книги из ГПНТБ / Королев Н.И. Эксплуатация судовых дизелей

печивает впрыскиваемой струе топлива необходимую форму, на­ правление, скорость, диаметр капель и т. п.

Качество распиливания топлива в первую очередь зависит от давления впрыска, регулируемого соответствующим натяжением пружины. Открытие иглы форсунки при меньшем давлении, чем это установлено заводом-етроителем, вызывает плохое распыливание

Рис. 46. Форсунка дизеля «Бурмейстер и Вайн» 50VTBF110

топлива II чрезмерный его расход. Повышенное давление может привести к попаданию топлива на стенки камеры дгорания из-за неполного сгорания. Кроме того, при этом увеличивается количест­ во топлива, подаваемого в цилиндр.

Однородность и степень распылнвання топлива влияют на время задержки воспламенения, так как чем больше диаметр капель, тем больше времени требуется на их нагрев п подготовку к самовос­ пламенению. При неудовлетворительном распыливанип топлива двигатель плохо запускается, а при работе дымит, т. е. происходит повышенное нагарообразованпе.

штифтовыіі конический; г — клапанный многодырчатый с плоской иглой

Значительно ухудшается работа двигателя в случае подтекания форсунки. При этом часть топлива, попадая в цилиндр, не распи­ ливается, что способствует отложению нагара на соплодержателе II в камере сгорания.

Подтекание форсунки может быть вызвано: отсутствием долж­ ного уплотнения запорного конуса иглы; заеданием (зависанием) иглы в ее направляющей, вызванным механическими примесями,, попавшими вместе с топливом; нарушением регулировки пружины форсунки и герметичности нагнетательного клапана насоса.

При зависании иглы в открытом положении закрытая форсунка работает как открытая. Цилиндр двигателя с такой форсункой дымит, не развивает полной мощности, а при наличии в топливном насосе негерметичного клапана появляется угроза прекращенияподачи топлива всеми форсунками из-за попадания воздуха из ка­ меры сгорания в насос.

Довольно часто причиной неудовлетворительной работы двига­ теля является засорение сопловых отверстий форсунки, которое происходит из-за неудовлетворительной очистки топлива или не­ плотности прилегания иглы. Это приводит к подтеканию топлива с образованием нагара на концевой части сопла.

Засорение форсунки обычно обнаруживают во время работы по' сильным ударам в нем и нагреванию, а также по понижению тем­ пературы выпускных газов и давления вспышки неисправного ци­ линдра. Продолжительная работа двигателя с неисправными фор­ сунками может вызвать нагрев подвижных частей топливного насо­ са и разрыв нагнетательного трубопровода.

98

Для предупреждения неисправностей форсунки необходимо че­ рез определенные промежутки времени, предусмотренные заводской инструкцией и Правилами технической эксплуатации, производить профилактические осмотры и регулирование. При этом, если на цилиндр установлено две форсунки, работающие от одного топлив­ ного насоса, подбор и регулирование форсунок производятся по­ парно, так как взаимная разрегулировка этой пары значительно сказывается на индикаторном процессе в цилиндре.

Регулирование форсунок включает в себя следующие этапы: проверку и регулирование давления открытия иглы форсунки;

проверку герметичности форсунки; проверку и регулирование качества распыливания топлива. Давление открытия иг­

лы форсунки проверяют на специальном приборе (рис. 48), который состоит из од­

При большом отклонении форсунку регулируют, изменяя предва­ рительную затяжку пружин.

Характеристики форсунок судовых дизелей приведены в табл. 19. На качество работы форсунки влияет подъем ее иглы, который должен быть таким, чтобы распылитель оказывал возможно мень­ шее гидравлическое сопротивление при впрыске. Однако чем боль­ ше подъем иглы, тем меньше срок службы распылителя, так как при увеличении подъема возрастает скорость посадки иглы в гнез­ до, игла ударяется об упор при открытии и о запорный конус при

.закрытии. Весьма важно, чтобы величина подъема иглы была уста­ новлена по заводской инструкции.

Проверить подъем иглы форсунки можно следующим образом. На верхнюю торцевую поверхность иглы вокруг хвостовой части укладывают кольцо из свинцовой проволоки диаметром на 0,1— 0,2 мм более предполагаемого подъема иглы. Форсунку собирают, прижав иглодержатель колпаком, а после разборки измеряют мик­ рометром толщину обжатой проволоки. Таким образом, подъем тіглы будет равен измеренной толщине проволоки.

Т а б л и ц а 19

Характеристики форсунок дизелей

100

Подъем иглы в форсунках можно также замерять специальным приспособлением — микрометрическим индикатором пли штангенрейсмусом. Величина подъема игл форсунок различных судовых дизелей находится в пределах 0,3—1,2 мм. Большее значение отно­ сится к малооборотным дизелям, меньшее — к высокооборотным. У большинства форсунок наиболее распространенных дизелей ве­ личина подъема иглы составляет 0,5—0,8 мм (см. табл. 19).

Подъем иглы форсунки ограничивают различно. Чаще всего ограничителем является или корпус форсунки, имеющий отверстие для хвостовика иглы меньше, чем ее наружный диаметр, или спе­ циальное кольцо, вставляемое в корпус. В такой форсунке регули­ рование подъема иглы не предусмотрено.

Если же форсунка имеет регулируемые ограничители (двигате­ ли М17, «Сторк», HOTLo75/160 и др.), то, кроме давления откры­ тия, регулируют также подъем иглы поворотом самого ограничи­ теля. У форсунок с изменяемым подъемом иглы перед регулирова­ нием давления открытия ограничители необходимо отвернуть. Пре­ дельное увеличение подъема иглы должно составлять не более

0,15—0,2 мм.

Герметичность форсунки проверяют тем же прибором (см. рис. 48), которым регулируют давление открытия иглы и оценива­ ют временем падения давления топлива в полости форсунки. Но сначала необходимо проверить плотность соединения деталей одно­ плунжерного насоса и прежде всего его нагнетательного клапана. Для этого насос прокачивают до полного удаления воздуха, на выходной штуцер нагнетательной трубы навертывают глухую проб­ ку, затем медленно поднимают давление топлива до 250 кгс/см2 и наблюдают за падением давления по манометру.

Герметичность насоса считается удовлетворительной в том слу­ чае, если падение давления с 250 до 200 кгс/см2 происходит в те­ чение 10—12 мин.

Для проверки герметичности форсунку подсоединяют к нагнета­ тельному трубопроводу насоса. Прокачивая ее, удаляют воздух из топливной системы. Затем медленно повышают давление в полости форсунки до рабочего, соответствующего моменту открытия иглы. По манометру и секундомеру фиксируют снижение давления до предусмотренного в инструкции предела и определяют время паде­ ния давления. При допустимой герметичности понижение давления от 180 до 100 кгс/см2 происходит за 4—6 мин.

Особо проверяют плотность прилегания иглы форсунки к гнез­ ду. Для этого, отключив манометр прибора, удалив воздух из фор­ сунки и нагнетательного клапана и протерев насухо сопло форсун­ ки, 5—6 раз подают топливо плавным движением рычага насоса. Сопло форсунки при этом должно оставаться сухим.

Износ запорных поверхностей увеличивает ширину уплотнитель­ ного пояска на запорном конусе иглы и подъем ее. Увеличение ширины уплотнительного пояска нарушает герметичность и способ­ ствует подтеканию форсунки. Предельная ширина уплотнительного пояска должна составлять не более 0,8—1 мм.

101

Степень износа направляющей иглы и распылителя оценивают по количеству топлива, просачивающегося через отводящий штуцер пли отверстие в верху корпуса при продолжительном и беспрерыв­ ном прокачивании топлива через форсунку. Утечка считается допу­ стимой, если она составляет 1—4°/о поданного топлива. Повышен­ ная плотность иглы в направляющей также нежелательна, так как может привести к ее заеданию.

Форсунки, охлаждаемые водой пли топливом, необходимо до­ полнительно опрессовать на стенде давлением 5 кгс/см2. Опрессов­ ке подвергают полость охлаждения форсунки пли форсунку в сборе со стаканом.

Распыленное топливо должно быть в туманообразном состоянии II равномерно распределяться по поперечному сечению струи; в факеле топлива не должно быть отдельных струй в виде сплошных нитей и капель.

Кроме того, для обеспечения нормального смесеобразования требуются определенные дальнобойность струи и угол распыливания топлива. Все это можно проверить также при помощи специ­ ального пресса. Для этой цели применяют бумажный пли сетчатый экран, на который насосом подают определенное количество топ­ лива. По числу и расположению пятен определяют качество распыливання и число засоренных сопловых отверстий.

Работу форсунки иногда проверяют с помощью полоски белой бумаги, плотно навернутой на сопло форсунки в один слой. При подаче топлива в форсунку оно пробивает бумагу, оставляя на ней небольшие отверстия. Снятый бумажный цилиндр развертывают и по числу отверстий на бумаге судят о засорении сопел форсунки. Если сверления сопловых отверстий выполнены правильно, то от­ верстия, полученные на бумаге, будут лежать на одной линии и на равных расстояниях. При этом необходимо иметь в виду, что быва­ ют форсунки, у которых отверстия намеренно расположены непра­ вильно (например, у дизелей «Бурмейстер и Вайн»), Для проверки направления струй у таких форсунок применяют специальные при­ способления — кондукторы.

Закупорку и износ сопловых отверстий проверяют специальны­ ми проволочными калибрами. Если калиброванная проволока со­ ответствующего диаметра свободно проходит в сопловое отверстие, это свидетельствует о недопустимой разработке отверстия. Пре­ дельным износом распыливающпх отверстий считают увеличение диаметра более чем на 10—12% по сравнению с первоначальным.

В случае неравномерного износа сопловых отверстий, овально­ сти и завала кромок сопла распылители также заменяют.

Во время подачи топлива форсункой распыл должен сопровож­ даться звенящим звуком и иметь резкую отсечку (посадку иглы). Замедленная подача вызывает дробящий впрыск, так как при этом игла несколько раз открывается и закрывается в течение одного хода скалки насоса, и впрыск топлива происходит несколькими порциями. С увеличением скорости подачи топлива насосом дроб­ ление исчезает.

102

Если в результате испытаний обнаружено подтекание топлива, неудовлетворительный распыл, форсунку разбирают и осматрива­ ют посадочные места гнезда, иглы и ее направляющую. При явном отсутствии дефектов детали форсунки тщательно промывают топ­ ливом и вторично проверяют. При загорании и закупорке отверстий распылителя, а также при заедании иглы их очищают и промы­ вают.

Распылители с обгоревшими и рваными кромками и сопловые наконечники, имеющие обгоранпе и трещины, заменяют. Если на гранях гайки корпуса распылителя имеются трещины и неровности от захвата ключом, эти детали также бракуют. На всей длине резьбы допускается не более трех смятых или сорванных ниток.

§ 18. ОСОБЕННОСТИ ФОРСУНОК С ГИДРАВЛИЧЕСКИ ЗАПИРАЕМЫМИ ИГЛАМИ

Работа судовых двигателей внутреннего сгорания на дизельном топливе с повышенным содержанием серы, а также применение тяжелых сортов топлива с содержанием серы до 1,5—2% приводит к затруднениям в эксплуатации топливной аппаратуры — резко увеличивается коррозия и износ прецизионных пар, появляется нагарообразованпе и т. д. Особенно в неблагоприятных условиях оказываются форсунки, срок работы которых сокращается в не­ сколько раз.

Менее чувствительны к качеству топлива так называемые фор­ сунки с гидравлически запираемыми иглами (рис. 49, а), которые, кроме того, обеспечивают лучшее управление процессом подачи топлива.

Форсунки с гпдрозапором отличаются от обычных (рис. 49, б) тем, что в них отсутствуют детали механизмов запирания иглы 3 (пружина 5, шток 6, регулировочный винт 4 и т. д.), а игла прижи­ мается к седлу давлением жидкости, заполняющей пространство над ней. Уплотняющими поверхностями являются торцевые поверх­ ности иглы и упорной плитки 1 (см. рис. 49, а), а не цилиндриче­ ские поверхности иглы и направляющей, как у обычной форсунки.

Принцип действия форсунки с гидравлическим запиранием иглы заключается в следующем. Когда давление топлива на нижнюю коническую площадку будет равно давлению гидросмеси сверху на торцевую поверхность иглы (p = 0,785d2), последняя начинает стра­ гиваться с места. После начала подъема суммарные силы резко возрастут за счет дифференциального эффекта и игла быстро при­ дет в крайнее верхнее положение. С посадкой иглы торцевой по­ верхностью на упорную плитку пояс уплотнения площадью, равной 0,785(d2—d21 ), исключается из зоны давления гидросмеси.

В конце подачи топлива игла начинает садиться. За счет диф­ ференциального эффекта суммарные силы запирания резко возра­ стут и игла быстро опустится в свое нижнее положение. Резкое опускание иглы почти полностью исключает вторую фазу свобод­ ного истечения топлива в конце подачи, т. е. «насосный» эффект,

ЮЗ

протекающий при низких давлениях топлива п высоких плотностях продуктов сгорания в цилиндре. Это обычно приводит к плохому распылу топлива, неполному сгоранию, увеличению нагарообразоваиия, уменьшению моторесурса и экономичности дизеля.

Благодаря перепаду давления между газозапорной и топливной полостями гидросмесь протекает по цилиндрической поверхности

между иглой и направляющей к распылнвающим отверстиям, и игла находится в постоянно освежаемой масляной ванне. Наличие большого зазора между иглой и направляющей (до 5—8 мк) и на­ личие масляной ванны резко снижают силы трения и обеспечивают большой срок службы форсунки.

В большинстве случаев форсунки с гидравлически запираемыми иглами устанавливают при модернизации топливной аппаратуры дизеля. В частности, форсунки с гидрозапором широко применяют­ ся в дизелях SKL марок 8NVD36, 4NVD24 и др.

Модернизированная форсунка по внешнему виду ничем не от­ личается от обычной, хотя в целом ее конструкция намного упро­ щается. Корпус форсунки остается старым. Иглозапирающий ме­ ханизм демонтирован и вместо него установлен штуцер 2 (см. рис. 49, а) . Корпус распылителя и сопло также использованы от немодернизированной форсунки. Распылнвающий элемент соединя­ ется с корпусом форсунки обычным образом через соплодержатель и соединительную муфту.

104

Игла и упорная плитка изготовлены новые. Упорная плитка установлена без штифтов, так как на ней имеется кольцевая вы­ точка для подачи топлива. Цилиндрические поверхности иглы и направляющей играют роль только направляющих поверхностей и не требуют строгой взаимной пригонки (зазор 5—8 мк вместо по­ ложенного для обычной прецизионной пары 2—3 мк). Строго дове­ денными остаются торцевые поверхности иглы и упорной плитки.

специальную систему, состо­ ящую из бака гидросмеси, насоса, гидроаккумулятора, перепускного клапана и ав­ томата (рис. 50).

Бак 5 гидросмеси пред­ назначен для хранения, рас­ хода и приема жидкости. Для удобства контроля за наличием гидросмеси в си­ стеме на бачке установлено измерительное стекло; дав­ ление гидросмеси проверяют по манометру 3.

Насос 1 служит для соз­ дания необходимого давле­ ния гидросмеси в системе и пополнения ее при работе дизеля. Утечка гидросмеси через иглы форсунок 4, не­

плотности перепускного кла­

пана И другие соединения Рис. 50. Гидрозапорная система

очень незначительна, поэто­ му вполне достаточен насос весьма малой производительности с

постоянным активным ходом. Для этой цели обычно используют старый топливный насос, приводимый в действие от топливного кулачка распределительного вала.

Гидроаккумулятор 6 представляет собой баллон емкостью око­ ло 1 л, рассчитанный на давление в системе 250 кгс/см2. Он пред­ назначен для гашения колебаний давления, возникающих в момент подачи гидросмеси насосом.

Назначение перепускного клапана 7 — поддерживать постоян­ ное давление гидросмеси и регулировать давление начала подъема иглы форсунки.

Автомат 2 служит для аварийной остановки дизеля при резком падении давления гидросмеси в системе. В дизелях, работающих

105

при переменной частоте вращения, дополнительно устанавливают автомат для одноразового мгновенного повышения давления гидро­ смеси до установленной величины в момент пуска дизеля до первой подачи топлива.

Система гпдрозапора работает следующим образом. В бак гидросмеси через заправочную горловину, имеющую сетчатый фильтр, заливается запирающая жидкость (гидросмесь). Обычно используется смесь смазочного масла Д-11 или Дп-11 с дизельным топливом в пропорции соответственно 4:1. Из бака жидкость по­ ступает к насосу гидросмеси, а затем под давлением'— в нагнета­ тельную магистраль п через гидроаккумулятор — к форсункам.

Давление гидросмеси во время работы дизеля в зависимости от его режима работы регулируют изменением затяжки пружин пере­ пускного клапана. Жидкость после клапана поступает в бак гидро­ смеси пли в приемный трубопровод насоса. В случае разрыва тру­ бы плн резкого спада давления в системе по другим причинам автомат отключит топливо, т. е. остановит дизель.

Расход гидросмеси в сутки составляет 0,2—0,3 кг. Обслуживание и регулирование форсунки с гпдрозапором до­

вольно простое. Перед пуском дизеля расходный масляный бак заполняют гидросмесью. РІз всасывающего трубопровода и насоса гидросмеси выпускают воздух. Затем затягивают пружины пере­ пускного клапана, отдают стравливающий болт гпдроаккумулятора и прокачкой вручную гидросмесь подают в систему. По мере про­ качки воздух вытесняется из всех узлов и трубопроводов систем, и как только из-под стравливающего болта гпдроаккумулятора пой­ дет чистая гидросмесь, его плотно затягивают, а также обжимают накидные гайки форсунки.

После прокачки систему гидрозапора проверяют на плотность, поднимая давление гидросмеси вручную до 250 кгсісм2. Система

понизившись до 60—70 кгсісм2, не должно уменьшаться с прежней скоростью, в противном случае необходимо притереть уплотни­ тельный поясок золотника перепускного клапана по гнезду.

Со стороны топлива форсунку опрессовывают обычным спосо­ бом. Затем проверяют работу перепускного клапана путем ручной прокачки системы и стравливания давления. Натяжение пружины перепускного клапана регулируют на давление 150—160 кгс/см2.

Если в системе гпдрозапора имеется автомат повышения дав­ ления (в дизелях, мощность которых регулируется частотой вра­ щения), то проверяют также его работу. Для этого на дизель по­ дают воздух, быстро переводят пусковую рукоятку из положения «Стоп» в положение «Пуск» и обратно; давление гидросмеси при этом должно подняться не менее чем до 60 кгс/см2.

Обслуживание системы гпдрозапора форсунок при работе дизе­ ля сводится к наблюдению за давлением гидросмеси и уровнем жидкости в расходном бачке. Давление гидросмеси, а следователь­ но, и начало впрыска топлива в цилиндры дизеля регулируют из-

106