Конструкция и ремонт системы питания топливом дизеля ЗМЗ-5143.10
Принципиальная схема системы питания дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 на автомобилях УАЗ показана на рисунке 1. Топливо из правого топливного бака 12 через фильтр грубой очистки топлива 11 подается топливным электронасосом 10 под давлением к фильтру тонкой очистки топлива 8 (ФТОТ).
При давлении подаваемого электронасосом топлива больше 60-80 КПа (0,6-0,8 кгс/см 2 ) перепускной клапан 17 открывается, отводя избыточное топливо в линию слива 16.
Очищенное топливо от ФТОТ поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД) 5.
Далее топливо подается с помощью плунжера-распределителя ТНВд в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления 3 к форсункам 2, с помощью которых осуществляется впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля.
Избыточное топливо, а также попавший в систему воздух отводятся от форсунок, ТНВД и перепускного клапана по топливопроводам слива топлива в баки.
Топливный насос высокого давления (ТНВД) (Рисунок 2) распределительного типа со встроенным топливоподкачивающим насосом, корректором по наддуву и электромагнитным клапаном останова топливоподачи.
ТНВД оснащен двухрежимным механическим регулятором частоты вращения коленчатого вала.
Основной функцией насоса является дозированная по нагрузке на двигатель подача топлива в цилиндры двигателя под высоким давлением, в определенный момент времени в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.
Внимание! Не следует полностью вырабатывать топливо из системы питания, так как смазка трущихся деталей ТНВД осуществляется топливом и это неминуемо приведет к выходу ТНВД из строя.
Не допускается снятие шкива ТНВД вместе со ступицей путем отворачивания гайки 19 (Рисунок 2), крепящей ступицу, так как ступица устанавливается на валу ТНВД на конусной посадке без шпоночного или шлицевого соединения.
Сборка без специальных приспособлений не обеспечит правильность установки ТНВД относительно ВМТ 1-го цилиндра (правильность установки ступицы проверяется на специальном оборудовании при сборке или обслуживании ТНВД), что приведет к ухудшению работы и возможной поломке двигателя.
Форсунка (Рисунок 5) закрытая, с двухстадийной подачей топлива. Давление впрыска:
— первая стадия (ступень) — 19,7 МПа (197 кгс/см 2 )
— вторая стадия (ступень) — 30,9 МПа (309 кгс/см 2 )
Фильтр тонкой очистки топлива (ФТОТ) (Рисунок 4) служит для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунок.
Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунок являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3 — 5 мкм.
Важной функцией фильтра является также задержание и отделение воды, содержащейся в топливе.
Попадание влаги во внутреннее пространство ТНВД может привести к выводу последнего из строя по причине образования коррозии и износа плунжерной пары.
Задержанная фильтром вода собирается в отстойнике фильтра, откуда должна периодически удаляться через сливную пробку 7. Слив отстоя из ФТОТ производить через каждые 5000 км пробега автомобиля.
Подсоединение шлангов подвода топлива, отвода очищенного топлива и шлагов слива топлива к штуцерам, установленным на ФТОТ, производить в соответствии с рисунком.
Перепускной клапан 1 (Рисунок 3) шарикового типа ввернут в штуцер 3, который установлен на фильтре тонкой очистки топлива.
Перепускной клапан предназначен для перепуска избыточного топлива, подаваемого топливным электронасосом в линию слива топлива в баки.
При давлении топлива 60-80 КПа (0,6-0,8 кгс/см 2 ) перепускной клапан открывается, перепуская часть топлива из штуцера 10 подвода топлива в штуцер 7 линии слива.
При правильно подобранной характеристике топливного электронасоса перепускной клапан не требуется.
Техническое обслуживание системы питания
Обслуживание системы заключается в периодическом сливе отстоя из фильтров и баков и замене фильтрующего элемента фильтра тонкой очистки топлива.
Слив отстоя из фильтра тонкой очистки топлива проводить через каждые 5 000 км пробега, а из фильтра грубой очистки топлива и баков — при каждом ТО — 1.
Для слива отстоя из фильтра грубой очистки и баков необходимо отвернуть пробки фильтра и баков и слить отстой до появления чистого топлива (не менее 200 мл).
Для слива отстоя из фильтра тонкой очистки топлива следует надеть на штуцер клапана слива отстоя шланг и отвернуть клапан. После появления из шланга чистого топлива завернуть клапан.
Для замены фильтрующего элемента фильтра тонкой очистки топлива выполнить следующее:
1. Отвернуть корпус с фильтрующим элементом 6 (Рисунок 4).
2. Смазать прокладку 5 на корпусе нового фильтрующего элемента чистым дизельным топливом.
3. Завернуть новый корпус с фильтрующим элементом до соприкосновения прокладки 5 с подогревателем 4, после чего довернуть фильтр на 1-1,5 оборота.
После обслуживания системы питания и ремонта, связанного с ее разгерметизацией, а также после длительного простоя двигателя следует удалить воздух из системы.
Для выпуска воздуха из системы подачи топлива надо ослабить пробку выпуска воздуха на фильтре тонкой очистки топлива (3, Рисунок 4), включить топливный электронасос поворотом ключа в выключателе пуска в положение «I» до момента истечения из-под пробки топлива без пузырьков воздуха.
Топливный электронасос автоматически выключится после 20 с работы.
При необходимости повторно включить электронасос.
Завернуть пробку выпуска воздуха.
Если двигатель не запускается, то остались незаполненными топливопроводы высокого давления и форсунки.
Для прокачивания топливопроводов высокого давления и форсунок необходимо выполнить следующие действия:
Внимание! Топливопроводы высокого давления рекомендуется устанавливать на двигатель только один раз. Повторная установка не гарантирует надежную герметизацию стыков и долговременную работу топливопровода.
— обложить жгутами из чистой ветоши места соединений топливопроводов высокого давления с форсунками;
— ослабить соединения топливопроводов высокого давления с форсунками;
— произвести прокрутку двигателя стартером не более 15 с до момента появления топлива в местах соединений. При необходимости повторить прокрутку не раньше, чем через 1 мин;
— затянуть гайки топливопроводов с Мкр 21,6 — 24,5 Нм (2,2 — 2,5 кгсм).
Форсунки
Проверку форсунок рекомендуется проводить на специальном стенде типа М1.017.000 производства «ЯЗДА» при температуре окружающего воздуха 20˚с.
Сначала необходимо проверить форсунки на давление начала подъема иглы, которое определяют по значению давления в момент впрыска топлива.
Каждая форсунка должна быть настроена на подъём иглы при давлении: первая ступень — 19 — 20,4 МПа (190 — 204 кгс/см 2 )
При отклонении контрольного давления от нормы форсунку браковать.
Проверить форсунку на качество распыливания.
Качество распыливания считается удовлетворительным, если топливо впрыскивается в атмосферу в туманообразном состоянии, без сплошных струек, легко различимых местных сгущений, и равномерно распределяется по поперечному сечению конуса струи и по каждому отверстию распылителя.
Начало и конец впрыска должны быть четкими и сопровождаться характерным звуком отсечки.
В случае неудовлетворительного качества распыливания произвести промывку форсунки чистым отстоянным дизельным топливом и повторную проверку на стенде.
При обнаружении подтекания топлива по конусу распылителя или при заедании иглы распылитель с иглой браковать
Внимание! Распылитель и игла составляют прецизионную пару, в которой замена одной какой-либо детали недопустима.
Момент затяжки гайки распылителя 3,4 — 4,4 даНм (3,5 — 4,5 кгсм), штуцера форсунки 3,9 — 4,9 даНм (4 — 5 кгсм).
ТНВД
ТНВД рекомендуется проверять на стендах типа EPS 604, EPS 704 фирмы BOSCH (Германия), НЦ 108-1318 фирмы MOTORPAL (Чехия) или отечественного производства с характеристиками, соответствующими характеристикам вышеперечисленных стендов.
Стенд для проверки ТНВД должен быть оборудован:
— механизмом, обеспечивающим бесступенчатое изменение числа оборотов приводного вала в диапазоне от 0 до 4700 мин -1
— устройством для установки и закрепления испытуемого ТНВД без снятия дополнительных устройств;
— выводом с напряжением 12 В;
— фильтрами грубой и тонкой очистки топлива;
— топливоподкачивающей системой, обеспечивающей давление на входе в ТНВД от минус 0,2 кгс/см 2 до 20 кгс/см 2 и расходом топлива до 150 л/ч;
— устройством для измерения и отбора порций топлива, подаваемого ТНВД по цилиндрам;
— суммирующим счетчиком количества ходов плунжера, сблокированным с устройством для измерения и отбора порций топлива;
— тахометром для установки скоростного режима;
— лимбом для проверки чередования подач по цилиндрам;
— эталонными трубками высокого давления наружным и внутренним диаметрами 6,00 и 2,00 мм соответственно, длиной 450 мм;
— форсунками DNK 1 688 901 027 BOSCH (Германия);
— тестером впрыска топлива типа AVL 873 (Австрия);
— необходимым количеством манометров, вакуумметров и трубопроводов.
Для обеспечения точности проверки ТНВД оборудование стенда должно отвечать следующим требованиям:
— привод стенда должен обеспечивать постоянство числа оборотов приводного вала в пределах ± 5 мин -1
— пеногасители должны иметь одинаковую пропускную способность с разницей не более 0,5 см 3 /1000 ходов плунжера при (2000 ± 10) мин -1 приводного вала и полной подаче топлива;
— стендовые бюретки (в случае визуальной проверки равномерности подачи) должны быть первого класса точности по ГОСТ 1770 и обеспечивать точность замера не менее 0,2 см 3 для объемов от 20 до 150 см 3
— бюретки, пеногасители и устройства для измерения количества топлива должны быть герметичны, при полностью наполненной бюретке не должно быть утечки топлива в течение 5 мин.;
— счетчик количества циклов впрыска должен отсчитывать 2000 циклов с точностью до одного;
— тахометр должен обеспечивать точность замера числа оборотов в пределах ± 5 мин -1
— лимб должен иметь градуировку через 1° и нониус с ценой деления не более 0°20’;
— манометры и вакуумметры должны быть не ниже класса точности 1,6 по ГОСТ 2405 и иметь цену деления не более 0,1 кгс/см 2 для манометров до 4 кгс/см 2 и 1 кгс/см 2 — для манометров до 40 кгс/см 2 ;
— топливопроводы низкого давления должны иметь внутренний диаметр 8 мм (Рукав 8х15-1 ГОСТ 10362-76), штуцер подвода отсечного топлива от форсунок (17, Рисунок 2) должен быть заглушен технологической пробкой.
Рекомендации и неисправности двигателя ЗМЗ-5143.10
— запрещается полностью вырабатывать топливо из системы питания, так как смазка трущихся деталей ТНВД осуществляется топливом и это неминуемо приведет к выходу ТНВД из строя;
— не начинайте движение на автомобиле сразу после запуска холодного двигателя. Необходимо поработать 3. 5 минут на минимальных оборотах холостого хода для прогрева турбокомпрессора с целью исключения задевания колеса турбины за корпус, вероятность которого возрастает по мере износа подшипников скольжения турбокомпрессора;
— перед остановкой двигателя после длительной работы на больших нагрузках необходимо поработать 3. 5 минут на минимальных оборотах холостого хода для охлаждения корпуса турбины турбокомпрессора и предотвращения закоксовывания смазочного масла в подшипниках скольжения турбокомпрессора;
— запрещается регулировать с помощью гайки длину штока пневмокамеры турбокомпрессора. длина штока строго отрегулирована заводом- изготовителем турбокомпрессоров и ее изменение приведет либо к падению мощности двигателя, либо к резкому увеличению нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма и преждевременному выходу двигателя из строя;
— не допускайте перегрева двигателя. При загорании сигнализатора перегрева охлаждающей жидкости перевести работу двигателя на холостой ход при частоте вращения коленчатого вала 1500. 2000 мин -1 на 3. 5 минут для плавного снижения температуры перегретых деталей и лишь после этого можно остановить двигатель. Выявить и устранить причину перегрева;
— при появлении в работающем двигателе выделяющихся шумов и стуков следует выяснить причину их возникновения и до устранения неисправности двигатель не эксплуатировать. В холодном двигателе после запуска возможно появление стуков гидроопор клапанов и гидронатяжителей. По мере прогрева двигателя стуки должны исчезнуть;
— не допускается эксплуатация двигателя с горящим сигнализатором аварийного давления масла. Это приведет к выходу из строя газораспределительного механизма и подшипников коленчатого вала;
— при эксплуатации не нарушайте герметичность системы вентиляции картерных газов и не допускайте работу двигателя при открытой маслозаливной горловине. Это может привести к выходу из строя турбокомпрессора, повышенному уносу масла с картерными газами и загрязнению окружающей среды;
— запрещается эксплуатировать двигатель без термостата. двигатель без термостата работает при низкой температуре охлаждающей жидкости. В результате ускоряется его износ, увеличивается расход топлива, а также при выходе на высокие обороты и нагрузку возможен задир подшипников коленчатого вала, опор распределительных валов и выход из строя газораспределительного механизма;
— запрещается эксплуатация двигателя с отсоединенными или негерметичными вакуумными шлангами клапана рециркуляции отработавших газов и усилителя тормозов. При нарушении герметичности вакуумных шлангов, вакуумной камеры усилителя тормозов и пневмокамеры клапана рециркуляции вакуумный насос будет нагнетать воздух в картер двигателя, что приведет к повышению давления в картере двигателя и повышенному расходу масла на угар, в результате чего двигатель может «пойти вразнос».
Пуск и остановка двигателя
Топливо и масло должны соответствовать сезону эксплуатации.
Для облегчения пуска двигателя в зимнее время допускается разбавлять летнее топливо (Л-0,2-40) керосином в количестве не более 20 % от объема топлива.
Перед запуском двигателя провести ежедневное обслуживание двигателя: проверить уровень масла, охлаждающей жидкости, герметичность систем питания, смазки, охлаждения, вентиляции картера.
Внимание! Во время запуска двигателя на педаль акселератора не нажимать!
После запуска холодного двигателя необходимо дать ему поработать на минимальных оборотах холостого хода в течение 3. . .5 мин, для приведения турбокомпрессора в рабочее состояние.
После начала движения на непрогретом двигателе не следует его эксплуатировать на высоких оборотах и нагрузке до достижения температуры охлаждающей жидкости плюс 60 °С. Это приведет к повышенному износу деталей двигателя, увеличенному расходу топлива и может послужить причиной выхода двигателя из строя.
Пуск двигателя при температуре охлаждающей жидкости ниже плюс 23˚с
Включить свечи накаливания, для чего повернуть ключ в выключателе пуска двигателя, находящегося на рулевой колонке, из положения «0» в положение «1». Подождать пока не погаснет, после повторного загорания, контрольная лампа включения свечей накаливания.
При температуре окружающего воздуха ниже минус 15 °с выполнить 2-3 включения свечей накаливания. Для повторного включения свечей вернуть ключ в положение «0».
Выключить сцепление и включить стартер (положение «II» ключа). Стартер держать включенным до пуска двигателя, но не более 15 секунд.
Если двигатель не пускается или глохнет вернуть ключ в положение «0» и произвести повторную попытку запуска двигателя с включением свечей накаливания, как указано выше. Повторное включение стартера производить не ранее чем через 15-20 секунд.
Если двигатель не пускается после трех попыток, прекратить пуск, выяснить и устранить неисправность.
Пуск двигателя при температуре охлаждающей жидкости выше плюс 23˚с
Последовательность операций остается такой же, как и в случае пуска двигателя при температуре охлаждающей жидкости ниже плюс 23˚с, при этом не происходит повторное загорание контрольной лампы включения свечей накаливания, так как свечи накаливания не включаются.
Остановка двигателя
Останавливать двигатель следует поворотом ключа выключателя пуска в положение «0».
После длительной работы двигателя на большой нагрузке необходимо дать ему поработать 3-5 мин на минимальных оборотах холостого хода. Невыполнение данного мероприятия приведет к преждевременному выходу турбокомпрессора из строя.
Обкатка двигателя в составе автомобиля
Долговечность двигателя в значительной степени зависит от приработки деталей двигателя в период обкатки.
Продолжительность обкатки установлена 2500 км пробега.
В период обкатки:
— проверять натяжение ремней привода вспомогательных агрегатов, так как в период обкатки происходит их наибольшая вытяжка;
— частота вращения коленчатого вала двигателя при пробеге автомобилем первых 2500 км не должна превышать 3000 мин -1 и быть не менее 1000 мин -1 при работе под нагрузкой. своевременно переходите на соответствующую передачу в зависимости от условий движения;
— начинать движение на автомобиле следует только на первой передаче;
— нагрузка автомобиля в период обкатки не должна превышать 0,5 максимальной.
Надежная работа двигателя ЗМЗ-5143.10 во многом зависит от качества технического обслуживания и ремонта. Квалифицированный ремонт возможен в условиях специализированных станций, обеспеченных специальным инструментом, квалифицированным персоналом, соблюдающим необходимую культуру производства.
Возможные неисправности двигателя и методы их устранения
двигатель не пускается
— недостаточно топлива в баках — Залить топливо в баки
— нет подачи топлива из бака в двигатель — Проверить подачу топлива в двигатель
— загрязнен фильтр тонкой очистки топлива — Заменить фильтрующий элемент топливного фильтра
— загрязнен фильтр-отстойник — Промыть и продуть сжатым воздухом давлением не более 98 кПа (1 кгс/см 2 ) корпус фильтра и фильтр
— загрязнен сетчатый фильтр приемной трубки топливного бака — Промыть и продуть сжатым воздухом сетчатый фильтр
— вода в топливе — Слить отстой воды из топливных баков после 12-часовой стоянки или заменить топливо, слить отстой воды из топливных фильтров
— заправлено летнее топливо при температуре окружающего воздуха ниже минус 5 ˚с — В теплом помещении заменить топливо на зимнее, при отсутствии теплого помещения прогреть топливопроводы, фильтры и бак горячей водой и заменить топливо
— негерметичность системы питания, воздуха в трубопроводах от топливного бака до топливоподкачивающего насоса — Подтянуть соединения. Заменить негерметичные участки трубопровода
— разряжен аккумулятор (стартер не прокручивает двигатель) — Зарядить аккумулятор
— отказ свечей накаливания или реле свечей накаливания (при холодном пуске, когда температура охлаждающей жидкости ниже плюс 23˚С) — Заменить свечи накаливания или реле свечей
— неисправен стартер — Заменить или отремонтировать стартер
— воздушная пробка в системе подачи топлива — Прокачать топливную систему и стравить воздух
— не работает топливный электронасос — Проверить цепь питания насоса или заменить насос
— угол опережения впрыска топлива не соответствует требуемому (при неквалифицированном обслуживании или ремонте) — Проверить установку ТНВД
— неисправен ТНВД — Проверить ТНВД на стенде и при необходимости заменить
— неправильная установка фаз газораспределения, вытяжка цепи привода ГРМ — Отрегулировать фазы газораспределения
двигатель не развивает полной мощности
— негерметично соединение ресивера с корректором по наддуву — Устранить негерметичность
— недостаточная подача топлива из бака — См. подпункты «двигатель не пускается»
— неисправна одна или несколько форсунок — Проверить и заменить неисправные форсунки
— неисправность ТНВД — Проверить ТНВД на стенде и при необходимости заменить
— негерметичны соединения воздухопровода от турбокомпрессора до впускной трубы — Подтянуть хомуты, при необходимости заменить соединительные патрубки и прокладки. Проверить герметичность соединений
— отклонение фаз газораспределения — Отрегулировать фазы газораспределения (см. Проверка и регулирование фаз)
— неисправен турбокомпрессор — Проверить задевание лопаток насосного колеса за корпус компрессора, износ или повреждение лопаток насосного колеса. При необходимости ремонта турбокомпрессора заменить ТКР или обратиться на специализированное ремонтное предприятие
— не открывается один или более клапанов из-за разрушения рычагов привода клапанов — Заменить неисправные детали
двигатель дымит
1.1 Неполное сгорание топлива:
а) засорен воздушный фильтр — Заменить фильтрующий элемент воздушного фильтра
б) неправильная установка ТНВД — более поздний впрыск топлива — Проверить установку ТНВД с помощью штифтов и при необходимости отрегулировать
в) неудовлетворительное качество распыливания топлива форсунками — Проверить форсунки на стенде и при необходимости заменить неисправные форсунки
г) зависание клапана рециркуляции в открытом положении — Проверить подвижность клапана и при необходимости заменить клапан рециркуляции
д) негерметичность соединения воздухопровода от турбокомпрессора до впускной трубы — Подтянуть хомуты, при необходимости заменить соединительные патрубки
1.2 Повышенный расход масла:
а) повышенный расход масла через систему — Проверить и восстановить герметичность вакуумных систем усилителя тормозов и рециркуляции отработавших газов вентиляции картера двигателя — нарушение герметичности вакуумной системы
б) засорен маслоотделитель — Очистить маслоотделитель
в) изношены цилиндры или поршневые кольца — Произвести ремонт двигателя
г) изношены маслосъемные колпачки клапанов двигателя — Заменить маслосъемные колпачки
д) износ подшипников турбокомпрессора — Заменить ТКР или обратиться на специализированное ремонтное предприятие
е) моторное масло не соответствует рекомендуемому для применения — Заменить моторное масло
Белый дым
а) попадание охлаждающей жидкости в цилиндры двигателя из-за разрушения головки цилиндров или прокладки головки цилиндров — Заменить неисправную деталь
б) некачественное топливо — Заменить топливо в баке
в) неисправна топливная форсунка — Проверить форсунки на стенде и при необходимости заменить неисправные форсунки
3) Отклонение фаз газораспределения — Отрегулировать фазы газораспределения
Неравномерная работа двигателя
нарушена нормальная подача топлива к двигателю — См. «двигатель не пускается»
Низкое давление масла
— уровень масла в двигателе ниже минимально допустимого — долить масло до верхней метки на масляном щупе
— масло низкого качества — Применять масло согласно руководству по эксплуатации автомобиля
— засорен масляный фильтр — Заменить масляный фильтр
— неисправен датчик указателя давления или указатель давления масла — Заменить датчик или указатель давления масла
— неисправен редукционный клапан масляного насоса — Заменить редукционный клапан
— повышенные зазоры в масляном насосе — Заменить масляный насос
— перегрев двигателя — Устранить его причину
— изношены вкладыши коленчатого вала — Произвести ремонт двигателя
Перегрев двигателя
— мало охлаждающей жидкости в системе охлаждения — Уровень жидкости на холодном двигателе должен быть на уровне или выше на 3-4 см метки MIN на расширительном бачке
— высокая температура окружающего воздуха — Перейти на пониженную передачу и продолжать движение. В случае дальнейшего повышения температуры охлаждающей жидкости остановиться и определить причину
— неисправен термостат — Заменить термостат
— недостаточное натяжение ремней привода вспомогательных агрегатов — Отрегулировать натяжение ремней
— износ крыльчатки водяного насоса — Заменить крыльчатку
— засорение наружной поверхности радиатора — Промыть наружную поверхность радиатора или продуть сжатым воздухом
— засорение системы охлаждения — Промыть систему охлаждения
Двигатель долго прогревается до рабочей температуры
— низкая температура окружающего воздуха — Утеплить капот автомобиля
— неисправен термостат — клапан термостата не закрывается — Заменить термостат
— неисправность датчика указателя температуры охлаждающей жидкости или его цепи — При включенном замке зажигания без запуска двигателя замкнуть провод датчика на массу. Если стрелка переместилась в конец шкалы — неисправен датчик. В противном случае неисправен жгут
Повышение уровня масла
— негерметичность уплотнений и стенок деталей, разделяющих полости системы смазки и охлаждения — Заменить дефектные детали
Стук в двигателе
— износ шатунных или коренных подшипников коленчатого вала, деталей цилиндро-поршневой группы, газораспределительного механизма — Отремонтировать двигатель (заменить изношенные детали)
— встреча клапанов с поршнем из-за отклонения фаз газораспределения — Отрегулировать фазы газораспределения — Проверить состояние деталей газораспределительного механизма (звездочек, гидронатяжителей, цепей, успокоителей). При обнаружении износа деталей произвести их замену
— стук гидроопор клапанов — Если стук не исчез через 30 мин после пуска и прогрева двигателя — заменить дефектные гидроопоры
— стук гидронатяжителей — Заменить или отремонтировать неисправный гидронатяжитель
