CC BY
27ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
О ПРОБЛЕМАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВС С СОВРЕМЕННЫМИ СИСТЕМАМИ ТОПЛИВОПОДАЧИ
Гапиров А.Д.
Гапиров Абдусамин Дехканбаевич - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой, кафедра прикладной механики, Ташкентский институт по проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье рассматриваются возможные проблемы эксплуатации дизельных двигателей с аккумуляторной системой подачи топлива вследствие использования некондиционных ГСМ и некоторых эксплуатационных материалов. Ключевые слова: система топливоподачи, дизельное топливо, механические примеси, фракционный состав, износ.
Дизельные двигатели были и остаются одними из основных энергетических установок транспортных средств. Для обеспечения соответствия современным требованиям традиционные дизельные двигатели претерпели модернизацию, в частности, изменилась система топливоподачи.
Современные дизельные ДВС имеют две основные разновидности систем топливоподачи: а) непосредственного действия; б) аккумуляторные [1]. Первый тип представляет собой традиционную топливную аппаратуру, в которой топливо от насоса высокого давления (ТНВД) непосредственно впрыскивается через форсунку в цилиндр. В системах второго типа дополнительно установлен аккумулятор, накапливающий сжатое насосом топливо за несколько циклов, что способствует сглаживанию пульсации давления при работе ТНВД и форсунок, позволяет производить впрыск в любой момент времени. При этом повышается точность дозирования топлива и время впрыска [2].
В настоящее время более 80 % всех выпускаемых дизельных ДВС имеет топливную аппаратуру нового поколения, а примерно 70 % оснащено системами топливоподачи Common Rail, которые являются наиболее перспективными с точки зрения снижения выбросов вредных веществ и уровня шума, а также повышения топливной экономичности [2, 3].
а б
Рис. 1. Система топливоподачи современных дизельных ДВС:а - традиционного типа;
б - система типа Common Rail
Несмотря на все достоинства современных систем топливоподачи при эксплуатации дизельных ДВС нередко возникают проблемы из-за неподходящего топлива, так как технология впрыска топлива аккумуляторного типа CRDi (Common Rail Direct injection) рассчитана на определенную степень чистоты, фракционный и химический состав топлива. Рассмотрим основные проблемы, возникающие при использовании отечественного дизельного топлива.
Наиболее частой причиной выхода из строя топливной аппаратуры является наличие в топливе механических примесей. По существующим стандартам механические примеси по массе не должны превышать 24 ppm (0,0024%). Тем не менее, количество примесей часто превышает допускаемые величины. Даже при использовании стандартных топливных фильтров мельчайшая взвесь (2-3 мкм) проникает в систему топливоподачи, вызывая активный износ управляющих систем форсунок. Учитывая, что при технологии непосредственного впрыска топлива аккумуляторного типа предусматривается от 2 до 6 циклов работы управляющего клапана-мультиплексора в течение рабочего такта цилиндра ДВС, можно вычислить, что при продолжительности пути 100 км количество циклов открытия-закрытия клапана составляет (14,4...43,2)-104. При такой частоте возвратно -поступательных движений применение некондиционного топлива приводит к очень быстрому износу детали. В результате этого износа наступает момент, когда величина объема байпасного сброса становится соизмеримой с производительностью ТНВД. В этом случае имеет место негарантированный старт двигателя, то есть двигатель либо вообще перестает заводиться, либо не может завестись самостоятельно.
Другим немаловажным фактором нормальной работы топливной аппаратуры является фракционный и химический состав. В отечественном дизельном топливе часто присутствуют смолы и большое количество углеводородов. При поступлении в систему впрыска эти вещества оседают на распылительной игле форсунки. Явление обрастания распылителя в сочетании с высокими температурами (300-350 оС) приводит к коксованию наносов, обездвиживанию иглы, что в конце концов делает невозможным подачу топлива в цилиндр. Такие негативные явления становятся возможными из-за конструктивных особенностей форсунок типа CRDi. Открывание осуществляется работой клапана-мультиплексора, который преодолевает высокое давление в топливной системе
за счет малого усилия встроенного электромагнита. При возникновении «зависания» иглы распылителя двигатель глохнет. Данный дефект является обратимым, но требует больших затрат времени и труда при ремонте (полное осушение топливного тракта и смыв смол с распылителей в ультразвуковых ваннах) Присутствие в топливе сернистых соединений вызывает коррозию элементов топливного тракта, отравление каталитического конвертера, детонационное сгорание топлива.
Причинами выхода из строя топливной аппаратуры может быть не только топливо, но и другие эксплуатационные материалы: моторное масло, топливные и масляные фильтры. Фильтры, необходимые для системы CRDi обладают довольно сложной конструкцией и использование некачественных фильтров, а также их несвоевременная замена приводит к увеличению сопротивления потоку топлива, ухудшению его фильтрования, поступлению масляных паров в камеру сгорания. Моторное масло часто содержит гетероэлементы, продукты сгорания которых при попадании в тракт рециркуляции выхлопных газов приводят к забиванию каталитического конвертера. При оседании угара некачественного моторного масла на клапане рециркуляционного тракта со временем делает невозможным его открывание или закрывание и при открытом клапане в цилиндр попадают несгоревшие газы с масляными парами, которые избыточно обогащают топливную смесь, приводят к обрастанию смолами съемных и компрессионных колец и, в итоге, к разносу двигателя.
Как видно из приведенного обзора, для предотвращения нарушений работы дизельных ДВС необходимо обеспечение качественных горюче-смазочных и расходных материалов. Это ставит на первый план необходимость ужесточения требований к производству дизельного топлива и моторных масел, а также разработки действенной системы контроля качества этих материалов.
Список литературы
1. Тер-Мкртичьян Г.Г., Тер-Мкртичьян Г.Г., Мазинг М.В. Дизельная топливная аппаратура нового поколения и проблемы ее стандартизации // Современные проблемы науки и образования, 2015. № 1-1. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://science-education.ru/ru/article/view?id=18222/ (дата обращения: 20.10.2018).
2. Двигатель КАМАЗ 740.63-400 с топливной аппаратурой аккумуляторного типа (Common Rail) «Евро-3» получил диплом «Новинка года». [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.stroyteh.ru/publication/Dvigatel_KAMAZ_74063_400_s_toplivn oi_apparaturoi_akkumulyatornogo_tipa_Common_Rail_Evro_3_poluchil/ (дата обращения: 15.10.2018).
3. Чернигов Е.И. Разновидности топливных систем дизельных двигателей // VI Международная студенческая научная конференция «Студенческий научный форум - 2014». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://scienceforum.ru/2014/article/2014001117/ (дата обращения: 18.10.2018).
