Технологические размеры распылителей форсунок дизелей. Распылитель в двигателе


Распылители форсунки - устройство и назначение

Распылители форсунки – это механические устройства, предназначенные для распыления топлива в инжекторных и дизельных системах. Подача бензина или солярки при этом осуществляется под высоким давлением. Что примечательно, на бензиновых двигателях распыление производит под давлением 3-5 атмосфер, в то время как на дизельных впрыск осуществляется при 1000-1200 атм.распылители форсунки

Для чего она нужна?

Данная деталь выполняет сразу несколько функций в системе подачи топлива. Во-первых, она дозирует нужное количество впрыскиваемого бензина. Во-вторых, распылитель форсунки (КАМАЗ-5460 в том числе) выполняют функцию управления и приготовления струи топлива. И в-третьих, данное устройство отделяет систему впрыска от самой камеры сгорания двигателя.

Зачастую современные распылители дизельных форсунок состоят из одного-двух каналов (сопел), по которым топливо подается на выход и в дальнейшем распыляется в камеру сгорания. Качественная деталь должна обеспечивать ровное конусообразное распыление жидкости.

Разновидности

На данный момент существует лишь два типа механизмов:

  • Штифтовые устройства.
  • Многоструйные (бесштифтовые).

В первом случае штифтовые распылители форсунки применяются в механизмах вихре- и предкамерных дизельных двигателей. Многоструйными устройствами укомплектовываются чаще всего автомобили, имеющие непосредственный впрыск топлива, в том числе на машинах с системами «Коммон Райл». Оба механизма имеют свои особенности конструкции, однако их принцип работы и главная функция от этого не меняется.распылитель форсунки КАМАЗ

Алгоритм работы

Когда распылители форсунки находятся в открытом положении, жидкость впрыскивается в камеру сгорания. От ее количества и качества подачи зависит очень много факторов, начиная от мощности двигателя и заканчивая расходом топлива. Если распыление происходит неправильно, автомобиль начинает дымить, терять динамику и при этом потреблять большее количество горючего. Происходит постоянная закоксовка форсунки, что может привести к полному выходу ее из строя. Герметичность устройства, находящегося в закрытом состоянии, обеспечивает плотная посадка наконечника иглы в седло корпуса распылителя. Когда распылители форсунки находятся в закрытом положении, данная игла удерживается специальной пружиной, которая действует от запорного конуса стороны устройства. Также стоит отметить, что в системах впрыска «Коммон Райл» вместо пружины применяется давление самой горючей жидкости.распылители дизельных форсунок

Прежде чем топливо попадет в камеру сгорания, оно нагнетается в форсунку, после чего проходит по специальным каналам вовнутрь распылителя (о них мы говорили в начале статьи). Постепенно топливо нагнетается в данное устройство, вследствие чего в системе образуется давление. Как только его значение достигнет необходимой величины, пружина иглы распылителя открывается и начинается процесс впрыска топлива в цилиндр. При этом стержень открывшегося устройства ходит внутри направляющего канала в корпусе форсунки.

fb.ru

Конструкция распылителей

Топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель, являющийся прецизионным, неразделимым узлом форсунки. Определение — прецизионный — говорит о том, что детали распылителя — игла и корпус изготовлены с высочайшей точностью:

  • Зазор между иглой и корпусом составляет, в зависимости от типа распылителя, от 0,002 мм до 0,004 мм
  • Отклонения формы иглы и внутренних поверхностей корпуса распылителя менее 0,001 мм.

Рис.1. Точность изготовления распылителя — отклонения формы и положения измеряемые в микронах

Виды распылителей

В зависимости от системы впрыска, определяемого по типу камеры сгорания, применяется два вида распылителей:

da — диаметр штифтаdm— диаметр распыляющего отверстия штифтового распылителяhd — ход дросселяLd = dot— da — зазор дросселяа — угол распыла струиа — угол конического гнезда& — диаметр иглыd — диаметр гнездаh — ход иглыds — диаметр колодцаI, — длина колодцаdi — диаметр распыляющих отверстий дырчатого распылителяI — длина распыляющего отверстия (i — угол впрыска g — угол наклона впрыска 1е— высота выступа верхнего штифта иглы

Рис. 2. Типы распылителей: а — штифтовой распылитель b — дырчатый распылитель

  • Штифтовые распылители (однодырчатые), применяемые в дизельных двигателях с раздельной камерой,
  • Дырчатые распылители, применяемые в системах непосредственного впрыска — с единой камерой, сформированной в днище поршня.

В этих двух группах распылителей существуют сотни типов и модификаций, отличающихся между собой по конструкции корпуса и иглы, по размерам и по характеристикам работы.

Проходная (гидравлическая) характеристика распылителя

Основным параметром распылителя является его проходная (гидравлическая) характеристика, описывающая изменение проходного сечения в распылителе в зависимости от величины подъёма иглы, и соответственно изменения количества топлива вытекающего из распылителя.

Рис. 3. Проходные характеристики (выдача топлива в зависимости от подъёма иглы) распылителей:

1 — штифтовый обычный распылитель 2 — штифтовый распылитель с дросселем 3 — дырчатый распылитель с малым сечением распыляющих отверстий 4 — дырчатый распылитель с большим сечением распыляющих отверстий

Вид этой характеристики влияет на экономичность (расход топлива), динамику и экологические параметры двигателя (шумность, содержание сажи и токсичных соединений в выхлопных газах).

Проходная характеристика распылителя зависит от конструкции и его размеров, а именно:

  • в штифтовых распылителях: от высоты дросселя, зазора дросселя, высоты подъёма иглы и других конструктивных особенностей (диаметра штифта, относительного показателя),
  • в дырчатых распылителях от: подъёма иглы, разницы углов конуса иглы и гнезда в корпусе распылителя, относительного показателя, диаметра и глубины колодца, количества, диаметра и длины распыляющих отверстий.
Проходная характеристика штифтового распылителя

Проходная характеристика штифтового распылителя с дроссельным эффектом отличается вытянутым, плоским отрезком дросселирования, определяющим уровень шума и углеводородов и отрезком с крутым подъёмом, влияющим на расход топлива и уровень дымности выхлопных газов.

Плоский участок характеристики зависит от высоты дросселя и величины кругового зазора между отверстием и штифтом на игле, называемой зазором дросселирования. Обычно, высота дросселя составляет, в зависимости от применения распылителя (для легковых пли грузовых автомобилей): от 0,3 до 0,7 мм, а зазор дросселирования — от 0,01 до 0,05 мм.

Для достижения более тихой работы двигателя, облегчения запуска и гарантирования равномерной работы двигателя на холостом ходу применяются распылители, у которых на штифте иглы сделана плоская или косая лыска (раньше для этого в распылителе сверлили дополнительное отверстие, которое во время работы быстро закоксовывалось).

Кроме того, штифт иглы имеет дополнительную фаску для более плавного перехода характеристики распылителя от плоского отрезка к крутому вертикальному. Благодаря этому снижается уровень шума и уменьшаются выбросы углеводородов при малых нагрузках двигателя.

Проходная характеристика дырчатого распылителя

Проходная характеристика дырчатого распылителя отличается, по сравнению с характеристикой штифтового распылителя, намного более резким увеличением проходного сечения при подъёме иглы, что зависит от величины зазора между уплотняющим конусом иглы и краем колодца, разницы углов конусов на игле и в корпусе, а также диаметра распыляющих отверстий. Для уменьшения закоксовывания и выбросов углеводородов, колодец должен быть как можно меньше

Рис. 4. Примеры дырчатых распылителей с различными относительными показателями получающимися при разных диаметрах гнезда:а — большой относительный показатель 3.5/6 (больше 0,5)-распылитель шумно хрипит во всём диапазоне скоростей рычага пробника b — малый относительный показатель 2.5/6 (меньше 0,5) — распылитель хрипит тихо и мягко, а в некотором диапазоне скоростей рычага хрипение исчезает

Относительный показатель распылителя

Динамические свойства распылителя: скорость подъёма иглы (скорость открывания распылителя), скорость вытекания топлива через распыляющие отверстия и время впрыска, зависят от относительного показателя, являющегося отношением диаметра гнезда к диаметру иглы.

На практике, диаметр гнезда не бывает меньше 2,2 мм, что ограничивало бы подачу топлива к распыляющим отверстиям и ускоряло бы кавитационный износ гнезда распылителя. Диаметр иглы распылителя составляет, в зависимости от размера распылителя:

6 или 5 мм для распылителей типоразмера «S», и соответственно 4,5 или 4 мм — для распылителей типоразмера «Р».

Наиболее часто встречающиеся соотношения: для распылителей типоразмера «S»: 3/6 и 2,5/6 ; для распылителей типоразмера «Р»: 2/4 и 2,6/4,5

Распылители без колодца

С точки зрения экологичности двигателя, износостойкости называемой, сферической части корпуса распылителя и его звуковых свойств, важным параметром конструкции являются размеры пространства находящегося ниже гнезда распылителя.

Рис. 6. Дырчатые распылители с колодцем и типа «VCO»- без колодца:а — с цилиндрическим колодцем и полукруглым носиком корпуса распылителя:1 — край гнезда корпуса распылителя 2 — поверхность гасящего конуса иглы3 — уплотняющий край иглы4 — верхушка иглы 5 — распыляющее отверстие 6 — вход распыляющего отверстия7 — колодец 8 — радиус перехода внешней круглой поверхности в коническую поверхность корпуса распылителя9 — наружная коническая поверхность корпуса распылителя10 — уплотняющее гнездо корпуса распылителя 11 — гасящий конус иглы распылителя b — с цилиндрическим колодцем в коническом носике корпуса распылителя с — с коническим колодцем в коническом носике корпуса распылителя d — без колодца ~ типа VCO, в котором распыляющие отверстия закрываются иглой распылителя

Выпускаются два вида дырчатых распылителей: с колодцем и без колодца- иглой закрывающей входы распыляющих отверстий, находящихся в конической части корпуса распылителя.

Распылители с колодцем могут иметь колодец разной формы (для обеспечения соответствующей износостойкости):

  • цилиндрический с полукруглым или коническим окончанием корпуса распылителя,
  • конический с коническим окончанием корпуса.

Чем меньше объём колодца, тем меньше в нём остаётся топлива и испаряется после окончания впрыска, и соответственно меньше выбросы углеводородов и склонность распылителя к закоксовыванию распыляющих отверстий.

Новейшие типы распылителей VCO, имеют колодец с минимальным объёмом. Такие распылители имеют, по сравнению с распылителями с колодцем, меньшую износостойкость, поэтому это обычно распылители типоразмера Р с длиной распыляющего отверстия 1 мм и с конической формой окончания корпуса. Игла в этих распылителях имеет дополнительный конус, улучшающий их гидравлические свойства.

Конструкция игл распылителей

В зависимости от типа двигателя, игла распылителя может иметь: окончание в форме цилиндра и конуса, двойной конус. Распылители, применяемые в системах с высоким давлением, например в системе Common Rail, имеют иглу с двойной направляющей, что предотвращает потерю устойчивости иглы, и гарантирует закрывание всех распыляющих отверстий, что важно для создания равномерных струй топлива.

Подъём иглы

Важным параметром, с точки зрения гидравлических свойств распылителя и времени впрыска, является величина подъёма иглы (шаг). Шаг иглы должен быть как можно меньшим, но достаточным, чтобы проходное сечение через гнездо было на 30% больше суммарного сечения отверстий распылителя. Слишком большой шаг иглы приводит к запаздыванию закрывания распылителя, и нежелательному вытеканию топлива, к прорыву выхлопных газов внутрь распылителя и образованию нагара внутри распылителя. Шаг иглы в штифтовых распылителях, с учётом шага дросселирования, составляет от 0,4 до 1,1 мм, а в дырчатых распылителях намного меньше — от 0,2 до 0,35 мм.

Материалы для распылителей и их тепловая обработка

Распылители во время работы на двигателе подвергаются механическим и тепловым нагрузкам. Это резкие удары иглы об уплотняющий конус в корпусе распылителя с частотой до 10 000 раз в минуту.

Перегрев распылителя (температура возле распыляющих отверстий выше 200 С) приводит к изменению цвета, закоксованию отверстий, заклиниванию иглы.

Поэтому, корпуса распылителей изготавливаются из стальных сплавов, с обработкой азотированием или углеродом, содержащих хром, никель, молибден. Корпуса штифтовых распылителей также изготавливаются из стальных (подшипниковых) сплавов с закалкой.

Износостойкость и безотказность в эксплуатации распылителя зависит от толщины твёрдого слоя на конусе распылителя. Если твёрдый слой тонкий или вообще отсутствует то износостойкость распылителя будет низкая. Обработка углеродом даёт слой с большей толщиной но с меньшей твёрдостью по сравнению с азотированием, дающим тонкий но более твёрдый слой. Твёрдость после тепло-химической обработки корпуса распылителя на поверхности уплотнительного конуса должна быть не менее 60 HRC.

www.rustehnika.ru

Распыление топлива в дизельном двигателе

На свойство смесеобразования, особенно при объемном смесеобразовании, большое влияние оказывает качество распыления топлива при впрыске.

Критериями оценки качества распыления являются дисперсность распыления и однородность.

Распыление считается тонким, если средний диаметр капель 5—40 мкм.

Тонкость и однородность распыления определяются давлением впрыска, противодавлением среды, частотой вращения вала насоса и конструктивными особенностями распылителя.

Кроме качества распыления большое влияние на процесс смесеобразования в дизелях оказывает глубина проникновения факела распыленного топлива в воздушный заряд (так называемая «дальнобойность» факела). При объемном смесеобразовании она должна быть такой, чтобы топливо «пробивало» весь воздушный заряд, но осаждаясь при этом на стенках камеры сгорания.

Форма факела характеризуется его длиной lф, углом конусности Bф и шириной bф.

Форма топливного факела и его положение в камере сгорания

Рис. Форма топливного факела и его положение в камере сгорания

Формирование факела происходит постепенно в процессе развитая процесса впрыска. Длина lф факела увеличивается по мере продвижения новых частиц топлива к его вершине. Скорость продвижения вершины факела при увеличении сопротивления среды и уменьшении кинетической энергии частиц уменьшается, а ширина bф факела увеличивается. Угол Bф конусности при цилиндрической форме соплового отверстия распылителя составляет 12—20°.

Предельная длина факела должна соответствовать линейным размерам камеры сгорания и обеспечивать полный охват пространства камеры сгорания факелами. При малой длине факела горение может протекать вблизи форсунки, т. е. в условиях недостатка воздуха, который не успевает своевременно поступать из периферийных зон камеры в зоны горения. При чрезмерной длине факела топливо оседает на стенках камеры сгорания. Осевшее на стенках камеры топливо в условиях безвихревого процесса сгорает не полностью, причем на самих стенках образуется нагар и сажа.

Топливо, введенное в цилиндр в виде факелов, распределяется в воздушном заряде неравномерно, так как число факелов, определяемое конструкцией распылителя, ограничено.

Топливный факел

Рис. Топливный факел: 1 — сердцевина; 2 — средняя часть; 3 — оболочка

Другой причиной неравномерного распределения топлива в камере сгорания является неравномерная структура самих факелов. Обычно в факеле различают три зоны: сердцевину, среднюю часть и оболочку. Сердцевина состоит из крупных частиц топлива, которые в процессе формирования факела имеют наибольшую скорость движения. Кинетическая энергия частиц передней части факела передается воздуху, в результате чего воздух перемешается в направлении оси факела.

Средняя часть факела содержит большое количество мелких частиц, образовавшихся при дроблении передних частиц сердцевины силами аэродинамического сопротивления.

Распыленные и утратившие кинетическую энергию частицы оттесняются и продолжают движение лишь под действием потока воздуха, увлекаемого по оси факела. В оболочке находятся наиболее мелкие частицы, имеющие минимальную скорость движения.

На распыление топлива оказывают влияние следующие факторы:

  • конструкция распылителя;
  • давление впрыска;
  • состояние среды, в которую впрыскивается топливо;
  • свойства топлива.

Несмотря на то, что конструкция распылителей отличается большим разнообразием, наибольшее распространение получили распылители с цилиндрическими сопловыми отверстиями (рис. а) и штифтовые распылители (рис. б). Реже используются распылители со встречными струями (рис. в) и с винтовыми завихрителями (рис. г).

Распылители с цилиндрическими сопловыми отверстиями могут быть многодырчатыми и однодырчатыми, открытыми и закрытыми (с запорной иглой). Штифтовые распылители выполняются только однодырчатыми закрытого типа; распылители со встречными струями и с винтовыми завихрителями могут быть только открытыми. Цилиндрические сопловые отверстия обеспечивают получение сравнительно компактных факелов с малыми конусами расширения и большой пробивной способностью.

С увеличением диаметра отверстия сопла глубина проникновения факела возрастает. Распылитель открытою типа обеспечивает меньшее качество распыления, чем закрытый Наиболее низкое качество распыления отмечается при использовании сопел открытого типа в начале и конце впрыска топлива, когда истечение топлива в цилиндр происходит при малых перепадах давления.

Распылители форсунок

Рис. Распылители форсунок: а — с цилиндрическим сопловым отверстием; б — штифтовой; в — со встречными струями; г — с винтовыми завихрителими

Штифтовые распылители имеют иглу с цилиндрическим или коническим штифтом на конце. Между штифтом и внутренней поверхностью соплового отверстия имеется кольцевая щель, отчего факел распыляемого топлива обретает форму полого конуса. Такие факелы хорошо распределяются в среде воздушного заряда, но имеют малую пробивную способность. Подобные распылители используются в разделенных камерах сгорания с небольшими размерами.

Чем выше давление впрыска, тем больше пробивная способность и длина топливного факела, тем тоньше и равномернее распыление топлива.

Среда, в которую впрыскивается топливо, влияет на качество распыления посредством давления, температуры и завихрения. С повышением давления среды увеличивается сопротивление продвижению факела, что приводит к уменьшению его длины. При этом качество распыления изменяется незначительно.

Возрастание температуры воздуха приводит к снижению длины факела вследствие более интенсивного испарения частиц топлива. Чем интенсивнее движение среды в цилиндре, тем равномернее распределяется топливо в объеме камеры сгорания.

Повышение температуры топлива приводит к уменьшению длины факела и более тонкому распылению, так как при нагреве топлива уменьшается его вязкость. Топлива, имеющие большую вязкость, распыляются хуже.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Технологические размеры распылителей форсунок дизелей

Мир впрыска топлива в дизелях — это мир высочайших технологий.

Игла распылителя форсунки двигателей коммерческих автомобилей поднимается и садиться на седло более миллиона раз за срок её службы. Игла распылителя обеспечивает надежное уплотнение при очень высоких давлениях, как, например, 2050 бар, и при этом должна противостоять многим другим напряжениям, таким как:

  • удары, вызванные быстрым открытием и закрытием (в двигателях легковых автомобилей частота таких ударов может составлять 10 000 раз в минуту, если имеют место фазы предварительного и дополнительного, после основного, впрыска топлива)
  • высокие гидравлические напряжения во время впрыска топлива
  • давление и температура в камере сгорания

Представленные ниже данные и рисунки иллюстрируют показатели современных распылителей форсунок:

  • Давление в камере высокого давления может достигать 2050 бар. Это равно давлению создаваемому массой большого автомобиля, приложенной к ногтю пальца.
  • Продолжительность впрыска топлива составляет 1-2 миллисекунды (мс). За одну миллесекунду звуковая волна из громкоговорителя проходит расстояние 33 см.
  • Количество впрыскиваемого топлива в двигателе легкового автомобиля изменяется от 1 мм3 (предварительный впрыск) до 50 мм3 (подача при полной нагрузке), а в двигателях коммерческих автомобилей от 3 мм3 (предварительный впрыск) до 350 мм3 (подача при полной нагрузке). Объем в 1 мм3 равен примерно половине объема булавочной головки, а 350 мм3 — это почти объем 12 больших дождевых капель (при объеме одной капли 30 мм3). Такое количество топлива может пройти через отверстие площадью меньше 0,25 мм2 со скоростью около 2000 км/ч в течение только 2 мс.
  • Зазор между иглой и корпусом распылителя составляет 0,002 мм (2 мкм). Человеческий волос в 30 раз толще (0,06 мм).

Такая высокоточная (прецизионная) технология требует высокой квалификации и огромного числа экспертиз при разработке, выборе материалов, производственного и измерительного оборудования.

Распылитель

ustroistvo-avtomobilya.ru

Восстановление работоспособности распылителей форсунок дизелей в судовых условиях

Базовыми элементами современной прецизионной топливной аппаратуры (ТА) дизелей с неразделенными камерами сгорания являются топливный насос высокого давления (ТНВД) и механическая форсунка. Прецизионность ТА определяется высокой точностью изготовления и сопряжения основных деталей базовых элементов, что позволяет создать в системе (ТНВД–трубопровод–форсунка) высокое давление топлива (2,0–120 МПа). А высокое (более 10 МПа) давление – одно из непременных условий механического распыла топлива до необходимых кондиций. Непосредственный распыл топлива осуществляется форсункой.

Периодичность сжигания топлива в цилиндрах вызывается цикличностью работы дизеля и определяет принципиальное конструктивное исполнение форсунки. Она должна быть и фактически является клапаном, который периодически открывается высоким давлением топлива и закрывается под действием пружины. Непосредственную роль клапанного устройства в форсунке закрытого типа выполняет распылитель. Этот клапан, представляющий собой цилиндрическую иглу, совершает периодические подъемы и посадки на гнездо (седло), расположенное в корпусе распылителя. Периодичность подъемов и посадок иглы напрямую связана с периодичностью сгорания топлива, а, следовательно, с частотой вращения двигателя.

Важнейшим условием нормальной работы распылителя является отсутствие подтекания топлива между впрысками. Достигается это за счет плотной посадки иглы на седло. Посадочные поверхности клапана и седла могут иметь различную форму. Общепринятой формой сопряжения деталей распылителя является конус с углами в 60°, 90° и 180°. При прочих равных условиях наилучшее уплотнение сопрягаемых поверхностей обеспечивает конусность в 60°, чем и объясняется ее наибольшее распространение [7,8].

Основной принцип плотной, непроницаемой посадки двух неподвижных деталей при высоких давлениях рабочей среды – наименьшая площадь их соприкосновения в сочетании с высокой чистотой, точностью изготовления и сопряжения. Принцип этот действителен и для периодически контактирующих деталей с учетом одного обстоятельства – с уменьшением посадочной площади возрастает ударная нагрузка, и напряжение в местах контакта достигает больших величин. От ударной нагрузки со временем посадочные поверхности сминаются, деформируются, и площадь соприкосновения увеличивается, что приводит к ухудшению плотности соединения и пропуску рабочей среды.

Для распылителей необходимая плотность посадки достигается за счет разности конусов иглы и гнезда. Большая разность конусов приводит к тому, что посадочная поверхность становится очень малой и фактически превращается в круговую линию, и уменьшает работоспособность уплотнения. Поэтому для распылителя контактная площадь устанавливается путем разумного компромисса между необходимой плотностью и достаточной работоспособностью узла. Чаще всего выбирается конус иглы большим конуса гнезда, что характерно для распылителей форсунок традиционного, классического конструктивного исполнения (см. рис. 5, 6). Реже бывает наоборот [8].

Как работоспособность, так и плотность распылителя зависит от конкретного сочетания таких факторов, как ударная нагрузка, материалы иглы и корпуса, чистота и точность изготовления деталей.

По опытным данным напряжение смятия в контактном поясе распылителя достигает 250 МПа, что требует применения высокопрочных материалов.

В свою очередь ударная нагрузка зависит от массы деталей, участвующих в посадке иглы на гнездо, и от хода иглы (ее подъема до упора). В реальных конструкциях стараются уменьшить как высоту иглы, так и ее диаметр до возможных пределов, а пружину и промежуточный шток опустить как можно ниже. В выполненных двигателях диаметры игл распылителей колеблются от 3 мм (ВОД малой мощности) до 14–16 мм двигателей большой мощности. Ход иглы устанавливается в пределах 0,3–1,2 мм. Материалом иглы чаще всего служит прочная быстрорежущая сталь марки Р18 (с содержанием 18 % вольфрама). В качестве материала корпуса выбирается, в основном, легированная сталь марки ХВГ. Твердости посадочных поверхностей иглы и гнезда составляют 58–63 HRc.

Чистота и точность изготовления иглы и корпуса распылителя зависят от технических возможностей и ответственности заводов-изготовителей. По российским нормам чистота конической поверхности гнезда должна быть не менее 9, а конической поверхности иглы – не менее10. Фактическая чистота у российских изготовителей почти всегда бывает ниже. А требуемая и фактическая чистота обработки этих же поверхностей у фирмы Бош составляет не менее класса 13б. Точность изготовления прецизионных деталей и прежде всего их конических поверхностей не отечественных заводах (особенно СРЗ) на несколько порядков ниже, чем у иностранных фирм [9].

Опытным путем, исходя из вышеизложенных соображений, была установлена оптимальная величина разности конусов иглы и гнезда. В среднем разность эта составляет 1°. Реже она бывает в 0,5° или 2°. При высокотехнологичном оборудовании (фирмы Бош и Брайс) добиваются разности в 0,5°, а при низкотехнологичном – ограничиваются и 2°. При этом посадочный поясок должен располагаться вблизи основания конусов, а первоначальная ширина его – не превышать величины 0,1–0,2 мм. На новом, не работавшем еще распылителе посадочный поясок не просматривается. Он появляется через несколько часов работы форсунки [9].

Во многих автотракторных и части судовых дизелей посадочный (запирающий) пояс иглы образуется двойной ее конусностью. Запорный узел распылителя (см. рис. 7) состоит из конического гнезда корпуса с углом конуса =60° и иглы с запирающей кромкой, образованной пересечением двух конусов: нижнего с угломи верхнего с углом. Угол=+(1°–4°), угол=(10°–20°). Запорный узел распылителя (см. рис. 8) также состоит из конического седла корпуса с углом=60°, но запорная кромка иглы образуется пересечением верхнего конуса, имеющего уголи поверхностью, перпендикулярной оси распылителя (врезкой). Нижний конус с угломучаствуют в работе запорного узла лишь в качестве дроссельного направляющего потока топлива. Угол=(1°–3°), а угол=. Глубина врезки на игле определяет размер зазора А между конусами и соответственно максимальную величину износа запирающих поверхностей.

В таких распылителях первоначальный запорный поясок получается минимально возможной ширины. По утверждению некоторых фирм-изготовителей можно добиться ширины пояса величиной не более 1 мкм, при-

Рис. 5. Корпус распылителя Рис. 6. Игла распылителя

традиционной форсунки традиционной форсунки

чем без особого ущерба для работоспособности узла. Полагаем, что если этого и можно добиться, то только за счет высочайшей чистоты и точности изготовления и высокостойких к износу и смятию материалов.

В закрытой форсунке всегда имеются две раздельные полости – большая над конусом иглы и меньшая под конусом иглы (подъигольная полость).

По расположению внутренних выходных кромок распыливающих (сопловых) отверстий распылители можно условно разделить на два типа. В первом кромки выходят непосредственно на поверхность конусной части гнезда (см. рис. 5), во втором – ниже конуса гнезда на цилиндрическую поверхность подъигольной полости (см. рис. 7,8).

Рис. 7 Распылитель Рис. 8 Распылитель

с иглой двойной конусности с иглой, имеющей врезку

Подъигольная полость в распылителях первого типа выполняется по технологическим соображениям и занимает минимальный объем, а в распылителях второго типа играет роль промежуточной камеры (гораздо большего объема), из которой через сопловые отверстия происходит истечение топлива. Первый тип распылителей чаще встречается в форсунках традиционного исполнения. Второй тип является более современным и имеет большее распространение.

При любом типе распылителя гнездо его обязательно представляет собой усеченный у вершины конус. Обязательность усечения этого конуса вытекает из необходимости иметь подъигольную полость. Длина усечения конуса зависит от типа распылителя. У первого типа распылителей длина усеченной части минимальная (вследствие минимального объема подъигольной полости) и, в подъигольную полость, не соприкасаясь с гнездом, выходит лишь самый кончик иглы. Величина усечения конуса распылителей второго типа гораздо больше и может доходить до 1/3 высоты конуса. Для любого типа распылителя усечение конуса означает, что нижняя (вершинная) часть иглы в соприкосновение с гнездом никогда приходить не будет, а, следовательно, и изнашиваться в работе от ударной нагрузки также не будет. Исходя из этого соображения иногда кончик иглы специально притупляется.

Распылители форсунок относятся к наименее надежным элементам современной топливной аппаратуры. Статистические данные по наработкам на отказ, общему ресурсу, времени работы до технического обслуживания (ТО), трудоемкости работ по ТО распылителей имеют большой разброс показателей, что объясняется различным влиянием на их работоспособность ранее упоминавшихся факторов.

Одна из главных причин выхода из строя распылителей – потеря герметичности запорного конуса, что является следствием износа контактных поверхностей иглы и гнезда. Общая картина износа конусных поверхностей распылителя выглядит следующим образом. В качестве образца берется традиционный распылитель, сопловые отверстия которого выходят на поверхность конуса гнезда. Изготовлен он из доброкачественных материалов по самым современным технологиям с высокой чистотой и точностью. Угол конусности иглы больше угла конусности седла. При такой разности основание конуса иглы всегда будет возвышаться над основанием конуса гнезда, верхняя кромка посадочного пояса будет совпадать с основанием конуса гнезда, а между поверхностями конусов у вершины будет зазор. Установочная разность углов равна =ик=6059=1°.

Как уже упоминалось, на новом, неработавшем еще распылителе посадочный пояс не просматривается. Его нет просто потому, что поверхности иглы и гнезда еще не подверглись ударной нагрузке. Лишь после нескольких тысяч ударов (а для этого достаточно одного часа работы даже малооборотного двигателя) появится наклеп на поверхностях иглы и седла и обозначится достаточно четкий контур посадочного пояса. Можно считать, что с этого момента кроме ударной нагрузки вступают в действие и другие факторы, способствующие износу иглы и гнезда.

Скорость истечения топлива в кольцевом пространстве при впрыске составляет 200–350 м/c. Такая высокая скорость неизбежно вызывает эрозионное воздействие потока жидкости на омываемые поверхности.

В топливе всегда содержатся механические примеси (иногда в виде абразива) со средним размером частиц в 12–15 мкм. Попадаются частицы и более крупного размера – 30–50 мкм. Не исключено и попадание воды в топливо. Механические частицы (и прежде всего абразивного характера) производят истирание, механический износ поверхностей кольцевого пространства. Вода, особенно морская, вызывает коррозию любых металлических поверхностей с ней соприкасающихся. Температура тяжелого топлива, поступающего в форсунку, колеблется от 70 °С до 150 °С. Температура распылителя даже при работе на легком, не подогреваемом топливе достигает 110–120 °С. Неравномерность распределения высоких температур по объему металла распылителя способствует дополнительной деформации деталей.

Многомиллионная ударная нагрузка постепенно, несмотря на высокие характеристики материалов, приводит к смятию и износу деталей в местах контакта. Сначала образуется четкий посадочный пояс. Потом места контакта сминаются настолько, что почти перестают соприкасаться друг с другом. Вследствие того, что конус иглы больше конуса гнезда, круговой контактный пояс перемещается вниз и, игла слегка проседает в корпусе. Естественно, что проседание иглы будет измеряться очень малыми величинами – несколькими микронами. Образующая поверхность иглы от верхней кромки посадочного пояса до основания конуса изнашиваться не будет, так как не будет происходить контакта этой поверхности со смятой и изношенной уже поверхностью гнезда.

Дополнительные факторы, выше разобранные, с течением времени усиливают свое влияние на износ и деформацию поверхностей. Все больше проявляется неравномерность износа как по окружности, так и по образующей конусов. Первоначальный сплошной контакт всего посадочного пояса постепенно начнет распадаться на отдельные контактные зоны, пятна и точки. Уже смятые, выше расположенные поверхности останутся в соприкосновении друг с другом, хотя и с меньшей плотностью контакта, чем фронтальная, движущаяся вниз часть пояса. Места контакта – это выступающие части обеих поверхностей, между которыми располагаются впадины. По мере продвижения фронтальной части уплотнительного пояса вниз общая площадь контакта поверхностей (несплошного, неравномерного, рваного контакта) увеличивается и тем самым увеличивается общая ширина запирающего пояса. В принципе такая картина износа, смятия, деформации поверхностей будет продолжаться до тех пор, пока не будет охвачена вся поверхность усеченного конуса гнезда. При этом нижний конец иглы останется мало изношенным, так как он не вступал в контакт с поверхностью гнезда, а подвергался только механическому, эрозионному и коррозионному воздействию топлива.

По мере износа поверхностей угол конусности иглы уменьшается, а угол конусности гнезда увеличивается. В момент полного контакта обеих поверхностей углы конусов станут одинаковыми. Это значит, что ширина посадочного пояса становится максимальной тогда, когда разность конусов иглы и гнезда исчезает (=ик=0).

Толщина износа конусных поверхностей за период работы распылителя между проверками составляет не более нескольких микронов и настолько же увеличивается и просадка иглы. Увеличение хода иглы за этот же период происходит в основном за счет смятия верхней торцовой площадки иглы и ее упорной плитки.

Можно считать, что допустимой в эксплуатации нормой является такой износ, при котором ширина запорного пояса распространяется почти на всю высоту усеченного конуса гнезда. В этом случае при полной общей площади соприкосновения поверхностей почти половина ее будет приходиться на впадины, по которым начнется протечка топлива. В таком состоянии распылитель для нормальной работы не пригоден и подлежит восстановлению. Из описанной выше общей картины вытекают основные, принципиальные положения износа распылителя. Суть их сводится к следующему:

  1. Основным показателем полного износа поверхностей является уменьшение разности углов конусов до нуля;

  2. износ происходит только сверху вниз, от оснований конусов к вершинам;

  3. основным фактором износа является ударная нагрузка иглы на гнездо;

  4. дополнительными факторами износа являются механическое, абразивное, эрозионное и коррозионное воздействие топлива.

Из принципа износа распылителя вытекает и принцип восстановления его нормальной работоспособности. Для этого необходимо восстановить разность углов конусов до первоначальной величины. Восстановление разности конусов можно выполнить путем искусственного износа поверхностей в обратном порядке – снизу вверх. Искусственный износ должен производиться практически теми же способами, что и естественный – ударной нагрузкой и абразивом. Только в этом случае роли способов меняются местами – первое место отводится абразивному износу, а второе – смятию поверхностей путем пристукивания иглы по гнезду.

Восстановление работоспособности распылителя в судовых условиях осуществляется практически всегда вручную, с использованием минимального количества специальных приспособлений (за неимением таковых). Качество выполненных работ в основном зависит от квалификации, опыта и интуиции исполнителей. В качестве исходного образца для восстановления принимается тот же экземпляр распылителя, принципиальная схема износа которого рассмотрена выше.

Восстановление, естественно, начинается с опрессовки форсунки на стенде, очистки ее от нагара, разборки, очистки и промывания распылителя в топливе и просушивания его воздухом. После этого игла вынимается из корпуса и через лупу с 10-тикратным увеличением проверяется ее цилиндрическая часть и конусное поле. Проверить состояние гнезда без специального зонда практически невозможно, особенно распылителей малых размеров. Поэтому во время восстановления судить о состоянии гнезда можно будет только косвенным путем – по состоянию иглы.

При обычном, нормальном износе на конусе будут видны круговые полосы, штрихи и царапины разного направления. Иногда на цилиндрической и конической поверхностях имеются темные сплошные поля или пятна. Границы посадочного пояса располагаются по рваной, изломанной кривой и нечетко просматриваются. Для начала распылитель освежается на масле. Если темные пятна (лакового характера) не исчезают и границы поля не проясняются, освежение производят разведенной на масле зеленой пастой ГОИ, нанесенной мелкими точками равномерно по поверхности конуса. После такой легкой притирки темные пятна обычно исчезают, все полосы, штрихи, царапины и границы поля проявляются достаточно четко, что позволяет начать работу по восстановлению. Кончик иглы по внешнему виду несколько отличается от остальной поверхности конуса, т. к. он в меньшей степени подвергся износу.

Восстановление начинается с притирки иглы на абразивной пасте. Первоначальная зернистость пасты определяется исходя из степени изношенности поверхностей опытным путем. Паста, разведенная на масле, наносится на кончик иглы в таком количестве, чтобы она при контакте иглы с гнездом заполнила всю подъигольную полость и нижнюю часть гнезда. Это необходимо для того, чтобы сравнять по износу кончик иглы с износом остальной поверхности. После нескольких полуоборотов игла вынимается из корпуса и визуально определяется слой пасты на игле. Одинаково однородный цвет слоя пасты указывает на то, что поле притирается равномерно, тогда как более светлая окраска слоя показывает наличие выступов, а более темная – впадин. После этого игла и гнездо тщательно промываются топливом и просушиваются воздухом. Поле нижней части иглы при проверке через 10-тикратную лупу будет иметь размытые очертания. Для того, чтобы очертания стали более четкими, необходимо пристучать иглу по гнезду в сухом состоянии. Для пристукивания верхняя часть хвостовика иглы закрепляется в специальной державке. Продолжительность пристукивания зависит от квалификации, опыта и интуиции исполнителя. После достаточно продолжительного пристукивания начинает вырисовываться контур посадочного пояса в нижней части иглы. На кончик иглы снова носится паста, но уже в гораздо меньшем количестве с таким расчетом, чтобы ее хватало только для истирания выше расположенных поверхностей. После нескольких оборотов иглы на пасте она снова вынимается из гнезда и проверяется распределение пасты по поверхности конуса. Игла и корпус промываются топливом. Подвергшаяся истиранию часть поля иглы будет иметь матовый цвет с размытыми границами. Границы контактного пояса становятся более четкими после последующего продолжительного пристукивания. На каждом этапе притирки большую роль играет количество пасты на притираемых поверхностях. Нужно добиваться того, чтобы паста по мере притирки и измельчения передвигалась от конца притираемой площади в сторону основания конуса и достигала своей верхней границы в самом мелком состоянии. Такое чередование коротких притирок и длительного пристукивания следует продолжать до тех пор, пока посадочный пояс не приблизится к своему первоначальному положению. Возможно, что в процессе работы возникнет необходимость поменять пасту на более мелкую [10].

Притиркой на пасте устраняются грубые (относительно) повреждения поверхностей, а пристукивания сминают выступающие их части, чем и достигается плотный контакт. Работа притирки и пристукивания, ведущаяся снизу вверх, в конечном итоге приводит к тому, что угол конуса иглы увеличивается, а угол конуса гнезда уменьшается почти до первоначальных значений, а, следовательно, восстанавливается и необходимая разность углов конусов. Ширина пояса хорошо притертого распылителя должна составлять не более 0,2–0,3 мм для двигателя малой мощности и 0,4–0,5 мм для двигателя большой мощности. В более сложных случаях износа (при деформациях гнезда, кольцевых его выработках и т. п.) восстановить работоспособность распылителя сможет только специалист, обладающий большим опытом, интуицией, чувствующим металл.

При полном износе поверхности усеченного конуса гнезда распылителя второго типа вершинная часть конуса иглы остается практически неизношенной. Граница между изношенной и неизношенной частями иглы просматривается достаточно четко. Восстановление разности углов необходимо начинать с этой границы. Наносить пасту на кончик иглы в этом случае бесполезно – она все равно не попадет на поверхность гнезда. Притирка и пристукивание ведется в таком же порядке и теми же способами, как описано выше. После первой и каждой последующей притирки уступ между изнашиваемой и неизнашиваемой частями иглы будет увеличиваться. До определенной величины этот уступ не будет оказывать существенного влияния как на износ, так и на восстановление контактирующих поверхностей. При необходимости же уступ этот выровнять заподлицо с остальной поверхностью можно будет шлифованием или проточкой. Выполнить такую работу без станка или специального приспособления невозможно.

У распылителя, угол конусности иглы которого меньше угла конусности гнезда, основание конуса гнезда возвышается над основанием конуса иглы и первоначальная ширина запорного пояса автоматически устанавливается оптимальной величины. И у этого распылителя износ поверхностей иглы и гнезда происходит сверху вниз, от основания конусов к вершинам. Но по мере износа угол конусности гнезда увеличивается, а угол конусности иглы уменьшается, и разность углов возрастает. С увеличением разности конусов ширина посадочного пояса уменьшается, и уплотняющая способность его нисколько не ухудшается. Но одновременно происходит увеличение ударной нагрузки и усиленное смятие поверхностей, что в конечном итоге приводит распылитель к выходу из строя. Восстановлению износ такого распылителя ни в судовых, ни в стационарных условиях не подлежит, т. к. для этого необходимо будет увеличить конус иглы и уменьшить конус гнезда, что объективно не выполнимо. У распылителя, игла которого имеет двойную конусность (см. рис. 7), в результате взаимной приработки запирающих конусов окружность действительного контакта опускается вниз и уменьшает свой диаметр, а разность конусов снижается до нуля, что приводит к уменьшению давления впрыска и ухудшению качества распыла. При износе такой распылитель восстановлению не подлежит по той же причине, что и для выше разобранного случая.

Взаимная приработка запорных конусов (см. рис. 8) не может вызвать опускания места действительного контакта вниз, так как этому препятствует врезка на игле. За счет приработки верхняя граница действительного контакта иглы с гнездом перемещается вверх (по игле), обеспечивая постоянное хорошее уплотнение распылителя в работе. Работоспособность такого распылителя сохраняется гораздо дольше, чем других типов, но до тех пор, пока существует врезка (зазор А). В силу вышеизложенных причин и этот распылитель в принципе восстановлению не подлежит.

Технология восстановления изношенных распылителей в стационарных условиях достаточно подробно описывается в некоторых работах, посвященных технической эксплуатации судовых дизелей. Характерной особенностью такого восстановления является то, что оно ведется только путем притирки абразивом и проточки (шлифования) поверхностей, без применения ударной нагрузки. Качество работы при этом, а соответственно, и работоспособность распылителей получается ниже, чем при ручном восстановлении.

Форсунки современных двигателей модели LMCфирмыMAН-Б и В намного сложнее форсунок традиционной конструкции. Внутри форсунки имеется более 10 прецизионных сопряжений одних деталей с другими. Распылитель состоит из корпуса, иглы, золотника, пружины, упора и соплового наконечника. Первые 4 детали составляют единый узел, разбирать который без особой надобности не рекомендуется. Согласно инструкции по эксплуатации допускается освежать неответственные сопряжения форсунки при помощи прилагаемых оправок с применением мелкозернистого абразива (карборунд №500). Разрешается удалять отложения с поверхностей скольжения корпуса, золотника и иглы «с помощью обычного очень тонкого полировочного полотна сорта 360», смоченного маслом. Абсолютно недопустимо применение грубого полировочного полотна. Конические сопряжения золотника с седлом и иглы со своим седлом подлежат только визуальной проверке. Для устранения износа и любых других неисправностей распылитель должен быть направлен в специализированные мастерские.

В настоящее время на современные суда поставляются целые комплекты приспособлений и оборудования для восстановления топливной аппаратуры. Из таких комплектов наиболее полезными являются миниатюрные токарные станки, зонды для осмотра каналов и конусов гнезд распылителя, специальные хоны для восстановления конусов гнезд, испытательные компьютерные стенды форсунок. Сочетание традиционных методов и современного оборудования дают хорошие результаты восстановления распылителей, ускоряя и облегчая при этом работу.

Примерный срок службы распылителя современного МОД должен составлять не менее 10–12 тысяч часов, а ВОД – не менее 5–6 тысяч часов. В течение этого времени форсунки проверяются несколько раз на распыл и примерно при каждой второй проверке приходится восстанавливать работоспособность распылителя. Нормально за весь срок службы распылители должны подвергаться восстановлению не более 2–3 раз. Более частые притирки – мера вынужденная, после которой работоспособность распылителей резко ухудшается и срок их работы уменьшается.

studfiles.net

Распылитель форсунки в двигателе СМД

Корпус распылителя форсунки (дет. № Б 80-16-211, рис. 103, а) изготавливают из стали 18хНВА, цементи­руют на глубину 0,4—0,8 мм и закаливают до твердости не менее HRC 56.

Игла распылителя форсунки (дет. № В2 80-16-529, рис. 103, б) изготовлена из стали Р18 и закалена до твердости HRC 60?65.

Распылитель форсунки подлежит восстановлению при износе запирающего и распыливающего конусов.

Детали распылителя

Распылители, имеющие трещины или сколы на тор­цовой поверхности корпуса, сколы на конусе распыла иглы, коррозию на рабочих поверхностях, а также глубокую коррозию на плоскости разъема корпуса распы­лителя, которую невозможно вывести притиркой, выбра­ковывают.

Распылители форсунки при малых износах и потере герметичности могут быть восстановлены взаимной при­тиркой иглы и корпуса. При значительных износах де­тали распылителя восстанавливают хромированием.

Восстановление распылителей хромированием. Обработка иглы распылителя. Технология хромирования игл распылителей может быть принята та же, что и для плунжерных пар, но с некоторыми особенностями, зави­сящими от принятого метода восстановления распыли­телей. Восстанавливать распылители можно без обезли­чивания иглы и корпуса или с обезличиванием их.

В первом случае цилиндрическую поверхность иглы диаметром 6 мм перед хромированием покрывают за­щитным слоем цапонового лака, а подвергнутый хроми­рованию распыливающий конус и цилиндрическую часть диаметром 2 мм шлифуют. Слой снимаемого металла должен быть минимальным, обеспечивающим лишь чис­тоту поверхности, соответствующую 8 классу. Шлифова­ние производят в специальном приспособлении с уста­новкой иглы по поверхности диаметром 6 мм.

Во втором случае цилиндрическую поверхность иглы диаметром 6 мм хромируют (толщина слоя хрома 0,10?0,15 мм), после чего производят обработку игл распы­лителей на плоскодоводочном станке. Затем на доводоч­ной бабке снимают огранку и на плоскодоводочном станке снова производят окончательную обработку игл (аналогично рассмотренной выше технологии обработ­ки плунжера). Чистота обработанной поверхности долж­на соответствовать 11, в классу.

Овальность и огранка поверхности диаметром 6 мм не должны быть более 0,001 мм, а конусность—не бо­лее 0,002 мм с развалом конуса в сторону штифта диа­метром 2 мм.

Биение относительно цилиндрической поверхности диаметром 6 мм не должно быть более 0,01 мм для по­верхности распыливающего конуса и не более 0,004 мм для поверхности диаметром 2 мм.

Обработанные иглы распылителей сортируют на раз­мерные группы через 0,002 мм.

Обработка корпуса распылителя. При необезличенном методе восстановления распылителей производят лишь (при необходимости) доводку плоскости соедине­ния корпуса распылителя и корпуса форсунки. Эту опе­рацию производят на притирочной плите.

Притертая поверхность плоскости соединения корпу­са распылителя с корпусом форсунки должна быть зер­кальной, совершенно чистой, без видимых невооружен­ным глазом штрихов. Эталонное тело весом 20 г, при­ложенное в сухом виде к обработанной поверхности, должно удерживаться при любом положении корпуса распылителя.

При обезличенном методе восстановления также не­обходимо притереть отверстия корпуса распылителя диаметром 6 мм. Обработку отверстия производят чу­гунным притиром. Чистота обработанной поверхности должна соответствовать 11,6 классу.

Корсетность, бочкообразность и овальность поверх­ности отверстия диаметром 6 мм не должна быть более 0,001 мм. Конусность отверстия допускается не более 0,002 мм с развалом конуса в сторону отверстия диаметром 2 мм.

Корпусы распылителя после обработки сортируют на размерные группы через 0,002 мм.

При обработке иглы и корпуса распылителя основ­ное оборудование, режимы обработки, доводочные пас­ты, а также контрольно-измерительные приборы те же, что и при обработке плунжерных пар.

Спаривание иглы и корпуса. Испытание распылителя. Иглу и корпус иглы подбирают для спаривания из одной группы (при обработке обезличенным мето­дом).

Совместная притирка иглы и корпуса распылителя аналогична доводке плунжерной пары.

После совместной притирки перемещение в корпусе распылителя иглы (предварительно промытой в про­фильтрованном дизельном топливе), выдвинутой из кор­пуса распылителя на 1/3 своей длины при угле наклона 45° и при любом угловом положении иглы, должно про" исходить под действием собственного веса. Местные со­противления, препятствующие свободному перемещению иглы, не допускаются.

Испытывают распылители на герметичность и ка­чество распыла после установки распылителя в фор­сунку на приборе КП-1609А. Распылители испытывают на смеси дизельного топлива (ГОСТ 305—42) с веретен­ным маслом (ГОСТ 1707—51) или авиационным маслом (ГОСТ 1013—49). Эта смесь имеет вязкость 1,85—1,90° по Энглеру при температуре 15—20°.

Проверку герметичности распылителя производят при затяжке пружины форсунки до давления 230 кг/см2, при этом падение давления с 200 кг/см,2 до 180 кг/см2 долж­но происходить в течение 6—20 секунд. В процессе про­верки герметичности не допускается подтекание топлива но уплотняющему конусу в виде капель или увлажнения торца распылителя.

Проверку качества распыла топлива распылителем, закрепленным в форсунке, отрегулированной на давле­ние начала впрыска 130±2,5 кг/см2 производят при пе­риодичности 60—80 качаний рычага прибора в минуту по следующим элементам.

1. Тонкость распыла. Распыленное топливо должно иметь туманообразное состояние.

2. Равномерность распыла. Распыленное топливо должно равномерно распыляться по сечению конуса распыла. При этом допускаются местные сгущения, лег­ко различимые на глаз.

3. Конус распыленного топлива должен находиться в пределах 23?30°.

4. Направление конуса распыла. Ось конуса распы­ла должна совпадать с осью распыления. Допускается отклонение оси конуса от оси распылителя не более чем на 78 угла.

5. Отпечаток факела проверяют с помощью сетки, смоченной смесью дизельного топлива с веретенным маслом. При этой проверке сетка располагается на рас­стоянии 50—80 мм от торца распылителя. Отпечаток фа­кела должен иметь форму, при которой наибольшее его измерение превышает наименьшее измерение не более чем на 30%:.

6. Подтекание. При выходе струи из отверстия как перед началом, так и после окончания впрыска не до­пускается появление топлива на торце в виде капли.. Увлажнение торца допускается.

7. Отсечка. Начало и конец впрыска должны быть четкими. Впрыск должен сопровождаться резким зву­ком.

vdvizhke.ru

Износ распылителей и его причины .

В целостной системе транспортных и грузовых перевозок дизельные автомобили доминируют. Дизелестроение в современном производстве -  одна из ведущих отраслей. Она впитала в себя всё передовое из общего машиностроения.

Один из основополагающих компонентов производства дизельных двигателей - изготовление распылителей форсунок, а также плунжерных пар насосов высокого давления, в целом представляющих собой изделия, изготовление которых требует применения особых методик обработки, которые обеспечивают очень высокую точность сопрягаемых поверхностей. Вышеназванные детали являются самыми высокоточными изделиями, рассчитанные на массового потребителя.

В процессе регулярной эксплуатации двигателя обычно производится неоднократная замена распылителей форсунок и плунжерных пар насосов высокого давления. Распылители меняют после 50 - 100 тыс. км пробега . Плунжерные пары служат подольше, но также выходят из строя. Это происходит приблизительно через 200 - 300 тыс. км. Также следует иметь в виду, что достаточно часто возникают нетипичные ситуации,  приводящие к ускорению износа вышеперечисленных деталей. Последнее вполне может быть вызвано следующим: некачественным дизтопливом, попаданием  различного количества воды в топливную систему, неумелым форсированием режима работы двигателя, а также,как ни печально, дефектами производства самих изделий.

В Беларуси эксплуатируется очень большое количество техники с диздвигателями. При этом каждая автоединица за срок своего использования требует ремонта нескольких комплектов плунжерных пар и в 2-3 раза больше распылителей. Комплект распылителей (плунжерных пар)- это от 4-х до12-ти вышеназванных изделий, число которых, чаще всего, равно количеству цилиндров диздвигателя.

Надо обратить внимание на то, что в РБ обсуждаемые нами изделия не производятся. Самыми близкими к нам производителями дизтопливной аппаратуры являются Российская Федерация, страны Прибалтики, Украина и Польша. Кроме этого, на наш рынок поступают распылители. используемые в европейских грузовиках и легковых автомобилях. Они производятся в Германии, Франции, Италии, Велокобритании, Турции, Китае, Индии, Бразилии, Японии и Южной Африке.

ОСНОВНОЙ ХАРАКТЕР ИЗНОСА РАСПЫЛИТЕЛЕЙ И ЕГО ПРИЧИНЫ 

     Из -за занимаемого положения в камере сгорания распылитель форсунки диздвигателя постоянно подвергается тепловым и пульсирующим механическим. Игла распылителя диздвигателя за время всей своей "впрыскивающей жизни" совершает более миллиарда ходов (открытие и закрытие). При этом ей необходимо "держать" давление примерно равное 200 БАРам и более, открывая и перекрывая ток жидкости в течение всего срока работы.

 

 

     Во время эксплуатации распылитель изнашивается - его рабочие поверхности меняют  геометрическую форму. При анализе состояния поверхностей, которые отработали свой ресурс, выяснилось следующее- основными видами износа, в результате которых распылитель теряет свою способность работать явились:      1- Износ корпуса и уплотнительных конусов иголки;      2- Износ направляющих цилиндрических поверхностей корпуса и иголки;       3- Образование «заусениц» на торце иглы .

     В подавляющем большинстве случаев на срок службы распылителя влияет первый из перечисленных видов . Износы уплотнительных конусов распылителей приводят к изменению точек контакта поверхностей и увеличивают гидравлическое сопротивление самих распылителей. Уплотнительные конусы иголок начинают прикасаться к корпусам распылителей не верхними кромками, а всеми поверхностями. Это приводит к тому, что в моменты впрыскивания, попадающему к сопловым отверстиям распылителя дизтопливу, требуется преодолеть сужающееся кольцевидное пространство. Топливная жидкость теряет свою энергию, тратя её на преодоления трения о стенки получившегося коридора, и попадает в камеру сгорания не в виде тумана, а разнокалиберными струйками. Процесс смесеобразования постепенно нарушается и топливная жидкость начинает сгорать не полностью. Непосредственно двигатель начинает дымить, теряет мощность.

     Второй вид износа ведёт к существенному уменьшению гидравлической плотности распылителя. И при появлении чрезмерного зазора между работающими поверхностями значительная часть топливной жидкости, направляемая насосом высокого давления в цилиндр для сгорания, уходит через обратный трубопровод в бак топливной жидкости автомобиля. Последнее ведёт к нарушению расчетных параметров, применяемых в отношении двигателя. В первую очередь двигатель станет неустойчиво работать на  оборотах вхолостую.

    Третий вид износа может стать причиной заклинивания иглы в корпусе распылителя и привести к его аварийной остановке.

    При анализе вышеизложенных причин образования износов напрашиваются выводы:

     - Причину появления «заусениц» на торце иглы распылителя следует связывать с пластической деформацией металла, которая появляется вследствие циклических нагрузок (удары иглы о деталь, которая ограничивает высоту её же подъема). Это является следствием низкого качества материала иглы.      - Износ направляющих цилиндрических поверхностей иглы и корпуса распылителя носит в себе абразивный характер. Эти поверхности изнашиваются вследствие попадания в зазор между ними мелких частичек. Наиболее сильно поверхности изнашиваются в их нижней части, т.к. по мере нисходящего движения по зазору абразивные частицы постепенно разрушаются и перестают царапать поверхности. Вышеописанный вид износа не присутствует на распылителях автомобилей, имеющих хорошую систему очистки топливной жидкости.      - Механизм износа, касающийся уплотнительных конусов более сложен. Причиной их износа можно считать кавитацию. В местах нахождения уплотнительных поверхностей распылителя дизтопливо проходит через достаточно сильно суживающееся пространство, где скорость (v) его течения резко возрастает, а давление (р), по закону Бернулли, падает. Топливная жидкость в этих местах закипает, то есть образуется очень большое количество микропузырьков. Эти микропузырьки в момент прекращения потока жидкости захлопываются, потому что давление (р) в рассматриваемом объеме (V) резко возрастает. Теоретические основы этого явления широко известна и описана в литературе. В процессе захлопывания пузырьки создают в своих микрообъемах огромное давление (р) и те из пузырьков, которые оказываются непосредственно на границе объема постепенно разрушают мельчайшие частицы металла. Усилителем (катализатором) этого явления становится наличие в дизтопливе микрочастичек воды. Вода катализирует вредное влияние кавитации в связи с тем,что её температура закипания значительно ниже, чем у фракций дизтоплива, и образование мелких пузырей происходит гораздо более интенсивно.      Абсолютно устранить влияние кавитации (см.выше) на разрушение уплотнительных поверхностей распылителя почти невозможно. Вредные последствия данного явления можно лишь свести к минимуму применением для производства распылителей высококачественных и высокопрочных  материалов, а также использованием хорошо очищенного дизтоплива.

bustorgdetal.com