Форсунки дизельного двигателя — устройство и обслуживание

Держатель форсунки

Форсунка состоит из держателя и сопла. Сопло форсунки размещается в специальном устройстве- держателе. В держателе также предусматриваются отверстия и каналы для подвода и отвода топлива, устройство для поддержания или регулирования давления, который обеспечивает изменение давления открывания игольчатого клапана форсунки, а также средство для надежного крепления форсунки в головке цилиндров.

На рисунке 32.1 и 32.2 показаны наиболее распространенные конструкции держателей. Вариантов конструкций на самом деле гораздо больше, однако, они отличаются в основном диаметром цилиндрической части, способом присоединения к магистрали отвода топлива, способом регулирования давления, чтобы ограничить высоту подъема клапана форсунки, а также способом крепления держателя на головке цилиндров.

32.1. Форсунка (Компания Ford): 1. Шайба; 2. Регулировочная гайка пружины; 3. Штуцер топливопровода; 4. Игольчатый клапан; 5. Шайба; 6. Седло игольчатого клапана; 7. Наконечник форсунки; 8. Гайка мундштука; 9. Мундштук; 10. Держатель; 11. Пружина; 12. Медная шайба; 13. Гайка; 14. Штуцер перепускного шланга

Форсунки дизельного двигателя — устройство и…

32.2. Форсунка с держателем фланцевого типа и регулятором давления: 1. Штуцер перепускного трубопровода; 2. Фланец; 3. Перепускной канал; 4. Регулировочная шайба; 5, 7. Направляющий штифт; 6. Промежуточная пластина; 8. Напорная камера; 9. Игольчатый клапан; 10. Наконечник форсунки; 11. Распылитель; 12. Прокладка; 13. Корпус сопла; 14. Гайка; 15. Гнездо пружины; 16. Пружина; 17. Напорный канал; 18. Кольцо; 19. Корпус держателя; 20. Штуцер топливопровода

Все держатели форсунок имеют одинаковую конструкцию: в них предусмотрены внутренние каналы для подвода топлива и отвода топлива (которое используется для охлаждения и смазки игольчатого клапана, сопла и механизма регулятора) в топливный бак. Корпус форсунки и торец держателя притерты друг к другу и обеспечивают надежное уплотнение без прокладок.

Сопло

Сопло предназначено для направления топлива в камеру сгорания и его распыления. Тип сопла, размер капли топлива, форма факела топлива и угол распыления определяются конструкцией камеры сгорания. Каждое сопло имеет литеру (букву) или номер, которые идентифицируют конструкцию сопла, размеры, угол распыления (в градусах) диаметр отверстия, количество отверстий, размер раструба и подъем игольчатого клапана.

Наиболее широкое применение получили дифференциальные форсунки, которые открываются при смещении клапана внутрь корпуса. Типы применяемых форсунок этого класса показаны на рисунке 32.3.

32.3. Форма факелов от форсунок различных типов (фирма Bosch): 1. Многосопловая форсунка; 2. Форсунка со штифтовым распылителем (конический факел); 3. Форсунка со штифтовым распылителем (цилиндрический факел); 4. Форсунка со вспомогательным распылителем; 5. Сопло полностью открыто (основное распыление); 6. Штифтовая форсунка со вспомогательным распылителем; 7. Штифтовая форсунка, увеличивающая подачу топлива к концу впрыска; 8. Сопло приоткрыто (предварительное распыление)

Сопло состоит из корпуса и игольчатого клапана (Рисунок. 32.4). На отполированном уплотняемом торце сопла предусмотрена канавка и отверстие канала напорной камеры. Отверстие форсунки и поверхность игольчатого клапана плотно притерты друг к другу. Диаметр нижней части игольчатого клапана обычно значительно больше диаметра концевой части, чтобы уменьшить объем мешочка между корпусом сопла и торцом иглы и снизить количество несгораемого топлива, которое поступает в камеру при продувке или при испарении, что приводит к повышению содержания углеводородов в отработавших газах.

32.4. Многосопловая форсунка: 1. Скос; 2. Игольчатый клапан; 3. Канавка; 4. Подъем игольчатого клапана; 5. Притертые поверхности; 6. Напорный объем; 7. Угол распыления; 8. Корпус; 9. Топливный канал; 10. Линейный контакт; 11. Диаметр отверстия; 12. Мешочек; 13. Седло сопла (58°30'); 14. Напорный объем

Угол раскрыва седла обычно на 1,5° меньше угла иглы, что обеспечивает не только плотное прилегание седла к клапану, но и предотвращает загрязнение седла.

Ось конуса (факела) распыленного топлива должна совпадать с осью форсунки. Для этой цели используются направляющие штифты, которые обеспечивают соосную фиксацию сопла относительно держателя.

На форсунках с внешним регулятором давления открывания стержень игольчатого клапана упирается в углубление подпружиненного толкателя. Верхний выступ на стержне игольчатого клапана заходит внутрь корпуса сопла. Расстояние между эти выступом и торцом корпуса сопла называется подъемом клапана. Это расстояние зависит от типа сопла, его производительности и формы факела распыляемого топлива. Величина подъема колеблется от 0,30 до 0,68 мм. Усилие от пружины толкателя может регулироваться вращением гайки (вращение по часовой стрелке увеличивает усилие и наоборот).

На держателях других типов регулировка усилия пружины обеспечивается регулировочным винтом, который ввернут в колпачковую гайку.

На форсунках со встроенным регулятором давления (Рисунок. 32.5) стержень игольчатого клапана упирается в углубление на опорной чашке пружины. На этих форсунках регулировка усилия пружины обеспечивается пакетом регулировочных шайб (количество шайб уменьшается или увеличивается).

32.5. Многосопловая форсунка со встроенным регулятором давления открывания: 1. Кольцо; 2. Игольчатый клапан; 3. Опорная чашка пружины; 4. Пружина; 5. Стопорное кольцо; 6. Держатель стопорного кольца; 7. Конические шайбы; 8. Пакет регулировочных шайб; 9. Поджимная гайка; 10. Пластинчато-щелевой фильтр; 11. Держатель; 12. Вход топлива; 13. Резьбовое отверстие штуцера перепускного трубопровода; 14. Стопорное кольцо; 15. Уплотнительное кольцо; 16. Направляющий штифт; 17. Промежуточная пластина; 18. Гайка; 19. Сопло

Принцип действия форсунки

Топливо под давлением поступает в каналы и напорную камеру форсунки. Если давление топлива превышает давление от усилия пружины, то игольчатый клапан открывается и упирается в разъемную поверхность держателя или пластины. Топливо распыляется внутрь камеры сгорания, причем форма факела и скорость топлива определяются типом форсунки. Давление открывания игольчатого клапана штифтовой форсунки обычно составляет от 6,9-15,2 кПа, тогда как в многосопловой форсунке это давление составляет 17,2-34,4 кПа.

По мере распыления топлива давление в напорной камере и форсунке понижается и игольчатый клапан закрывается. Давление снова нарастает и клапан открывается. При такой периодической работе прослушивается характерные стуки высокого тона (щелчки). Топливный факел (конус) должен быть как можно более однородным и обеспечивать наиболее полное и равномерное заполнение камеры сгорания топливом.

Необходимая форма факела

Обеспечивается подбором диаметра отверстия сопла, длины отверстия (отверстий), углом распыления и давлением топлива.

Поэтому, следует строго придерживаться правил проверки форсунок. Например, если непреднамеренное повышение давления открывания форсунки превышает норму (например, на 1 кПа), то начало впрыска задерживается, а скорость распыляемого топлива повысится. Длина конуса увеличится, угол распыления и размер капель уменьшатся, конус сместится в сторону от потока воздуха. Эти факторы в совокупности приведут к увеличению времени задержки, падению мощности двигателя и к повышению расхода топлива.

32.6. Структура конуса распыления топлива: 1. Угол распыления отверстия; 2. Поток воздуха; 3. Основная струя; 4. Угол распыления топлива; 5. Обедненная область конуса; 6. Область образования топливно-воздушной смеси (область смешения); 7. Начальная область; 8. Полная глубина проникновения

При переполнении накачивающего элемента, подача топлива от насоса прекращается, давление в напорной камере быстро падает, под действием пружины игольчатый клапан закрывается.

Уход за форсунками

Основными причинами выхода форсунки из строя являются присутствие абразивного материала в топливе, попадание воды, сульфатов, воздействие высоких температур и неправильная установка. Присутствие абразива в топливе приводит к износу трущихся частей форсунки, износу отверстия сопла и уплотнительного пояска игольчатого клапана. Чрезмерный нагрев приводит к изменению скорости расширения сопла, вызывая течь и уменьшая количество впрыскиваемого топлива. Вода вызывает коррозию и ухудшает смазку форсунок топливом. Присутствие серы в топливе приводит к отложению твердых частиц и приводит к коррозии. В результате неправильной установки форсунка плохо охлаждается, на игольчатом клапане появляются задиры и царапины, ухудшается прилегание игольчатого клапана к седлу.

Поиск неисправной форсунки

Проверка состояния форсунок требуется при появлении признаков неустойчивой работы дизеля, или при его капитальном ремонте. Некоторыми изготовителями рекомендуется регулировка форсунок (установка давления открывания) через каждые 2000 часов работы.

Запустите двигатель, проверьте визуально наличие течи на всех соединениях повышенного давления. Отсоедините каждую топливную магистраль либо на насосе, либо на форсунке, приняв меры безопасности. После отсоединения форсунки прослушайте работу дизеля. Если характер работы дизеля не изменился, то форсунка неисправна.

Снятие форсунки

Очистите область, прилегающую к форсунке, продуйте сжатым воздухом. Отсоедините от форсунки топливные трубки и немедленно заглушите отверстия.

32.7. Отсоединение от форсунки топливопроводов: 1, 3. Полый болт штуцера; 2. Трубка отвода топлива; 4, 5. Гайка штуцера топливопровода; 6. Топливные трубки высокого давления

При снятии форсунки с фланцевым креплением отверните винт или гайки шпилек, на форсунке с хомутом отверните винт (болт) и достаньте хомут из канавки на корпусе держателя. Слегка расшатайте форсунку и достаньте из отверстия. Оденьте на форсунку защитный колпачок. Для снятия форсунки каждым изготовителем рекомендуется специальная оснастка.

32.8. Снятие форсунки с фланцевым креплением: 1. Форсунка; 2. Болты крепления; 3. Медная уплотнительная шайба; 4. Пробковая прокладка

Проверка форсунки

При обнаружении на частях форсунки следов выкрашивания, повреждений или коррозии, форсунку следует очистить и проверить на специальном тестере, оборудованном насосом ручной подкачки. Для этого удалите воздух из топливопровода стенда и присоедините его к форсунке. Направьте форсунку в сосуд от себя. Чтобы проверить давление открывания форсунки перекройте магистраль манометра тестера и слегка приоткройте топливный клапан. Насосом ручной подкачки удалите воздух из форсунки. Откройте вентиль магистрали манометра стенда на 1/8 оборота. Медленно повышайте давление насосом ручной подкачки до тех пор, пока из форсунки не брызнет топливо. Давление, при котором форсунка закрывается, должно быть не ниже 2068 кПа, в противном случае игольчатый клапан залипает.

Проверка прилегания игольчатого клапана к седлу

Понизьте давление на 1400 кПа ниже давления открывания форсунки. Проверьте состояние мундштука, который должен быть сухим. В противном случае седло игольчатого клапана повреждено.

Проверка герметичности форсунки

Повысьте давление на 690 кПа выше давления открывания и проверьте время утечки. Допустимая скорость утечки не должна превышать 6067 кПа за 6 сек. В противном случае

иголка клапана плохо прилегает к поверхности сопла, или поверхности сопла и клапана не притерты друг к другу. Если падение давления меньше 2068 кПа, то имеет место недостаточная смазка игольчатого клапана и форсунку следует очистить.

Проверка конуса топлива

Насосом ручной подкачки создайте давление на форсунке, делая за 1 сек 2 цикла подкачки.

Искажения конуса и крупных капель топлива наблюдаться не должно. На многосопловых форсунках конусы топлива должны быть одинаковы и равномерно распределены. Если форма конуса нарушена, то причиной является повреждение или засорение отверстия. При нормальной работе форсунки должен прослушиваться равномерный гул. В противном случае игольчатый клапан залипает.

При отсутствии стенда форсунки можно отсоединять по и проверять на топливной магистрали двигателя, проворачивая коленвал стартером.

Если результаты проверки форсунки удовлетворительные, то удалите налет с сопла форсунки и с держателя латунной щеткой. Повторно проверьте и отрегулируйте давление открывания.

Разборка форсунки

Если результаты проверки форсунки неудовлетворительные, то ее следует разобрать, очистить, проверить, снова собрать и отрегулировать. Очистка форсунки выполняется на специальном стенде (Рисунок. 32.9).

32.9. Стенд для очистки и проверки форсунок: 1. Гребенка; 2. Держатель форсунки; 3. Секундомер; 4. Манометр; 5. Рукоятки регуляторов; 6. Ручной насос; 7. Тестер форсунок; 8. Набор для очистки; 9. Лотки для промывания форсунки; 10. Бачки для промывания форсунки

Внимание! Форсунки следует разбирать и промывать каждую в отдельности. Сопло и игольчатый клапан невзаимозаменяемы.

Отверните колпачковую гайку и снимите шайбу, отверните гайку пружины, снимите опорную чашку пружины и толкатель. Детали форсунки промойте чистым дизельным топливом. Установите форсунку в держатель вертикально вверх, отверните гайку и снимите сопло. Примите меры против выпадения игольчатого клапана, так как он может быть легко поврежден.

Чтобы разобрать форсунку, показанную на рисунке 32.5, установите форсунку в держатель вертикально вверх. Отверните гайку сопла, и снимите сопло, ограничительную пластину клапана, опорную чашку пружины, прокладки и пакет регулировочных шайб, не нарушая этого порядка разборки.

Внимание! Не допускается очищать корпус клапана форсунки (и другие детали) острым инструментом или мягкой наждачной бумагой.

В некоторых мастерских форсунки промываются в 15%-растворе каустической соды, или с помощью ультразвука. Если игольчатый клапан не удается снять даже после вымачивания в растворителе, удалите его с помощью гидравлического съемника стенда.

Очистите игольчатый клапан латунной щеткой, затем с латунным инструментом удалите нагар с острия иглы. Очистите игольчатый клапан о салфетку, смазанную бараньим жиром, и проверьте наличие на клапане ямок и следов выкрашивания. Проверьте состояние седла клапана. При обнаружении значительного износа седла форсунку следует заменить. Если же на седле обнаруживаются мелкие неровности (в виде часто расположенных рисок), то их можно удалить шлифовкой. Причиной появления царапин и задиров на седле игольчатого клапана является попадание грязи в топливо из-за его небрежного хранения, или выхода из строя топливного фильтра.

Корпус клапана форсунки следует сначала очистить снаружи с помощью мягкой латунной щетки и осмотреть состояние распылителей и разъемной поверхности.

Поверхность корпуса клапана, которая прилегает к ответной поверхности держателя форсунки, должна быть чистой. Ее следует притереть на притирочной плите. Чистоту поверхности плиты следует предварительно проверить и при необходимости отполировать и тщательно очистить. На притирочную поверхность равномерно нанесите жир или ювелирный крокусный порошок (окись железа) так, чтобы исключить возможность соприкосновения плиты и притираемой поверхности корпуса клапана. Притирка ведется "восьмерками" при неизменном усилии, прикладываемом к корпусу, качание корпуса клапана во время притирки не допускается.

Промойте корпус клапана в чистом дизельном топливе и проверьте состояние притертой поверхности. Прочистите топливный канал сверлом или проволокой (Рисунок. 32.10). Полость корпуса (напорную камеру) очистите специальным скребком (Рисунок. 32.11). Очистите свод напорной камеры форсунки (Рисунок. 32.12) и седло (Рисунок. 32.13).

32.10. Очистка топливного канала форсунки: 1. Канал; 2. Сверло малого диаметра

32.11. Очистка напорной камеры: 1. Топливный канал; 2. Скребок; 3. Корпус клапана

32.12. Очистка свода напорной камеры форсунки: 1. Инструмент для очистки

32.13. Очистка седла форсунки: 1. Седло; 2. Скребок для чистки седла

Для очистки распылителя от нагара используйте проволоку подходящего диаметра, поставляемую в комплекте для чистки форсунок. Закруглите окончание проволоки или придайте окончанию коническую форму. Отверстие распылителя прочищайте, вращая проволоку. По окончании промойте клапан и корпус клапана. По окончании промойте корпус клапана в чистом дизельном топливе.

32.14. Очистка распылителя форсунки: 1. Проволока; 2. Ручные тиски с патроном

Проверьте свободу перемещения игольчатого клапана в корпусе. Для этого вставьте клапан так, чтобы наружу выступала 1/3 часть его длины и установите корпус под углом 45°. Клапан должен соскользнуть.

Если клапан залипает, то очистите его в бараньем жире. Если эта мера не даст результата, то сопло в сборе замените.

Проверка подъема игольчатого клапана форсунки

Величина подъема клапана сильно влияет на форму топливного конуса. Подъем клапана проверяется глубиномером. Установите ножку глубиномера так, чтобы она упиралась в заплечик клапана и установите индикатор на ноль. Затем выведите ножку до упора в разъемную плоскость корпуса клапана. Разность показаний равна подъему клапана. Если подъем превышает норму, то притрите разъемную поверхность корпуса клапана, или замените сопло в сборе.

32.15. Проверка свободы перемещения игольчатого клапана в корпусе: 1. Игольчатый клапан; 2. Корпус клапана

Проверка держателя форсунки

В последнюю очередь очищаются детали держателя. При обнаружении повреждений разъемной поверхности, удалите направляющие штифты и притрите поверхность (и ограничительной пластины клапана) до зеркального состояния. Проверьте высоту пружины клапана в свободном состоянии (если на пружине нет повреждений) и упругость. Если эти параметры не соответствуют норме, то пружину замените.

Внимание! После притирки поверхности смажьте ее техническим вазелином, чтобы предохранить от коррозии.

Сборка форсунки

Установите держатель форсунки в оснастку стенда и оденьте сопло на направляющие штифты (если предусмотрены). Затяните гайку с заданным моментом. Излишняя затяжка гайки приведет к деформации сопла и клапана, или к появлению задиров на этих деталях.

Переверните форсунку и установите толкатель, пружину, пластину, затяните гайку пружины от руки.

Для сборки форсунки, показанной на рисунке 32.5, установите форсунку в держатель стенда верхней частью вниз. Смажьте техническим вазелином (для временной склейки) прокладки и пакет регулировочных шайб, введите их в отверстие держателя. Установите в отверстие пружину и чашку пружины, установите на держатель форсунки ограничительную пластину и собранное сопло. Смажьте техническим вазелином фланец сопла и затяните гайку крепления сопла к держателю с заданным моментом.

Внимание! При отсутствии смазки фланца при сборке штифты могут изогнуться при затягивании гайки и мундштуки сопла могут сместиться.

Проверка и регулировка форсунки

Отрегулируйте давление открывания собранной форсунки вращением винта или путем подбора толщины пакета шайб. Как правило, на новых пружинах форсунки давление открывания должно быть на 344 кПа выше чем нормативное.

Далее проверьте конус факела и степень распыления топлива, и герметичность форсунки (см. выше).

Установка форсунки

Очистите отверстие под форсунку. При необходимости отверстие очистите специальной разверткой.

Форсунка должна входить в отверстие под небольшим усилием, в противном случае отверстие следует тщательнее очистить от нагара.

Винты крепления или гайки затяните с заданным моментом. Если форсунка крепится двумя винтами или гайками, то затяните их поочередно в три этапа.

Присоедините топливные магистрали. Из напорных трубок удалите воздух, провернув коленвал стартером. Запустите двигатель и проверьте наличие утечек топлива.

Трубки и соединения системы впрыска

Трубки топливных магистралей цельнотянутые, изготовлены из низкоуглеродистой стали.

Напряжение на разрыв трубок должно быть не ниже 310-380 МПа. Радиус кривизны изгиба трубок не должен быть меньше 25 мм. Типовые размеры стандартных топливных трубок и их маркировка приведены в табл. 32.1.

Оригинал найдёте на этом ресурсе www.AutoInstruction.ru