Тема: Проверка и регулировка форсунок
Цель: Изучение особенностей конструкции топливных форсунок, различных судовых ДВС
Материальное обеспечение: дизели, установленные в лаборатории ДВС, топливные форсунки различных ДВС, заводские чертежи и описание, набор гаечных ключей, стенд для опрессовки форсунок.
Вводный контроль:
1. Назначение топливных форсунок.
2. Схема работы иглодержателя.
3. Работа иглодержателя штифтовой форсунки.
Краткая теория
Форсунки служат для распыливания топлива на мельчайшие частицы при подаче его в цилиндры двигателей. В современных дизелях применяют форсунки закрытого типа. Они имеют специальную запорную иглу, которая закрывает распыливающие сопловые отверстия. Форсунка открывается в момент отрыва иглы от седла в корпусе. Игла поднимается автоматически в результате давления, создаваемого в топливном трубопроводе насосом в период впрыскивания.
На рис.76 показана схема действия такой форсунки. Игла 1 форсунки пружиной 2 прижата к седлу 4 корпуса. По каналу 3 от насоса под давлением подводится топливо. Давление передается на кольцевую площадку 5 в нижней части иглы. Таким образом, игла оказывается под действием силы пружины сверху, которая прижимает ее к седлу корпуса и давления топлива снизу, стремящегося приподнять ее (рис. 76, а). Когда давление топлива преодолевает силу натяжения пружины, игла приподнимается и открывает отверстие для впрыскивания топлива в цилиндр двигателя (рис.76, б). После подъема иглы давление топлива снизу действует на всю площадь поперечного сечения иглы.
Давление, при котором открывается игла форсунки, называется давлением открытия.
Рис.76. Схема действия форсунки дизеля: Рис.77. Распылители а – в закрытом положении, б – при впрыскивании топлива а – струйный; б, в – штифтовые; г – с отъемным соплом
|
|
В процессе впрыска, когда игла поднята, давление в форсунке может возрастать и подняться выше давления, необходимого для открытия иглы. Поэтому следует отличать давление впрыска от давления открытия. Если давление впрыска может меняться (повышается с увеличением частоты вращения), то давление открытия остается постоянным независимо от режима работы двигателя. Давление открытия устанавливают натяжением пружины форсунки, строго определенным для каждого типа двигателя.
Форсунки имеют различного виды распылители. По конструкции их подразделяют на многосопловые и односопловые, а по устройству запорной части иглы – на нормальные (струйные) и штифтовые (рис.77).
В нормальных распылителях (рис.77, а) игла 2 имеет запорный конус 4, закрывающий проход в сопло. Корпус 3 распылителя имеет бурт для закрепления его в корпусе форсунки. Верхний торец корпуса тщательно обработан и в нем сделана кольцевая канавка 1, которая позволяет установить распылитель относительно корпуса форсунки в любом положении, так как кольцевая канавка всегда будет находиться против отверстия в корпусе форсунки.
По каналу 7 (каналов может быть 2 или 3) топливо попадает в кольцевую полость 6, и когда игла поднимается, через отверстие 5 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя. Количество отверстий колеблется от 4 до 10, диаметр их составляет 0,15 - 0,5 мм.
В дизелях с разделенными камерами сгорания (предкамерных, вихрекамерных) применяют распылители с одним распыливающим отверстием, а также так называемые штифтовые распылители.
|
|
Штифтовые распылители (рис.77, б) имеют на конце иглы 8, ниже ее запорной части, хвостовик (штифт) 9 цилиндрической или конической формы, входящей в отверстие распылителя. Штифт входит в отверстие не плотно, а образует кольцевой зазор.
На рис. 77 (в) показан в увеличенном масштабе конический штифт иглы распылителя. Выше штифта расположен запорный конус 11, тщательно притертый к своему седлу. Над запорным конусом имеется другой конус 10 (подъемный), на поверхности которого действует давление топлива, поднимающее иглу распылителя.
Форсунки с распылителями, у которых сопло составляет одно целое с направляющей иглой распылителя, наиболее удобны в эксплуатации. Однако на ряде двигателей применяют распылители с отъемными соплами 12. (рис.77, г). корпус 13 в этом случае используют как направляющую для иглы. При такой конструкции игла имеет чаще всего плоскую посадку, что дает некоторое преимущество с точки зрения ремонта распылителя, так как облегчается притирка к седлу.
Порядок выполнения работы:
Закрытая форсунка струйного распыливания (рис.78) состоит из корпуса 4, к 
нижней части которого ножной гайкой 3 притягивается распылитель 1 с иглой 2. На иглу действует пружина 6, которая передает свое усилие через толкатель 5. натяжение пружины регулируют болтом 7 и фиксируют контргайкой 8. Пружина форсунки затянута так, что отрыв иглы от седла может начаться лишь в тот момент, когда давление топлива в распылителе достигнет 22 МПа (220 кг с/см2).
|
|
Топливо по толстостенному трубопроводу 12 высокого давления и по боковому вертикальному сверлению 14 в корпусе форсунки подводится через фильтр тонкой очистки 10 к распылителю 1. При повышении давления топлива в распылителе до 22 МПа игла 2 вместе с толкателем 5 поднимается, преодолевая сопротивление пружины 6. При этом топливо впрыскивается в цилиндр двигателя. После прекращения подачи топлива к форсунке давление в распылителе падает. Как только давление топлива станет ниже 22 МПа, игла под действием пружины 6 прижмется к гнезду и подача топлива в цилиндр двигателя прекратится.
Щелевой фильтр состоит из корпуса 13 и помещенного в него фильтрующего элемента 11. Фильтрующий элемент представляет собой стальной цилиндрик, на наружной поверхности которого прорезано несколько несквозных продольных пазов, выходящих открытой стороной к разным концам корпуса.
Фильтрующий элемент вставлен во втулку с зазором по диаметру 0,02 -0,04 мм. Чтобы попасть из пазов, открытых со стороны топливного трубопровода, в пазы, имеющие выход к корпусу форсунки, топливо, нагнетаемое насосом, должно пройти через этот кольцевой зазор. В результате взвешенные частицы диаметром больше 0,02 мм будут задерживаться и скапливаться в канавках фильтрующего элемента.
По мере износа иглы и направляющей поверхности корпуса распылителя плотность в распылителе уменьшается, и незначительная часть топлива начнет просачиваться. Просочившееся топливо вдоль толкателя через сверление 9 поступает в штуцер 10, откуда отводится в отдельный бачок.
2. Штифтовая форсунка быстроходного вихрекамерного дизеля r 10,5/13 показана на рис.79. К нижнему торцу корпуса 2 форсунки накидной гайкой 10 плотно притянут распылитель 1. На выступающий из корпуса распылителя хвостовик иглы 11 опирается толкатель 9, через который пружина 7 прижимает конус иглы распылителя к ее седлу.
Пружина установлена между двумя колпачками. Верхний колпачок опирается на регулировочный винт 5, ввернутый в дно внутреннего колпачка 4 форсунки. Верхний торец корпуса форсунки закрыт колпаком 6. Топливо в форсунку поступает через нагнетательный штуцер 8. Просочившееся топливо отводится через штуцерный болт 3 и трубопровод к топливному насосу форсунки, в которых игла прижимается к седлу пружиной, имеют следующие недостатки:
· сложность конструкции;
· высокие требования при изготовлении ответственных деталей форсунки;
· частые нарушения плотности в цилиндрической части иглы и плотности посадочного пояска в седле;
· зависание иглы;
· поломка пружины;
· невозможность одинаковой затяжки пружин на всех форсунках двигателя, в результате чего наблюдается неравномерность подачи топлива по цилиндрам.
3. Гидрозапорная форсунка. Конструктивно эта форсунка отличается от обычной тем, что в ней отсутствует толкатель, пружина и регулировочный болт.
На рис. 80 показана гидрозапорная форсунка. Она, как и обычная форсунка, состоит из корпуса 4, соединительной гайки 3, распылителя 1 с иглой 2, щелевого фильтра 8, рабочего топлива, размещенного в корпусе 9. В резьбовое отверстие в корпусе вместо регулировочного болта ввернут переходной штуцер 6, в котором размещен войлочный фильтр 5 запирающей жидкости. Штуцера для слива топлива здесь нет (отверстие закрыто винтом 7). В качестве гидрозапорной жидкости можно использовать гидросмесь, состоящую из топлива и масла, или чистое топливо.
В рассматриваемой форсунке в полость (а)
Подается чистое топливо, которое обеспечивает давление запирания около 15 МПа. Рабочее топливо подается от насоса высокого давления в кольцевую полость под корпус иглы, как и у обычных форсунок, через щелевой фильтр 8 по боковому сверлению в корпусе. Когда давление рабочего топлива достигнет 21 МПа, игла поднимается, и порция топлива поступает в камеру сгорания.
Рис. 81. Схема гидрозапорной системы форсунок двигателя 6ЧСПН18/22.
Преимущество гидрозапорных форсунок:
· они обеспечивают одинаковые усилия запирания игл по всем форсункам;
· улучшают равномерность подачи топлива, следовательно, и нагрузки по цилиндрам;
· обуславливают возможность изменения усилия запирания игл в соответствии с режимом работы двигателя путем изменения давления гидросмеси;
· увеличивается моторесурс иглы и иглодержателя благодаря смазке и охлаждению;
· снижается минимально устойчивая частота вращения дизеля в результате повышения устойчивости работы системы впрыскивания на малых подачах топлива;
· повышается экономичность дизеля в результате улучшения впрыска;
· применение запирающих жидкостей (масел) с нейтрализующими присадками позволяет избежать зависания игл форсунок при использовании топлив повышенной сернистости
Основным недостатком топливной системы с гидрозапорными форсунками является:
· сложность конструкции и обслуживания;
· наличие трубок высокого давления требует повышенной прочности и плотности системы с клапанными парами и щелевыми фильтрами;
· установка насоса высокого давления.
Схема гидрозапорной системы двигателя показана на рис.81. Из расходной цистерны топливо подкачивающим насосом 6 подается через фильтр 7 к топливному насосу 8 и к насосу 5 гидрозапорной системы. Топливный насос 8 подает топливо под высоким давлением к форсункам 1. Насос 5, обеспечивая давление запирания (около 15 МПа), подает топливо через редукционный клапан 4 к распределительному трубопроводу 2, оттуда – к форсункам.
Редукционный клапан 4 служит для создания постоянного давления запирания. Он представляет собой клапан, прижатый к седлу пружиной, затяжку которой можно регулировать. При повышении давления запирания топливо через клапан перепускается в подводящую магистраль. Контроль давления запирания осуществляют с помощью манометра 3.