ООО"ФилАвто"   г.Энгельс

8(8453)771368,   8(8453)711439   filavto@yandex.ru

 

 

Неисправности форсунок, нагнетательных топливопроводов и их причины.

Неисправности форсунок и их распылителей составляют главную до­лю общего числа отказов элементов ТА и являются первой причиной оста­новок двигателя.
Неисправности форсунок и их распылителей нетрудно обнаружить во время работы двигателя. Их признаками чаще всего служат появление дымного выхлопа на частичных нагрузках, падение мощности двигателя, стуки и повышение температуры отработанных газов.
Основные эксплуатационные неисправности форсунок можно раз бить на две категории.

  1. Неисправности, происходящие вследствие применения некачествен­ного загрязненного топлива. К ним относятся износы седла, иглы и уплот­няющие конуса иглы, сопловых отверстий, поверхностей иглы и корпуса распылителя. Применение загрязненного топлива нарушает качество рас пыливания, а это, в свою очередь, приводит к перегреву форсунки, сопро­вождающемуся заеданиями иглы, а иногда и оплавлению металла сопла.
  2. Неисправности, происходящие вследствие неправильной сборки топливной аппаратуры или неправильного ее монтажа на двигателе. В результате этого, появляются неплотности в соединительных деталях, перекосы, защемления иглы распылителя, закупорка топливоподводящих каналов и т.п.

В результате эксплуатационных неполадок форсунка теряет свои каче­ства: нарушается четкость отсечки топлива, появляется подтекание, нару­шаются герметичность и угол распыливания топлива, равномерное рас­пределение топлива в камере сгорания, полностью прекращается впрыск топлива и т.д.
Основные неисправности форсунок нарушение герметичности запи рающего конуса распылителя; зависание и износ игл распылителей; паде­ние давления начала впрыскивания, закоксовывание и износ распылива­ющих отверстий распылителя, ухудшение качества распыливания топлива Статистические данные по отказам показывают, что форсунки выходят из строя, в основном, в результате потери герметичности запирающего кону­са распылителя и заклинивания игл в направляющих. Зависание игл прису­ще, главным образом, распылителям с низким качеством изготовления и происходит, как правило, в начальный период работы (до 300-500 ч).
Нормативная периодичность обслуживания форсунок неодинакова для различных дизелей и колеблется от 500 до 5000 ч. В эксплуатации фактические сроки профилактики форсунок различны для одних и тех же дизелей. Средняя продолжительность работы форсунок от одного профи­лактического обслуживания до другого 500-1000 ч для МОД, 500-2000 ч для СОД и ВОД. Средняя наработка на отказ для форсунок составляет 830-4000 4.
Ресурс распылителей для различных дизелей колеблется в широких пределах: для малооборотных дизелей в среднем 10000-12000 ч, для среднеоборотных 5000*8000 ч.

Нарушение герметичности запорного конуса распылителя
Нарушение герметичности запорного конуса распылителя ведет к подтеканию топлива после окончания впрыскивания и закоксовыванию распыливающих сопловых отверстий распылителя. Работа форсунки с не­герметичными распылителями в первый период работы, как правило, не оказывает отрицательного влияния на процесс впрыскивания, а, следо­вательно, и на показатели рабочего процесса дизеля. Однако, после не­скольких сотен или тысяч часов работы, в зависимости от герметичности распылителя, форсировки дизеля и сорта применяемого топлива, на на­ружной поверхности распылителя в районе распыливающих отверстий и в канале ниже запирающего конуса откладываются продукты неполного сгорания топлива, которые, постепенно увеличиваясь, искажают направ­ление струй топлива и ухудшают качество распыливания. Значительные нарушения герметичности могут привести к разжижению масла дизеля топливом. Такая неисправность возникает вследствие ряда причин, к ко­торым относятся: гидроабразивное воздействие топлива в период впры­скивания, образование выбоин и местного наклепа на уплотнительных поясках иглы и корпуса распылителя при посадке иглы на седло из-за на­личия посторонних частиц в топливе, усталостные разрушения вследст­вие динамического воздействия иглы на седло при ее посадке, качество выполнения конусного соединения.
Ресурс распылителей зависит от методов контроля их герметичности в эксплуатации, которые основываются на рекомендациях инструкции по обслуживанию. При обслуживании необходимо учитывать, что при сбор­ке форсунки и ее установке на дизель имеют место упругие деформации элементов распылителя, и, игла после каждой переборки, прирабатыва­ется вновь. Поэтому, без необходимости, оцениваемой по показателям рабочего процесса дизеля (мощности, расходу топлива, температуре отработанных газов, давлению сгорания, дымности выпуска), снимать форсунки для проверки их состояния не следует. Кроме того, нередко распылители с незначительными повреждениями с течением времени имеют лучшие показатели герметичности вследствие приработки.
Наиболее распространенным дефектом форсунок является подтека­ние топлива. При подтекании топлива, на конце сопла распылителя до или после впрыска - появляется капля топлива. Эти не распыляемые кап­ли образуют нагар как на самой форсунке, так и в других частях камеры
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателисгорания. Если подтекание уси­лится, то это может вызвать об­разование больших «наростов» нагара вокруг сопловых отвер­стий, нарушающих правиль­ность распыливания. На рис. 4.17 приведена фотография сопловых наконечников распы­лителей форсунок с плотными Рис. 4.77. Закоксовывание сопла форсунки твердыми отложениями скоксо-
вавшегося топлива, что вызывает деформацию (искрив­ление) иглы распылителя, она теряет подвижность, и рас­пыливание топлива происходит ненормально.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиСледует учесть, что форсунка подтекает и при зависа нии иглы, а также при попадании под конус иглы механи­ческих частиц и нагара.
Применение тяжелого топлива при высокой темпера­туре распылителя, приводит к образованию вокруг сопло­вых отверстий - раструбов, состоящих из кокса и других продуктов неполного сгорания (рис. 4.18). Эти коксовые образования также нарушают распыливание и сгорание топлива. Интенсивность закоксовывания сопловых отвер­стий, непосредственно связана с коксовым числом топли ва Поскольку остаточное топливо часто содержит значи тельное количество асфальтосмолистых соединений и кокса и, кроме того, подогревается для понижения вязко­сти до высоких температур, то при его использовании не­редко наблюдается образование на соплах распылителей коксовых рас­трубов.
Закоксовывание распыливающих отверстий распылителя возникает вследствие негерметичности запирающих конусов и длительного проте­кания конечной фазы подачи топлива; а также, в результате воздействия газов, нагретых до высокой температуры на топливо, часть которого оста­ется в распылителе между запирающим конусом и распыливающими от­верстиями после окончания впрыскивания. Закоксовывание происходит, когда давление топлива в распылителе после окончания впрыскивания, ниже давления газов в цилиндре дизеля, и последние проникают в кар­ман корпуса распылителя.
При неплотности запорного конуса иглы, создаются условия для кок­сования топлива в канале под иглой, в сопловых отверстиях и на наруж­ной поверхности распылителя. Возникает перегрев, сопровождающийся усилением нагарообразования. В итоге возможны зависание иглы, рас­трескивание распылителя, закупорка сопловых отверстий или их усилен­ный износ.
Износ запирающего конуса и направляющей иглы
Износ запирающего конуса иглы - естественное явление в работе форсунки. Он вызван ударной нагрузкой пары «конус - седло» и эрози­онным действием потока топлива, протекающего с высокой скоростью через узкую щель под конусом иглы. Форсунка в таком случае теряет гер­метичность («подтекает»). Если подтекание значительное, то распыли­тель покрывается толстым слоем нагара, если нет, то дефект, как прави­ло, обнаруживае+ся при опрессовке форсунки в период профилактичес­кого осмотра. Периодичность профилактики форсунок зависит от их кон­структивных особенностей и типа дизеля: в среднем через 60СМ 100 ч
у малооборотных и через 800-1500 ч у среднеоборотных дизелей.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиБольшой износ седла и уплотняю­щего конуса иглы хорошо виден на фо­тографии (рис. 4.19), где показан в раз­резе распылитель. Вследствие износа седла, игла опустилась и основание ее конуса оказалось ниже верхнего края седла в корпусе распылителя. На конусе иглы заметна выработка в виде уступов на образующей.
Вверху в круге показан еще в боль­шем увеличении участок соприкоснове­ния седла с иглой.
При разработке уплотняющего ко­нуса иглы или седла распылителя, уве- ,,           личивается подъем иглы и уменьшается
Рис. 4.19. Износ седла распылителя затяжка пружины. При увеличении
И ИГЛЫ                                                                                                                  /
подъема иглы возрастает (при прочих равных условиях) количество топлива, проходящего через форсунку, а это сказывается на равномерности рабо­ты двигателя и расходе топлива.
Даже небольшие износы седла иглы приводят к подтеканию топлива у форсунок. Например, с увеличением уплотнительного пояска седла и конуса иглы, форсунка начинает работать ненормально. Ширина уплот­нительного пояска конуса обычно не должна превышать 0,2~0,4 мм (при разности углов между конусом иглы и ее седлом в 1°).
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиГерметичность распылителя оцени­вается обычно по времени падения дав­ления топлива при опрессовке.
Время падения давления при опрес­совке с 35,0 до 30,0 МПа характеризует герметичность распылителя с иглой. Чем больше диаметральный зазор между иг­лой и корпусом распылителя, тем быст­рее вытекает топливо через неплотности •и падает давление в заданных пределах.
На графике (рис. 4.20) показано изме­нение времени z падения давления Ар =
35,0-30,0 МПа (350-300 атм) с измене­нием диаметрального зазора 5 в распы­лителе.
Чем больше зазор, тем больше топ­лива вытекает через неплотности, тем бы­стрее падает давление при опрессовке.


Специальными испытаниями определяется количественное значение (на­пример, весовое) утечек топлива для распылителей с различной характе­ристикой опрессовки.
Большой износ иглы форсунки и ее направляющей можно обнару­жить по заметно увеличивающемуся количеству топлива, вытекающего из сливных трубок; при этом двигатель начинает работать неравномерно.
Не менее серьезен износ направляющей иглы. Сначала, при попада­нии в зазор прецизионной пары вместе с топливом мелких частиц грязи на полированных рабочих поверхностях появляются риски. При этом уси­ливается утечка через неплотности, и в зазор увлекаются все более и бо­лее крупные частицы. Износ может стать настолько большим, что нару­шится необходимое уплотнение рабочих поверхностей и топливная сис­тема окажется разрегулированной. Подобный износ иглы и ее направля­ющей выводит их полностью из строя.
Герметичность или плотность соединения деталей форсунки также является существенным фактором правильной работы топливной аппа­ратуры двигателя. В современных закрытых форсунках должны быть до­статочно плотно пригнаны не только игла распылителя в ее корпусе, но и ряд неподвижных деталей, соединенных без каких-либо прокладок, а только путем тщательной взаимной притирки.
Зависание иглы и износ сопла форсунки
Кроме износов иглы, попадание твердых частиц с топливом приво­дит часто к заеданию (зависанию) иглы. Это является наиболее серьез­ным дефектом. Заедание иглы обычно полностью выводит из строя рас­пылитель вследствие того, что при удалении иглы на ее рабочей поверх­ности и поверхности распылителя появляются глубокие зазоры.
Признаком зависания иглы является повышение температуры выпу­скных газов данного цилиндра и нагрев форсуночного топливопровода. Игла зависает чаще всего, вследствие плохой очистки топлива или его об­воднения (после приема балласта в танки). По опытным данным обвод­нение топлива морской водой является определяющим фактором в раз­витии процесса коррозии элементов ТА, вообще, и особенно игл форсу­нок, работающих при высоких температурах. На иглах вначале появляют­ся коричневые пятна, затем они темнеют, объединяясь в сплошное чер­ное поле. После почернения иглы зависание ее неизбежно.
Другими причинами зависания или заклинивания игл являются: из­лишний (или неравномерный) затяг форсунки в крышке цилиндра; чрез­мерный обжим гайки распылителя или установка резиновых уплотнений большего, чем нужно, диаметра; нарушение режима охлаждения вслед­ствие закоксовывания каналов при охлаждении топливом или забивание каналов накипью и продуктами коррозии при охлаждении водой.
При монтаже форсунки на двигателе, необходимо обеспечивать правильное ее закрепление, не допуская перекосов при подтягивании гаек. Следствием перекоса форсунки относительно гнезда, в крышке ци­
линдра может появиться одностороннее соприкосновение распылителя с поверхностью отверстия в крышке цилиндра, так как зазор в этом мес­те обычно небольшой. При значительном перекосе, возможно защемле­ние иглы распылителя в ее корпусе, при этом нарушится подвижность иглы, форсунка начинает подтекать, либо вообще прекращается впрыск топлива.
Чрезмерное затягивание, даже без перекоса фланца, крепящего форсунку к крышке цилиндра, также может вызвать неполадки в работе форсунки: деформируется уплотнительная прокладка, которая, в свою очередь чрезмерно обжимает копус распылителя, вызывая его деформа­цию. При деформации корпуса распылителя, изменяется в месте обжима, установленный зазор между распылителем и иглой, появляются местные кольцевые нагары на игле, и она в конце концов зависает.
Дефект, аналогичный предыдущему, может быть вызван несоблюде­нием допуска на отверстие в крышке цилиндра. При недостаточном зазоре между отверстием в крышке и распылителем, последний, разогреваясь во время работы двигателя, соприкасается с крышкой, обжимается, что при­водит к зависанию иглы, подтеканию форсунки и т.п. Часто такой дефект встречается у мощных дизелей с большими размерами распылителей.
Износ распыливающих отверстий распылителя ведет к нарушению процесса впрыскивания и сгорания топлива. Износ распыливающих от­верстий распылителя зависит от качества их выполнения, скорости дви­жения топлива при впрыскивании, засоренности топлива, температуры соплового наконечника распылителя и износостойкости применяемого материала наконечника.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиНа рис. 4.21 приведены фотографии распылителей с различной степенью износа. С левой стороны показаны три одинаковых распылите­ля, но в различном состоя­нии. Вверху - общий вид хо рошего распылителя. В сере­дине - этот же распылитель с разработанными отверстия­ми. Самая нижняя фотогра фия снята с распылителя, ко­торый был перегрет. Стрел­кой отмечена его подплав- ленная часть. Вследствие то­го, что твердость металла по­сле перегрева была наруше­на, сопловые отверстия рас­пылителя особенно сильно разработаны.


Справа показаны увеличенные в 20 раз отверстия трех разных распыли­телей. Вверху - отверстие, строго концентричное, в середине - отверстие имеет односторонний износ (нормальный однодырчатый распылитель), заметна зазубренность правого края. На нижней фотографии очень хоро­шо видно, что сопловое отверстие сильно разработано с одной стороны.
Разработка соплового отверстия очень сильно сказывается на проте кании рабочего цикла двигателя. С износом отверстия искажается форма факела струи, угол конуса. Это сопровождается нарушением смесеобра зования и, следовательно, ухудшением процесса сгорания. Двигатель на чинает работать с дымным выхлопом, повышается расход топлива. При сильной разработке сопловых отверстий увеличивается проходное сече ние и повышается расход топлива. Одновременно снижается максималь ное давление впрыска, ухудшая смесеобразование. Чаще всего сильный износ распыливающих отверстий, есть следствие применения засоренно­го топлива. Если своевременно не принять необходимых мер по замене загрязненного топлива и по промывке всей топливной системы, может наступить недопустимо большой износ отверстий распылителя и нару­шится процесс распыливания топлива и смесеобразования в цилиндре.
Нужно иметь в виду, что для обеспечения нормальных условий сме сеобразования, износ распыливающих отверстий сопла резко ограничи вается требованиями заводов изготовителей - не более 5-10% начально го размера. Распылитель должен браковаться, если хотя бы одно отвер­стие увеличилось до указанного предела.
У форсунок, отдельные отверстия могут быть засорены частицами грязи, попадающими с топливом. Засорение особенно опасно для форсу­нок с распыливающими отверстиями менее 0,2 мм. Поэтому, при эксплу­атации двигателей с форсунками, имеющими столь малые сопловые от­верстия, следует принимать особые меры для предохранения топлива от загрязнения и по его очистке. Мельчайшие частички грязи могут вызвать разработку отверстий форсунок, что нарушит заданный процесс распы­ливания топлива. Вода, попадающая с топливом в форсунку, вызывает заметную коррозию распыливающих отверстий, которые вследствие это­го также увеличиваются в размере.
Закупорка сопловых отверстий форсунки у разных дизелей проявля­ется неодинаково и зависит от количества забившихся отверстий, спосо ба регулирования ТНВД, наличия и места расположения нагнетательного клапана.
Отверстия распылителей форсунки весьма малы и легко засоряются. Оставшиеся (действующие) отверстия должны пропускать больше топли­ва. Увеличивается сопротивление и повышается давление в насосном элементе. Топливо неравномерно распределяется по камере сгорания. Сгорание его ухудшается и сопровождается вредными явлениями - дого­ранием топлива и перегревом форсунки.
Общим признаком закупорки сопловых отверстий являются резко ощутимые удары в форсуночном топливопроводе, его нагрев и падение
давления сгорания pz (снижение топливоподвода на участке cz-рабочего цикла). Температура выпускных газов у дизелей, имеющих ТНВД с регу­лированием по началу подачи, будет расти, так как отмеренная насосом порция топлива днц будет аккумулироваться в системе нагнетания, и про­цесс впрыскивания значительно сдвинется на линию расширения.
У дизелей с ТНВД, регулируемыми концом подачи, при расположении нагнетательного клапана в насосе, эффект аккумулирования днц будет не­сколько ниже, поскольку некоторая часть топлива успеет уйти в перепуск после момента КПН, но температура газов будет расти. Когда нагнетатель­ный клапан расположен в форсунке или если его нет вообще, то темпера­тура газов может даже понизиться, так как после КПН система нагнетания будет разгружаться эффективнее через ТНВД, чем через форсунку.
Другие, сопряженные поверхности элементов форсунки (игла - на­правляющая, корпус - распылитель - сопло) работают в менее тяжелых условиях, поэтому более надежны. Износ пары игла - направляющая оценивают визуально по степени протечек топлива, а износ остальных со­пряжений, обусловленный местной коррозией или некачественным мон­тажом, - по наличию топлива в охлаждающей воде.
Как отмечалось ранее, переохлаждение распылителей может приве­сти к коррозии сопла, особенно на режимах малой нагрузки. Причина этого заключается в том, что температура сопла в подобных условиях па­дает ниже точки росы, при которой происходит конденсация серного ан­гидрида S03 и влаги с образованием серной кислоты, вызывающей ин­тенсивную коррозию металла. Пример коррозии сопла форсунки и кор­пуса распылителя приведен на рис. 4.22.
Распылители форсунок являются наиболее уязвимым элементом топ­ливной аппаратуры. В судовых дизелях типа ДКРН, к числу характерных дефектов распылителей, относят: повреждения уплотнительного торца (около 49%), зависание иглы распылителя (17%), потеря плотности (19%) и повреждения торцовой поверхности иглы (14%). В отъемных
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателисопловых распылителях характер­ными дефектами являются износ отверстий (около 41%), рас- прессовка сопел (около 20%) и по­вреждения уплотнительных торцо­вых поверхностей (около 35%). Из­нос сопловых отверстий по диамет­ру на каждую тысячу часов работы составляет примерно 10-20 мкм Общий ресурс распылителей, указанных дизелей, с учетом пери­одических профилактических ре­монтов оценивается примерно в 8~10 тыс. ч работы. Ресурс непре­рывной работы распылителей фор­
сунок, лимитируется, главным образом, нарушением герметичности за­порного конуса. Наиболее часто встречающиеся дефекты по различным типам дизелей, определяющие ресурс распылителей, сводятся к изнаши ванию и потере герметичности запорного конуса, к коксованию отверстий распылителя и направляющей иглы. Кроме того, в эксплуатации наблю даются трещины корпусов распылителей, повреждения (коррозионные и механические) сопрягаемых торцовых уплотнительных поверхностей. Часто встречается также изнашивание распыливающих отверстий сопло­вого аппарата, зависание иглы распылителя, задиры его направляющих прецизионных поверхностей.
В дизелях типов NVD36, NVD48,18fl ресурс распылителей лимитиру­ется нарушением герметичности запорного конуса, коксованием распыливающих отверстий. Из-за коксования и потерь герметичности распылители бракуются через каждые 2,5~3 тыс. ч работы. Эти дефекты при ремонте могут быть частично устранены. Общии ресурс распылите­лей указанных дизелей, с учетом профилактических ремонтов, лежит в пределах 5-6 тыс. ч работы
Доля отказов распылителей, связанных с износом и потерей подвиж­ности иглы, составляет, в зависимости от типа двигателя, 39-88%.
По оценке зарубежных специалистов, около 75% распылителей су­довых дизелей фирмы «Зульцер», бракуется, по причине чрезмерного изнашивания распыливающих отверстий, а остальные - из-за изнашива­ния запорного конуса распылителя. Средний ресурс распылителей этих дизелей колеблется в пределах 8-9 тыс. ч работы. Время между профи лактическими ремонтами распылителей, т.е. ресурс непрерывной рабо­ты, составляет 1-1,5 тыс. ч работы
Нарушение топливоподачи форсункой и неисправности нагнетательных топливопроводов
Падение давления начала впрыскивания р0 во время эксплуатации - наиболее распространенная неисправность в работе форсунок любых ди­зелей. Так, для форсунок некоторых малооборотных дизелей за 500 ч ра­боты давление р0 снижается на 15-20%.
Причинами падения давления р0 являются нестабильное положение (по высоте) регулировочного винта, а также износ сопрягаемых опорных поверхностей регулировочного винта, пружины и ее тарелок, штанги, иг­лы и запирающего конуса распылителя. Немаловажное значение в связи с этим имеют шероховатость, геометрическая форма и твердость сопря­гаемых поверхностей, а также качество выполнения пружины (особенно ее нерабочих витков) и соосность всех деталей запирания иглы.
Серьезным дефектом форсунки является нарушение отсечки. У фор­сунки должны быть отчетливо выражены начало и конец впрыска. Если конец впрыска недостаточно резок (отчетлив), продолжительность впры­ска удлиняется, нарушается правильное течение процесса, ухудшается экономичность двигателя. Плохая отсечка у форсунки может быть вызва­на торможением иглы распылителя в направляющей, вследствие искрив­ления иглы из-за перекоса пружины, неисправности торца регулировоч­ного болта форсунки, износа торца иглы и торца ее толкателя или разра­ботки седла. Ослабление затяжки пружины форсунки и износ уплотняю­щих поверхностей иглы также могут нарушить качество отсечки и приве­сти к удлинению периода впрыска.
При неисправной форсунке двигатель имеет дымный выхлоп. Одна­ко дымный выхлоп может быть и при исправных форсунках, например, при излишнем количестве нагнетаемого топлива, вследствие разрегули- рованности отдельных насосных элементов. Причинами дымного выхло­па могут быть также поломки пружин нагнетательных клапанов или позд­ний впрыск топлива.
Снижение жесткости и поломка форсуночных пружин проявляются по­вышением температуры выпускных газов и усилением нагарообразования на распылителях. Оценка потери жесткости форсуночной пружины произ­водится на специальном стенде по давлению подъема иглы (РНПф. = рз п, где р3 п - давление затяга пружины).
Нужно отметить, что незначительная усадка пружины иглы в первое время ее работы - явление почти нормальное. Однако, бывают случаи, когда давление РНПф падает на 15-25% против нормы уже через 100-500 ч работы. За такими пружинами нужно внимательно наблюдать и в случае продолжения усадки сменить (производственный брак).
При изломах пружин обычно откалываются один-два крайних витка. Эксплуатационной причиной, в данном случае, может быть неполное прилегание опорных витков или перекос оси пружины.
Основные неисправности топливопровода высокого давления - это свищи, продольные трещины и поперечные изломы концевых головок, вызванные кавитационными износами топливопроводов, высоким дав­лением топлива в них и изгибными напряжениями.
Разрывы топливопроводов высокого давления являются причиной немедленной остановки дизеля. Для устранения разрывов топливопро­водов необходимо отработать процесс топливоподачи так, чтобы исклю­чить кавитационные явления в системе впрыскивания, правильно выби­рать размеры топливопровода, регламентировать силу затяжки накид­ных гаек, а также место установки и способ закрепления длинных топли­вопроводов на дизеле.
Свищи и трещины - это результат высоких гидравлических нагрузок, вызываемых резким подъемом давления впрыскивания, что наступает чаще всего при пуске дизеля на слабопрогретом топливе, при засорении щелевых фильтров и закупорке сопловых отверстий форсунки. Большое значение при этом имеют местные износы внутренних поверхностей топ­ливопровода от кавитационной эрозии, а также вибрация.
Следствием недостатков монтажа форсунки, является также плохое уп­лотнение нагнетательных штуцеров с нагнетательными трубопроводами.
Перекосы в месте соединения штуцеров и трубопроводов высокого
давления приводят к нарушению требуемого уплотнения, утечкам топли ва и, как следствие, к неравномерной работе двигателя.
На рис. 4.23 показаны более надежные современные конструкции уплотнений в соединении нагнетательного топливопровода и ТНВД
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиДля обеспечения прочности и плотности соединений в современных форсированных судовых дизелях, традиционные резьбовые (ниппель ные) соединения 1 и 5 для крепления рабочих втулок 2 ТНВД, клапанных проставок 3 и топливопроводов 4 заменяются нажимными буксами б и 7, которые крепятся с помощью шпилек, обеспечивающих надежное и спо койное обжатие соединения. Для обеспечения прочности и плотности со­единений в разветвленной системе наполнения, ТНВД устанавливаются демпфирующие устройства в виде гидравлических и механических дем пферов, снижающих амплитуды колебаний давления, вызванных кине тической энергией потока перепускного топлива. Нужно, однако, иметь в виду, что в случае применения «механических» демпферов требуется ре­гулярный контроль состояния их пружин.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 4.23. Старый (а, в) и новый (б, г) способы крепления элементов верхней части ТНВД и концов форсуночного топливопровода


51">Обслуживание топливных систем высокого давления

Техническая эксплуатация топливной аппаратуры
Во время эксплуатации двигателя элементы топливной аппаратуры подвергаются износу. Увеличение износа сверх допустимого приводит к неисправной работе деталей, участвующих в подаче и распыливаниитоп- лива. Кроме неисправностей, вызываемых естественным износом, могут возникнуть неполадки, вследствие неумелого и небрежного обслужива­ния и несоблюдения правил технической эксплуатации. Наконец, частич­но неисправности могут быть вызваны дефектами изготовления топлив­ной аппаратуры - нарушением технологических условий и реже - дефек­тами конструкции. Причинами неполадок в работе бывают неправильные сборка топливной аппаратуры и монтаж ее на двигателе.
Неисправности в работе элементов топливной аппаратуры вызывают нарушение нормальной работы двигателя, что сопровождается повыше­нием расхода топлива, потерей мощности, дымным выхлопом, закоксо- выванием поршневых колец и т.п. Нарушение нормального рабочего цикла может вызвать перегрев форсунки, а это, в свою очередь, явится причиной других неполадок.
Необходимо также отметить, что вследствие применения загрязнен­ного или обводненного топлива, естественный износ деталей топливной аппаратуры резко увеличивается, становится больше допустимого, и ап­паратура быстро выходит из строя.
Дефекты в работе топливной аппаратуры чаще всего являются след­ствием несоблюдения элементарных правил эксплуатации по предохра­нению топлива от загрязнения или по его очистке.
Под технической эксплуатацией топливной аппаратуры понимаются мероприятия по обеспечению ее нормального технического состояния, т.е. обслуживание во время ее работы, уход за ней, а также проведение ремонта. Надежная работа топливной аппаратуры судовых дизелей обес­печивается ее нормальным техническим состоянием, важнейшим средст­вом улучшения которого являются бережный уход и образцовое обслу­живание.
Правильно организованная система технической эксплуатации поз­воляет предусмотреть мероприятия, предупреждающие прогрессивное увеличение износа основных деталей, при котором нарушается нормаль­ное протекание процесса впрыска топлива. Необходимо ряд операций по техническому уходу выполнять по плану в строго установленное время, с определенной периодичностью проводить профилактические (преду­предительные) мероприятия по технической эксплуатации.
Ремонт топливной аппаратуры производят только по мере возникно­вения необходимости в нем, причем, как отмечалось выше, он сводится в основном к переборке топливной аппаратуры, замене изношенных или дефектных деталей и последующему регулированию.
Таким образом, можно установить три категории работ по техничес кой эксплуатации топливной аппаратуры дизелей.

  1. Обслуживание аппаратуры, наблюдение и уход за ней во время ра боты двигателя на судне.
  2. Контроль и регулирование.
  3. Ремонтно-монтажные и регулировочные операции.

Система организации технической эксплуатации топливной аппара туры дизелей строится, таким образом, на разграничении операций теку­щих, профилактических и монтажно-регулировочных. Чередование этих операций зависит от типа дизеля, его топливной аппаратуры и условии эксплуатации Обслуживание топливной аппаратуры, наблюдение и уход за ней во время работы двигателя ограничиваются сравнительно неболь­шим объемом операций, которые состоят, в основном, в наружной очи стке деталей, соблюдении необходимых мер, предохраняющих топливо от засорения, очистке и промывке топливных фильтров, устранении не плотностей в топливопроводах, смене масла в насосах и т.п. К числу ра­бот, которые следует проводить на судне, относятся периодическая про­верка регулирования форсунок или полная их замена запасными, а также замена топливных насосов или насосных секций, насос-форсунок и т.п.
Контроль и регулирование производят по определенному графику, причем не всегда предусматривается разборка таких агрегатов, как, на пример, топливный насос. Демонтированную с двигателя топливную ап­паратуру промывают и подвергают испытанию на специальных стендах. У топливного насоса проверяют и регулируют момент начала подачи топ­лива отдельными насосными элементами и равномерность количества подаваемого топлива. Одновременно проверяют и регулируют различное вспомогательное оборудование Форсунки обязательно разбирают, про­мывают и регулируют.
Ремонтно монтажные и регулировочные работы производят после предварительных испытаний топливной аппаратуры, которыми опреде­ляется объем работ по тому или иному узлу или детали. Под ремонтом топливной аппаратуры не следует понимать работы по реставрации, вое становлению изнашиваемых деталей. По отношению к дизельной топ­ливной аппаратуре, ремонтом называют полную переборку топливного насоса, форсунки и т.д. с заменой дефектных деталей или узлов. Только как исключение можно указать на предприятия, организовавшие у себя ремонтно-восстановительное производство топливной аппаратуры, на которых производится восстановление не только второстепенных, но и основных, прецизионных деталей, например, плунжеров, способом хро­мирования. Во всех случаях эксплуатации дизелей массового отечествен ного производства ремонт топливной аппаратуры следует ограничивать монтажно-контрольными работами, заменой дефектных деталей готовы­ми и комплектацией, подбором прецизионных пар с последующим регу­лированием.
Контроль и регулирование дизельной топливной аппаратуры требу­ют устранения всякой субъективной оценки или работы «на глазок». Все операции должны выполняться с применением специальных контроль- но-регулировочных устройств и инструмента.
Влияние износа на процесс топливоподачи
Во время эксплуатации топливной аппаратуры происходит непре­рывный износ ее деталей, в результате чего увеличиваются диаметраль­ные зазоры в распылителе форсунки и плунжерной паре ТНВД. Однако, отбраковка указанных прецизионных пар из-за потери гидроплотности должна проводиться только тогда, когда топливная аппаратура не обес­печивает нормальную работу дизеля хотя бы на одном из эксплуатацион­ных режимов, включая холостой ход и режим пуска.
Предельно допустимый диаметральный зазор в распылителе во вре­мя эксплуатации дизеля 8И = 6—12 мкм для топливной системы высокого давления без разгрузки топливопровода от остаточного давления рт и 8И = 8-15 мкм для систем с рт = 0. Предельно допустимый зазор в плун­жерной паре 8И = 5~20 мкм. Большие значения соответствуют СОД и МОД с высокой цилиндровой мощностью, а малые - ВОД. При указанных зазорах после регулировки дизеля обеспечиваются заданные параметры впрыскивания топлива и рабочего процесса дизеля, а также нормальная его работа. При этом снижение цикловой подачи топлива, вызванное па­дением давления рт, компенсируется увеличением геометрически актив­ного хода плунжера ТНВД. Допустимая неравномерность цикловой пода­чи топлива по насосам многоцилиндрового дизеля и заданное значение угла начала впрыскивания (с погрешностью ±0,5) обеспечиваются, если максимальное отклонение зазора 8И распылителей различных форсунок, установленных на дизеле, не превышает 3-4 мкм, а зазора 8П = 4~6 мкм (рис. 4.24).
Проверка работоспособности и надежности распылителей с больши­ми диаметральными зазорами показала, что возможно возрастание ре­сурса распылителей, которое обусловлено:
улучшением охлаждения распылителя топливом, протекающим че­рез зазор;
лучшим центрированием иглы (из-за гидравлического клина в зазо­ре), что уменьшает разбивание запирающих конусов иглы и корпуса рас­пылителя;
устранением зависания иглы в распылителе, так как механические частицы свободно проходят через зазор распылителя.
Распылители и плунжерные пары с увеличенными диаметральными зазорами можно использовать только для топливных систем высокого давления, в которых обеспечен надежный отвод утечек из форсунки и ТНВД. Утечки топлива из форсунок наиболее целесообразно отводить в
расходную цистерну или во вса­сывающую магистраль топливо­подкачивающего насоса. Конст­руктивные решения по устране­нию попадания утечек топлива через плунжерную пару в картер топливного насоса или дизеля показаны на примерах ТНВД раз­личных дизелей (см. гл. 3). Если с целью упрощения конструкции топливного насоса или по каким- либо другим причинам не будет гарантии надежного отвода уте­чек топлива из плунжерной пары, то предельное значение зазора 8П следует определять не по изме­нению параметров рабочего про­цесса дизеля, а по скорости, с ко­торой топливо разжижает масло в картере.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиПричины дефектов пружин топливовпрыскивающей аппаратуры
С повышением степени фор­сировки современных дизелей существенно ухудшились условия работы пружин топливовпрыски­вающей аппаратуры: возросли ограничения по установочным га­баритным размерам пружин топ­ливных насосов высокого давления и форсунок, увеличились скорости приложения нагрузки. В конечном итоге указанные факторы обусловили более высокие статические и динамические нагрузки пружин и снижение надежности их работы.
Основными дефектами в работе пружин, как известно, являются их поломки и нестабильность упругих характеристик, приводящие, напри­мер, к изменению установленного давления открытия иглы распылителя или давления открытия нагнетательного клапана. Разработка мероприя­тий по повышению надежности работы пружин требует более детального изучения условий их работы.
Для пружин топливовпрыскивающей аппаратуры преобладающей является динамическая нагрузка, при которой максимальные напряже­ния и деформации существенно отличаются от статической нагрузки. На рис. 4.25 приведены совмещенные осциллограммы подъема иглы hu.

давления топлива рф у фор­сунки и усилие р^р на непо­движном торце пружины опытной форсунки для дизе­лей, типа ЧН26/34. Измене­ние характера колебаний в пружине в основном связано с фазами движения иглы распылителя. До начала оче­редного цикла впрыска топ лива на всех режимах коле бания, усилия в пружине полностью затухают. Время приложения импульса силы к пружине при подъеме иг­лы и амплитуда импульса зависят от характера проте кания процесса впрыска. При относительно равно­мерном подъеме иглы рас­пылителя, максимальная амплитуда усилия на верх­нем торце пружины, возни­кает на первой волне и ди­намическая сила для этих режимов в 3-4 раза больше статической. Если подъем усилии в пружине на режимах пк =Л2мин !;д = иглы носит ступенчатый ха- 1,84 г/цикл: 1 ~ подъем иглы распылителя, hu; рактер, то имеет место на-

  1. - давление топлива у сопловых отверстий, Рс; ложение волн усилий в пе-
  2. ~ давление топлива перед форсункой, Рф; риод подъема иглы, и воз 4 - усилие в пружине форсунки, Р°пр                можна работа пружины в

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели5 ~ временной интервал, °п.к в.; б-условная метка режиме резонанса прило­жения импульса силы. Предварительный небольшой подъем иглы распылителя вызвал колеба­ние усилий на торце пружины с максимальной амплитудой до 150 Н. Следующий основной импульс от подъема иглы совпадает по фазе с вол­нами в пружине от предыдущего импульса, что вызывает увеличение мак­симальной динамической силы до 700 Н.
Анализ осциллограмм во всем поле рабочих режимов показывает, что если предварительный подъем иглы распылителя имеет частотную характеристику, не совпадающую со временем приложения последующе­го импульса силы при подъеме иглы, то амплитуда динамической силы увеличивается обычно в 2~4 раза по сравнению со статической. На час­тичных режимах работы топливовпрыскивающей аппаратуры, если игла
поднимается до упора, максимальная амплитуда динамической силы та кая же, как и в зоне номинальных нагрузок.
Импульс силы, прикладываемый к пружине, в основном определяет­ся скоростью и характером подъема иглы распылителя. С уменьшением частоты вращения кулачкового вала наблюдается уменьшение динамиче ской силы на пружину во время подъема иглы распылителя, что связано с уменьшением давления впрыска и скорости подъема иглы распылителя.
Таким образом, можно констатировать, что пружины форсунок рабо­тают с максимальной нагрузкой в относительно широком диапазоне ре­жима работы топливовпрыскивающей аппаратуры, охватывая зону от но минальныхдо частичных режимов, при которых игла распылителя подни­мается до упора. В этом диапазоне, как показывает опыт, часто имеет мес то дробный подъем иглы распылителя и, следовательно, возможна пере­дача импульса силы к пружине в режиме резонанса, приводящая к резко­му возрастанию амплитуды волны усилия по виткам пружины
За период нахождения иглы на упоре во всей зоне рабочих режимов работы топливовпрыскивающей аппаратуры колебания в пружине пол­ностью не затухают. Поэтому импульс силы, передающейся пружине от удара иглы о седло в момент посадки, может также по фазе совпадать с остаточными колебаниями в пружине и в режиме резонанса значительно увеличивать амплитуду волны динамического усилия. При посадке иглы распылителя амплитуда волны динамического усилия примерно равна амплитуде волны при подъеме иглы, хотя статическая нагруженность пружины уменьшилась. Данное обстоятельство, наряду с другими факто­рами, может быть объяснено наличием резонанса остаточных колебаний с дополнительными колебаниями, возникающими от удара иглы о седло корпуса распылителя.
Для приведенного режима, разгрузка пружины примерно равна 150
Н.  При затяге пружины форсунки на 1600 Н, это вызовет периодическое уменьшение давления открытия иглы на 10%. Уменьшение разгруженнос- ти пружины зависит от скорости посадки иглы распылителя. Если игла опу­скается на седло относительно плавно, то имеет место небольшое колеба­ние волн усилий в пружине в этот период. При резкой посадке иглы рас­пылителя, в частности, когда движение иглы не управляется давлением топлива, разгрузка пружины динамической силой доходит до 300 И и мо­жет уменьшить давление открытия иглы в отдельные моменты до 20%. Этим, видимо, можно объяснить имеющиеся часто на отдельных режимах работы топливовпрыскивающей аппаратуры дополнительные подъемы иглы при давлениях меньших, чем давление открытия иглы В этом случае максимальные пики колебания давления топлива в распылителе могут совпадать с моментом подхода волны разгрузки пружины, создавая воз­можность дополнительного подскока иглы распылителя при давлениях меньших, чем установленное давление открытия иглы распылителя.
Пружины топливных насосов высокого давления из-за колебания вит ков при работе испытывают значительные динамические нагрузки. Резкое возрастание амплитуды и уровня нагруженности пружины непосредствен­но связано с резонансными явлениями в работе пружин. Для снижения динамической нагруженности и повышения надежности пружин целесо­образно исключить, главным образом, возможность резонанса с высоко­амплитудными гармониками кривой движения плунжера. Для пружин топливных насосов дизелей с относительно большими ходами плунжера одной из первых резонирующих высокоамплитудных гармоник является гармоника, имеющая период изменения, примерно соответствующая вре­мени полного подъема плунжера. Для исключения возможности появления интенсивных колебаний витков пружины, необходимо, чтобы период соб­ственных колебаний пружины был меньше, чем время полного подъема плунжера на максимальном скоростном режиме, но не менее чем в 2 раза. При выполнении этого условия нагруженность пружины дополнительны­ми динамическими усилиями не будет превышать 20%.
Меры профилактики элементов топливной аппаратуры
Перечень профилактических мероприятий при техническом обслу­живании топливной аппаратуры дается в инструкции по эксплуатации каждого дизеля. Однако, нужно иметь в виду, что в отдельных случаях ус­ловия эксплуатации топливной аппаратуры оказываются тяжелыми, по­этому к вопросам профилактики нельзя подходить формально, т.е. сле­довать только конкретным предписаниям инструкции по обслуживанию. Если условия плавания были неблагоприятными (сернистое обводненное топливо, продолжительный тропический рейс, некачественное сепари­рование и Фильтрыция, частые штормы при загрязненных расходных ци­стернах, спешка в приеме механизмов и систем нового судна и т.д.), то сроки осмотров должны быть сокращены.
Целью профилактических вскрытий ТНВД и форсунок, является ос­мотр всех рабочих элементов топливной аппаратуры от привода плунже­ра до сопловых отверстий распылителя. По результатам осмотра прини­мается решение о необходимости профилактического ремонта или заме­ны элемента.
В судовых условиях средствами профилактики можно предотвратить, а в ряде случаев и устранить такие неполадки, как зависание плунжера и иглы форсунки, неплотность клапанов ТНВД, запорного конуса иглы и других, сопряженных поверхностей ТНВД и форсунки (втулка - корпус, корпус - клапаны, распылитель - сопло и т.д.). Можно устранить также незначительные трещины и смятия в концах нагнетательных топливопро­водов, закоксование сопловых отверстий и поверхностей распылителя.
Зависания элементов устраняются применением механических или гидравлических усилий с последующей пригонкой сопряженных поверх­ностей, неплотности клапанов и конуса иглы - притиркой (иногда с пред­варительной проточкой), трещины - сваркой или применением стягива­ющих муфт, закоксования - чисткой специальным инструментом.
Нужно заметить, что меры профилактики топливной аппаратуры ка­саются не только ее элементов, но и системы в целом Периодическим ос­мотрам подлежат фильтры, демпфирующие противоэрозионные устрой­ства, регулятор вязкости топлива, расходные и смесительные цистерны, элементы системы подкачки топлива, охлаждения (и подогрева) форсу нок. Ясно, что техническое состояние перечисленных элементов системы является определяющим в комплексе эксплуатационных факторов, влия­ющих на надежность работы топливной аппаратуры.
Особенно следует подчеркнуть роль чистоты емкостей и фильтров. Тяжелое топливо (как правило, зарубежное), нередко очень плохого ка чества, дает много осадков, застывающих в расходных цистернах в пери од чистки почти до твердого состояния Несмотря на сильный подогрев (до 125°С), такое топливо быстро забивает фильтры, требует непрерыв­ного ухода за ними. В подобных условиях наблюдение за системой топ ливоподготовки в целом должно быть усилено.
Некоторые фирмы «в переходный» период (с дизельного топлива на тяжелое) изготовляли плунжерные пары и распылители с различными за­зорами. Так, фирма MAN для дизелей KZ70/120 поставила плунжерные пары с зазором 11-13 мкм для дизельного топлива и 19-21 мкм - для тя­желого, маркируя их соответственно D (G) или S (Sch). Такая же марки ровка и на распылителях форсунок. В запасных частях до сего времени попадаются те и другие марки, хотя на дизельном топливе главные дизе­ли практически уже не работают. Это нужно иметь в виду.
Но особенно нужно учитывать, что в связи с форсировкой цилиндро­вой мощности дизелей меняются размеры плунжерной пары и распыли теля форсунки. Например, у дизелей MAN KZ 70/120 диаметр плунжера и толщина втулки составляют 42/23 мм для серий С и А5 и 45/25 мм - для серии Е, а число отверстий распылителя и их диаметр - 10 х 0,7; 6 х 0,9 и 10 х 0,8 для серий С, А5 и Е соответственно. В связи с этим в эксплуатации нужно контролировать геометрию поступающих и действительно необхо­димых запасных элементов топливной аппаратуры По смыслу - это так­же мера «профилактики» против возможных неполадок и отклонений в эксплуатационных показателях цилиндра.
К средствам профилактики топливной аппаратуры в судовых услови­ях также относится контроль плотности плунжерных пар для оценки изно­са их трущихся поверхностей - как естественного, так и местного. Послед­ний касается преимущественно золотниковых ТНВД.
Работа выполняется в соответствии с инструкцией завода-изготови- теля. Однако, в ряде случаев заводы никаких указаний не дают, между тем для отбраковки плунжерной пары плотность ее имеет определяющее значение.

На практике сейчас применяют два метода контроля плотности пар - по максимальному давлению опрессовки и по времени разгрузки пары от одного уровня давления до другого.

Первый метод заключается в том, что после освобождения системы от воздуха на нагнетательный штуцер ТНВД устанавливают манометр со шкалой 60~80 МПа. Топливную рейку устанавливают на номинальную подачу и несколько раз вращают вал поворотной машиной, записывая максимальное давление ртах по манометру. Параметр ртах принимают как условный показатель плотности пары (при золотниковом ТНВД) или ТНВД в целом (при клапанном насосе). Но нужно иметь в виду, что пока­затель ртах дает определенную оценку плотности ТНВД только для кон­кретного дизеля и данных условий испытаний, так как род топлива, час­тота вращения плунжерной пары могут в сильной степени повлиять на уровень ртах (у гладкой пары примерно того же диаметра ртах может быть в 2-4 раза выше, чем у золотниковой).
Оценка плотности по уровню ртах позволяет легко установить при­надлежность пары к сорту топлива: если пара предназначена для дизель­ного топлива, то ртах может быть в 3-7 раз больше, чем для тяжелого.
Второй метод контроля плотности отличается от рассмотренного тем, что испытываемую пару вынимают из ТНВД и устанавливают на особый стенд, позволяющий создавать в полости пары некоторое начальное дав­ление р и наблюдать затем за временем падения Рт до уровня р2 Перепад Лр =р!-р2 в разных пределах, чаще (5-10) МПа.
Условной характеристикой гидравлической плотности в данном слу­чае называется время х падения давления Лр, обусловленное протечками через все сопряженные поверхности плунжерной пары. Время х зависит от диаметра плунжера, вязкости топлива и в сильной степени от износа
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателипары и уровня начального давле­ния p1f. Последнее иллюстрируется графиками на рис. 4.26. Как видно, при Ар = 5 МПа повышать р, сверх 20 МПа нерационально, так как пе­риод х резко сокращается, поэтому, кроме чисто технических труднос­тей измерений, могут сильно воз­расти их погрешности.
Какие же выводы можно сде­лать по результатам контроля плот­ности плунжерных пар? Какое от­клонение показателей ртах и х от их средних значений является основа­нием для отбраковки насосного элемента? К сожалению, практика эксплуатации не дает определенно­го ответа на такой вопрос. Объясня­ется это прежде всего тем, что ди­намические условия топливопода­чи резко отличаются от статических
условий, опрессовки. В таком случае возможно, что отклонение ртах и х на 30-40% и даже более от их средних значений заметно не отразится на по казателях рабочего цикла процесса в цилиндре (р, pz, tBr °С, на режиме экс плуатационного полного хода). Объективным показателем для выбраков ки плунжерной пары при прочих равных условиях может, в данном слу чае, явиться устойчивость работы цилиндра на самых малых ходах и при маневрах судна.
Выше были рассмотрены меры профилактики топливной аппаратуры и перечислены отдельные неисправности; некоторые могут быть устране ны судовыми средствами. Однако, в эксплуатационных условиях нет воз­можности вести борьбу с «хроническими» неполадками, возникающими по причинам технологической или конструктивной недоработки элемен тов топливной аппаратуры и топливной системы в целом Подобные непо­ладки, как правило, устраняют сами заводы изготовители, причем, иногда уже после сдачи судна в эксплуатацию (в гарантийный срок и позже)
Для исключения неполадок, связанных с изменением теплового со­стояния магистралей и элементов топливной аппаратуры при работе ди­зеля на маневрах и при остановке его в море, система тяжелого топлива дополняется контуром рециркуляции, позволяющим осуществлять не прерывную прокачку горячим топливом магистрали наполнения ТНВД и его корпуса. В отдельных случаях прокачка производится вплоть до фор­сунки. Тем же целям служат устройства, позволяющие нагревать корпуса форсунок путем включения в систему их охлаждения подогревателя («Зульцер») или трубопровода для подачи пара низкого давления (MAN)
Для устранения кавитационной эрозии регулирующих органов ТНВД подробно исследованы и внедрены на ряде типовых конструкций ТНВД несколько решений, смысл которых сводится к снижению мощности по­тока перепуска Е = kftщ (PH_PHan)1-5< кВт> путем уменьшения сечения щели регулирующего органа (О и перепада давления в нем (Рн и Рнап - соот­ветственно давление в рабочей полости насоса и за органом перепуска в полости отсечки - наполнения).
На см. рис. 4.14 показаны ранняя (а) и поздняя (б) конструкции регу­лирующих клапановТНВД «Зульцер» серии RD, в которых перепуск топли ва осуществляется до начала активного хода плунжера (ha). Условия кави­тационного течения были рассмотрены ранее на см. рис 4 11, а. Осцилло грамма давления топлива рк = Яср) в зоне кавитации К, (см. рис. 4 14, а) фиксирует участок А разрежения. Устранение кавитационной эрозии до­стигнуто введением пояска 1 на штоке клапана (см. рис. 4.14, б).
Для золотниковых ТНВД двухтактных среднеоборотных дизелей ZH- 40 фирма «Зульцер» была вынуждена применить значительно более сложное решение (рис. 4.27) В полости 1, куда выходят отсечные окна и направляется сильный поток перепуска после момента КПН (ркпн = рт^хус- танавливается дроссель 5 с тремя диафрагмами 2, 3, 4, диаметр которых последовательно растет (d4 >d3>d2). Такой трехступенчатый дроссель со­
здает торможение потоку перепуска, уменьшая энергию Е посредством фактора рнап
Однако этого оказалось недостаточно для устранения кавитационной эрозии, вызываемой перепуском топлива через окна наполнения, выхо­дящие в полость 8. Задача была решена постановкой в полости 8 специ­ального дроссельного клапана 7, который за ход наполнения свободно пропускает через себя поток топлива, а за ход перепуска (через окна на­полнения) создает торможение, так как после посадки клапана поток про­пускается лишь через малые отверстия б (dOTB = 1 мм). Как видно, в дан­ном случае для уменьшения мощности потока был также использован эф­фект торможения.
Для устранения эрозионных разрушений золотниковых ТНВД имеют­ся и другие решения, с помощью которых энергия потока гасится непо­средственно у регулирующей кромки плунжера, что позволяет бороться с кавитационной эрозией не только плунжеров и рабочих втулок ТНВД, но и самих противоэрозионных устройств.
Во многих золотниковых ТНВД, для защиты основных деталей от эро­зионных разрушений, применяют «отражатели». На рис. 4.28 показаны типичные конструкции, которые в настоящее время встречаются практи­чески во всех золотниковых ТНВД форсированных судовых дизелей и
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиимеют целью предо­хранить корпусТНВД от эрозионных раз­рушений. Нужно, од­нако, иметь в виду, что задача устране­ния кавитационной эрозии плунжеров и рабочих втулок ТНВД, применением отражателей при указанной их конст­рукции и компонов­ке не решается, так как энергия потока не гасится. Сами же отражатели подвер­жены сильному из­носу
Из приведенных данных, видно мно­гообразие дефектов


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 4.28 Конструкции отражателей и их компоновка в золотниковых ТН8Д дизелей
а ~ MAN. KZ 70/120 Е; б - «Бурмейстер и 8ойн»: KGF, в ~ MAN: V52/55A, 1 ~ плунжер; 2 - рабочее окно втулки, 3 ~ корпус ТНВД; 4 - отражатель, дпер~масса потока перепуска, рнал ~ давление в полости отсечки ~ наполнения

митирующих ресурс и надежность работы топливной аппаратуры Причи ны появления тех или иных дефектов также многообразны и определяют­ся конструктивными особенностями аппаратуры, а также условиями ее производства и эксплуатации.
Важной особенностью повреждений топливной аппаратуры является то, что они серьезно отражаются на экономичности двигателя. С точки зрения управления индикаторным процессом существенное значение имеет не только цикловая подача топлива, но и момент начала подачи, и давление распыливания, и изменение давления во время впрыска. В свя­зи с этим, наиболее информативным диагностическим параметром для выявления повреждений топливной аппаратуры, можно считать осцил­лограмму давления топлива у форсунки.
Проверка и регулировка топливной аппаратуры
Проверку и регулировку топливной аппаратуры проводят в соответ­ствии с инструкциями по эксплуатации и техническому обслуживанию, поэтому способы проверки и регулировки могут отличаться для разного типа аппаратуры, однако существуют и общие методы. Проверки и регу­лировки могут проводиться как на двигателе, так и после его демонтажа.
Общие требования сводятся к следующему:

  1. после снятия топливоподводящих трубок на открытые штуцера должны быть поставлены заглушки;

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

  1. проверка топливных насосов и форсунок производится в собран­ном виде. Разбирать насос или форсунку целесообразно только в случае установления в них технических дефектов;
  2. при разборке и сборке необходимо соблюдать безукоризненную чистоту. Разобранные детали промывают в отфильтрованном топ­ливе и высушивают. Обтирка деталей запрещена;
  3. нельзя смешивать детали одного насоса с деталями другого.

Выход из строя форсунок - явление нередкое. Вначале в них возни­кают неисправности, которые могут быть устранены. Поэтому во время эксплуатации форсунки проверяют и регулируют.
Проверку форсунок производят на стенде (рис. 4.29).
Форсунку 1 присоединяют к нагнетательному трубопроводу 4, на ко­тором установлен манометр 2. Топливный насос высокого давления 5 прокачивают вручную рычагом 6. Расходный бак 3 заполняют отфильтро­ванным топливом. Перед проверкой на форсунке открывают клапан для спуска воздуха и ручкой ТНВД прокачивают до полного удаления воздуха из системы.
Чтобы проверить форсунку на давление впрыскивания, делают пять шесть впрыскиваний. Затем медленно повышают давление и замечают, при каком давлении происходит впрыскивание. С помощью регулиро­вочного устройства изменяют натяжение пружины форсунки, чтобы нача­ло впрыскивания происходило при установленном давлении.
Для проверки на засоренность распыливающих отверстий под фор­сунку кладут лист бумаги и производят впрыскивание. По отпечаткам струй топлива на бумаге судят о засоренности отверстий. Засоренные от­верстия прочищают иглой, диаметром на 0,05 мм меньше диаметра рас пыливающих отверстий.
При проверке на плотность делают пять-шесть впрыскиваний, затем медленно поднимают давление, ниже давления начала впрыскивания на

  1. 5-1,0 МПа и выдерживают форсунку под этим давлением 5 мин. При плохой плотности за это время на распылителе образуется капля. Неплот­ность можно устранить притиркой конуса запорной иглы к седлу втулки с помощью пасты ГОИ. При этом надо следить, чтобы притирочная паста не попала на цилиндрическую поверхность иглы.

У исправной форсунки впрыскивание должно происходить при за­данном давлении через все распыливающие отверстия. После впрыски­вания сопловый наконечник распылителя должен быть сухим.
Основными неисправностями топливных насосов являются неплотно­сти нагнетательного и всасывающего клапанов, а также пары плун­жер ~ втулка. Нагнетательный клапан контролируют так. На нагнетатель­ный штуцер (рис. 4.30, а) навертывают патрубок 1 с манометром 3. После прокачки насоса вручную до полного удаления воздуха верхнее отверстие патрубка затягивают гайкой 2 с конусом; затем ручным прокачиванием над нагнетательным клапаном (в патрубке I) создают давление 40,0 МПа и наблюдают за его падением. Если за одну минуту давление падает в пре делах 1,0-2,0 МПа, то плотность клапана считается нормальной.
Чтобы проверить всасывающий клапан, патрубок 1 снимают, а на на гнетательный штуцер навертывают гайку 2 с конусом. После прокачки на


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

4

Рис. 4.30. Приспособление для проверки топливных насосов


coca гайку 2 затягивают. Опуская плунжер, рабочую камеру насоса запол­няют топливом. Затем с помощью рычага 4 (рис. 4.30, б) плунжер подни­мают. Если всасывающий клапан держит хорошо, плунжер не должен подниматься. О неплотности пары плунжер - втулка судят по утечке топ­лива. Плотность нагнетательного и всасывающего клапанов может быть достигнута путем притирки их к своим седлам на пасте ГОИ. Если притир­кой не достигнута необходимая плотность, клапаны заменяют вместе с седлами. Неплотные пары плунжер - втулка заменяют новыми.
Для проверки равномерности подачи топлива отдельными насосами топливный насос ставят на стенд. Под открытые концы нагнетательных трубок подставляют мензурки, емкостью 200 см3 или взвешенную посуду.
Рейку топливного насоса устанавливают в положение максимальной подачи и начинают вращать кулачковый вал насоса. После 200 оборотов посуду с топливом взвешивают с точностью до 1 грамма. Разница в массе топлива, поданного отдельными насосами, не должна превышать 3%. При большей разнице подачу регулируют способом, зависящим от конст­рукции насоса.
При индивидуальных насосах равномерность подачи можно прове­рить, не снимая насоса с двигателя. Для этого реверсивное устройство ставят на передний ход, а топливную рейку на максимальную подачу топ­лива. Нагнетательные трубки отсоединяют от форсунок и, прокачивая на­сосы вручную, удаляют из них воздух. Затем ручной прокачкой произво­дят 20 подач, собирая топливо в мерные мензурки. Разница в количестве поданного отдельными насосами топлива не должна превышать 3%.
Проверку и регулирование угла опережения начала впрыскивания топлива проводят в следующем порядке.

  1. Отсоединяют трубку высокого давления от насоса.
  2. Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиНа нагнетательный штуцер 5 насоса накидной гай­кой 4 присоединяют металлическую трубку 5 моменто- скопа (рис. 4.31).
  3. Ставят рейку топливного насоса на полную пода­чу топлива и прокачивают насос вручную до полного удаления воздуха и до заполнения стеклянной трубки 1 топливом
  4. Сжимая резиновую трубку 2, выдавливают из стеклянной трубки 1 топливо до половины ее длины.
  5. Медленно проворачивают коленчатый вал по ходу и улавливают момент начала движения мениска топли­ва в стеклянной трубке. Этот момент будет соответство­вать началу впрыскивания топлива. Угол опережения на­чала впрыскивания топлива определяют по градуировке маховика.

Если фактический угол опережения начала впрыски­вания топлива отличается от паспортного, его регулиру-
Рис 4 31 ют повоРотом шайбы топливного насоса на распредели- Моментоскоп тельном валу. Для увеличения угла опережения кулачко­
вая шайба поворачивается по направлению вращения распределитель - ного вала, а для уменьшения - против направления его вращения.
Угол опережения начала впрыскивания топлива блочных топливных насосов проверяют по первой секции. Изменяют его смещением полу муфт привода топливного насоса.
Угол опережения начала впрыскивания топлива можно проверить также при помощи форсунки (проверенной и отрегулированной на стен­де). Форсунку вынимают из гнезда и закрепляют на нагнетательной труб­ке проверяемого насоса. Ручной прокачкой насоса производят два три впрыскивания. Затем проворачивают вал по ходу до момента начала впрыскивания. Угол опережения начала вспрыскивания определяют по градуировке маховика При определении с помощью форсунки угол опе­режения начала впрыскивания топлива примерно на 20% меньше, чем угол, определенный по моментоскопу. Угол опережения начала впрыски­вания мощных малооборотных дизелей регулируется изменением коли­чества прокладок. Для судового дизеля S50MC-C фирмы MAN-B&W опережение «а» топливного насоса (рис. 4 32, а) определяется как число миллиметров, на которое верхняя кромка плунжера топливного насоса поднята над верхней кромкой верхнего отсечного отверстия, когда пор­шень данного цилиндра находится в верхней мертвой точке (ВМТ).
Коэффициент регулировки «к» определяется как расстояние, на ко­торое поднята верхняя часть плунжера над верхней кромкой отсечных от­верстий в корпусе плунжерной пары, когда верхняя кромка поперечного отверстия в плунжере займет такое положение, при котором он закрыва­ет нижнюю кромку нижних отсечных отверстий (рис. 4.32, б).
Регулировка опережения выполняется в следующей последователь­ности.

  1. Перекрывается подвод топлива к топливному насосу, сливается из него топливо и отсоединяется тяга отсечного механизма от топливной рейки.
  2. Снимаются с корпуса топливного насоса пробки защиты от эрози­онного изнашивания и демонтируются трубки высокого давления.
  3. Отсоединяется воздушная труба перепускного клапана и демонти­руется перепускной клапан на верхней крышке
  4. С использованием специальных приспособлений извлекается вса­сывающий клапан из верхней крышки.
  5. Устанавливается измерительное устройство 1 (см. рис. 4.32, а) на верхней крышке и опускается измерительный штифт до упора в дно резь­бового отверстия плунжера.
  6. Центруется поперечное сверление в плунжере с нижними отсечны­ми отверстиями втулки насоса, чтобы перемещение топливной рейки бы­ло в диапазоне индексов от 21,5 до 93,5 (рис 4.33, а).
  7. Проворачивается коленчатый вал двигателя на ход ВПЕРЕД до центровки поперечного сверления в плунжере с нижними отсечными от­верстиями. Правильная центровка может быть достигнута только, если плунжер находится в ходе подачи.

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиРис. 4.32. Регулирование угла опережения начала впрыска: а) опережение топливного насоса; б) коэффициент регулировки


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 4.33. Центровка плунжера относительно втулки: а) центровка поперечного сверления в плунжере с нижними отсечными отверстиями; б) проверка центровки; в) проверка центровки при ходе НАЗАД
  1. Для очистки нижних отсечных отверстий и поперечного сверления используется сжатый воздух, а при необходимости выполняется промыв­ка плунжерной пары в сборе от каких-либо топливных нагаров посредст­вом прогонки дизельного топлива через перепускной клапан на верхней крышке.
  2. Проверяется центровка поперечного сверления и нижних отсечных отверстий посредством просвечивания отсечных отверстий фонариком (см. рис. 4.33; б).
  3. Проворачивается коленчатый вал двигателя на ход НАЗАД, пока верхняя кромка поперечного сверления в плунжере не займет такое поло­
    жение, в котором она перекрывает нижнюю кромку нижних отсечных от­верстий (рис. 4.33, в).

Если точное положение трудно определить из-за топливных отложе­ний в плунжерной паре, повторяется пункт 8 операции.

  1. Кронштейн измерительного приспособления регулируется так, чтобы стержень индикатора с круговой шкалой был утоплен в свое ниж­нее положение. Регулируется шкала на положение «О» (ноль).

Проворачивается двигатель на ход НАЗАД, чтобы поршень соответ­ствующего цилиндра стал на 4-5° перед ВМТ.

  1. Проворачивается двигатель на ход ВПЕРЕД, чтобы поршень соот­ветствующего цилиндра стал в положение ВМТ.

Как только поршень будет находиться в ВМТ, что будет подтвержде­но проверкой положения коленчатого вала или проверкой рисок на ма­ховике, записываются показания индикатора и рассчитывается отклоне­ние между позицией «О» и действительным положением.
Затем, следующим образом рассчитывается опережение топливного насоса: «а = х + к».
Для того, чтобы сравнить опережение топливного насоса с результа­тами стендового испытания, необходимо выполнить следующую коррек­тировку:
если толщина прокладок Ь меньше номинальной (4 мм), разница должна быть добавлена к опережению топливного насоса;
если толщина прокладок Ь больше номинальной (4 мм), разница должна вычитаться из значения опережения топливного насоса.

  1. Выполняются операции для установки или извлечения прокладок из топливного насоса и регулируется число прокладок. Максимальное количество прокладок не должно быть более 16; одна прокладка изменя­ет максимальное давление сгорания на 0,15 МПа.
  2. Выполняется сборка топливного насоса и открывается подача топ­лива на входе.
  3. Если требуемая регулировка угла опережения начала впрыска не может быть завершена посредством монтажа или демонтажа прокладок, то регулировка должна выполняться за счет разворота топливной кулач­ной шайбы.

Кроме регулировки угла опережения ТНВД проверяются на нулевую подачу.
При установке органа управления (рукоятки или маховика) в положе­ние «Стоп» топливные насосы не должны подавать топливо, иначе двига­тель нельзя будет остановить. Это проверяют следующим образом. Рейку топливных насосов ставят на полную подачу топлива. Подают топливо к ТНВД и прокачивают их вручную. Затем орган управления ставят в поло­жение «Стоп»; при ручной прокачке насосы не должны подавать топлива.
Более точно нулевую прокачку проверяют с помощью моментоскопа. Моментоскоп устанавливают на нагнетательный штуцер насоса. При по­ложении рейки на подаче топлива прокачивают насос, чтобы топливо за­
полнило половину стеклянной трубки. Затем ставят орган управления на «Стоп» и прокачивают насос вручную. Если насос отрегулирован правиль­но, мениск при этом будет оставаться неподвижным. Если проверка пока­зала отсутствие нулевой подачи, насос регулируют. Способ регулирова­ния зависит от конструкции насоса.

 


 

 
 
         
 

 

 

Наши контакты

адрес:

Саратовская обл., г.Энгельс, Промзона

телефоны:

8(8453)77-13-68

89020483620

e-mail:

filavto@yandex.ru

 
Яндекс.Метрика