Показатели работы форсунок и изменение их в процессе эксплуатации

Основные показатели технического состояния форсунок — давление начала впрыска, качество распыливания топлива, герметичность и пропускная способность. В процессе эксплуатации эти показатели, как правило, ухудшаются. Рассмотрим причины, влияющие на их изменение.

Давление начала впрыска топлива (начала подъема иглы распылителя) при эксплуатации уменьшается. Это происходит вследствие износа торцовых поверхностей деталей, воспринимающих давление сжатой пружины, и потери упругости самой пружины. Наиболее интенсивное изнашивание сопряжений происходит в начальный период эксплуатации (в процессе приработки деталей). Жесткость пружины также интенсивнее снижается в начале работы форсунки.

Как уже отмечалось, при снижении давления начала впрыска топлива увеличиваются производительность насосных элементов и угол опережения впрыска, вследствие чего изменяются мощностные и экономические показатели. Например, если давление затяжки пружины форсунок ФШ-2х25° (двигатель Д-50) снижается со 130 до 70 кгс/см2, то при работе двигателя на номинальном скоростном режиме подача топлива насосом УТН-5 увеличивается до 30%. Одновременно наблюдается закоксовывание распылителей, происходящее вследствие подтекания топлива нз распылителя после посадки иглы в корпусе.

Качество распыливания и впрыска топлива — основные показатели, характеризующие надежность и долговечность распылителей. При плохом распыливании топлива распылители быстро закоксовываются и выходят из строя и, кроме того, снижаются мощность и экономичность двигателя.

На качество распыливания и впрыска топлива существенное влияние оказывают состояние самого распылителя и прецизионных пар топливного насоса, давление впрыска, противодавление в камере сгорания и вязкость топлива.

Распыливание топлива значительно ухудшается или вовсе прекращается при закоксовывании сопла распылителя или зависании иглы, происходящих вследствие нагарообразования и лакоотложений под действием высокой температуры газов. При загрязнении или износе уплотняющих конусов корпуса и иглы распылителя нарушается герметичность распылителя, вследствие чего он начинает подтекать, способствуя образованию нагара в сопле и на торцовой поверхности распылителя. Зависание иглы происходит по причине схватывания металла иглы и корпуса распылителя на участке направляющей поверхности, что происходит в результате перегрева и деформации корпуса.

Одна из основных причин закоксовывания многодырчатых распылителей — наличие в сопловых отверстиях топлива, остающегося там по окончании впрыска и подвергающегося физико-химическим изменениям под действием высокой температуры газов в камере сгорания.

При снижении давления затяжки пружины форсунки и чрезмерно большой разгрузке топливопроводов высокого давления, особенно при работе на малой подаче, давление топлива в форсунке может оказаться ниже давления газов в камере сгорания. По этой причине газы, имеющие высокую температуру, проникают в полость распылителя и нагревают находящееся там топливо. Вместе с газами во внутреннюю полость распылителя заносятся частички нагара. На рабочих поверхностях иглы и корпуса распылителя образуются лаковые пленки и налет нагара, которые снижают теплопроводность металла. Поэтому происходит дальнейшее повышение температуры распылителя, вследствие чего лаковая пленка и нагар превращаются в твердые отложения кокса. Все это ускоряет износ иглы и корпуса распылителя, вызывает образование на их поверхностях неровностей, а следовательно, ухудшает качество распыливания топлива.

При повышении вязкости топлива (например, в случае переохлаждения двигателя), уменьшении давления затяжки пружины форсунки и увеличении противодавления газов в камере сгорания ухудшается дробление частиц топлива, факел распыленного топлива становится неоднородным, искажается его форма и уменьшается дальнобойность. Форма факела зависит также от формы штифта иглы, которая изменяется при его изнашивании, коррозии и обгорании. Форма и направление факела искажаются вследствие закоксовывания сопловых отверстий и штифта. Закоксовывание распылителя может также происходить при дроблении впрыскиваемого топлива, или так называемом подвпрыске. Последний происходит вследствие вибрации иглы распылителя при чрезмерно малой разгрузке топливопроводов высокого давления, которая наблюдается в случае значительного износа разгружающего пояска распылителя.

По отмеченным причинам топливо плохо перемешивается с воздухом и ухудшается процесс сгорания, вследствие чего снижаются мощность и экономичность двигателя.

Пропускная способность форсунок в процессе эксплуатации может как увеличиваться, так и уменьшаться. Увеличивается она в результате увеличения проходного сечения сопловых отверстий и максимального хода иглы, происходящих соответственно при изнашивании уплотняющих поверхностей распылителя и торца корпуса форсунки, а также при снижении давления затяжки пружины форсунки. Например, по данным ЦНИТА, в результате уменьшения давлений затяжки пружины форсунки 6Т2-20С1-В на двигателе Д-37М со 170 до 80 кгс/см2 цикловая подача увеличилась на 20%.

Уменьшение пропускной способности форсунок вызывается закок-совыванием проходных сечений распылителей.

Ввиду различия технического состояния распылителей и условий их работы пропускная способность отдельных форсунок одного и того же двигателя изменяется неодинаково, что ведет к увеличению степени неравномерности подачи топлива в цилиндры.