Диагностика элементов топливной системы производится как непосредственно на работающем двигателе с визуальным осмотром всех соединений и прослушиванием работы сборочных единиц, так и на специализированных стендах.
Системы питания включают значительное число деталей с отверстиями и каналами, достигающими сотых долей миллиметров, имеющих сложную форму. Знание особенностей, условий и режимов работы элементов системы питания позволяет понять, какие из этих элементов наиболее подвержены отрицательному внешнему воздействию.
Основная доля всех неисправностей и отказов системы питания приходится на топливные форсунки, причинами выхода из строя которых является наличие абразивного материала в топливе, попадание воды, сульфатов, воздействие высоких температур.
Но первоочередной причиной нарушения работы топливных форсунок является стремительное оседание тяжелых фракций топлива, выраженное лаковыми отложениями, в калибровочном канале форсунки в результате испарения легких фракций топлива в ее рабочей зоне. Пропускная способность данного канала снижается до 25 % при накопленных отложениях на его стенках толщиной в 5 мкм, что приводит к снижению качества образования горючей смеси, нарушению герметичности запорного клапана форсунки, как результат — к ее отказу.
Рис. 1. Динамика роста доли легковых и легких коммерческих автомобилей с дизельными ДВС в автомобильном парке России за 2007–2012 гг. в % отношении
Форсунки, применяемые в ДВС, можно разделить на две группы: топливные форсунки бензиновых и дизельных двигателей. Варианты восстановления работоспособности первой группы форсунок не требуют своего широкого рассмотрения, поскольку наиболее целесообразным в данном случае является приобретение новой форсунки взамен неисправной ввиду невысокой ее стоимости. Для форсунок дизелей ситуация иная, так как их восстановление обходится в разы дешевле, чем установка новых. Поскольку доля дизельных автомобилей как в России, так и за рубежом с каждым годом растет (рис. 1 и 2), то меры по совершенствованию ТО и ТР дизельных топливных форсунок становятся все более актуальными.
Основным способом восстановления требуемой работоспособности форсунок является их промывка. Эта операция подразумевает удаление из системы накопившихся отложений. Основные методы промывки форсунок включают промывку специальными присадками к топливу; промывку без демонтажа форсунок с помощью специальной установки; промывку на ультразвуковом стенде со снятием форсунок с двигателя (рис. 3).
Промывка с помощью присадки к топливу отличается простотой и заключается в периодическом (каждые 2–3 тыс. км) добавлении в топливо специальных препаратов. Это позволяет промыть не только форсунки, но и топливную систему в целом. Данный способ эффективен при регулярном устранении незначительных загрязнений и играет предупредительную роль. Однако данный способ не обеспечивает качественного удаления с форсунок сильных отложений. Также использование этих специальных препаратов может привести к повышению токсичности отработавших газов. В то же время отложения и загрязнения, удаленные с поверхностей элементов топливной системы, могут создать еще большие загрязнения в форсунках.
Промывка форсунок на специальной установке заключается в работе двигателя на специальном промывающем топливе (сольвенте). Подобную промывку целесообразно проводить через 25 тыс. км. Следует отметить, что данный способ промывки форсунок довольно длительный. При этом существенный недостаток данного способа связан еще и с тем, что сольвент не про ходит через регулятор давления, не очищается его запорный кла пан и неэффективно промывается топливная рампа. Также отсутствует возможность оценки результатов промывки посредством диагнос тики, так как на данных установках она не предусмотрена. Следует отметить, что стоимость промывки при таком способе увеличивается из-за работ, связанных с заменой масла, которая необходима ввиду вероятности попадания промывочной жидкости в масляную систему, также при данном способе очистки отрицательному воздействию подвергаются свечи зажигания.
Рис. 2. Доля автомобилей с дизельными ДВС в странах Европы в 2001 и 2012 гг., %
Промывка форсунок на ультразвуковом стенде производится снятием их с двигателя для удаления затвердевших отложений, которые нельзя устранить с помощью указанных выше способов. Принцип работы таких стендов основан на разрушении отложений в форсунке, погруженной в специальный моющий раствор, с помощью ультразвука. Стенд позволяет определить качество распыления и производительность форсунки. Ультразвуковые установки позволяют выполнить диагностику и обслуживание форсунок как дизельных двигателей, так и бензиновых. Чистка форсунок целесообразна для получения положительного результата при пробеге около 40 тыс. км. Использование ультразвука в несколько раз увеличивает действенность раствори телей (моющих растворов), приводя к уменьшению времени и увеличению качества очистки.
Проведенный нами анализ достоинств и недостатков ультразвуковой очистки показал, что эффективность промывки на ультразвуко вой уста новке существенно выше имеющихся на данное время способов очистки. В то же время другие элементы топливной системы не очищаются. Другой недостаток — данные установки производительны только при соразмерности диаметра канала форсунки с длиной ультразвуковой волны, вырабатываемой стендом. При превышении длины волны диаметра канала происходит дифракция волн, т. е. огибание волнами препятствия, и в этом случае чистка не происходит. Ультразвук может вызвать повреждение изоляции витков катушки электромагнита форсунки с электромагнитным управлением, что приведет к межвитковому замыканию и, как следствие, выходу форсунки из строя.
Рис. 3. Методы промывки и очистки форсунок
Бесспорными преимуществами ультразвуковой очистки являются:
— повышенная скорость очистки как в водной среде, так и в растворителе;
— меньшая требуемая производственная площадь и меньшие затраты труда;
— возможность применения для очистки токсичных веществ, так как не требуется контакта работающих с ними;
— высокий уровень безопасности;
— отсутствие загрязнения окружающей среды;
— высокие качественные результаты с точки зрения устранения веществ и очистки.
С учетом выявленных достоинств и недостатков ультразвуковой очистки можно констатировать, что данный метод наиболее целесообразен для обслуживания топливных форсунок.
В то же время при ультразвуковой чистке форсунок остальные элементы системы питания очистке не подвергаются, и при наличии в них отложений форсунки в скором времени вновь выйдут из строя. Для этого рекомендуется предварительно производить промывку системы питания либо с помощью присадки к топливу, либо на специальной установке.
Повышение качества процесса технического обслуживания и ремонта систем питания автомобилей возможно при комплексном воздействии как на отдельный элемент, в частности форсунку, системы питания, так и всю систему в целом. Эффект от ультразвукового метода очистки, подобно тому как сам этот метод увеличивает воздействие моющих растворов на очищаемую поверхность, станет возрастать в разы при его совмещении с технологиями, основанными на новейших достижениях в науке и технике.