2. Стенд и методика восстановления герметичности
посадочного конуса иглы форсунки распылителя
В процессе длительной эксплуатации топливной аппаратуры дизеля посадочные поверхности конуса иглы и корпуса распылителя форсунки изнашиваются, что способствует плохому распыливанию и даже подтеканию топлива из распылителя. Распылитель форсунки может «лить», увеличивая расход топлива и токсичность отработавших газов.
На рис. 6. (вид 1) показан посадочный конус нового распылителя с кольцевым уплотнением шириной 0,5 ÷ 1,0 мм. Угол конуса седла равен 59 ÷ 600, а угол конуса иглы делают на 10 больше.
При испытании на стенде КИ-3333 и хорошей подвижностью иглы она способна многократно подниматься и опускаться на седло (дробить). Поток топлива не дросселирует под конусом иглы, а рассекается на участки и поступает к сопловым отверстиям под высоким давлением, обеспечивая требуемую мелкость распыливания топлива. Топливо из распылителя вытекает в виде тумана с характерным звуком. Игла форсунки совершает колебательный процесс с частотой примерно 100 Гц.
Ширина посадочного конуса и ее площадь зависят от напряжения смятия металла, из которого изготовлен распылитель. В процессе посадки иглы на неё действует сила от давления топлива и инерционные силы от подвижных масс форсунки [2] (игла, штанга и 30% массы пружины). В момент посадки иглы на седло перепад давления топлива достигает 5÷10 МПа. При малой площади в зоне контакта конусов может произойти пластическая деформация с нарушением параллельности.
При изношенном распылителе ширина кольцевого уплотнения увеличивается [3] (рис. 6, вид 2). Широкий посадочный конус с малым зазором представляет собой местное сопротивление с большим коэффициентом потерь. Топливо, проходя через длинную коническую щель, теряет энергию давления. При этом поток топлива не рассекается на отдельные участки и при малом давлении поступает к сопловым отверстиям, вытекает из них, не распадаясь на мелкие капли. Процесс сгорания топлива ухудшается, мощность двигателя снижается, увеличивается нагарообразование и токсичность выхлопных газов.
При увеличении ширины уплотнения теряется герметичность посадочного конуса и распылитель начинает «лить» (впрыск без распыливания топлива). Для обеспечения требуемой ширины посадочного конуса и его герметичности необходимо восстановить геометрию конуса корпуса распылителя. Удалить часть поверхности конуса иглы так, чтобы ширина кольцевого уплотнения была равной 0,5 ÷ 1,0 мм и притереть уплотнение (рис. 6, вид 3).
Рис. 6. Вид уплотнения посадочного конуса нового (1), изношенного (2)
и восстановленного (3) распылителя
Для восстановления герметичности запорного конуса распылителей форсунок разработана методика и стенд (рис. 7) для притирки запорных конусов. Применение стенда позволяет восстанавливать до 50% подтекающих распылителей. Масса стенда 10 кг, габаритные размеры 50х25х20 см, напряжение питания 220 вольт, мощность двигателя 200 Вт, частота вращения выходного вала 150 ÷ 200 мин–1. Стенд имеет цанговый патрон, в котором зажимается хвостовик иглы, позволяет восстанавливать герметичность посадочных конусов многодырчатых и штифтовых распылителей.
Стенд совершенствуется и в последнем варианте используется преобразователь частоты MIKROMASTER–410, позволяющий изменять частоту и направление вращения.
Для полного сгорания рабочей смеси и минимальной токсичности отработавших газов форсунки дизеля должны в распыленном виде подавать топливо в камеру сгорания. Плохое качество распыливания и течь топлива в запорном конусе распылителя повышает расход топлива до 10% и увеличивает выброс вредных веществ с отработавшими газами. Для контроля качества форсунок вначале проверяют углы в плане и шатре сопловых отверстий и регулируют давление начала подъема иглы, например, 20 МПа у дизеля КамАЗ–740, оценивают качество распыливания на стенде КИ–3333. Затем снижают давление на 1÷2 МПа и в зоне сопловых отверстий наблюдают образование капель топлива. Если в течение 10 секунд не образуется капля, то герметичность посадочного конуса считается удовлетворительной. Если распылитель подтекает и имеет плохую подвижность, то его восстанавливают по предлагаемой методике.
При помощи специальной оправки с посадочного конуса корпуса распылителя снимают изношенную поверхность (5÷10 мкм).
Удаляют часть поверхности конуса иглы (от вершины) на глубину 0,1÷ 0,2 мм . Ширина кольца контакта конуса иглы с конусом корпуса распылителя должна быть равна 0,5÷1,0 мм.
Зажимают хвостовик иглы в цанговый патрон притирочного устройства. На уплотняющую поверхность конуса наносят мелкозернистую пасту (5÷10 мкм).
Соединяют корпус распылителя с иглой, включают привод стенда и при вращении вала (влево – вправо) подбивают конус иглы к конусу корпуса распылителя.
Проверяют подвижность иглы и с использованием мелкозернистой пасты (0,5÷1,0 мкм) с направляющей поверхности иглы удаляют, при необходимости, лаковые и коксовые отложения.
Распылитель промывают в керосине и на стенде КИ-3333 проверяют герметичность конуса и качество распыливания топлива.
При течи топлива в запорном конусе процесс притирки повторяют.
Проверяют ход иглы (0,2÷0,3 мм) и при необходимости снимают часть металла с торца корпуса распылителя при помощи крупнозернистой пасты (20÷30 мкм) с использованием притирочной плиты.
Если распылитель новый, с хорошим распыливанием, но подтекает в результате, например, прижатия твердой частицы в зоне уплотнения, то выполняют только операции 3, 4, 6.
Распылители с подрезанным конусом (КамАЗ) восстанавливают, выполняя операции 1, 3, 4, 6.
На рис. 8 показан корпус распылителя 1 и оправка 2, позволяющая удалить изношенную поверхность конуса.
Рис. 8 Установка корпуса распылителя для восстановления конуса
На рис. 9 показана установка для шлифования и подрезки конуса иглы распылителя [4]. Обрабатываемая игла 2 устанавливается в призме 4, закрепленной в головке 6, поворотом которой осуществляется регулирование величины угла конуса. Игла вращается при помощи ремня 3. Головка 6 движется по направляющей пальца 7. Возвратно-поступательное движение обрабатываемой иглы осуществляется при помощи рычага 9, кулачка 10, вращаемого под действием шкива и ремня 11. Шлифовальный круг 5 обрабатывает поверхность конуса иглы.
Рис. 9 Шлифование и подрезка конуса иглы:
1 – упор микрометра для установки линейного размера;
при шлифовании; 2 – игла распылителя; 3 – ремень вращения
иглы; 4 – призма; 5 – шлифовальный круг; 6 – поворотная головка;
7 – направляющий палец; 8 – неподвижная втулка; 9 – рычаг;
10 – кулачек; 11 – привод кулачка (ремень и шкив)
Герметичность посадочного конуса штифтовых распылителей восстанавливают по методике, изложенной выше. Перед началом восстановления распылителя необходимо удалить нагар на корпусе и игле, особенно в районе штифта. На рис. 10 показан разрез посадочного конуса нового распылителя, изношенного и восстановленного.
Рис. 10. Распылитель штифтовый