2.1. Теоретический раздел

2.1.1. Общие сведения

Форсунки и их корпуса служат в качестве соединительного элемента между насосом подачи топлива и двигателем. Их основными функциями являются участие в дозировании топлива, распыливание топлива, обеспечение характеристик впрыскивания, герметизация камеры сгорания [2,3].

Дизельное топливо впрыскивается при максимальных величинах давления порядка 20 МПа, значения которых в будущем, вероятно, будут еще выше. В этих условиях дизельное топливо перестает вести себя как сплошная несжимаемая жидкость и становится сжимаемым. Во время короткого времени подачи (в пределах 1 мс) топливо в системе высокого давления как бы сжимается. Поперечное сечение соплового отверстия форсунки определяет количество топлива и распределение его в камере сгорания двигателя.

В соответствии с длиной, диаметром отверстия и его направлением форсунка оказывает основное влияние на обра­зование факела топлива с соответствующими изменениями показателей мощ­ности, расхода топлива и токсичности отработавших газов двигателя.

В определенных пределах возможно обеспечить оптимальное управление, определяемое ходом запорной иглы форсунки и регулированием ее характеристики.

Распылительное сопло должно обес­печивать герметичность системы впры­скивания топлива при чрезмерном нагреве до температур порядка 1000°С и при высоком давлении газов в камере сгорания двигателя [2,3]. Для предупреждения противотока горящих газов, когда сопла форсунки все еще открыты давление в камере повышенного давления форсунки должно быть выше чем давление в камере сгорания. Это требование становится особенно важным в конце впрыскивания (когда уменьшение давления впрыска сопровождается чрезмерным возрастанием давления продуктов сгорания) Оно может быть обеспечено только тщательным согласованием работы насоса впрыскивания топлива, распылительного сопла и запорной иглы.

Дизели с разделенными камерами сгорания (предкамерами и вихревыми камерами) требуют разработки форсунок, отличающихся от используемых в неразделенных камерах сгорания.

Для данных камер сгорания используются закрытые форсунки (с запорной иглой), имеющие распылитель с одним отверстием и обычно оснащенные иглами, открывающими одно отверстие.

Двигатели с непосредственным впрыскиванием топлива с неразделенными камерами сгорания обычно требуют применения форсунок со многими распылительными отверстиями.

Дроссельно–игольчатые форсунки имеют, как правило, один распылитель (тип ОМ 30) и один корпус форсунки (тип КСА с резьбовым соединением), обычно используются в двигателях с предкамерой и вихревой камерой. Стандартный корпус форсунки имеет резьбу М 24х2 и отворачивается 27–миллиметровым гаечным ключом.

Форсунки ОМ 30 в основном имеют диаметр иглы 6 мм с нулевым углом фа­кела. Применяются и распылители с коническим углом факела (например, 12° для ОМ 12 50) Когда пространство для установки форсунок ограничено, то используются корпуса меньших размеров (например, КСЕ)

Отличительной характеристикой штифтовых форсунок является изменение отверстия распылителя (и, следовательно, скорости потока) в виде функции хода иглы.

Сопло в виде распылительного отверстия показывает немедленное возрастание проходного сечения во время открытия иглы.

Штифтовые форсунки характеризуются очень плавным ростом сечения при средних величинах хода иглы в пределах этого диапазона хода штифт иглы остается в распыливающем отверстии. Пропускное отверстие для потока состоит только из небольшого углового зазора между отверстием распыления большего размера и штифта иглы. При возрастании хода иглы она полностью открывает отвер­стие распылителя с последующим су­щественным возрастанием размера отверстия.

Это изменение отверстия, чувствительного к длине хода, может использоваться для организации в определенной степени управления законом впрыскивания.

В начале впрыскивания из форсунки в камеру сгорания вводится только ограниченное количество топлива, а основная его часть подается в конце цикла. Такая последовательность впрыскивания снижает жесткость процесса сгорания.

При малом сечении отверстия и излишне малом ходе иглы ускоряется возвращение иглы из зоны дросселирования. Впрыскиваемое количество топлива, приходящееся в единицу времени, резко возрастает, и, соответственно, повышается жесткость процесса сгорания.

Неисправную форсунку выявляют, поочередно ослабляя накидные гайки топливопроводов, присоединенных к форсункам, позволяя топливу вытекать наружу, и, таким образом, выключая форсунку. Отключение исправной форсунки ведет к усилению перебоев в работе двигателя или к ее прекращению. Отключение неисправной форсунки не отражается на работе двигателя. Неисправную форсунку снимают и регулируют на специальном стенде.

Регулировка форсунок на стенде. Правильно отрегулированная форсунка должна обеспечивать подъем иглы при давлении МПа для двигателей ЯМЗ–236 и МПа для двигателей КамАЗ–740.

Для регулировки форсунок двигателя ЯМЗ–236 снимают колпак, отвертывают контргайку и регулировочным винтом создают требуемое натяжение пружины. Ввертывание винта вызывает повышение давления, а вывертывание – понижение.

Регулируют форсунки двигателя КамАЗ–740 регулировочными шайбами, установленными под пружину, при снятых гайке распылителя, распылителе, проставке и штанге. При увеличении общей толщины регулировочных шайб сжатие пружины увеличивается и давление повышается. Уменьшение толщины шайб приводит к снижению давления.

Изменение толщины шайб на 0,05 мм приводит к изменению давления начала подъема иглы на 0,3…0,35 МПа.

При диагностировании форсунок определяют их герметичность, давление впрыска и качество распыления.

Герметичность форсунки проверяют при давлении 30 МПа.

Показателем герметичности является время спадания давления (на 3МПа не менее 30…45с).

Давление впрыска определяют по показанию манометра на стенде и максиметра на работающем двигателе (не ниже 13,5 МПа).

Качество распыления определяют визуально. Удовлетворительно если в туман и в поперечном сечении конус (начало и конец впрыскивания должен сопровождаться сухим треском).

При разборке форсунки обрабатывают внутренние полости бензином, каналы волосяными ершиками, сверху мягкими металлическими щетками.

Внутреннюю поверхность обрабатывают латунным стержнем в папиросной бумаге.