Впрыск топлива
Дипломная работа
Содержание
Введение 7
1. Исследовательская часть 9
1.1 Конструктивные особенности систем питания 9
1.1.1 Конструктивные особенности систем питания бензиновых двигателей 9
1.1.1.1 Конструктивные особенности устройства систем питания двигателя с впрыском топлива....................10
1.1.1.2 Система впрыска с одной форсункой (дроссельный впрыск)...............13
1.1.1.3 Многоточечный впрыск............................................................................15
1.1.1.4 Непрерывный впрыск................................................................................16
1.1.1.5 Непосредственный впрыск.......................................................................17
1.1.1.6 Карбюраторная система питания.............................................................18
1.1.2 Системы питания дизельных двигателей...................................................19
1.1.2.1 Разновидности ТНВД и принцип работы................................................22
1.1.2.1.1 Рядный ТНВД.........................................................................................23
1.1.2.1.2 Распределительный ТНВД....................................................................24
1.1.2.1.3 Принцип работы распределительного ТНВД......................................25
1.1.2.1.4 Магистральный ТНВД...........................................................................26
1.1.2.2 Форсунка и её разновидности..................................................................27
1.1.2.2.1 Электромагнитная форсунка................................................................ 27
1.1.2.2.2 Электрогидравлическая форсунка........................................................28
1.1.2.2.3 Пьезоэлектрическая форсунка..............................................................29
1.1.2.3 Система впрыска насос-форсунками.......................................................31
1.1.2.4 Система впрыска Common Rail................................................................32
1.1.2.4.1 Принцип действия системы Common Rail...........................................35
1.3 Методы очистки топливных систем..............................................................36
1.3.1 Очистка топливных систем бензиновых двигателей................................36
1.3.1.1 Способы очистки форсунок......................................................................39
1.3.1.1.1 Очистка форсунок без демонтажа........................................................39
1.3.1.1.2 Очистка системы при демонтаже форсунок........................................41
1.3.2 Очистка топливной системы дизельных двигателей................................46
1.3.2.1 Промывка топливной системы (без демонтажа элементов топливной системы)...................47
1.3.2.2 Очистка и ремонт топливной системы (демонтаж элементов топливной системы)...............48
1.3.2.2.1 Диагностика и испытание ТНВД на стенде..........48
1.3.2.2.2 Диагностика, испытание и ремонт форсунок на стенде.....................49
1.3.2.2.3 Регулировка ТНВД при помощи стендовой форсунки ФШ-22 ДД-3600................49
1.3.2.2.4 Проверка и регулировка ТНВД распределительного типа с электронным управлением EDC........50
1.3.2.2.5 Проверка производительности форсунок Common Rail.....................51
1.3.2.2.6 Диагностика форсунок путём измерения значения перелива непосредственно на транспортном средстве................51
1.3.2.2.7 Испытание и регулировка форсунок Common Rail............................51
2. Подбор технологического оборудования по экспертной оценке.................53
2.1 Выбор стенда для испытания и регулировки ТНВД....................................53
2.2 Выбор дизель-тестера, используемого для проверки и регулировки ТНВД распределительного типа с электронным управлением....................................55
2.3 Выбор стенда для испытания и регулировки форсунок Common Rail.......57
2.4 Выбор установки ультразвуковой ванной для диагностики и промывки бензиновых форсунок.................58
2.5 Выбор автомобильного сканера.........................60
3. Технологическая часть......................................................................................63
3.1 Проработка операций по очистке топливных систем на примере установки WYNN'S для промывки топливных систем......................................63
3.1.1 Описание установки.....................................................................................63
3.1.2 Возможности прибора, его характеристика и применение......................65
3.2 Описание порядка очистки топливных систем инжекторных двигателей................................................66
3.3 Описание порядка очистки дизельных двигателей......................................68
4. Технологический расчёт участка.....................................................................73
4.1 Годовая трудоёмкость обслуживания автомобилей с бензиновыми двигателями....................................75
4.2 Годовая трудоёмкость обслуживания автомобилей с дизельными двигателями................................76
4.3 Расчёт численности рабочих...................................78
4.4 Необходимые оборудование и инструмент для технического обслуживания и ремонта топливной аппаратуры..............................................78
4.5 Расчёт площади участка.........................82
4.6 Краткая характеристика участка по ремонту топливной аппаратуры.......82
5. Охрана окружающей среды..............................................................................83
5.1 АТК - как источник загрязнения окружающей среды.................................83
5.2 Мойка деталей и узлов топливной аппаратуры............................................85
5.3 Испытание и ремонт топливной аппаратуры...............................................86
5.4 Сточные воды, классификация и методы очистки.......................................87
6. Безопасность труда............................................................................................90
6.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда на участке технического обслуживания и ремонта топливной аппаратуры..............................................90
6.2 Расчёт оценки тяжести труда.........................................................................95
6.3 Чрезвычайные ситуации.................................................................................99
6.4 Определение необходимого объёма противопожарного запаса воды.....100
7. Экономическая часть......................................................................................103
7.1 Расчёт стоимости основных фондов............................................................103
7.1.1 Стоимость здания.......................................................................................103
7.1.2 Стоимость машин и оборудования...........................................................104
7.1.3 Стоимость ценного инструмента и приспособлений..............................107
7.2 Расчёт стоимости МБИ.................................................................................108
7.3 Труд и заработная плата...............................................................................109
7.3.1 Численность ремонтных рабочих.............................................................109
7.3.2 Расчёт фонда заработной платы................................................................110
7.3.3 Расчёт среднемесячной заработной платы...............................................110
7.4 Составление сметы затрат участка..............................................................111
7.4.1 Основная заработная плата ремонтных рабочих.....................................111
7.4.2 Отчисления на социальные нужды...........................................................111
7.4.3 Топливо и энергия на технологические цели..........................................112
7.4.4 Расходы на содержание оборудования и рабочих мест..........................112
7.4.5 Расходы на обслуживание и ремонт оборудования................................114
7.4.6 Амортизация оборудования, машин, ценного инструмента и инвентаря...................................114
7.4.7 Содержание, ремонт и возобновление МБИ............................................118
7.4.8 Общая сумма расходов на содержание и эксплуатацию оборудования............................120
7.5 Цеховые расходы...........................................................................................121
7.5.1 Расходы на содержание зданий и сооружений........................................121
7.5.2 Расходы на технологический ремонт зданий и сооружений..................121
7.5.3 Амортизация зданий и сооружений..........................................................121
7.5.4 Расходы на охрану труда...........................................................................122
7.5.5 Расходы на спец.одежду............................................................................122
7.5.6 Расходы на рационализацию и изобретательство...................................122
7.5.7 Прочие цеховые расходы...........................................................................122
7.5.8 Общепроизводственные расходы.............................................................123
7.5.9 Внепроизводственные расходы................................................................123
7.5.10 Смета затрат участка...............................................................................124
7.6 Технико-экономические показатели участка.............................................124
7.6.1 Определение себестоимости одного нормочаса.....................................124
7.6.2 Фондовооруженность труда......................................................................124
7.7 Расчёт экономической эффективности проекта.........................................125
7.7.1. Расчёт выручки от реализации проекта .................................................125
7.7.2 Расчёт прибыли от реализации проекта...................................................125
7.8 Расчёт экономической эффективноти участка...........................................124
Заключение..........................................................................................................126
Список использованных источников................................................................131
Введение
Наверное, уже нет никакой нужды доказывать всем преимущества автомобильных двигателей, оснащенных системами впрыска топлива, и массовый переход даже отечественных автопроизводителей лишь очередное подтверждение превосходства данных систем над их карбюраторными собратьями. Во всем мире такой переход осуществился порядка 20-25 лет назад, автолюбители сразу ощутили все плюсы эксплуатации автомобилей с такими двигателями: уверенный холодный пуск, отсутствие провалов при езде с непрогретым двигателем, повышенные тяговые характеристики двигателей, пониженный расход топлива, и самое главное — это высокая экологичность. Поэтому судьба двигателей с карбюраторной системой питания была предрешена в одночасье.
С середины 1980-х годов карбюраторы стали вытесняться более эффективными инжекторными системами. Главными их преимуществами являются лучшие пусковые свойства (они меньше зависят от окружающей температуры), надежность, экономичность, лучшие мощностные характеристики, а также меньшая токсичность выхлопа. Однако инжекторные системы более привередливы к качеству бензина. Так, не допускается работа двигателей с системой впрыска топлива на этилированном бензине. Это приводит к выходу из строя нейтрализатора и датчика концентрации кислорода.
Российские автолюбители, не избалованные техническими изысками, сначала приняли в штыки решение отечественных автопроизводителей оснащать автомобили системами впрыска топлива, одно время была даже такая ситуация, что за автомобиль с карбюраторным двигателем просили на 200—300 у.е. меньше, чем за впрысковый автомобиль той же комплектации. Нежелание покупать автомобиль с системой впрыска топлива было связано с тем, что она гораздо сложнее по конструкции, чем карбюратор, и ее диагностикой и ремонтом в то время занимались единицы СТОА, к тому же запчасти стоили на порядок дороже.
Прошло время, автопроизводители решили проблемы с надежностью, прилавки магазинов завалены запчастями, и вот теперь большинство автомобилей сходят с конвейера с двигателями, оснащенными системами впрыска топлива. Автолюбители к ним привыкли, но у многих сформировалось стойкое убеждение, что пока система работает, к ней прикасаться не надо. Это убеждение в корне неверно, потому как только качественное и своевременное обслуживание — залог здоровья двигателя. В первую очередь это важно для нас, ведь качество российского топлива оставляет желать лучшего. Содержание серы и различных смол в отечественном бензине часто превосходит все разумные пределы, и вся эта гадость осаждается на форсунках, топливной рампе и регуляторе давления топлива в виде нерастворимых в бензине лаковых отложений. Эти отложения
уменьшают проходные сечения топливных каналов, ухудшают распыл
топлива, попадая под запорные иглы форсунок, лишают последних герметичности, вследствие чего снижается мощность двигателя, растет токсичность отработавших газов и повышается расход топлива.
Поэтому, становится вполне понятна необходимость создания на станциях технического обслуживания и ремонта специализированных участков по диагностике и ремонту топливной аппаратуры транспортных средств.
И здесь мы переходим к важному вопросу. В целом системы впрыска устроены логичнее и даже проще карбюраторов. Но уровень их технического исполнения таков, что найти неисправность без специального диагностического оборудования сложно, а уж отремонтировать - тем более. И вряд ли здесь поможет умелец в робе с продранными локтями, который регулирует карбюраторы на улице. И хотя ломаются системы впрыска крайне редко, ищите хорошую станцию заранее.
В данной работе будут рассмотрены разнообразные системы впрыска топлива, их история развитие в жизни автомобильной промышленности, особенности строения, которые с каждым годом становятся всё более и более продвинутыми и принципиальные различия. Главной же целью этой работы будет исследование работы, технической эксплуатации топливной аппаратуры. Также будут рассмотрены стенды и установки для диагностики и ремонта топливной аппаратуры различных фирм, будет приведена конструкция данных стендов и их характеристика, в том числе будут предложены конструкции установок, предназначенных для промывки и диагностики форсунок. В конце работы будут сделаны соответствующие выводы.
1. Исследовательская часть
1.1 Конструктивные особенности систем питания
1.1.1 Конструктивные особенности систем питания бензиновых двигателей
Среди модификаций различаются системы центрального и распределенного впрыска (одновременного и последовательного), системы зажигания с распределителем и без распределителя. Система самодиагностики совершенствуется за счет увеличения параметров, регистрируемых системой. В настоящее время таких параметров может быть более сотни.
Существует несколько способов впрыска топлива: прямой, при котором топливо впрыскивается непосредственно в каждый цилиндр, а также непрямой, при котором топливо смешивается с воздухом перед впускным клапаном цилиндра.
Прямой способ впрыска топлива не используется из-за ряда чисто технических трудностей его реализации. Во-первых, топливо необходимо впрыскивать в цилиндр под большим давлением что требует мощного насоса и вызывает повышенную шумность, во-вторых, моменты впрыска топлива должны быть синхронизированы с вращением коленчатого вала двигателя.
При непрямом впрыске топлива топливо распыляется под небольшим давлением во впускной тракт, причем впрыск производится одновременно всеми форсунками, независимо от тактов в цилиндрах.
При непрямом впрыске существует два способа подачи топлива:
1) Непрерывный впрыск. При работе двигателя топливо непрерывно распыляется форсунками, а регулирование состава рабочей смеси осуществляется изменением давления впрыска. Однако отношение потребления топлива на холостом ходу и при работе с полной нагрузкой достигает 1:60, причем регулировка должна осуществляться с высокой точностью. Это приводит к неоправданному усложнению конструкции топливной системы.
2) Дробный впрыск. Топливо распыляется через равномерные интервалы времени при постоянном давлении (подробнее см. ниже). Эти интервалы времени могут быть как синхронизированы, так и не синхронизированы с открытием впускных клапанов двигателя.
Так же в двигателе может быть установлена одна форсунка (одноточечный или дроссельный впрыск) или для каждого цилиндра устанавливается своя форсунка (многоточечный или разделенный впрыск).
Форсунка для одноточечного впрыска устанавливается над дроссельной заслонкой, поэтому такая система иногда называется системой с дроссельным впрыском топлива. Она является относительно дешевой. В
большинстве систем используется установка форсунок для каждого цилиндра, поскольку, несмотря на дополнительную стоимость, эти системы обладают рядом преимуществ. Независимо от типа системы, их общие принципы работы поясняются.
1.1.1.1 Конструктивные особенности устройства систем питания двигателя с впрыском топлива
Слово injector в переводе с английского означает «форсунка» (рис. 1.1). Первые системы питания, использовавшие принцип впрыска, появились в конце XIX века, однако из-за сложной конструкции и отсутствия должных систем управления не нашли широкого применения. Вновь о системах впрыска вспомнили в 1960-х годах. Тогда они были исключительно механическими, затем им на смену пришли современные системы впрыска с электронным управлением. Эти системы в зависимости от количества форсунок и места впрыска топлива делятся на одноточечные (моновпрысковые) (рисунок 1.2, а) и многоточечные (в них каждый цилиндр имеет персональную форсунку, впрыскивающую топливо во впускной коллектор в непосредственной близости от впускного клапана конкретного цилиндра) (рисунок 1.2, б).
Рисунок 1.1 - Электромагнитная форсунка
Моновпрыск направляет подготовленную смесь во впускной коллектор. В этом он схож с карбюратором. На современных транспортных средствах работой инжекторов и моновпрысков управляют электронные процессоры. Они контролируют работу каждого цилиндра.
Рассмотрим устройство простейшей инжекторной системы (рисунок 1.3).
Она включает в себя следующие элементы:
-электрический бензонасос;
-регулятор давления;
-электронный блок управления;
-датчики угла поворота дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и количества оборотов коленчатого вала;
-инжектор.
Во впрысковой системе питания используют двухступенчатый неразборный электрический бензонасос роторно-роликового типа. Его устанавливают в топливном баке. Такой насос подает топливо под давлением свыше 280 кПа.
Регулятор давления поддерживает необходимую разницу давлений между топливом в форсунках и воздухом во впускном коллекторе. Он выполнен в виде мембранного клапана, установленного на топливной рампе. При повышении нагрузки двигателя этот регулятор увеличивает давление топлива, подаваемого к форсункам, а при снижении — уменьшает, возвращая избыток топлива по сливной магистрали в бак.
Электронный блок управления (компьютер) - «мозг» системы впрыска топлива. Он обрабатывает информацию от датчиков и управляет всеми элементами системы питания. В него непрерывно поступают сведения о напряжении в бортовой сети автомобиля, его скорости, положении и количестве оборотов коленчатого вала, положении дроссельной заслонки, массовом расходе воздуха, температуре охлаждающей жидкости, наличии детонации, содержании кислорода в выхлопе. Используя эту информацию, блок управляет подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, вентилятором системы охлаждения, адсорбером системы улавливания паров бензина (в качестве адсорбера применяется активированный уголь), системой диагностики и т. д.
а — одноточечная; б — многоточечная
Рисунок 1.2 - Системы впрыска
1 — топливный бак; 2 — электробензонасос; 3 — топливный фильтр; 4 — регулятор давления топлива; 5 — форсунка; 6 — электронный блок управления; 7 — датчик массового расхода воздуха; 8 — датчик положения дроссельной заслонки; 9 — датчик температуры ОЖ; 10 — регулятор ХХ; 11 — датчик положения коленвала; 12 — датчик кислорода; 13 — нейтрализатор; 14 — датчик детонации; 15 — клапан продувки адсорбера; 16 — адсорбер.
Рисунок 1.3 - Инжекторная система
При возникновении неполадок в системе электронный блок управления предупреждает о них водителя с помощью контрольной лампы Check Engine (этот индикатор может быть выполнен как в виде указанной надписи, так и в виде пиктограммы с изображением двигателя). В его оперативной памяти сохраняются диагностические коды, указывающие места возникновения неисправностей. Специалисты с помощью определенных манипуляций или специального считывающего устройства могут получить информацию об этих кодах и быстро обнаружить неполадки.
Датчик положения дроссельной заслонки размещен на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки. Он представляет собой
потенциометр. При нажатии на педаль газа поворачивается дроссельная заслонка и увеличивается напряжение на выходе датчика.
Обрабатывая эту информацию, электронный блок управления корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (то есть в зависимости от того, насколько сильно вы нажмете на педаль газа).
Датчик температуры охлаждающей жидкости — это термистор, то есть резистор, сопротивление которого зависит от температуры: при низкой температуре он имеет высокое сопротивление, а при высокой температуре — низкое. Датчик расположен в потоке охлаждающей жидкости двигателя. Электронный блок управления измеряет падение напряжения на датчике и таким образом определяет температуру охлаждающей жидкости. Эту температуру он постоянно учитывает, управляя работой большинства систем.
Датчик положения коленвала (индуктивный) координирует работу форсунок. С его помощью блок управления, получив информацию о положении коленчатого вала и соответственно о тактах двигателя, дает сигнал на срабатывание конкретной форсунки, которая в нужный момент подает распыленное топливо к соответствующему цилиндру.
Системы впрыска современных автомобилей, в отличие от простейшего инжектора, оборудуют целым рядом дополнительных устройств и датчиков, улучшающих работу двигателя: лямбда-зондом, каталитическим нейтрализатором, датчиками детонации и температуры впускного воздуха и т. д.
Система LH Jetronic отличается от системы L Jetronic только установкой датчика массового расхода воздуха с нагретым проводом.
Работа системы L Jetronic заключается в обеспечении оптимального соотношения воздуха и топлива в рабочей смеси для всех режимов работы двигателя, а также в определении времени и длительности впрысков топлива для каждой из форсунок.
Для обеспечения разделенного впрыска топлива требуется установка форсунок позади впускных клапанов для каждого цилиндра. При открывании клапана облако топлива втягивается вместе с воздухом в цилиндр двигателя, где и образуется рабочая смесь.