анализируют обычно осциллограммы, получаемые при минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу и на режиме максимальной мощности, формы которых при исправной топливной аппаратуре приведены на рис. 2.21.
Рис. 2.21. Осциллограммы, полученные при минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу (а) и на режиме максимальной мощности (б)
В точке 1 в результате движения плунжера ТНВД начинается процесс повышения давления. Давление, при котором срабатывает нагнетательный клапан, характеризуется точкой 2. При малой скорости движения плунжера после точки 2 давление несколько падает, а затем интенсивно возрастает. Ордината точки 3 характеризует максимальное давление, при котором поднимается игла форсунки при работе на минимальной частоте вращения коленчатого вала ДВС; давление после точки 3 падает, так как освободившийся объем при этом не успевает заполниться топливом.
При полной подаче топлива на номинальном скоростном режиме точка 4 характеризует максимальное давление установившегося процесса впрыска. Точка 5 характеризует давление, при котором происходит посадка иглы форсунки, и процесс впрыска топлива в цилиндр заканчивается. Затем происходит посадка нагнетательного клапана, что при малых оборотах вызывает быстрое падение давления в результате увеличения объема трубопровода на объем разгрузочного пояска клапана. В точке 6 наблюдаются импульсы остаточного давления, которые появляются в промежутке между впрысками в результате недостаточной герметичности нагнетательного клапана.
При диагностировании элементов системы питания анализируют следующие параметры осциллограммы. Величина сигнала S1 определяет давление начала впрыска топлива. Перепад давления ΔР характеризует подвижность и состояние иглы форсунки. Максимальное давление впрыска S3 определяет эффективное проходное сечение сопел распылителя, зная которое по продолжительности впрыска tв можно оценить цикловую подачу топлива. Время задержки впрыска S2 характеризует зазор в плунжерной паре, а следовательно, ее герметичность. Амплитуда S4 и количество импульсов колебаний остаточного давления топлива возрастает со снижением герметичности нагнетательного клапана, что отражается и на положении точки 2, которое понижается по сравнению с эталонной осциллограммой.
Задание 3. Снять и выполнить количественный анализ осциллограммы впрыска топлива
Подключить осциллограф к анализатору, запустить и прогреть двигатель до температуры охлаждающей жидкости 85...95°C.
Снять осциллограммы при исправных форсунке, плунжерной паре и нагнетательном клапане на минимальной частоте вращения коленчатого вала, изобразить их на графике.
Затем последовательно вносить неисправности в узлы топливной аппаратуры, именно снизить значение давления впрыска топлива на 2 МПа от нормы, повысить давление впрыска на 2 МПа от нормы, заменить на форсунке распылитель на закоксованный, поставить негерметичный или со сломанной пружинкой нагнетательный клапан.
При каждой неисправности снимают осциллограмму, заносят ее на график и сравнивают с образом исправной аппаратуры (эталонной осциллограммы).
После приобретения определенного опыта анализа экспериментальных диаграмм необходимо установить форсунку и нагнетательный клапан с неизвестным техническим состоянием и снять осциллограмму изменения давления впрыска по времени. Сравнить полученную осциллограмму с образом при исправных и неисправных узлах топливной аппаратуры и сделать заключение о техническом состоянии топливной аппаратуры ДВС.
Задание 4. Оценить работоспособность регулятора частоты вращения
Проверка работоспособности регулятора частоты вращения осуществляется путем измерения минимальной и максимальной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя. Порядок проверки следующий:
- нажать кнопку 800 и включить питание анализатора К-261;
- пустить двигатель и установить на слух минимально устойчивую частоту вращения коленчатого вала. Снять показание и занести в протокол испытания;
- установить максимальную подачу топлива и измерить частоту вращения двигателя. Значение максимальной частоты коленчатого вала занести в протокол;
- сравнить значения минимальной и максимальной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя с их нормативными значениями (табл. 2.18).
Таблица 2.18. Нормативные значения минимальной и максимальной частоты вращения коленчатого вала
Частота вращения коленчатого вала, мин-1 | ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 | ЯМЗ-240, ЯМЗ-240В | КАМАЗ-740 |
Минимальная | 450...550 | 500...600 | 500...600 |
Максимальная | 2225...2275 | 2225...2325 | 2905...2955 |
При работе двигателя в режиме полной подачи топлива на холостом ходу рычаг управления регулятором должен упираться в болт ограничения максимальной частоты вращения, если этого не наблюдается, то необходимо отрегулировать длину тяги рычага. В случае, когда рычаг упирается в болт ограничения, а максимальная частота вращения меньше нормативного значения, регулировку частоты вращения производят болтом ограничения.
При вывертывании болта частота вращения увеличивается и наоборот.
При необходимости регулирования значения минимальной частоты вращения коленчатого вала следует:
- ослабить контргайку, вывернуть корпус буферной пружины регулятора частоты вращения на 2...3 мм;
- болтом ограничения частоты вращения (рычаг управления должен упираться в этот болт) отрегулировать минимальную частоту устойчивого вращения коленчатого вала двигателя до нормативного ее значения. После регулировки законтрить болт минимальной частоты холостого хода и корпус буферной пружины контргайкой.
Исправность регулятора также оценивается по неравномерности частоты вращения коленчатого вала на режиме минимальной частоты холостого хода. Если колебания частоты вращения коленчатого вала на минимальных оборотах холостого хода превышают 50 мин-1, регулятор неисправен и его необходимо заменить.
Задание 5. Проверить и отрегулировать угол опережения впрыска топлива
Измерение значения угла опережения впрыска топлива анализатором К-261 осуществляется в следующем порядке:
- установить минимальную устойчивую частоту холостого хода (не более 600 мин-1) двигателя;
- нажать кнопочный включатель сети 9 анализатора и кнопку включения импульсной лампы на корпусе 5 (см. рис. 2.19);
- ручку регулятора частоты импульсов осветителя установить в крайнее положение, когда стрелка прибора находится практически на нулевой отметке, но еще наблюдается стабильность вспышек света;
- осветить шкалу угла опережения впрыска на крышке шестерен и метку на шкиве коленчатого вала двигателя. В результате стробоскопического эффекта вращающаяся метка на шкиве коленчатого вала будет казаться неподвижной. Зафиксированное значение установочного угла опережения впрыска занести в протокол и сравнить с нормативным его значением.
Для различных двигателей нормативное значение установочного угла опережения впрыска топлива,°, составляет:
- ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 — 23±1
- ЯМЗ-240, ЯМЗ-240Б — 21±1
- КАМАЗ-740 — 16±1
Если угол опережения впрыска топлива не соответствует нормативному значению, то вращением рукоятки регулятора на осветителе необходимо совместить метку с отметкой шкалы, соответствующей установочному углу опережения впрыска топлива. По шкале анализатора определить, в какой мере необходимо изменить этот угол.
Регулирование установочного угла опережения впрыска топлива производится в следующем порядке:
- остановить двигатель;
- расшплинтовать и ослабить гайки полумуфты привода ТНВД;
- заметить положение метки на полумуфте по отношению к рискам на фланце (одно деление на фланце соответствует 4° угла поворота коленчатого вала двигателя);
- повернуть автоматическую муфту ТНВД с фланцем относительно полумуфты привода на требуемый для регулирования угол по часовой стрелке (смотреть со стороны вентилятора) при позднем впрыске, и наоборот;
- затянуть гайки крепления полумуфты и установить шплинты.
Задание 6. Определить характеристику автоматической муфты опережения впрыска топлива
После проведения регулировочных работ по восстановлению нормативного значения угла опережения впрыска топлива можно проверить работу автоматической муфты, выполнив следующие операции:
- с помощью педали акселератора установить частоту вращения коленчатого вала двигателя равной 1300 мин-1;
- нажать кнопочный включатель сети 9 и кнопку включения импульсной лампы на корпус осветителя (см. рис. 2.19). Вращением регулятора на стробоскопе совместить метку на шкиве с меткой шкалы, соответствующей углу опережения впрыска топлива, определенному при частоте вращения 600 мин-1. Зафиксировать полученное значение угла опережения впрыска на шкале анализатора и сравнить с номинальным значением. Скоростные режимы, на которых производится определение характеристик автоматических муфт, а также допустимые углы опережения впрыска топлива для двигателей различных модификаций приведены в табл. 2.19.
Таблица 2.19. Скоростные режимы определения характеристик автоматических муфт и допустимые углы опережения впрыска топлива
Задание 7. Определить давление начала впрыска
Чтобы определить давление начала впрьщка, необходимо:
- нажать кнопку «800» анализатора и установить минимальную устойчивую частоту холостого хода двигателя, но не более 600 мин-1;
- нажать последовательно кнопку «200» и кнопку «Р». По истечении 20 с определить давление начала впрыска по стрелочной шкале анализатора.
Допустимое давление, МПа, начала подъема иглы форсунки для различных двигателей составляет:
- ЯМЗ-236, -238 (кроме -238Н), ЯМЗ-240 — 15,0...17,0
- ЯМЗ-238Н, 240Н 0 — 18,5...20,5
- КАМАЗ-7400 — 18,0...20,0
При несоответствии значений давлений табличным данным следует отрегулировать давление впрыска форсунки.
Задание 8. Определить значение максимального давления впрыска топлива
Максимальное давление впрыска топлива является комплексной характеристикой технического состояния секций ТНВД, так как оно зависит от состояния распылителя форсунки, регулировки секций на величину цикловой подачи и износа плунжерных пар.
Увеличение максимального давления впрыска топлива может быть вызвано засорением, закоксовыванием сопловых отверстий распылителя, затяжной пружины или заклиниванием иглы форсунки, увеличением цикловой подачи секции из-за нарушения ее регулировки.
Уменьшение максимального давления может быть вызвано зависанием иглы форсунки, обрывом носика распылителя, уменьшением цикловой подачи из-за нарушения регулировки секции или износа плунжерной пары.
Определение максимального давления впрыска топлива анализатором К-261 осуществляется в следующем порядке:
- установить номинальный режим работы двигателя;
- нажать кнопки установки предела измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя тахометром (n) на значении «3000», а давления впрыска топлива (Р) на — «400» или «600» согласно ожидаемому давлению, ориентируясь на данные табл. 2.20.
При нажатой кнопке «Р» по шкале анализатора определить значение максимального давления и сравнить его с нормативной величиной. Максимальное давление впрыска для секций ТНВД не должно отличаться друг от друга более чем на 10%.
Если значения давления, измеренные с помощью анализатора, выходят за пределы, указанные в табл. 2.20, необходимо отрегулировать давление, уменьшив или увеличив цикловую подачу винтом часового расхода (для двигателей КАМАЗ-740 винтом регулировки номинальной подачи).
Таблица 2.20. Допустимое значение давления впрыска топлива
Двигатель | Частота вращения, мин-1 | Допустимое значение максимального давления, МПа |
ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 | 2100 | 34...42 |
ЯМЗ-240 | 2100 | 36...44 |
КамАЗ-740 | 2900 | 54...60 |
Если значения давления, измеренные с помощью анализатора, выходят за пределы, указанные в табл. 2.20, необходимо отрегулировать давление, уменьшив или увеличив цикловую подачу винтом часового расхода (для двигателей КАМАЗ-740 винтом регулировки номинальной подачи).
Регулировать значение максимального давления следует при работе двигателя на номинальном режиме, контролируя давление по шкале анализатора. Перед очередным измерением давления необходимо отпускать кнопку «Р» анализатора для сброса предыдущих показаний прибора.
В двигателях ЯМЗ-236, -238, -240 всех модификаций для уменьшения цикловой подачи винт расхода следует заворачивать, для увеличения цикловой подачи — выворачивать.
В двигателях КАМАЗ-740 порядок регулировки следующий:
- вывернуть резьбовую заглушку на корпусе ТНВД, торцевым ключом отвернуть гайку винта регулировки номинальной подачи;
- для уменьшения подачи (уменьшения давления) ввернуть винт, для увеличения давления — вывернуть;
- законтрить винт с помощью гайки.
Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен включать в себя следующие сведения:
- название и цель работы;
- назначение и краткую характеристику анализатора К-261;
- краткие сведения по методике выполнения операций проверки и регулирования элементов топливной системы дизелей анализатором К-261;
- осциллограммы диагностируемых узлов топливной аппаратуры;
- протокол (табл. 2.21) результатов диагностических и регулировочных работ по всем заданиям;
- анализ полученных результатов и выводы по работе.
Таблица 2.21. Протокол по лабораторной работе
Название контрольно-диагностических работ | Режим проверки | Значение контролируемого параметра | Нормативное значение параметра |
Контрольные вопросы
1. Расскажите о назначении анализатора К-261.
2. Приведите перечень операций по подготовке двигателя, анализатора и осциллографа к работе с учетом требований техники безопасности.
3. Перечислите параметры, характеризующие процесс впрыска топлива.
4. В чем сущность диагностирования неисправностей методом распознавания образов?
5. Определите типичные неисправности топливной аппаратуры, определяемые по осциллограмме впрыска.
6. Как измерить анализатором минимальную и максимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу?
7. Каким образом проверяется и регулируется значение угла опережения впрыска топлива?
8. Какими показателями оценивается характеристика автоматической муфты опережения впрыска?
9. Неисправности каких элементов системы питания влияют на значение максимального давления впрыска топлива?
10. Перечислите основные диагностические параметры, по которым определяется техническое состояние элементов системы питания с помощью анализатора К-261.