Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Распылители дизельных форсунок

Распылители дизельных форсунок

Распылитель является одной из важнейших составных деталей среди других элементов в устройстве дизельной форсунки. Распылители могут иметь разное количество распылительных отверстий, отличаться способом регулировки подачи топлива.

Простые дизельные моторы, которые имеют разделенную камеру сгорания, зачастую получают распылитель с одним отверстием и иглой Штифтовый распылитель . Дизельные моторы, которые устроены на основе непосредственного впрыска топлива, оборудованы форсунками с несколькими распылительными отверстиями Без штифтовый распылитель . Число отверстий в таком распылителе колеблется от двух до шести.

Из-за занимаемого положения в камере сгорания распылитель форсунки дизеля постоянно подвергается тепловым и пульсирующим механическим. Игла распылителя за время всей своей жизни совершает более миллиарда ходов (открытие и закрытие). При этом ей необходимо держать давление равное примерно 200 БАРам и более, открывая и перекрывая ток жидкости. Во время эксплуатации распылитель изнашивается: его рабочие поверхности меняют геометрическую форму. При анализе состояния поверхностей, которые отработали свой ресурс, выяснилось что

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 всей поверхностью. 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 преодоление трения о стенки коридора, и попадает в камеру сгорания не в виде тумана, а разнокалиберными струйками. Процесс смесеобразования постепенно нарушается и топливная жидкость начинает сгорать не полностью, а двигатель начинает дымить и теряет мощность.

Места характерных износов распылителя

Второй вид износа ведёт к существенному уменьшению гидравлической плотности распылителя. И при появлении чрезмерного зазора между работающими поверхностями значительная часть топлива, направляемая насосом высокого давления в цилиндр для сгорания, уходит через обратный трубопровод в бак топливной жидкости автомобиля, что 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 известны и описаны 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.

Распылитель форсунки топливной системы автомобиля

Форсунка служит для впрыска топлива в камеру сгорания дизеля. Это является определяющим фактором эффективности смесеобразования и процесса сгорания и, следовательно, оказывает основное влияние на характеристики двигателя, эмиссию вредных веществ с ОГ и уровень шума.

Читать еще:  Шкода октавия на холодном двигателе работает вентилятор

Для того чтобы форсунки могли максимально эффективно выполнять свои функции, они должны проектироваться с учётом устройства топливной системы и конструкции двигателя, в которых они будут работать.

Форсунка является одним из главных компонентов любой топливной системы, от конструкторов форсунок требуется очень высокая квалификация и наличие специальных знаний. От работы форсунки зависит:

  • формирование кривой характеристики впрыска топлива (точное обеспечение подъёма давления и распределения топлива по углу поворота коленчатого вала двигателя);
  • оптимальные тонкость распыливания топлива и распределение топлива по камере сгорания;
  • плотная изоляция системы впрыска топлива от камеры сгорания.

Поскольку распылитель форсунки входит в камеру сгорания, он подвергается постоянным пульсирующим воздействиям механических и термических напряжений от собственно двигателя и системы впрыска топлива. Топливо, протекающее через форсунку, должно также охлаждать её. При работе двигателя на максимальной частоте вращения холостого хода, когда подача топлива практически отсутствует, температура распылителя форсунки резко возрастает. Следовательно, для выдерживания такого режима форсунка должна обладать достаточным высокотемпературным сопротивлением.

В топливных системах с рядными многоплунжерными ТНВД (Тип РЕ), ТНВД распределительного типа (VE/VR) и с индивидуальными ТНВД (UPS) распылители заворачиваются в корпус форсунок, образуя единое целое — устанавливаемую в двигатель форсунку для впрыска топлива. В топливных системах с высоким давлением впрыска топлива, таких как Common Rail (CR) и системы с насос-форсунками (UIS), распылитель является встроенным блоком форсунки в сборе.

В двигателях с разделёнными камерами сгорания используются штифтовые распылители форсунок, а в двигателях с непосредственным впрыском топлива распылители соплового типа. Распылители форсунок открываются под действием давления топлива. Начало подъема иглы распылителя форсунки, продолжительность впрыска топлива и кривая характеристики впрыска являются определяющими факторами цикловой подачи топлива. Распылители форсунок должны быстро и надёжно закрываться при падении давления, причём давление закрытия должно быть, по крайней мере, на 40 бар выше максимального давления сгорания для предотвращения нежелательных подвпрысков топлива или проникновения горячих газов из камеры сгорания в распылитель. Распылитель форсунки должен проектироваться специально для данного типа двигателя, в котором он используется, что определяется следующими факторами:

  • способ впрыска топлива (непосредственный впрыск или впрыск в разделённую камеру сгорания);
  • геометрия камеры сгорания;
  • требуемая форма факела распыливания и направление струи топлива;
  • требуемая глубина впрыска и тонкость (мелкость) распыливания топлива;
  • требуемая продолжительность фазы впрыска топлива;
  • требуемое количество впрыскиваемого топлива по отношению к углу поворота коленчатого вала двигателя.

Стандартизированные размеры и набор деталей обеспечивают необходимую степень адаптивности при минимальном разнообразии деталей. Благодаря превосходным характеристикам в сочетании низким расходом топлива во всех новых конструкциях двигателей применяется непосредственный впрыск топлива и, следовательно, распылители соплового типа.

Рис. Распылитель как связь между топливной системой и дизельным двигателем

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 штифта
dm— диаметр распыляющего отверстия штифтового распылителя
hd — ход дросселя
Ld = dot— da — зазор дросселя
а — угол распыла струи
а — угол конического гнезда& — диаметр иглы
d — диаметр гнезда
h — ход иглы
ds — диаметр колодца
I, — длина колодца
di — 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.

Читать еще:  Volkswagen golf какой самый надежный двигатель

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 иглы
3 — уплотняющий край иглы
4 — верхушка иглы
5 — распыляющее отверстие
6 — вход распыляющего отверстия
7 — колодец
8 — радиус перехода внешней круглой поверхности в коническую поверхность корпуса распылителя
9 — наружная коническая поверхность корпуса распылителя
10 — 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.

Распылители

Все больше автолюбителей отдает предпочтение дизельным двигателям. Эти двигатели отличает безопасность, качество и конечно достаточно экономичный расход топлива. Но нужно помнить, что комплектующие и дополнительные детали к дизельному двигателю имеет существенные отличия от набора комплектующих к бензиновому двигателю. Одним из таких элементов, отличающих дизельный двигатель от бензинового, являются распылители дизельных форсунок.

Форсунка представляет собой один из конечных элементов топливной системы для дизельного двигателя. Распылитель же, в свою очередь, — это одна из базовых составляющих форсунки. От работы этого маленького элемента напрямую зависит подача топлива в камеру сгорания и, как следствие, топливный расход.

В камеру сгорания топливо поступает уже в распыленном виде. Именно за качество распыления топлива отвечают распылители форсунок.

При неисправной работе распылителей топливо начинает поступать в камеру сгорания в виде струек. Это негативно сказывается на качестве переработки топлива и состоянии двигателя в целом. Автомобиль начинает использовать гораздо больше топлива, процент мощности двигателя снижается. Из-за этой небольшой детали возможен полный отказ двигателя. Установка распылителя требует точности, так как от его работы будет зависеть процесс потребления и переработки топлива.

Любая, даже самая качественная деталь автомобиля со временем требует ремонта или замены.

Купить распылители форсунки можно в нашем интернет-магазине. В каталоге представлены модели, которые подойдут к различным автомобилям. Мы сотрудничаем с производителями автозапчастей, репутация которых подтверждена многолетним опытом работы.

Если вы сомневаетесь в правильности выбора распылителя, наши специалисты окажут профессиональную консультацию по всем возникающим вопросам.

Москва

Россия, Москва, БП Румянцево, корпус Г, подъезд 12, этаж 7, оф. 710/3Г +7 925 934 33 63 +7 917 503 90 10 ms.smturbo@mail.ru

Диагностика и ремонт турбин, а также продажа и установка новых турбокомпрессоров

Россия, Москва, БП Румянцево, корпус Г, подъезд 12, этаж 7, оф. 710/3Г

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector