ПРОВЕРКА РАСПЫЛИТЕЛЕЙ ФОРСУНОК

Проверка и регулировка форсунок дизельных двигателей операция известная. Занимаясь вопросами восстановительного ремонта распылителей форсунок естественно также нельзя обойтись без проверки качества их работы.

ля проверки распылителей я использую форсунку которая стационарно закреплена на стенде. В процессе проверки устанавливается и снимается только распылитель. Регулировочный винт форсунки, которым изменяется усилие на пружине прижимающей иголку распылителя к седлу в его корпусе, выполнен с барашком (см. фото). Последнее, позволяет быстро и без лишних усилий изменять рабочее давление при котором срабатывает распылитель.

Модернизированная форсунка
для проверки распылителей

Распылитель промывается и устанавливается на форсунку при ослабленной до нуля пружине. Затем, в процессе прокачки через форсунку дизельного топлива, вращая барашек, пружина медленно сжимается.

Качественный распылитель уже при небольшом давлении начинает работать с характерным звуком, т.е. щелкать или как говорят хрипеть, трещать. Такая ситуация должна наблюдаться на всем диапазоне увеличения давления вплоть до превышения им номинального значения рабочего давления форсунки. Естественно, при этом необходимо контролировать форму факела распыла, отсутствие капель на носике распылителя и его гидравлическую плотность.

Тем не менее, как показала практика, самой объективной оценкой качества распылителя является его поведение при сбрасывании давления. В верхнем положении стрелки манометра при медленном сбрасывании давления, т.е. ослаблении пружины, стрелка манометра должна уйти вниз не плавно и сразу, а спустя некоторое время и рывком после того как давление в подыгольном пространстве распылителя начало уменьшаться. Распылитель при этом должен щелкнуть (сработать) синхронно движению стрелки. Такая картина должна повториться достаточное число раз. Иными словами при сбрасывании давления распылитель должен пылить со щелчками. Причем самые ценные щелчки это щелчки в диапазоне низкого давления.

Высота звука работы распылителя, частота щелчков, диапазон давления при котором он срабатывает, косвенно могут свидетельствовать и о характере погрешностей в его геометрии и о виде дефектов на линии контакта рабочих конусов распылителя и о его чрезмерной деформации.

РЕМОНТ ПЛУНЖЕРНЫХ ПАР ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ

Рис.1 Общий вид и основные
 конструктивные элементы
 плунжерной пары.

       В дизельном двигателе наиболее сложным и дорогим узлом является топливный насос высокого давления. Выход насоса из строя, как правило, связан с износом рабочих поверхностей установленных в нем плунжерных пар, которые, в свою очередь, являются самыми высокоточными и дорогими деталями как в самом насосе так и во всем двигателе.

Общий вид и основные конструктивные элементы плунжерной пары показаны на рис. 1. Типовая плунжерная пара состоит из штока 1 и гильзы 2. Гильза плунжерной пары имеет два сквозных отверстия: впускное 2 и перепускное 3, причем первое расположено несколько ниже второго. На штоке плунжерной пары имеется осевое отверстие 4 соединенное с двумя симметричными спиральными канавками 5.

Несмотря на большое разнообразие типов плунжерных пар все они имеют похожую конструкцию и выполняют аналогичные функции и это определяет сходный характер износов их рабочих поверхностей.

Износ поверхности штока (рис. 2) происходит на участках расположенных против впускного 1 и отсечного 2 окон гильзы. В процессе эксплуатации на доведенных поверхностях названных участков появляется матовый оттенок и, в последствии, поверхность становится гребенчатая. Глубина царапин достигает 10 мкм.

Рис.2. Места износа плунжерной пары

Наибольшей величины износ штока достигает у его нижней кромки. Характер этого износа – гидроабразивный. В момент, когда шток нижним торцом перекрывает впускное отверстие втулки и начинается цикл впрыска, в зазор между штоком и гильзой вместе с топливом попадают абразивные частицы, размеры которых могут быть больше величины этого зазора. При движении штока защемленные абразивные частицы протаскиваются и перекатываются через зазор между названными поверхностями и своими острыми кромками срезают металл с поверхности штока и втулки. По мере дальнейшего продвижения частиц их режущие кромки притупляются, частицы размельчаются, и их режущая способность уменьшается. Этим объясняется уменьшение величины износа при удалении от нижней кромки штока.

ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТИ УГЛА ЗАПОРНОГО КОНУСА ИГОЛКИ РАСПЫЛИТЕЛЯ НА КАЧЕСТВО ЕГО РАБОТЫ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСПЫЛИТЕЛЕЙ ФОРСУНОК В "ДОМАШНИХ" УСЛОВИЯХ

В принципе, если Вы живете в отдельном строении, организовать ремонт распылителей форсунок дизельных двигателей можно и у себя дома. Нужен настольный сверлильный станочек (лучше два), маленькое точило (для правки абразивных брусков), набор алмазных паст, не хитрая оснастка, некоторые вспомогательные инструменты ну и естественно руки. Конечно ещё место и стенд для проверки распылителей, скажем гараж.

За день, работая в одиночку, можно сделать 10-15 распылителей.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РЕМОНТА РАСПЫЛИТЕЛЕЙ ФОРСУНОК ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Одними из самых дорогих и ответственных деталей дизельного двигателя являются распылители форсунок, которые должны обеспечивать подачу топлива в камеру сгорания двигателя в мелкораспыленном виде. Качество работы двигателя: приемистость, экономичность, его экологические показатели напрямую связаны с качеством работы распылителей.

        Существуют множество типов и модификаций распылителей, однако все они имеют идентичную конструкцию и, как показано на рисунке 1, состоят из двух деталей иголки и корпуса. Иголка имеет возможность перемещаться в корпусе и периодически открывать и прекращать подачу топлива в камеру сгорания двигателя. Распылители - прецизионные изделия, они изготавливаются с высочайшей точностью и все допуски и рабочие зазоры распылителя лежат в пределах 1…2 мкм.

Рис.1.
Конструкция типового распылителя

Следует обратить внимание (см. рис.1), что величина углов рабочей конической поверхности на корпусе (α_К) и на иголке распылителя (α_И) различная. Как правило эти углы имеют величину 58^О и 60^О, т.е. в новом распылителе конус иголки касается конической поверхности корпуса своей верхней кромкой при этом сопряжение рассматриваемых поверхностей должно быть герметичным.

        В процессе эксплуатации, рабочие поверхности распылителя изнашиваются и он перестает выполнять свои функции, т.е. начинает “лить”. Топливо в камеру сгорания впрыскивается струйками при одновременном снижении рабочего давления впрыска и изменением пропускной способности распылителя. В результате ухудшаются условия смесеобразования и нарушается процесс горения топливной смеси. Топливо сгорает не полностью, двигатель начинает дымить и теряет мощность. Кроме того, капли топлива попадая на стенки цилиндра смывают смазку, что приводит к повышенному износу компрессионных колец и стенок цилиндра. Поэтому за время эксплуатации двигателя, для поддержания его надлежащих эксплуатационных характеристик, приходится неоднократно производить замену распылителей на что тратятся значительные материальные средства.

Характерными видами износа распылителя является кавитационный износ уплотнительных конусов иголки и корпуса и абразивный износ их направляющих цилиндрических поверхностей. На торце иглы распылителя может образовываться заусенец.

Износ запорных конусов ухудшает качество распыла топлива. Износ цилиндрических поверхностей приводит к потере герметичности распылителя и топливо через образовавшийся чрезмерный зазор начинает сбрасываться в обратный топливопровод. Образование заусенца на торце распылителя может привести к зависанию иголки в корпусе распылителя.

Нашим коллективом разработана технология восстановительного ремонта названных изделий в условиях мелкосерийного производства мотороремонтных предприятий.

Сущность ремонта распылителей заключается в перешлифовывании уплотнительного конуса иголки, притирки его к сопрягаемому конусу в корпусе распылителя и последующему корректированию профиля конуса иголки в зависимости от пятна контакта притертых поверхностей. Каждая из перечисленных операций довольно специфична и является результатом поиска и адаптации известных отделочно-абразивных методов обработки к рассматриваемым условиям. Так, шлифование конуса производится мерными брусками шаржированными алмазной пастой требуемого состава. Притирка конусов потребовала проведения экспериментов по подбору необходимого абразива и скорости обработки. При этом притирка осуществляется с наложением низкочастотных колебаний для перемешивания абразивной пасты в зоне обработки. Для корректировки профиля конуса иголки была проведена работа по созданию специального режущего элемента в виде перетачиваемых абразивных брусков с максимально-прочной связкой абразивного зерна.

Распылители которые из-за износа сопрягаемых цилиндрических поверхностей иголки и корпуса не держат гидравлическое давление, раскомплектовываются. Их изношенные поверхности перешлифовываются и иголке селективно подбирается другой корпус.

Схема износа и восстановления работоспособности уплотнительных конусов распылителя показана на рисунке 2. Как видно из схемы основная идея ремонта состоит в восстановлении необходимого пятна контакта уплотнительных конусов при котором бы обеспечивалось минимальное гидравлическое сопротивления и абсолютная герметичность сопряжения.

Себестоимость восстановленных распылителей в несколько раз ниже новых при этом качество их работы существенно отличается от новых в лучшую сторону. Последнее, имеет аргументированное объяснение. Так, например, смещение вверх линии контакта уплотнительных конусов и их индивидуальная притирка обеспечивают более качественные показатели работы распылителя. Топливо поступает в камеру сгорания с большей скоростью и как следствие в более мелкодисперсном виде. Четкая отсечка подачи топлива предотвращает образование капель. Ресурс работы восстановленного распылителя выше нового так как, при прочих равных условиях, переход его в нерабочее состояние, когда уплотнительные конуса начинают касаться друг друга всей поверхностью, требует удаления в процессе износа большего количества материала с поверхностей иголки и корпуса. Приведенные факты подтверждаются статистическими данными, лабораторными и промышленными испытаниями, а также многолетним опытом работы по восстановлению распылителей со многими транспортными и мотороремонтными предприятиями нашей Республики.

ХАРАКТЕР И ПРИЧИНЫ ИЗНОСА РАСПЫЛИТЕЛЕЙ

     Из за своего положения в камере сгорания распылитель форсунки дизельного двигателя постоянно подвергается пульсирующим механическим и тепловым нагрузкам со стороны двигателя и системы впрыска. Игла распылителя дизельного двигателя за время своей "впрыскивающей жизни" совершает боле 1 миллиарда ходов открытия и закрытия, при том, что открывая и перекрывая ток жидкости в течение всего срока службы ей необходимо "держать" давление порядка 200 бар и выше.

Места характерных износов распылителя

     В процессе эксплуатации распылитель изнашивается и его рабочие поверхности изменяют свою геометрическую форму. В результате анализа состояния поверхностей отработавших свой ресурс распылителей удалось выяснить, что основными видами износа из-за которых распылитель теряет работоспособность являются:
     c) Износ уплотнительных конусов иголки и корпуса распылителя;
     b) Износ направляющих цилиндрических поверхностей иголки и корпуса;
     a) Образование заусенца на торце иглы распылителя.
     Доминирующим во влиянии на срок службы распылителя является первый вид износа. Износ уплотнительных конусов распылителя приводит к изменению пятна контакта этих поверхностей и увеличивает гидравлическое сопротивление распылителя. Уплотнительный конус иголки начинают соприкасаться с корпусом распылителя не верхней кромкой, а всей поверхностью. В результате, в момент впрыска, устремляющемуся к сопловым отверстиям распылителя дизельному топливу, требуется пройти через сужающееся кольцевое пространство. Топливо теряет свою энергию на преодоления сил трения о стенки этого коридора и поступает в камеру сгорания не в виде тумана, а струйками. Процесс смесеобразования нарушается и топливо сгорает не полностью. Двигатель дымит, теряет мощность.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЬНОЙ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ

      В системе транспортных и грузовых перевозок автомобили с дизельными двигателями занимают доминирующее положение. Дизелестроение в современной системе производства является одной из ведущих отраслей впитавшей в себя все передовые достижения общего машиностроения.

Одним из основных компонентов производства дизелей является изготовление распылителей форсунок и плунжерных пар насосов высокого давления которые представляют собой прецизионные изделия изготовление которых требует применение особых методов обработки обеспечивающих высочайшую точность сопрягаемых поверхностей. Названные детали являются самыми высокоточными изделиями массового производства.

В процессе эксплуатации, за срок службы двигателя производится неоднократная замена распылителей форсунок и плунжерных пар насосов высокого давления. Распылители меняются после 50 - 100 тысяч километров пробега автомобиля. Плунжерные пары служат дольше, но также выходят со строя через 200 - 300 тысяч километров пробега. Следует также иметь в виду, что достаточно часто возникают нештатные ситуации  приводящие к ускоренному или катастрофически быстрому износу названных деталей. Последнее может быть вызвано некачественным дизельным топливом, попаданием воды в топливную систему, форсированием режима работы двигателя а также вследствие дефектов производства самих распылителей и плунжерных пар.

В республике Беларусь эксплуатируется огромное количество техники с дизельными двигателями. При этом каждая единица техники за срок эксплуатации требует для ремонта несколько комплектов плунжерных пар и в два-три раза больше комплектов распылителей. Комплект распылителей или плунжерных пар это от четырех до двенадцати названных изделий число которых, как правило, равно числу цилиндров дизельного двигателя той или иной конструкции.

Следует обратить внимание, что в нашей Республике названные изделия не производятся. Ближайшими производителями дизельной топливной аппаратуры являются Россия, Прибалтика, Украина, Польша. Кроме того на рынок поступают распылители для европейских грузовых и легковых автомобилей произведенные в Германии, Франции, Италии, Англии, Турции, Китае, Индии, Бразилии, Японии и Южной Африке.

Все поступающие в Беларусь распылители и плунжерные пары это валютный товар. И поскольку своего производства названных деталей в Республике не имеется организация их восстановительного ремонта это прямая экономия валюты и в целом существенное снижение затрат на эксплуатационные расходы дизельной техники.

Практически невозможно посчитать сколько единиц дизельной техники эксплуатируется в Республике, однако это число значительное. Потребителями восстановленных прецизионных деталей к дизельной топливной аппаратуре могут быть:

- Грузовые автопарки;

- Частные автотранспортные предприятия;

- Индивидуальные грузоперевозчики;

- Городские и междугородние автобусные парки;

- Сельскохозяйственные предприятия;

- Дорожно-строительные предприятия;

- Транспортные цеха машиностроительных и других предприятий;

- Мотороремонтные заводы;

- Владельцы дизельных легковых автомобилей и микроавтобусов;

- Дизельные автосервисы по обслуживанию грузовых и легковых автомобилей;

- Локомотивные депо;

- Районные и областные агропромтехснабы, сельхозтехники;

- Танкоремонтные и другие предприятия ремонтирующие самоходную военную технику;

- Строительные тресты и управления механизации.

Рынок потребителей рассматриваемых изделий очень динамичен. Дизеля постоянно совершенствуются, изменяются конструкции, модернизируется система впрыска, соответственно появляются новые конструкции и модификации распылителей и плунжерных пар. Кроме того в последние годы на рынок поступает очень много разнообразной импортной техники бывшей в эксплуатации, которая требует незамедлительного ремонта. Однако, это не подразумевает наличие необходимых запасных частей в том числе и для топливных систем. Поэтому восстановление изношенных распылителей и плунжерных пар в некоторых ситуациях не имеет альтернативы и является единственной возможностью запустить технику в эксплуатацию