Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
Moduł 3
Diagnostyka układów zasilania silników z ZI i z ZS 
pojazdów samochodowych
1. Wymagania dotyczące norm czystości s...
5. Diagnozowanie silników z ZS sterowane elektronicznie (np. w układ zasobnikowy)
1. Wymagania dotyczące norm czystości sp...
Szczególnym przypadkiem jest, gdy wartość tego współczynnika jest równa jeden, wówczas
mieszankę taką nazywamy stechiometr...
Tabela 3.2. Przykładowe dopuszczalne zawartości szkodliwych składników spalin silników z
zapłonem samoczynnym
Nazwa normy ...
2. Diagnostyka elektronicznego układu sterowania silnika z ZI i z ZS
Diagnostyka   układu   sterowania   silnika   zostani...
W układzie wtryskowym sterowanym elektronicznie wyróżniamy trzy główne obwody:
• Obwód zasilania paliwem;
• Obwód zasilani...
Rys. 3.2. Elementy elektronicznego systemu sterowania pracą silnika Bosch Motronic [4]
Głównym elementem jest komputer (st...
1) Czujnik położenia wału korbowego[1] – przekazuje informacje o obrotach i fazie
pracy poszczególnych cylindrów, synchron...
Rys. 3.4. Złącze diagnostyczne [2]
Po skomunikowaniu  się  testera  diagnostycznego  z komputerem  sterującym  możliwe jes...
3. Diagnostyka mechanicznego układu sterowania  silnika
Mechaniczne   sterowanie   silnika   omówione   zostanie   na   pr...
W obwodzie paliwa o wysokim ciśnieniu dostarczone paliwo przez pompę zasilającą jest
przetłaczane przez sekcję tłoczącą, d...
najczęściej mechaniczne regulatory połączone z listwą zębatą pompy, wykorzystujące w
swoim działaniu zmianę wartości siły ...
W związku z możliwością powstawania w spalinach silnika z ZS składników spalin, które
wpływają toksycznie na środowisko na...
4. Diagnostyka czujników
Czujniki   odpowiadają   za   bieżącą   kontrolę   określonych   parametrów   pracy   silnika   i...
Rys. 3.8. Schemat dwustanowej sondy lambda [4]: 1 – osłona rurkowa ze szczelinami, 2 –
aktywny trzon z warstwą katalityczn...
Rys.   3.10.   Potencjometryczny   czujnik   położenia   przepustnicy   z   dwoma   zakresami
pomiarowymi [4]: 1 – obudowa...
5. Diagnozowanie   silników   z   ZS   sterowane   elektronicznie   (np.   w   układ
zasobnikowy).
Diagnostykę   zasobniko...
Bibliografia:
1. Kubiak P., Zalewski M., Pracownia diagnostyki pojazdów samochodowych, WKiŁ, 
Warszawa 2012
2. Trzeciak K....
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Diagnostyka układów zasilania silników

Diagnostyka układów zasilania silników

  • Login to see the comments

Diagnostyka układów zasilania silników

  1. 1. Moduł 3 Diagnostyka układów zasilania silników z ZI i z ZS  pojazdów samochodowych 1. Wymagania dotyczące norm czystości spalin 2. Diagnostyka elektronicznego układu sterowania silnika z ZI i z ZS 3. Diagnostyka mechanicznego układu sterowania  silnika 4. Diagnostyka czujników
  2. 2. 5. Diagnozowanie silników z ZS sterowane elektronicznie (np. w układ zasobnikowy) 1. Wymagania dotyczące norm czystości spalin W silnikach pojazdów samochodowych stosuje się silniki spalinowe. Przetwarzają one energię zawartą w paliwie na pracę mechaniczną. Pierwszym etapem tej pracy jest przygotowanie i spalenie   mieszanki   paliwowo   –   powietrznej.   Paliwem   jest   najczęściej   mieszanka węglowodorów: dla silników z zapłonem iskrowym – benzyna, dla silników z zapłonem samoczynnym – olej napędowy. Idealne warunki spalania pozwalają na otrzymanie w wyniku procesu spalania energii, wody i dwutlenku węgla. W rzeczywistych warunkach, gdzie istnieją ograniczenia typu: ograniczony czas   przebiegu   procesu,   niejednorodność   składu   mieszanki   itp.   mieszanka   paliwowo   – powietrzna ulega spalaniu niezupełnemu lub niecałkowitemu. Podczas spalania niezupełnego w spalinach pozostaje jeszcze pewna część gazów palnych (np. tlenek węgla) – jest to proces charakterystyczny dla silników z zapłonem iskrowym. Spalanie niecałkowite natomiast występuje głównie w silnikach z zapłonem samoczynnym i w spalinach można zauważyć cząstki palne (sadza), czyli część węgla nie zostaje spalona. Związane jest to głównie z gorszymi warunkami wytworzenia mieszanki palnej oraz krótszym okresem spalania mieszanki. W przypadku silników spalinowych wprowadzone zostało pojęcie współczynnik nadmiaru powietrza. Ma on charakteryzować iloraz rzeczywistej ilości powietrza zawartego w spalanej mieszance   (L),   do   teoretycznej   ilości   powietrza   niezbędnej   do   spalania   całkowitego   i zupełnego   paliwa   zawartego   w   mieszance   palnej   (Lt).   Z   matematycznego   punktu przedstawiamy tą zależność następującym wzorem: λ= L Lt Gdzie:  – współczynnik nadmiaru powietrza,λ L – rzeczywista ilość powietrza zawartego w spalanej mieszance, Lt  – teoretyczna ilość powietrza niezbędna do spalania całkowitego i zupełnego paliwa zawartego w mieszance palnej Współczynnik ten nie ma miana (jest bezwymiarowy). Jeżeli jego wartość jest mniejsza od jedności, to mieszankę nazywamy bogatą (występuje nadmiar paliwa lub niedobór powietrza). W przypadku, gdy wartość tego współczynnika jest większa od jedności, to mieszankę taką nazywamy ubogą (w mieszance jest zbyt mało paliwa, lub zbyt dużo powietrza). 2
  3. 3. Szczególnym przypadkiem jest, gdy wartość tego współczynnika jest równa jeden, wówczas mieszankę taką nazywamy stechiometryczną, niekiedy nazywaną również idealną. Silniki z zapłonem iskrowym pracują na ogół na mieszankach, dla których wartość tego współczynnika mieści się w granicach 0,4 ÷ 1,4. Natomiast silniki z zapłonem samoczynnym pracują na mieszankach ubogich, tj. wartość współczynnika wynosi 1,15 ÷ 1,7. W silnikach doładowanych osiąga wartość nawet powyżej 2. Jak zostało wcześniej wspomniane proces spalania paliwa (inaczej nazywany utlenieniem) przebiega w silniku w ograniczonych warunkach. Również paliwo nie jest czystym pod względem chemicznym węglem. Z tego względu spaliny to nie tylko dwutlenek węgla i woda, ale wiele innych składników. Składniki spalin najogólniej możemy podzielić na: a) nietoksyczne: • tlen O2, • dwutlenek węgla CO2, • woda (najczęściej w postaci pary wodnej) H2O, • azot N2. b) toksyczne: • tlenek węgla CO, • węglowodory HC • tlenki azotu NOx, • tlenki siarki SO2, SO3, • sadza C (nazywana również cząstką stałą spalin), • związki ołowiu Pb. W   celu   eliminowania   zanieczyszczenia   środowiska   naturalnego,   zwłaszcza   toksycznymi składnikami spalin, zostały ustanowione normy dopuszczalne dla składników spalin. W krajach europejskich normy takie nazywa się EURO, przy czym po tym wyrażeniu występuje cyfra rzymska określająca kolejną wersję normy. W tabeli 3.1. przedstawione zostały główne dopuszczalne normy emisji toksycznych składników spalin dla silników z zapłonem iskrowym, natomiast w tabeli 3.2. dla silników z zapłonem samoczynnym. Tabela 3.1. Przykładowe dopuszczalne zawartości szkodliwych składników spalin silników z zapłonem iskrowym. Nazwa normy Składnik spalin CO [g/km] HC [g/km] NOx [g/km] EURO   III   – obowiązuje   od  2000 roku 2,30 0,2 0,15 EURO   IV   – obowiązuje   od  2005 roku 1,0 0,1 0,08 Źródło: Tabela – opracowanie własne, na podstawie:  http://pl.wikipedia.org/wiki/Europejski_standard_emisji_spalin 3
  4. 4. Tabela 3.2. Przykładowe dopuszczalne zawartości szkodliwych składników spalin silników z zapłonem samoczynnym Nazwa normy Składnik spalin CO [g/km] HC   +   NOx [g/km] NOx [g/km] Cząstki stałe PM EURO   III   – obowiązuje   od 2000 roku 0,64 0,56 0,5 0,05 EURO   IV   – obowiązuje   od 2005 roku 0,5 0,3 0,25 0,25 Źródło: Tabela – opracowanie własne, na podstawie:  http://pl.wikipedia.org/wiki/Europejski_standard_emisji_spalin W celu dokonania pomiarów zawartości składników spalin podczas badania technicznego pojazdu stosuje się urządzenia zwane analizatorami spalin. W celu bieżącej kontroli spalanej mieszanki paliwowo – powietrznej, a ściśle mówiąc produktów spalania – tlenu pozostałego w stosuje się   czujnik(lub kilka czujników) zwany sondą lambda ( ).   Informacja dotyczącaλ aktualnie dostarczanej mieszanki jest przekazywana do komputera sterującego pracą silnika, którego   zadaniem   jest   takie   sterowanie   parametrami   spalanej   mieszanki,   aby   uzyskiwać możliwie optymalne parametry pracy silnika, przy jednocześnie zachowanej dopuszczalnej emisji składników szkodliwych z silnika. 4
  5. 5. 2. Diagnostyka elektronicznego układu sterowania silnika z ZI i z ZS Diagnostyka   układu   sterowania   silnika   zostanie   omówiona   na   podstawie   sterowania elektronicznego silnika z zapłonem iskrowym, z pośrednim, wielopunktowym wtryskiem paliwa. Układ taki przedstawiony został na rysunku 3.1.  Rys. 3.1. Schemat układu wtryskowego benzyny sterowanego elektronicznie[4]: 1 – filtr paliwa z węglem aktywnym, 2 – elektromagnetyczny zawór recyrkulacji spalin, 3 – wentylator dotłaczania  powietrza,  4  – zawór regeneracyjny  filtra  z  węglem  aktywnym,  5  – zawór odprowadzania par paliwa do spalenia w silniku, 6 – czujnik ciśnienia powietrza w kolektorze dolotowym, 7 – regulator ciśnienia paliwa, 8 – cewka zapłonowa, 9 – czujnik położenia wałka rozrządu,   10   –   przepływomierz   powietrza,   11   –   wtryskiwacz   paliwa,   12   –   zawór elektromagnetyczny dotłaczanego powietrza, 13 – czujnik położenia przepustnicy, 14 – zawór powietrza dodatkowego, 15 – czujnik temperatury zasysanego powietrza, 16 – filtr paliwa, 17 – czujnik spalania stukowego, 18 – czujnik temperatury cieczy chłodzącej, 19 – elektroniczny sterownik silnika, 20 – pneumatyczny zawór recyrkulacji spalin, 21 – czujnik położenia i prędkości   obrotowej  wału   korbowego,   22  –   czujnik   tlenu   w   spalinach   przed   reaktorem katalitycznym, 23 – transmisja danych do innych sterowników i do celów diagnostycznych, 24 – czujnik ciśnienia par paliwa w zbiorniku, 25 – czujnik tlenu w spalinach za reaktorem katalitycznym, 26 – lampka kontrolna MIL, 27 – elektryczna pompa paliwa, 28 – czujnik opóźnienia pojazdu. 5
  6. 6. W układzie wtryskowym sterowanym elektronicznie wyróżniamy trzy główne obwody: • Obwód zasilania paliwem; • Obwód zasilania powietrzem; • Obwód sterowania elektronicznego. Zadaniem   obwodu   zasilania   paliwem   jest   dostarczenie   określonej   ilości   paliwa   w odpowiednim momencie do wtryskiwaczy. Ciśnienie paliwa wytwarza elektryczna pompa paliwa, pobierając je z zbiornika paliwa. Paliwo to musi być wstępnie przefiltrowane, w celu zabezpieczenia pompy przed uszkodzeniem przez cząstki znajdujące się w paliwie. Z pompy paliwo jest tłoczone przewodami do filtra paliwa, a następnie do zasobnika paliwa. Z zasobnika jest ono pobierane przez wtryskiwacze i podawane do kolektora dolotowego, gdzie miesza się z doprowadzonym powietrzem. Tak powstałą mieszanka po otwarciu zaworu dolotowego trafia do cylindra, gdzie jest spalana. W celu utrzymania ciśnienia paliwa na możliwie stałym poziomie w układzie stosuje się regulator ciśnienia paliwa. Umożliwia on w zależności od rodzaju układu na utrzymanie ciśnienia na poziomie 0,3 ÷ 0,45 MPa.   Jak wspomniano   wcześniej   paliwo   jest   wtryskiwane   do   kolektora   dolotowego   poprzez wtryskiwacze paliwa. Wielkość dawki paliwa jest ustalana w komputerze sterującym zwanym inaczej jednostką sterującą, na podstawie wielu parametrów np.: prędkość obrotowa silnika, temperatura pracy, wychylenie przepustnicy itp. Ustalany jest czas otwarcia wtryskiwacza, przy którym przez otwartą dyszę paliwo trafia do kolektora dolotowego w pobliże zaworów dolotowych, tak aby mieszanka paliwowo­powietrzna trafiała w całości i jak najszybciej do cylindrów.  Wtryskiwacze [1] są szybkimi i dokładnymi zaworami, otwierającymi przepływ paliwa na założony czas, rzędu milisekund, i zespolonymi z odpowiednią dyszą, rozpylającą wypływające pod ciśnieniem paliwo, w celu jak najszybszego odparowania i wymieszania z powietrzem   w   układzie   dolotowym   lub   w   cylindrze.   Obecnie   powszechnie   używane wtryskiwacze to zawory sterowane elektromagnetycznie z iglicą ułożoną podłużnie względem dyszy i kanału paliwa.  Zadaniem obwodu zasilania powietrzem jest przede wszystkim dostarczenie do cylindrów powietrza   niezbędnego  do  spalania  paliwa.  Z  punktu   widzenia   sterowania  pracą  silnika najważniejszy dla komputera sterującego jest pomiar ilości dostarczanego paliwa. Określanie ilości   ładunku   może   być   określone   poprzez   bezpośredni   pomiar   ilości   powietrza (przepływomierz powietrza) lub w sposób pośredni – pomiar ciśnienia powietrza w kolektorze dolotowym.   Sygnały   uzyskane   z   powyższych   czujników   są   przetwarzane   w   komputerze sterującym, a wraz z sygnałem określającym prędkość obrotową silnika służą do określenia podstawowej dawki wtryskiwanego paliwa, realizowanej przez odpowiedni czas otwarcia wtryskiwacza. Obwód sterowania elektronicznego odpowiedzialny jest za sterowanie i regulację pracą silnika w zależności od zadanych warunków pracy. Układ taki składa się z wielu elementów, których wzajemne powiązania i funkcje przedstawia rys. 3.2. 6
  7. 7. Rys. 3.2. Elementy elektronicznego systemu sterowania pracą silnika Bosch Motronic [4] Głównym elementem jest komputer (sterownik), który na podstawie sygnałów uzyskanych z poszczególnych czujników rozpoznaje obecny stan pracy silnika i umożliwia sterowanie pracą elementów   wykonawczych,   zgodnie   z   zadanymi   warunkami   pracy,   np.   przyspieszanie, hamowanie silnikiem itp. Komputer uzyskuje informacje z następujących czujników: 7
  8. 8. 1) Czujnik położenia wału korbowego[1] – przekazuje informacje o obrotach i fazie pracy poszczególnych cylindrów, synchronizuje pracę układu sterowania z mechaniką silnika i jego stanem pracy (np. obroty jałowe, maksymalne); 2) Czujnik przepływu powietrza dolotowego (czasem w formie czujnika ciśnienia) [1] – daje informację o ilości powietrza zasysanego przez silnik w jednostce czasu; 3) Czujnik   lub   czujniki   zawartości   tlenu   w   spalinach   (sondy   lambda)   [1]   –   daje informację o rzeczywistej stechiometrii spalania w silniku (mieszanka uboga, bogata) i pozwala utrzymać optymalny skład mieszanki i spalin w danym momencie pracy silnika; 4) Czujnik położenia przepustnicy (lub przepustnicy elektronicznej, bez mechanicznego połączenia z pedałem gazu) – informuje o aktualnym kącie otwarcia przepustnicy; 5) Czujnik położenia pedału hamulca – przekazuje informację o stanie pracy pojazdu. Komputer sterujący może również uzyskiwać informacje z dodatkowych czujników, np.: położenia wałka rozrządu, temperatury silnika, temperatury powietrza dolotowego, spalania stukowego itp., co jest związane z taką regulacją składu mieszanki, aby uzyskiwać żądaną moc silnika przy zachowaniu optymalnej, nie przekraczającej wartości dopuszczalnych, emisji spalin. W   przypadku   silnika   z   zapłonem   samoczynnym,   w   którym   zastosowano   sterowanie elektroniczne   jego   budowa   i   zasada   działania   zbliżona   jest   do   układu   sterowania elektronicznego silnika z zapłonem iskrowym. Diagnostyka elektronicznego układu sterowania silnika z ZI i z ZS sprowadza się w głównej mierze do sprawdzenia poprawności działania, a nieprawidłowości w działaniu układu są na bieżąco przekazywane kierowcy w postaci lampki sygnalizacyjnej „CHECK ENGINE” – pierwsze układy diagnostyki OBD (On­Board Diagnostics )(rys. 3.3.), lub lampki „MIL” (MalfunctionIdicator   Lamp)   obecnie   stosowane   systemy   diagnostyczne   standardu   OBD II/EOBD. Taka samodiagnoza układu pozwala na bieżącym wyeliminowanie usterki lub dzięki użyciu specjalistycznego testera diagnostycznego określeniu dokładnie elementu, który uległ uszkodzeniu lub który podaje nieprawidłowy wynik pomiaru do jednostki sterującej. Rys. 3.3. Lampka „CHECK ENGINE” [2] Mechanik,   aby   dokonać   pełnej   diagnozy   pojawiającej   się   usterki   musi   połączyć   się   z komputerem sterującym poprzez złącze diagnostyczne (rys. 3.4).  8
  9. 9. Rys. 3.4. Złącze diagnostyczne [2] Po skomunikowaniu  się  testera  diagnostycznego  z komputerem  sterującym  możliwe jest odczytanie   kodów   błędów   –   w   standardzie   OBD   za   pomocą   błyśnięć   lampki   CHECK ENGINE, natomiast w standardzie OBD II/EOBD poprzez odczytanie symbolu kodu błędu. Symbol   taki   przekazuje   informacje   w   postaci   zaszyfrowanej,   którą   można   odczytać posługując   się   tabelą   kodów   błędów.   Przykładowo:   symbol   P0217   informuje   o   „Stanie nadmiernej temperatury silnika. Oprócz litery P (oznaczającej usterkę w układzie napędowym – silniku bądź układzie przeniesienia napędu) można spotkać również oznaczenia: • B – usterka w nadwoziu, • C – usterka w podwoziu, • U – usterka w sieci wymiany danych (układzie komunikacyjnym). Po odczytaniu kodu błędu mechanik jest w stanie odszukać uszkodzony element. Może go następnie wymontować i poddać dalszej diagnostyce oraz naprawie lub wymienić na nowy. Po usunięciu usterki w takim elemencie i zamontowaniu go ponownie w układzie należy z pamięci sterownika wykasować informację o błędzie. Służy do tego odpowiednia funkcja testera diagnostycznego. Więcej informacji na temat diagnostyki standardu OBD2 / EOBD i znaczenia poszczególnych kodów błędów znajdziecie pod adresem następujących stron: http://www.automex.pl/techinfo/obd/obdbasic.php http://motoryzacja.kustosz.net/motoporady/kody­bledow­obdii/ Podana   powyżej   metoda   diagnostyki   układu   sterowania   dotyczy   głównie   uszkodzeń elementów, które są połączone z komputerem sterującym. Możliwe jest, iż pojawia się kod błędu np. wskazujący uszkodzenie czujnika mimo, iż czujnik ten jest sprawny, a awarii uległ element z nim współpracujący lecz nie połączony z komputerem. Przykładem może być poluzowanie czujnika prędkości obrotowej silnika – komputer sterujący będzie otrzymywał błędne informacje dotyczące prędkości obrotowej wału korbowego na skutek niewłaściwych warunków pracy czujnika. W związku z tym zawsze należy również przeprowadzać ocenę organoleptyczną   elementów   celem   wyeliminowania   uszkodzeń   natury   zewnętrznej,   np. pęknięcia przewodu, otarcia izolacji itp. 9
  10. 10. 3. Diagnostyka mechanicznego układu sterowania  silnika Mechaniczne   sterowanie   silnika   omówione   zostanie   na   przykładzie   silnika   z   zapłonem samoczynnym, z rzędową pompą wtryskową. Podobnie jak w układach sterowanych elektronicznie również i w układzie sterowania silnika o zapłonie samoczynnym wyróżnia się trzy zasadnicze obwody: • Obwód paliwa o niskim ciśnieniu; • Obwód paliwa o wysokim ciśnieniu; • Obwód regulacji. Budowa układu zasilania z rzędową pompą wtryskową przedstawiona jest na rys. 3.5. Rys. 3.5. Budowa układu zasilania ZS [4]: 1 – zbiornik paliwa, 2 – pompa zasilająca, 3 – filtr paliwa, 4 – zawór przelewowy, 5 – rzędowa pompa wtryskowa, 6 – regulator prędkości obrotowej, 7 – przestawiacz wtrysku, 8 – wtryskiwacz. Obwód paliwa o niskim ciśnieniu odpowiedzialny jest za dostarczenie paliwa ze zbiornika do pompy wtryskowej. Możliwe jest to dzięki zastosowaniu pompy zasilającej, która zasysa paliwo ze zbiornika i przez przewody paliwowe podaje je pod zwiększonym ciśnieniem do pompy wtryskowej. Paliwo zanim trafi do pompy wtryskowej jest dokładnie filtrowane, ponieważ elementy tłoczące pompy wtryskowej są bardzo dokładnie do siebie dopasowane. Pompa zasilająca jest integralną częścią pompy wtryskowej, jest również od niej napędzana poprzez mechanizm krzywkowy. 10
  11. 11. W obwodzie paliwa o wysokim ciśnieniu dostarczone paliwo przez pompę zasilającą jest przetłaczane przez sekcję tłoczącą, dzięki czemu zwiększa się jego ciśnienie i odmierzana jest jego odpowiednia ilość.   W rzędowej pompie wtryskowej jest tyle sekcji tłoczących ile cylindrów w silniku, inaczej mówiąc każdy cylinder jest zasilany z osobnej sekcji tłoczącej pompy   wtryskowej.   Podstawowymi   elementami   sekcji   tłoczącej   są   tłoczek   i   cylinderek. Tłoczek w górnej swojej części ma krawędzie sterujące, którymi reguluje się wielkość dawki paliwa oraz przebieg zmian ciśnienia paliwa dostarczanego do wtryskiwacza. W cylinderku natomiast wykonane są dwa otwory przelewowe – jednym paliwo napływa do cylinderka, drugim natomiast wytłaczany jest jego nadmiar po zakończeniu tłoczenia. Aby doszło do zwiększenia ciśnienia dostarczonego paliwa tłoczek musi najpierw odsłonić otwór zasilający – ruch w dół  powoduje sprężyna,  która odpycha  tłoczek. Natomiast ruch w  górę tłoczka wywołuje obrót wałka z krzywką. Podczas ruchu w górę tłoczka ciśnienie paliwa wzrasta i jest przetłaczane do przewodu wtryskowego zakończonego wtryskiwaczem. Po przekroczeniu ciśnienia, zwanego ciśnieniem początku wtrysku, iglica wtryskiwacza unosi się i paliwo będące pod znacznym ciśnieniem jest wtryskiwane bezpośrednio do cylindra. Proces tłoczenia trwa do chwili, gdy górna krawędź tłoczka nie odsłoni drugiego kanału przelewowego. Wówczas następuje gwałtowny spadek ciśnienia paliwa, a iglica wtryskiwacza jest gwałtownie odepchnięta  powodując   zamknięcie drogi  wypływu paliwa przez wtryskiwacz.  Tłoczek przemieszcza się w dół, odsłaniając ponownie otwór zasilający, napływa nowa dawka paliwa. Zmianę dawki paliwa dostarczanego do wtryskiwaczy realizuje się poprzez kątowe obrócenie tłoczka, co powoduje zmianę odsłonięcia kanału przelewowego, a zatem również i ilość podawanego paliwa do wtryskiwacza. Obrót tłoczka w tulei możliwy jest dzięki połączeniu tłoczka  z   tuleją  regulacyjną,  której  obrót   poprzez   przesunięcie  listwy  zębatej   powoduje zmianę momentu odsłonięcia kanału przelewowego. Listwa zębata jest połączona zespołem cięgieł   z   pedałem   przyspieszenia.   Wałek   krzywkowy  pompy   wtryskowej   jest  napędzany (sprzężony) z napędu rozrządu silnika, zatem sterowanie momentem początku wtrysku paliwa jest związane z obrotem wału korbowego silnika. Elementem wtryskującym paliwo bezpośrednio do komory spalania jest wtryskiwacz. Można założyć,   iż   jest   to   zawór   hydrauliczny,   którego   otwarcie   zależne   jest   od   ciśnienia   w przewodzie łączącym go z pompą wtryskową. Jeżeli ciśnienie paliwa jest niższe od siły wywieranej na czop naciskowy blokujący trzpień iglicy wtryskiwacz pozostaje zamknięty. Jeżeli natomiast wartość ciśnienia będzie większa niż siła nacisku sprężyny – iglica się uniesie do góry i paliwo będzie mogło przepłynąć przez otwory ulegając jednocześnie znacznemu rozpyleniu. Po wtryśnięciu dawki paliwa ciśnienie ponownie spadnie, a więc siła sprężyny spowoduje zamknięcie otworu, którym paliwo było wtłaczane do komory spalania. Regulację ciśnienia   otwarcia   takiego   wtryskiwacza   przeprowadza   się   poprzez   zmianę   grubości podkładek znajdujących się pod sprężyną. Ciśnienie otwarcia wtryskiwaczy wynosi od 11 do 30 MPa i zależy od wielu parametrów konstrukcyjnych silnika oraz rodzaju zastosowanego wtryskiwacza. Obwód regulacji układu wtryskowego silnika z zapłonem samoczynnym  wyposażonego w rzędową   pompę   wtryskową   ma   za   zadanie   niedopuszczenie   do   osiągania   przez   silnik nadmiernej prędkości obrotowej, zapewnienie biegu jałowego silnika, podanie dodatkowej dawki paliwa podczas rozruchu silnika, utrzymywanie zadanej prędkości obrotowej w zakresie pomiędzy obrotami minimalnymi i maksymalnymi dla danego silnika. Powyższe zadania spełniają   regulatory   dawki   paliwa,   będące   integralną   częścią   pompy   wtryskowej.   Są   to 11
  12. 12. najczęściej mechaniczne regulatory połączone z listwą zębatą pompy, wykorzystujące w swoim działaniu zmianę wartości siły odśrodkowej. Diagnostykę układu wtryskowego silnika z zapłonem samoczynnym należy rozpocząć od oględzin   wszystkich   elementów   układu.   Należ   przede   wszystkim   zwrócić   uwagę   na szczelność połączeń. Jest to szczególnie ważne w tego typie układzie, gdyż nieszczelność zwłaszcza w obwodzie niskiego ciśnienia będzie powodowało zapowietrzanie układu i jego niewłaściwą pracę. Jeżeli w przewodzie doprowadzającym paliwo do pompy wtryskowej będzie można zauważyć pęcherzyki powietrza, to należy zlokalizować miejsce nieszczelności, usunąć ją i przeprowadzić odpowietrzanie układu. Kolejnym elementem układu podlegającym sprawdzeniu jest filtr paliwa. Jeżeli producent przewidział taką możliwość, to wkład filtrujący należy wymienić po określonym czasie użytkowania. W przypadku, gdy filtr jest zarazem osadnikiem do zbierania z paliwa wody, wówczas należy bezwzględnie usunąć ją. Diagnostyka pompy wtryskowej polega na sprawdzeniu jej parametrów pracy takich jak: dawka tłoczonego paliwa przez poszczególne sekcje tłoczące, kąt wtrysku paliwa itp. na specjalnym stole probierczym Diagnostyka   wtryskiwaczy   polega   na   podłączeniu   wtryskiwacza   do   przyrządu   zwanego próbnikiem wtryskiwaczy (rys. 3.6) i zbadaniu parametrów takich jak: ciśnienie otwarcia wtryskiwacza, jakość rozpylenia i rozłożenie strug paliwa, szczelność gniazda wtryskiwacza, szczelność wewnętrzna wtryskiwacza. Rys. 3.6. Próbnik wtryskiwaczy [4] Ocena stanu technicznego silnika z ZS na podstawie kontroli zadymienia spalin Wizualnym dowodem nieprawidłowego przebiegu procesu spalania mieszanki w silniku z ZS jest zmiana zabarwienia spalin. Obserwując kolor spalin oraz stopień ich zaczernienia można w pewnym przybliżeniu określić stopień zużycia silnika, rodzaj niedomagania. Zmianę koloru spalin wywołują głównie dwa składniki:  1) drobne   cząsteczki   sadzy,   powstające   w   wyniku   niecałkowitego   spalenia   węgla zawartego w paliwie. Powodują one zabarwienie spalin na kolor czarny. 2) niedopalone cząsteczki węglowodorów (barwa spalin niebieska). 12
  13. 13. W związku z możliwością powstawania w spalinach silnika z ZS składników spalin, które wpływają toksycznie na środowisko naturalne przepisy prawa określają dopuszczalną granicę stopnia zadymienia spalin, którą można określić wykonując badanie przyrządowe stopnia zadymienia spalin.  Do pomiaru zadymienia spalin służą dymomierze filtracyjne, lub dymomierze absorpcyjne, które badają stopień pochłaniania (absorpcji) światła przez warstwę spalin. Informacje szczegółowe dotyczące norm spalin dla silników z ZS i silników z ZI znajdziecie na poniższej stronie: http://gazeo.pl/lpg/od­a­do­z/prawo/Normy­emisji­spalin,artykul,5805.html Pomiar zadymienia spalin jest szerzej omówiony na stronie: http://zssplus.pl/publikacje/publikacje35.htm W przypadku, gdy nie mamy urządzenia do pomiaru zadymienia spalin możemy za pomocą kontroli wzrokowej wstępnie i w sposób dość uogólniony dokonać oceny stanu technicznego silnika. Wzrokowa kontrola barwy spalin Spaliny   wydostające   się   z   rury   wydechowej   pojazdu   powinny   dla   sprawnego   i   dobrze wyregulowanego   silnika   mieć   barwę   bezbarwną.   Poniżej   podane   zostaną   najczęściej spotykane barwy spalin i odpowiadające im możliwe przyczyny powstawania: a) zabarwienie spalin czarne lub ciemnobrunatne może być spowodowane przez: • złą regulację dawki paliwa (zbyt duże dawkowanie paliwa przez pompę wtryskową); • bardzo duże zanieczyszczenie filtra powietrza, • zbyt mały kąt wyprzedzenia wtrysku, spowodowany niewłaściwą regulacją kąta lub zużyciem elementów napędu pompy wtryskowej, • zużycie   wtryskiwaczy:   niewłaściwe   rozpylenie   paliwa   przez   wtryskiwacz, nieszczelność rozpylacza lub przewodów wysokiego ciśnienia, • niewłaściwe luzy zaworów lub nieprawidłowe ustawienie rozrządu, • nadmierne   zużycie   gładzi   cylindrów   i   pierścieni   tłokowych   lub   zablokowanie (zapieczenie) pierścieni tłokowych. W czasie eksploatacji pojazdu może wydobywać się przez krótki okres czasu czarny dym z rury wydechowej. Takie zjawisko jest normalne podczas gwałtownego obciążenia silnika (np. przy gwałtownym naciśnięciu na pedał przyspieszenia). Zabarwienie to jednak powinno zniknąć po powrocie silnika do normalnych warunków pracy. b) zabarwienie niebieskie lub stalowoniebieskie najczęściej powodowane jest przez: • spalanie nadmiernej ilości oleju, wynikające z zużycia gładzi cylindrów oraz pierścieni tłokowych, zwłaszcza zgarniających. Powodem może być również zbyt wysoki poziom oleju w misce olejowej, c) zabarwienie białe lub jasnoszare może świadczyć o: • spalaniu cieczy pochodzącej z układu chłodzenia. Możliwą przyczyną jest uszkodzenie uszczelki lub pęknięcia głowicy, lub cylindra, • niedogrzaniu silnika. Biały dym może wystąpić jako naturalny skutek pracy silnika w niskich temperaturach otoczenia. Powodem tego stanu jest skraplanie się pary wodnej w spalinach.  13
  14. 14. 4. Diagnostyka czujników Czujniki   odpowiadają   za   bieżącą   kontrolę   określonych   parametrów   pracy   silnika   i przekazywanie informacji do komputera sterującego. Od ich prawidłowej pracy zależy zatem właściwe sterowanie pracą silnika. Przepływomierz powietrza z termoanemometrem (przepływomierz z tzw. gorącym drutem) rys. 3.7 – diagnostyka polega na porównaniu charakterystyki sygnału z wzorcowym sygnałem. Rys. 3.7. Przepływomierz powietrza z termoanemometrem [4]: 1 – złącze elektryczne, 2 – układ   przetwarzania   sygnału,   3   –   rura   wewnętrzna,   4   –   rezystor   pomiarowy,   5   – termoanemometr drutowy, 6 – rezystor kompensacji temperatury, 7 – siatki ochronne, 8 – obudowa. Możliwe jest sprawdzenie przy użyciu testera diagnostycznego w rzeczywistych warunkach pracy. Porównując otrzymaną charakterystykę z charakterystyką wzorcową można stwierdzić poprawność działania przepływomierza. Jeżeli wartości mierzone nie mieszczą się w polu tolerancji określonym przy charakterystyce wzorcowej, wówczas stwierdzamy błąd pracy przepływomierza. Sonda lambda (czujnik zawartości tlenu w spalinach) rys. 3.8 – diagnostyka polega na ocenie organoleptycznej, a następnie wykonaniu pomiarów diagnostycznych.  14
  15. 15. Rys. 3.8. Schemat dwustanowej sondy lambda [4]: 1 – osłona rurkowa ze szczelinami, 2 – aktywny trzon z warstwą katalityczną, 3 – obudowa, 4 – styk elektryczny, 5 – tulejka ochronna, 6 – ceramiczna wkładka rurkowa, 7 – sprężyna tarczowa, 8 – przewód elektryczny. Podczas oględzin należy zwrócić szczególną uwagę na uszkodzenia mechaniczne oraz kolor części sondy wkręconej w układ wylotowy silnika. Nie powinno zatem pojawić się pęknięcie lub wgniecenie, a także ciemny (czarny) osad. Podczas potrząsania sondą nie może być słychać  „grzechotania”   elementów  wewnątrz,  co   świadczy   o  uszkodzeniu   wewnętrznego wkładu   ceramicznego.   Pomiary   diagnostyczne   polegają   na   podłączeniu   testera diagnostycznego i przy uruchomianym silniku zarejestrowanie charakterystyki sondy. Należ zwrócić przy tym uwagę, czy sygnał sondy zawiera się w granicach 0,1 do 1,0 V oraz czy zmienia się z określoną częstotliwością. Jeżeli wartość napięcia nie zmienia się lub gdy sygnał zmienia się bardzo rzadko, świadczy to o jej uszkodzeniu. Sondę można również diagnozować na specjalnych stanowiskach, w których zastosowano symulację warunków pracy silnika, a sygnał jest mierzony za pomocą woltomierza diodowego. Czujnik   temperatury   rys.   3.9.   –   diagnostyka   polega   na   sprawdzeniu   napięcia   zasilania czujnika (5V) oraz sprawdzeniu rezystancji czujnika przy określonych temperaturach pracy. Dzięki   takim   pomiarom   można   sporządzić   charakterystykę   czujnika   i   porównać   ją   z charakterystyką wzorcową. Jeżeli badana charakterystyka nie mieści się w założonym polu tolerancji – świadczy to o uszkodzeniu czujnika. Rys. 3.9. Czujnik temperatury cieczy chłodzącej [4]: 1 – złącze elektryczne, 2 – obudowa, 3 – pierścień uszczelniający, 4 – złącze gwintowe, 5 – termistor, 6 – ciecz chłodząca. Czujnik   położenia   przepustnicy   (potencjometryczny   dwuzakresowy   czujnik)   rys.   3.10.   – diagnostyka polega na sprawdzeniu wartości napięcia i jego zmian wraz z wychylaniem przepustnicy. Napięcie powinno zmieniać się w zakresie od 0 do 5 V na każdej ścieżce rezystancyjnej. Jeżeli podczas pomiaru zauważyć się da brak zmiany napięcia lub zanik napięcia – świadczy to o uszkodzeniu czujnika. 15
  16. 16. Rys.   3.10.   Potencjometryczny   czujnik   położenia   przepustnicy   z   dwoma   zakresami pomiarowymi [4]: 1 – obudowa, 2 – ramię ślizgacza, 3 – oś przepustnicy, 4 – ślizgacz, 5 – bieżnia oporowa (zakres I), 6 – bieżnia prowadząca (zakres I), 7 – bieżnia oporowa (zakres II), 8 – bieżnia prowadząca (zakres II), 9 – uszczelniacz. Czujnik   spalania   stukowego   –   diagnostyka   takiego   czujnika   polega   na   wykonaniu charakterystyki   czujnika   za   pomocą   oscyloskopu   i   porównaniu   jej   z   charakterystyką wzorcową.     Jeżeli   spowodujemy   gwałtowny   wzrost   prędkości   obrotowej   silnika   obraz oscyloskopowy powinien wyraźnie wskazywać zwiększoną amplitudę sygnału. Czujnik podciśnienia – diagnostyka polega na pomiarze napięcia wyjściowego przy zmianie prędkości obrotowej silnika, zgodnie z warunkami podanymi przez producenta czujnika. Porównując wyniki zmierzonego napięcia w danej prędkości obrotowej silnika z danymi producenta otrzymamy informację o poprawności działania czujnika.   Bardzo ważne jest również, aby przed pomiarami sprawdzić szczelność przewodu, którym czujnik jest połączony z silnikiem. Inną metodą diagnostyki czujnika jest podłączenie go do pompki podciśnieniowej (rys. 3.11)i pomiar wartości napięcia przy różnych zadanych wartościach podciśnienia. Rys. 3.11. Sprawdzenie czujnika ciśnienia [4] Czujnik prędkości obrotowej i położenia wału korbowego lub wałka rozrządu – stosowane są dwa rodzaje czujników: indukcyjne i hallotronowe. • Diagnostyka czujnika indukcyjnego polega na pomiarze sygnału generowanego przez czujnik.   W   tym   celu   należy   podłączyć   czujnik   pod   oscyloskop   i   zarejestrować charakterystykę   sygnału.   Następnie   należy   porównać   uzyskaną   charakterystykę   z charakterystyką   wzorcową.   Niewłaściwe   napięcie   lub   nierównomierny   przebieg charakterystyki   może   być   spowodowany   zanieczyszczeniem   końcówki   rdzenia czujnika,   mechanicznym   uszkodzeniem   zębów   koła   impulsowego,   niewłaściwą przerwą   między   czujnikiem   i   kołem   impulsowym.   W   przypadku   braku   sygnału napięciowego na czujniku należy sprawdzić za pomocą omomierza rezystancję cewki czujnika – powinna wynosić od 200 do 1000  .Ω • Diagnostyka czujnika hallotronowego polega na podłączeniu do czujnika oscyloskopu i sprawdzenie podczas pracy silnika sygnału prostokątnego czujnika. Zwiększając prędkość obrotową należy sprawdzić, czy zwiększa się częstotliwość sygnału wraz z zwiększaniem prędkości obrotowej. 16
  17. 17. 5. Diagnozowanie   silników   z   ZS   sterowane   elektronicznie   (np.   w   układ zasobnikowy). Diagnostykę   zasobnikowego   układu   wtryskowego   (commonrail)   w   większości   silników wykonuje   się   podobnie.   Polega   ono   przede   wszystkim   na   podłączeniu   diagnoskopu   i odczytaniu   z   jednostki   sterującej   pracą   silnika   informacji   o   występujących   błędach   lub nieprawidłowej   pracy   poszczególnych   elementów.   Wykonuje   się   ją   przez   podłączenie diagnoskopu   za   pomocą   odpowiedniego   złącze   diagnostyczne   i   skorzystanie   z   funkcji samodiagnozy   pojazdu.   Układ   samodiagnozy   porównuje   wartości   sygnałów   z   obwodów elektronicznego sterownika wraz z wartościami wymaganymi. W przypadku, gdy wartości sygnałów wynikające z pomiarów rzeczywistych nie odpowiadają wartościom wymaganym zaprogramowanym w pamięci sterownika przez producenta, pojawia się informacja o błędzie, a jego identyfikacja możliwa jest dzięki zapisaniu informacji o nim za pomocą  kodu usterki. Odczytywane za pomocą diagnoskopu z pamięci sterowników kody usterek pozwalają na bardzo   dokładną   identyfikację   uszkodzenia.   W   przypadku   używania   diagnoskopów wskazanych przez producenta pojazdu mechanik ma bardzo często możliwość   odczytanie charakterystyk napięciowych w funkcji czasu większości parametrów mających zasadniczy wpływ na pracę silnika. Takie charakterystyki przedstawiane są najczęściej jako wartości zadane i wartości rzeczywiste (diagnoskop niejednokrotnie porównuje je, a wynik możliwy jest do odczytania na ekranie diagnoskopu. Mechanik analizując pojawiające się w tych charakterystykach   rozbieżności   może   w   sposób   bardzo   precyzyjny   określić   rodzaj uszkodzenia.  Oczywiście  w  przypadkach,  gdy mechanik  nie  posiada  diagnoskopu  może posłużyć   się   miernikiem   uniwersalnym   i   oscyloskopem,   aby   zlokalizować   element uszkodzony.   Ta   metoda   wymaga   od   niego   bardzo   dużej   wiedzy   teoretycznej   oraz doświadczenia w kontrolowaniu parametrów pracy poszczególnych układów i czujników. Dodatkowo niemożliwe staje się wówczas ingerowanie w stan pamięci sterownika np. w celu wykasowania informacji o błędzie po wymianie uszkodzonego czujnika, co umożliwia mu zastosowanie diagnoskopu.  UWAGA! Powyższe zestawienie odnosi się do niesprawności typowych, łatwych do zdiagnozowania. Współcześnie produkowane silniki z zasobnikowym układem wtryskowym wyposażone są w sporo czujników i nastawników, których uszkodzenie może spowodować wystąpienie każdego z  powyższych  objawów.  Wówczas  należy  przystąpić   do  diagnozy   za  pomocą   miernika, oscyloskopu lub diagnoskopu – przy założeniu, że przyczyną niesprawności jest usterka elektroniczna. Niektóre elementy (głównie wykonawcze) można sprawdzać w inny sposób i to bez   konieczności   korzystania   z   powyższych   urządzeń   pomiarowych   (np.   wtryskiwacze). Kolejność   diagnozowania   elementów   mających   wpływ   na   pracę   zasobnikowego   układu wtryskowego  jest  uzależniona  od  przypuszczalnej  przyczyny  usterki,  dlatego  nie   można jednoznacznie określić toku postępowania. 17
  18. 18. Bibliografia: 1. Kubiak P., Zalewski M., Pracownia diagnostyki pojazdów samochodowych, WKiŁ,  Warszawa 2012 2. Trzeciak K., Diagnostyka samochodów osobowych, WKiŁ, Warszawa 2005 3. Zając P., Silniki pojazdów samochodowych, WKiŁ, Warszawa 2010 18

×