Форсунки дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются одним из элементов топливной системы автомобиля и во многом определяют такие параметры, как расход топлива и мощность, равномерность работы двигателя и полноту сгорания топлива. Техническое состояние форсунок дизельных ДВС напрямую влияет на работу двигателя и автомобиля в целом и, соответственно, должно периодически подвергаться проверке при диагностике и испытаниях форсунок.
Ключевые слова: форсунка, топливо, давление впрыска, расход топлива, диагностика, испытание, гидравлическая плотность.
Форсунка дизельного двигателя внутреннего сгорания служит связующим элементом между насосом высокого давления, подающим горючее из топливного бака к мотору и камерой сгорания. От технического состояния форсунок напрямую зависят тягово-мощностные характеристики, расход и полнота сгорания топлива, равномерность работы и КПД двигателя и автомобиля в целом [1–5].
В зависимости от системы впрыска горючего, форсунки могут быть со штифтовыми распылителями или с дырчатыми распылителями [1].
По способу управления открытием распылителя различают форсунки: однопружинные, двухпружинные, с датчиком положения иглы распылителя, форсунки, которые управляются пьезоэлектрическим элементом или электромагнитным клапаном.
Кроме прочего, форсунки могут отличаться по методу их монтажа в головке блока цилиндров: непосредственным вворачиванием, при помощи специального фланца, прижимной гайки или прижимного хомута.
В зависимости от регулировки давления открытия форсунки разделяют на: устройства с регулировкой давления винтом, при помощи шайб и с электронной регулировкой открытия. Самые распространенные на сегодня форсунки с регулировкой шайбами.
Параметры форсунки, контролируемые при стендовых испытаниях [1, 3, 5]:
- мелкость распыливания топлива — характеризуется диаметром частиц, их распределением по факелу распыленного топлива.
- гидравлическая плотность распылителя и форсунки — способность сопрягающихся поверхностей сопротивляться просачиванию между ними жидкости (топлива);
- герметичность запирающих конусов распылителя форсунки — способность конусов удерживать топливо от просачивания между контактирующими поверхностями при заданном перепаде давления;
- давление начала впрыскивания топлива форсункой — давление топлива в канале на входе в форсунку в момент начала выхода струи топлива (в момент открытия иглы распылителя);
- ход иглы распылителя форсунки — перемещение иглы от закрытого положения до положения на упоре в торец корпуса форсунки;
- пропускная способность форсунки — величина, характеризующая гидравлическое сопротивление форсунки прохождению топлива.
Базовым прибором для проведения оперативной диагностики дизельной топливной аппаратуры является механотестер топливной аппаратуры МТА-2 (рис. 1) [2, 4].
Рис. 1. Общий вид механотестера МТА-2: 1 — корпус, 2 — манометр, 3 — подвижная рукоятка (рычаг), 4 — топливный бак, 5 — дроссельный винт, 6 — крышка, 7 — упор
Это компактный, переносной прибор, предназначенный для диагностирования системы топливоподачи высокого давления дизельных двигателей.
Диагностика механотестером МТА-2 позволяет оценить текущее состояние форсунки (давление начала впрыска топлива, герметичность запирающего конуса, герметичность корпуса и иглы распылителя, качество распыла топлива, гидроплотность распылителя) и состояние ТНВД.
Вся диагностика производится, не снимая форсунки с двигателя, что очень удобно. Вначале делается экспресс диагностика всех форсунок дизеля, а потом снятие с двигателя только неисправных форсунок. Дополнительные приспособления позволяют осуществлять проверку и селективную подборку нагнетательных клапанов и плунжерных пар.
Для диагностики и регулировки дизельных форсунок, необходимо применять специальный прибор. Одним из таких является прибор ДД-2110, который позволяет проводить диагностику практически всех типов дизельных форсунок, а также — измерение давление начала впрыска, контроль качества распыления топлива и герметичности запорного конуса, проверять гидроплотность по запорному конусу и направляющей цилиндрической части (рис. 2).
Рис. 2. Общий вид стенда ДД-2110
Стенд ДД2110 состоит из плиты, на которой установлен бак для топлива с камерой впрыска, стойки с держателем плунжерного насоса, гидроаккумулятора, дросселя, манометра, фильтра и трубопроводов. Все приборы, кроме манометра и трубопроводов, закрыты кожухами. Привод насоса производится рукояткой. Технологическая жидкость из бака поступает через фильтр в насос, далее через гидроаккумулятор поступает в форсунку и через демпфер к манометру.
Прибор КИ-562 служит для проверки форсунок, проведения испытания и регулировочных работ автомобильных и тракторных форсунок, а также форсунок спецтехники и легковых автомобилей, в том числе форсунок систем Common Rail (рис. 3).
Рис. 3. Общий вид прибора КИ-562
Использование данного прибора возможно в условиях стационарных автомобильных мастерских, а также в «полевых» условиях: для его работы не требуется ни электричества, ни воздуха. Для проводимой работы диагностики дизельных форсунок используется либо профессиональная тестовая жидкость, либо дизельное топливо.
Прибор КИ-562 может использоваться как стенд для форсунок Common Rail: для этого требуется дизель-тестер ДД-3900, который используется как электронная приставка и составляющая, которая в свою очередь имитирует работу электронного блока автомобиля, посылая электронный сигнал на датчик форсунки на открытие или закрытие впрыска.
Качество работы испытываемой дизельной форсунки определяется с помощью прибора КИ-562. Качество новой или б/у дизельной форсунки определяется так называемым облаком распыла, которое производится на данном приборе с помощью нагнетания определенного давления в камеру впрыска. Комплектация прибора КИ-562 состоит из стойки, манометра до 600МПа, рычага, бака для топлива, трубки для подачи топлива.
Стенд М-106 для форсунок дизельных двигателей, может применяться для испытания и регулировки всех типов форсунок автомобильных и тракторных дизелей отечественного и импортного производства (рис. 4).
Рис. 4. Общий вид стенда М-106
Стенд состоит из корпуса, который служит баком для топлива и крышки, на которой сверху расположен стрелочный манометр в кожухе, камера впрыска (стеклянная колба), кронштейн в котором винтом через призму крепится испытываемая форсунка, кран сброса давления, выходной штуцер, топливопровод, винт стравливания воздуха при запуске. Снизу на крышке расположен топливный бак, топливный насос, гидроаккумулятор. Привод насоса осуществляется с помощью рукоятки. Изменение давления контролируется по стрелочному манометру. При испытании на гидроплотность, нужно засечь время падения давления по секундомеру и фиксировать показания манометра.
Стенд для дизельных форсунок даёт возможность проверить давление начала впрыска и качество распыления дизельного топлива; герметичность запорного конуса (определяется по появлению капли топлива на носике распылителя); гидроплотность по запорному конусу и направляющей цилиндрической части (определяется по времени падения давления).
Таким образом, конструкции устройств, применяемые в настоящее время для проверки, диагностики и испытания форсунок дизельных ДВС во многом схожи. Эти устройства, стенды и приспособления позволяют проводить различные работы с форсунками как непосредственно на двигателе, так и стационарно, предварительно демонтировав форсунки с двигателя. Основными недостатками существующих конструкций подобных устройств считают механический привод насоса, пульсация топлива при проверке давления впрыска, недостаточная скорость нарастания давления топлива и трудности в поддержании необходимой величины это давления в течение определенного времени [1, 2, 4].
Литература:
1. Захаров, Ю. А. Проверка, диагностика и испытание форсунок дизелей [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. Г. Рылякин // Транспорт. Экономика. Социальная сфера. (Актуальные проблемы и их решения): сборник статей Международной научно-практической конференции / МНИЦ ПГСХА. — Пенза: РИО ПГСХА, 2014. С. 43–47.
2. Захаров, Ю. А. Анализ конструкций устройств для электромагнитной обработки топлива [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремизов, Г. А. Мусатов // Перспективные направления развития автотранспортного комплекса: сборник статей VIII Международной научно-производственной конференции. /МНИЦ ПГСХА. — Пенза: РИО ПГСХА, 2014. — С.54–59.
3. Исследование изнашивания прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры [Текст] / А. В. Новичков, Е. В. Новиков, Е. Г. Рылякин, А. В. Лахно, П. И. Аношкин // Международный научный журнал. — 2014. — № 3. — С. 108–111.
4. Филин, И. Н. Устройство для проверки форсунок дизелей [Текст] / И. Н. Филин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции / Пензенская ГСХА. — Пенза: РИО ПГСХА, 2013. — С. 204–206.
5. Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. Г. Рылякин, И. Н. Семов [и др.] // Молодой ученый. — 2014. — № 17. — С. 56–58.
