В соответствии с рекомендациями заводов-изготовителей при ежесменном техническом обслуживании (ТО) топливной системы проверяют осмотром отсутствие подтеков топлива. При проведении эксплуатационной обкатки, ТО-1 (10 000 км пробега для автомобилей или 125 моточасов для тракторов) и ТО-2 (50 000 км пробега или 500 моточасов) дополнительно включаются операции слива отстоя из фильтров грубой очистки топлива и, при необходимости, замены фильтра тонкой очистки. Так же очищается отстойник топливного бака и система его вентиляции.
При проведении ТО-3 (1000 моточасов только для тракторов) дополнительно к операциям ТО-2 проверяют и при необходимости регулируют форсунки и ТНВД. При техническом обслуживании форсунок определяют качество распыливания и давление начала впрыскивания. Качество распыливания оценивают по комплексу косвенных показателей:
- мелкости частиц распыленного топлива, плотности распределения частиц топлива по поперечному сечению факела;
- гидравлической плотности по направляющей поверхности иглы;
- герметичности по запирающему конусу и звучности впрыскивания.
Основная часть трудоемкости технического обслуживания системы топливоподачи относится к операции проверки и, при необходимости, регулировки ТНВД, форсунок, угла опережения впрыскивания топлива (12,2…21,3% от трудоемкости технического обслуживания двигателя). В последнее время в тракторах и автомобилях для наиболее полного использования ресурса заменяемых при ТО элементов, стали устанавливать различные сигнализаторы, в частности, предельного разряжения топлива перед подкачивающим насосом или воздушным фильтром.
Перечень операций по видам технического обслуживания конкретных марок топливной аппаратуры разрабатывается с учетом конструктивных особенностей и условий эксплуатации. Например, ТО насоса 4УТНМ согласно инструкции по эксплуатации следует производить через каждые 2000 часов работы. По достижении этого срока ТНВД снимают с двигателя, промывают чистым дизельным топливом и устанавливают на регулировочный стенд. Наливают в полость картера насоса 150+50 мл тщательно отфильтрованного масла, проверяют регулировочные параметры и при необходимости производят регулировку. Допускается проверка и регулировка ТНВД на безмоторном стенде перед определением мощности и удельного расхода топлива при проведении ТО-3 тракторного дизеля.
Особенности технологий технического обслуживания автотракторной техники зарубежных производителей. Техническое обслуживание зарубежных машин основано на плановопредупредительной по состоянию системе обслуживания. Фирмы производители техники при определении периодичности обслуживания устанавливают различные сроки и, в отличие от отечественной практики, не позиционируют их как ТО-1, ТО-2 и ТО-3. Например, техника производства CNH в большинстве своем ориентирована на ТО с периодичностью 300, 600 моточасов, новая техника John Deere – 500 и 1000 моточасов. Как правило, регламентируются операции обслуживания ежесменное и с периодичностью 50, 100, 200, 500 моточасов. Например, слив отстоя топлива из первичного фильтра производится через 250 моточасов, замена ФТО - через 500 моточасов или при потере мощности двигателя. За период эксплуатации современных автомобилей, тракторов и комбайнов предусматриваются проведение только операций по сливу отстоя из фильтров, замене фильтров очистки топлива, промывке топливного бака. Не предусмотрены отдельные операции по обслуживанию и проверке других элементов ТА (электроуправляемых насосов и форсунок, ТНВД, ЭБУ и др.)
Трудоемкость ТО дизелей зарубежных коммерческих машин ниже трудоемкости отечественных. В течении заявленного моторесурса (пробега до капитального ремонта) большин ством производителей дизелей (тракторы John Deere серий 8000 и 9000, Deutz Fahr, Ford 401Д, CASE 504 WDT, комбайны CASE 2966, 527, New-Holland TX65) не предусматривается регулировка ТНВД и установка угла начала подачи топлива. За период эксплуатации форсунок (а также ряда модификаций ТНВД) предусматривается только их диагностирование через каждые 100-150 тыс. км пробега (2000 моточасов наработки), по результатам которого может приниматься решение об обслуживании или ремонте.
Для облегчения процесса ТО элементы располагают в быстродоступных местах и выполняют максимально открытыми. К примеру, корпус фильтра тонкой очистки топлива у двигателей John Deere выполнен прозрачным. Слив отстоя из фильтра производится с помощью сливной пробки. Смена фильтра осуществляется путем нажатия рукой на пружинную пластину. Конструкция фильтра тонкой очистки топлива на двигателях Ford, Perkins аналогична фильтрам дизелей John Deere. На подавляющем большинстве современных автотракторных дизелей применяются неразборные конструкции фильтров грубой и тонкой очистки топлива и масла. Замена фильтра производится без применения инструмента, путем отворачивания корпуса фильтра «от руки». Смена фильтрующих элементов (воздушного, топливного, гидросистемы, масляного, охлаждающей жидкости) производится достаточно легко и просто. Во многих конструкциях эти операции осуществляются согласно показаниям сигнального табло системы предупредительной сигнализации.
В целом, наблюдается тенденция снижения трудоемкости ТО и обеспечения надежной работы машин без проведения ТО сложных агрегатов в течение наиболее напряженного периода сельскохозяйственных работ (500…1000 моточасов для тракторов и 250…400 для комбайнов). При этом, как правило, контроль периодичности обслуживания систем, агрегатов дублируется и сигнализируется через систему предупредительной сигнализации и бортовую систему диагностики.
В соответствии с ГОСТ 20793-86 диагностирование осуществляется в период проведения каждого ТО-3. Общие технические требования и правила диагностирования регламентируются ГОСТ 24925-81 и ГОСТ 20793-86.
При проверке работоспособности ТА используют методы диагностирования, выявляющие (без указания места и причины) определенную совокупность отказов и повреждений (снижение давления впрыскивания, нестабильность параметров топливоподачи и т.д.). При проверке правильности функционирования диагностирование направлено на определение совокупности дефектов технологических регулировок и настроек, вызывающих недопустимое снижение технико-экономических и экологических показателей дизеля (неравномерность топливоподачи, изменения настроек регулятора и т.д.). При поиске дефектов методы диагностирования позволяют выявить место, вид и причину дефекта (износ плунжерных пар, изменение давления впрыскивания форсунки, цикловой подачи, угла опережения впрыскивания и т.д.). Для оценки технического состояния топливной аппаратуры применяют различные методы диагностирования (виброакустический, спектрографический, магнитоэлектрический, тепловой, гидравлический, газоаналитический, кинематический и некоторые другие).
Диагностирование виброакустическим методом основано на анализе виброакустических сигналов, вызываемых как перемещениями подвижных деталей ТА (иглы форсунки, нагнетательного клапана, муфты привода, деталей привода плунжера), так и волнами давления топлива в линиях низкого и высокого давлений. Безусловным достоинством виброакустического диагностирования является простейший способ закрепления первичных преобразователей на объекте. Вместе с тем обработка и интерпретация информации, распознавание параметров и дефектов весьма сложны, недостаточно стабильны, достоверны и информативны.
Кинематический метод диагностирования характеризуется изменением положения, движения деталей и их сопряжений с геометрической точки зрения. Этот метод включает в себя непосредственное измерение размеров, износов деталей, зазоров их сопряжений (установочные размеры рычагов регулятора, ход рейки и т.п.), применяется при проверке отдельных узлов и деталей ТА и, как правило, производится при неработающей ТА или разобранных ее узлах.
При газоаналитическом методе по содержанию в ОГ О2 и СО2 оценивается качество процессов смесеобразования и сгорания и на этой основе предлагается определять техническое состояние ТА. С введением нормативов на выбросы вредных веществ с отработавшими газами дизелей охват этим методом диагностирования существенно расширяется. Вместе с тем по результатам диагностирования сложно судить о конкретном дефекте в ТПС и количественных характеристиках параметров технического состояния ТА.
К числу наиболее популярных методов изучения и диагностирования работы ТПА относятся гидравлические методы и в первую очередь метод измерения давления в нагнетательном трубопроводе (у насоса или у форсунки). Его главное и несомненное достоинство - измерение параметра, непосредственно связанного с интенсивностью и особенностями впрыскивания.
Для выявления неисправностей и выполнения комплекса регулировочных работ дизельной топливной аппаратуры тракторов, дорожно-строительных и с.х. машин, а также дизельных автомобилей различными фирмами разработано множество приборов и оборудования. Наиболее универсальными из них являются модули КИ-28132 и КИ-28132.01 (разработка ГНУ «ГОСНИТИ») и КИ-1950 (разработка ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ»).
Модуль переносной КИ-28132 может использоваться в составе передвижных, стационарных и переносных средствах диагностирования дизелей. Модуль средств контроля и регулировки КИ-28132.01 может использоваться при выявлении и устранении неисправностей дизельной топливной аппаратуры (ТНВД, форсунок, ТПН, степени загрязненности фильтров грубой и тонкой очистки и др.) в полевых или дорожных условиях при эксплуатации автотракторной техники, а также при ТО, текущем ремонте и оценке качества ремонта дизелей. Модуль КИ-1950 универсален и кроме вышесказанного может использоваться для диагностирования топливных систем с электронным управлением.
Проверка топливоподкачивающего насоса может производиться с использованием одного из приборов КИ-1950, КИ-4801, КИ-28132.01, КИ-28120М.03. Перебои или полный отказ в работе подкачивающего насоса происходят из-за нарушения герметичности клапанов или попадания посторонних частиц между гнездом и клапаном, подсоса воздуха, поломки пружины поршня, заклинивания поршня или стержня толкателя, а также при увеличении зазора в их сопряжении.
Подсоединив прибор к подкачивающему насосу, определяют максимально развиваемое давление при полностью перекрытом нагнетательном трубопроводе и номинальной частоте вращения. Дальнейшая эксплуатация ТПН, развивающих максимальное давление менее 0,1…0,11 МПа, нецелесообразна. Износ в прецизионном сопряжении штока и втулки определяется по течи топлива при ручном прокачивании в случае отсоединения подкачивающего насоса от насоса высокого давления. Состояние пружин клапанов можно проверить, отвернув корпус ручной подкачки и пробку или футорку. Пружина клапана должна выступать на 2-3 мм над верхним торцом грибкового клапана.
При загрязнении топливных фильтров работа двигателя под нагрузкой сопровождается перебоями, без увеличения дымности выхлопных газов, кроме того наблюдается потеря мощности. Загрязнение фильтрующих элементов определяют по величине перепада давления на фильтре приборами КИ-1950, КИ-4801, КИ-28132.01, КИ-28120М.03. Для этого один топливопровод присоединяют к нагнетательной магистрали на выходе топлива из подкачивающего насоса, а другой — на выходе топлива из фильтра.
Проверке фильтров тонкой очистки должна предшествовать оценка технического состояния ТПН и перепускного клапана в головке ТНВД. Перепускной клапан контролируют теми же приборами, что и топливоподкачивающий насос. Открытие перепускного клапана должно происходить при определенном давлении, регламентированном для каждого дизеля.
Техническое состояние топливопроводов низкого и высокого давления проверяют визуально и оценивают герметичностью, наличием вмятин и резких изгибов. В эксплуатации может происходить увеличение неравномерности подачи топлива по цилиндрам дизеля вследствие зажима топливопроводных каналов трубок из-за резких перегибов, уменьшения проходного сечения трубок из-за деформации конусных наконечников.
Общие признаки неудовлетворительной работы топливного насоса высокого давления связаны с нарушением подачи топлива. Работоспособность плунжерной пары оценивают величиной максимального давления, развиваемого насосной секцией при пусковой частоте вращения коленчатого вала максиметром, прибором КИ-1950, КИ-28132.01 или контрольной форсункой, отрегулированной на допустимое давление начала впрыскивания топлива. По рекомендации ГОСНИТИ максимальное давление, развиваемое секцией ТНВД, должно составлять не менее 30 МПа, в противном случае необходима замена плунжерной пары. Для ТНВД топливных систем типа Common Rail максимальное давление, развиваемое им на режиме пуска, не должно быть менее 130 МПа.
Герметичность клапанной пары в эксплуатационных условиях может быть определена с помощью капиллярных стеклянных трубок (моментоскопа), устанавливаемых на штуцере головки топливного насоса. В питающую полость насоса подается топливо под давлением от ручного насоса. Клапан считается герметичным, если мениск в стеклянной трубке остается неподвижным, если мениск движется, то клапан негерметичен.
Работоспособность форсунки проверяют при ТО-2 без демонтажа с двигателя или на специальных стендах. Для определения неисправной форсунки на двигателе, устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала и по очереди ослабляют трубопроводы высокого давления. Отключение неисправной форсунки не вызывает изменения частоты вращения коленчатого вала. Косвенным показателем исправности форсунки при работе на двигателе служит четкая пульсация топлива в трубопроводе высокого давления на ощупь руки. Отказ плунжерной пары, нагнетательного клапана, зависание иглы распылителя в верхнем положении приводят к снижению или полному прекращению пульсации. В случае отсутствия пульсации сначала нужно проверить состояние форсунки, затем плунжерной пары и нагнетательного клапана.
При диагностировании форсунки непосредственно на двигателе устройство КИ-9917 ГОСНИТИ соединяют с ней через топливопровод высокого давления, отсоединив его от секции топливного насоса. Нагнетают топливо в форсунку и по манометру определяют давление впрыскивания. Качество распыливания топлива форсункой определяют по характерному звуку. Если звук впрыскивания нечеткий и глухой, то необходимо снять форсунку и проверить ее состояние повторно, как указывалось. Если после 8—10 качающих движений рычагом приспособления стрелка манометра укажет давление не более 0,5—1 МПа, это также указывает на неисправность форсунки.
Для проверки форсунок применяют и другие простейшие приспособления и приборы — эталонную форсунку с тройником, максиметр. При параллельном подключении контролируемой и эталонной форсунки или максиметра регулировкой рабочей форсунки добиваются одновременного впрыскивания топлива. При другом способе проверки форсунку снимают с головки блока и соединяют с трубопроводом высокого давления таким образом, чтобы впрыскивание топлива происходило в окружающий воздух.
Выявление неисправных форсунок по виброакустическим параметрам без снятия с двигателя может производиться вибротестером КИ-12343.
Нарушения установочного угла опережения впрыскивания и момента начала подачи топлива может привести к жесткой работе дизеля, перегреву и повышенному расходу топлива.
Проверка угла и момента начала подачи топлива может производиться с помощью моментоскопа, стробоскопа, а также диагностических приборов, позволяющих определять характеристики топливоподачи по параметрам давления топлива в линии высокого давления.