Какое давление при регулировки форсунок

Функции форсунок заключаются в подаче порций горючего в цилиндр под высоким давлением, обеспечивая при этом его максимальное распыление, необходимое для эффективного сгорания смеси. Эксплуатация данных деталей производится в высоконагруженных условиях, способствующих сбою настроек и возникновению различных неисправностей. Помимо этого, качество работы постепенно ухудшается вследствие естественного износа движущихся деталей, ослабления пружин, заедания игл, засорения или закоксовывания отверстий распылителя и т.д. В силу этого форсунки современных дизельных двигателей периодически нуждаются в диагностике и перенастройке на стенде для регулировки.

Предварительная проверка

Для первичной диагностики работы форсунок без снятия их с силового агрегата, используется специализированный прибор – максиметр. Конструкция данного вида оборудования повторяет устройство самой форсунки. Прибор снабжен микрометрическим регулятором со шкалой, цена деления которой составляет 5 Мпа, что позволяет настроить момент начала подъема иглы распылителя на показателях до 50 Мпа. Для проведения проверки форсунка подключается через максиметр к штуцеру нагнетательной секции насоса. При помощи микрометрической головки производится регулировка требуемого давления момента подъема иглы форсунки. После этого ослабляется затяжка всех других гаек топливопроводов и при помощи стартера проворачивается коленвал. В том случае, если впрыск топлива через диагностируемую форсунку и максиметр производится одновременно, то ее настройка признается соответствующей техническим требованиям. Если топливо поступает через распылитель, но не попадает в максиметр, или наоборот, это означает, что давление момента подъема ниже или выше требуемого показателя. Для регулировки необходимого давления в форсунках двигателя производится изменение степени затяжки пружины при помощи винта настроек.

Альтернативный метод

В этом случае в качестве эталона применяется предварительно отрегулированная форсунка, использующаяся по принципу максиметра. Требующий настройки распылитель присоединяется к топливной магистрали через промежуточный тройник, к свободному отводу которого подключают эталонный образец параллельно с диагностируемым элементом. После этого производится ослабление затяжек гаек на оставшихся штуцерах, что дает возможность прервать подачу горючего к остальным форсункам, а также активируется декомпрессионный механизм и открывается «полный газ». После подачи топлива оба распылителя должны производить синхронный впрыск смеси. При выявлении расхождений в их работе производится регулировка давления пружины на настраиваемой форсунке, для чего с нее снимается колпак и ослабляется контргайка. После этого обороты тарировочного винта могут быть изменены. По завершению настройки производится очередное сравнение с работой эталонного образца.

Данный метод характеризуется большей трудоемкостью в сравнении с использованием максиметра.

Комплексная проверка форсунок на стенде

Диагностика и регулировка топливного оборудования дизельных двигателей (форсунок, ТНВД и др.) на специализированных стендах позволяет выявить малозаметные неполадки и добиться оптимального режима работы всех узлов и агрегатов. При помощи специализированной аппаратуры проверяется герметичность распылителей, уровень давления момента подъема игл, качество образования факела и угол конуса подаваемой струи горючего. Основными испытательными устройствами для регулировки дизельных форсунок являются приборы, тестирующие их техническое состояние и проверку гидравлической плотности плунжерной пары насоса.

Конструкция диагностического блока представляет собой плунжерный насос с ручным приводом, предназначенный для подачи горючего под контролируемым давлением, отслеживание которого производится при помощи встроенного манометра. Это позволяет фиксировать момент и степень падения давления.

Качество образующегося факела при подаче смеси отслеживается визуально по четкости начала и завершения фазы впрыска, а также – по характеру выхода струй топлива из отверстий распылителя. Корректно работающая форсунка подает порцию смеси кучно и резко, с характерным сопутствующим звуком. Для наглядности проверки перед соплом размещается лист бумаги, на котором после впрыска остаются следы или прорывы от струй смеси, количество которых должно соответствовать числу отверстий в распылителе.

Устройство для контроля гидравлической плотности функционирует по принципу передачи дозированной нагрузки на плунжер нагнетательной секции, под действием которой тот входит в гильзу. Скорость движения плунжера фиксируется при помощи секундомера и позволяет оценить степень изношенности всей плунжерной пары, а соответственно – и ее гидравлическую плотность.

Перед началом испытаний проверяется собственная герметичность прибора. Для этого на штуцер для подключения форсунки надевается заглушка, после чего открывается запорный кран и при помощи насоса создается давление порядка 30 Мпа. При помощи секундомера отслеживается скорость падения давления, которая должна находиться в пределах 0,5 Мпа/мин.

Герметичность

Для стендовой диагностики герметичности в форсунке с помощью насоса медленно поднимается давление до 30 Мпа при завернутом винте регулировок. После достижения данного показателя производится проверка непроницаемости по запорному конусу и направляющей игле. Помимо этого отслеживаются возможные подтекания из отверстий сопла, а также в зоне стыка распылителя и корпуса форсунки. Внезапное быстрое падения давления до 23 Мпа и ниже указывает на нарушения герметичности контура. Допустимый временной показатель снижения составляет 17 сек — 45 сек при температуре 20 °С и кинематической вязкости горючего от 3,5 сСт до 6 сСт.

Еще одним вариантом является поднятие давления до порогового уровня с моментом начала впрыска (на 0, 5 Мпа-1,5 Мпа меньше точки начала) и удержание его в течение 5 – 10 сек на заданном уровне. При этом на конце иглы не должно образовываться капель просочившегося топлива. В определенных ситуациях допускается незначительное увлажнение кончика распылителя.

Давление момента впрыска

Для определения давления начала подъема производится несколько первичных впрысков для удаления возможного воздуха из системы, после чего медленными нажатиями на рычаг насоса в форсунку нагнетается горючее. Фактический порог давления определяется по максимальному отклонению стрелки манометра в момент начала подачи порции топлива.

При несовпадении действительного давления в дизеле техническим нормам более чем на 0,5 Мпа производится регулировка степени затяжки пружин форсунки. В том случае, если текущий показатель превышает эталонное значение, винт откручивается, а в обратной ситуации – затягивается. Еще одним вариантом настройки является изменение толщины прокладки в соответствии с конструкцией распылителя. После окончания регулировок рекомендуется сделать несколько контрольных впрысков для проверки стабильности работы оборудования. Разность значений моментов начала подъема иглы при этом также не должна превышать 0,5 Мпа.

Качество распыления топлива

Проверка качества образования факела выполняется на отрегулированной форсунке, для чего перекрывается кран, и порция топлива подкачивается при помощи рычага. После заполнения производятся контрольные впрыски. Удовлетворительным результатом является образование факелов смеси туманообразной консистенции, которые равномерно распределяются по поперечному сечению конуса сопла без явных сгущений, капель или струй. При этом начало и конец фазы впрыска должны иметь четкие рамки без последующих подтеканий горючего из распылителя и сопровождаться характерным звенящим звуком отсечки. В качестве варианта дополнительной проверки используется медленное нагнетание горючего насосом стенда. При этом оно должно впрыскиваться малыми порциями при ясно слышимом дробном постукивании.

Для определения угла конуса перед соплом устанавливается фильтровальная бумага, по отпечаткам струй на которой производится расчет.

В том случае, если регулировка форсунки на стенде не позволила обеспечить заданные показатели качества распыления смеси, давления момента подачи, герметичности и т.д. данный узел оценивается как неисправный и поднимается вопрос о возможности его ремонта.

Износ топливного оборудования, или его частичный выход из строя является не критичной, но весьма серьезной проблемой, так как перебои в подаче смеси со временем становятся причиной поломок других узлов силового агрегата. Несмотря на то, что при засорившихся или неотрегулированных форсунках сохраняется возможность эксплуатации транспортного средства, все производители рекомендуют как можно быстрее произвести ремонт, что позволит сохранить работоспособность двигателя и избежать последующих финансовых расходов. Таким образом, при первых признаках нестабильной подачи топлива необходимо обратиться в сервисный центр.

Компания «Росс-Дизель» располагает диагностическими стендами и специализированным оборудованием для проверки и настройки топливной аппаратуры дизельных двигателей различных типов.

Форсунки устанавливаются в головки цилиндров двигателя и
закрепляются прижимной скобой. Торец гайки распылителя уплотнен от прорыва газов медной гофрированной шайбой. Уплотнительное кольцо предохраняет полость между форсункой и головкой цилиндра от попадания пыли и воды.

При техническом обслуживании или замене каких-либо деталей форсунка должна быть проверена и отрегулирована на давление начала впрыскивания, герметичность по запирающим конусам распылителя, качество распыливания топлива. Проверку и регулировку форсунки проводят на опрессовочных стендах типа КИ — 3333, КИ — 15706, КИ — 562.

Регулировка форсунки проводится регулировочными шайбами, устанавливаемыми под пружину. При увеличении общей толщины ре­гулировочных шайб давление повышается, при уменьшении — пони­жается. Изменение толщины пакета регулировочных шайб на 0,05 мм приводит к изменению давления начала впрыскивания на 0,3…0,5 МПа.

При проверке качества распыливания топливо должно выхо­дить из распылителя в распыленном, туманообразном состоянии. Впрыскивание топлива форсункой должно сопровождаться характерным звуком.

Герметичность по запирающим конусам форсунки проверяют созданием в форсунке давления на 1…1,5 МПа меньше давления капала впрыскивания топлива. В течение 15 минут не должно быть пропуска топлива через запирающий конус при визуальном наблюдении, допускается увлажнение носика корпуса распылителя.

Определение углов расположения распыливающих отверстий форсунки

Измерение углов расположения распыливающих отверстий форсунки (рис.2) проводят на специальных стендах с помощью приспособления для измерения углов между проекциями осей распыливающих отверстий в горизонтальной плоскости (в плане) и относительно вертикальной оси форсунки. Каждый тип распылителя имеет оригинально расположенные распыливающие отверстия, поэ­тому устанавливать в форсунку другие модели распылителей категорически запрещается, так как это может привести к прогоранию поршней и головок цилиндров.

Рис.2. Расположение распыливающих отверстий

Методика проведения работы

Техническое состояние форсунок проверяется прибором КП-1609 (рис.3).

Перед испытанием форсунок прибор проверяют на герметичность. Для этого вместо форсунки в устройство для ее крепления ввертывают заглушку и создают насосом давление около 30 МПа. Затем, включив секундомер, наблюдают за падением давления, которое не должно превышать 0,5 МПа/мин.

При проверке форсунки на приборе важно выявить неисправности в работе форсунки и установить причины, вызывающие эти неисправности.

Наиболее распространенными неисправностями в работе форсунок являются следующие.

1. Понижение давления впрыска. Причиной этого является умень­шение упругости пружины форсунки. Пониженное давление впрыска топ­лива форсункой вызывает увеличение расхода топлива.

2. Увеличенный конус распыла топлива. Причиной вызывающей увеличенный конус распыла топлива, является обычно износ обратно­го конуса иглы распылителя. При неизменном основании обратного конуса иглы и при наличии на поверхности иглы выбоин и каналов, получающихся от воздействия на конус иглы механических частиц в топливе, последнее устремляется по этим выбоинам и завихряется. Завихрение топлива вызывает увеличение конуса распыла. Большой конус распыла вызывает конденсацию топлива на стенках цилиндра, увеличение нагарообразования и в целом является причиной увеличения расхода топлива двигателем.         

3. Топливо впрыскивается в виде плотной непрерывной струи. Причиной такого впрыска может быть слишком глубокая посадка запорного конуса иглы в гнезде распылителя, получаемая во время пришлифовки иглы к распылителю. Если штифт иглы выступает из тор­ца распылителя на величину, превышающую 0,55 мм, то при подъеме иглы во время впрыска обратный конус не воздействует на струю топлива, и оно впрыскивается из форсунки нераспыленным. Причиной впрыска

топлива в виде струи может быть также значительный износ обратного конуса и уменьшение его основания.

4. Наличие в распыливаемом топливе струек и капель происходит по причинам износа распыливающего отверстия распылителя форсунки.           

5. Смещение факела распыливания топлива в сторону. Причиной смещения впрыска топлива в одной стороне конуса является односто­ронний износ обратного конуса иглы или распыливающего отверстия распылителя форсунки.           

6. Подтекание топлива в торце распылителя. Подтекание топ­лива может быть из-за плохой герметичности посадки запорного конуса иглы к гнезду распылителя. В свою очередь, плохая герметич­ность в посадке запорного конуса иглы в гнезде распылителя может происходить по причинам значительного ослабления пружины, заедания иглы в направляющем отверстии распылителя, наличия на поверх­ности запорного конуса распылителя грязи и частичек металла и не­равномерной выработки запорного конуса и гнезда распылителя. Уху­дшение распыла и подтекание топлива из форсунок при работе двигателя вызывает наличие дымного черного выхлопа, понижение мощности и экономичности.

7. Отсутствие впрыска топлива. Причинами отсутствия впрыска топлива из форсунки могут быть сильное загрязнение распыливающего отверстия, либо большой износ иглы в направляющем отверстии распылителя, в результате чего все топливо уходит через отверстие в стакане пружины в сливную трубку.

На рабочем месте по регулировке форсунок должен быть набор различных форсунок, прибор КП-1609, эталонные форсун­ки, трубка высокого давления, тройник, картон для проверки распыла топлива на экран, монтажные инструменты, специальные ключи и приспособления.

Регулировку форсунки проводят на приборе КП-1609 (рис.3). Перед регулировкой заливают в бачок чистое дизельное топливо и проверяют прибор по описанной выше методике.

У каждой форсунки проверяют качество распыливания, регулируют давление впрыска топлива и у некоторых устанавливают величину подъема иглы.

При проверке качества распыливания топлива форсункой выявляют: равномерность и тонкость распыла струи и отсутствие в ней крупных капель и отдельных, заметных на глаз струек нераспыленного топлива; четкость отсечки, характеризующуюся отчетливым пре­рывистым скрипом; правильность угла распыливания впрыска топлива; дальнобойность струи впрыскиваемого топлива.

Распыливаемое форсункой топливо должно быть туманообразным, в виде равномерно распределенных в воздухе мельчайших капелек ди­аметром 3…4 микрона.

Равномерность и тонкость распыливания топлива проверяют впрыском топлива из форсунки на бумажный экран. Хорошее качество распыливания характеризуется отпечатком на экране, который должен иметь вид ровного круглого пятна с некоторым ослаблением в центре и по краям, но без местных сгущений.

Угол конуса струи распыливаемого топлива β определяют измерением диаметра отпечатка распыленного топлива при впрыске его на экран, покрытый листом бумаги (рис.4) по формуле               

Рис.4. Конус распыливаемой струи

Герметичность форсунки проверяют, медленно ввертывая регулировочный винт форсунки и поднимая давление рычагом 9 (рис.3) до 30 МПа. После того как достигнуто указанное давление, проверят герметичность по запорному конусу и направляющей игле в распылителе, а также подтекание топлива из сопловых отверстий и в сопряжении распылителя с корпусом форсунки. Быстрое падение давления до 25…23 МПа указывает на нарушение герметичности форсунки. Допустимое время падения давления до 23 МПа составляет 17…45 с при кинематической вязкости дизельного топлива 3,5…6 сСт и температуре 20° С.

Рис.3. Прибор КП-1609.

1 – прозрачный сборник топлива; 2 – форсунка; 3 – маховичок крепления форсунки; 4 – бачок; 5 – манометр; 6 – корпус распределителя; 7 – запорный кран; 8 – плунжерный насос; 9 – рычаг плунжерного насоса.

Давление начала подъема иглы распылителя определяют при рез­ком повышении давления топлива в приборе КП-1609 до 12,5 МПа, а далее — со скоростью до 0,5 МПа в секунду. Давление фиксируется в момент начала впрыскивания топлива. В случае несоответствия давле­ния начала впрыскивания техническим условиям регулируют степень затяжки пружины форсунки: регулировочный винт форсунки ввертывают, если давление меньше нормы и вывертывают при большем его значении.

Вывод: изучили устройства, работы, проверки и регулировки форсунок; оп­ределили углы расположения распыливающих отверстий штифтовой форсунки; выяснили, что при поджатии пружины давление впрыска увеличивается.

Таблица 1 – Результаты испытаний

Определение угла конуса распыливания для штифтовой форсунки:

Исходные данные:

L=100 мм

d=37,5 мм

β=2*arctg(37,5/2*100)=21,240 (21014|)

Дополнительно провели одно испытание для штифтовой форсунки: для этого поворотом болта по часовой стрелке поджали пружину на __ мм и выяснили, что давление впрыска форсунки увеличилась на 3МПа (с 13,5 до 16,5 МПа)