Основные неисправности распылителей форсунок на дизельных двигателях

Основные неисправности распылителей форсунок дизельных двигателей

Распылитель – одна из главных частей в форсунке дизельного двигателя. Он подает солярку под высоким давлением более 1000 атмосфер. При неисправности распылителей дизель теряет мощность, нестабильно работает на малых оборотах, рывками с провалами под нагрузкой, повышается токсичность отработанных газов. Конструкция распылителей отличается разным количеством отверстий для дисперсии, способами регулировки подачи солярки.

Особенности работы распылителей

В простых дизельных двигателях с разделенной камерой сгорания у распылителей часто одно отверстие и игла. У дизельных моторов с непосредственным впрыском топлива распылители в форсунках имеют несколько отверстий: от двух до шести.

В камере сгорания дизельного мотора распылитель находится под воздействием высокого давления. Из-за этого на него непрерывно влияют механические и температурные нагрузки. В таких условиях число циклических движений иглы в распылителе по открытию и закрытию в течение нормальной эксплуатации превышает далеко за миллиард раз. Под давлением около 200 Бар и больше в процессе перекрытия и открытия топливной струи рабочие части распылителя подвергаются сильному износу, геометрическая форма его поверхностей видоизменяется.

Симптомы неисправности распылителей форсунок

При неравномерном распределении топлива у форсунок (53443.1112010, 26.1112010-04, 267.1112010-01, 650.1112010) появляется ряд “симптомов”, говорящих об их возможной неисправности:

• ухудшаются динамические характеристики;

• в подкапотном пространстве появляются стуки, напоминающие стук у шатунов;

• двигатель троит, потому что один из цилиндров с неисправной форсункой работает неправильно.

Если форсунки сильно изношены, об этом свидетельствуют следующие показатели:

• наличие сизого дыма при движении машины;

• густой черный окрас выхлопа;

• появление сильной вибрации, сопровождающейся шумами в моторе.

К причинам, приводящим к потере функциональной способности распылителя, относятся следующие:

• изнашивается корпус, уплотнительные конусы у игл;

• износу подвергаются и направляющие цилиндрические плоскости на корпусе и у иглы;

• образуются заусеницы на концах игл.

Последствия износа деталей

Перечисленные виды выработки деталей вызывают типичные неполадки.

Первая группа проблем

Износ корпусов и конусов у игл почти всегда приводит к сокращению сроков эксплуатации распылителей  (335.1112110-70, 0433172153, 33.1112110-240). 

А из-за износа конуса распылителя изменяются точки соприкосновений на поверхностях. Увеличивается сила гидравлического противодействия. Появляется факт касания уплотнительных конусов у игл и корпуса распылителя не кромкой, а по плоскости. В таких случаях попадающее на сопловые отверстия в распылителе топливо с затруднением преодолевает суженный зазор в кольцевидном пространстве. У топливной жидкости теряется энергия на трение с поверхностями в этом проходе. В итоге при подаче топлива уже не образуется газообразное облако распыления, а оно превращается в струи разного калибра. Это приводит к нарушению процесса образования топливной смеси. Она не до конца перегорает, мотор дымит, снижая показатели производительности.

Вторая группа неполадок

При вышеперечисленных случаях износа деталей значительно снижается гидравлическая плотность распылителей. Возникают увеличенные зазоры между соприкасающимися поверхностями и бОльшая часть топливной массы идет не по назначению. Она не направляется насосом высокого давления в камеру, а возвращается в топливный бак с помощью обратного трубопровода. Таким образом, меняются расчетные показатели техпроцессов в двигателе. Это приводит к неустойчивой работе мотора на холостых оборотах.

Третья группа неисправностей

Износы этой категории приводят к тому, что иглу может заклинить в распылителе и произойдет аварийная остановка двигателя. 

Выводы по причинам износов распылителей форсунок

Статистика анализа описанных нарушений показала следующее:

• “Заусеницы” на торцах игл вызваны пластическими деформациями в металле как следствие циклических нагрузок. Например, биениями игл по деталям, ограничивающим их подъем. Причиной деформаций является низкое качество материала, из которого изготовлены иглы.

• Направляющие цилиндрические плоскости на иглах и корпусах распылителей изнашиваются в результате абразивных процессов. Они вызваны мелкими твердыми частицами из топливной смеси, появляющимися в зазорах. Больше всего изнашивается нижняя часть деталей из-за постепенного падения вниз абразивных частиц. Но такие процессы исключаются в автомобилях, имеющих качественные системы очистки топлива.

• Износ на уплотнительных конусах вызван сложными механическими процессами. Причиной является кавитация топливной жидкости при прохождении этого участка – большая неравномерность потоков с высоким давлением. На участках с уплотнительными поверхностями в распылителе топливо направляется через сильное сужение, с соответствующим резким возрастанием скорости потока, при одновременном падении давления.

На уплотнительных зазорах происходит кавитационное закипание топлива, в большом количестве образуются микро пузырьки. Когда поток прекращается из-за резкого возрастания давления происходит их захлопывание. Теоретически эти процессы подробно описаны в источниках по основам гидравлики. Когда поток захлопывается, в пузырьковых микрообъемах образуется область огромного давления. Пузырьки, находящиеся на границе объема постепенно разрушают некоторую область металлических мельчайших частиц.

Дополнительно это явление усиливают присутствующие в массе топлива микроскопические водные частицы. Такая катализация вредных кавитационных процессов происходит из-за того, что вода имеет заметно меньшую температуру кипения по сравнению с топливными фракциями. Поэтому мелкие пузырьки появляются интенсивнее. И такие процессы не могут быть устранены полностью. Их можно только минимизировать. Для этого в производстве деталей распылителей должны использоваться материалы с высоким качеством и прочностью, а дизельное топливо подвергаться тщательной очистке.

В случаях, когда форсунки оказываются неисправными из-за распылителей, их следует просто заменить новыми. Проводить замену своими силами специалисты не рекомендуют, так как после сервисных работ требуется проверка форсунки с помощью испытательных стендов.