2. Изменение характеристик топливной аппаратуры в последствии износа тнвд

При изменении плотности плунжерных пар из-за увеличении диаметрального зазора, но с сохранением требований к геометрии прецизионной поверхности, подача топливного насоса не изменяется до определенного для данной конструкции значения плотности. Плотность, при которой на одном из режимов работы наступает резкое изменение режимов (в пределах 2 – 7%), называют предельной.

Неизменность подачи насосов в определенном интервале значений среднего диаметрального зазора δ_n говорит о том, что скорости перемещения слоев в зазорах между прецизионными поверхностями, определяющие утечки топлива за время впрыскивания (0,002 – 0,004 с), весьма малы. Перемещение жидкости в этом случае во многом определяется физическими законами образования и состоянием граничного слоя. При этом граничный слой удерживается прецизионной поверхностью и оставаться в относительном покое, а его толщина быть соизмеримой с межпрецизионным зазором. Условия возникновения граничного слоя зависят не только от величины зазора, но и ряда других факторов, в том числе: формы и шероховатости сопряженных поверхностей, свойств материала пары и относительных скоростей перемещения сопряженных поверхностей, физических характеристик топлива, уровня его рабочих давлений.

При увеличении зазора настолько, что влияние граничных слоев друг на друга ослабляется, возможно появление внутреннего потока, течение которого начинает подчиняться гидродинамическим законам. Снижение подачи начинается с момента, когда время перемещения потока в межпрецизионном от полости высокого давления к полости низкого давления становиться соизмеримым со временем впрыскивания. При дальнейшем увеличении зазора (уже на 0,5 – 1,0 мкм) плотность плунжерной пары достигает предельного значения, при котором превалирует гидродинамический режим течения при значительным повышении скорости потока, вызывает утечки топлива, соизмеримые с цикловой подачей (2 – 7% цикловой подачи). Утечки в период впрыскивания зависят также от соотношений размеров золотниковой пары, определяющих длинны наикратчайших линий их перетекания и периметры стоков.

Разгрузка зазоров между прецизионными поверхностями от давления в основном происходит между процессами впрыскивания за более длительный по времени период (0,08 – 0,1 с) и поэтому не может отразиться на цикловой подаче. Это обстоятельство, а также насосное действие при прямом и обратном движении плунжера являются причинами утечек топлива со стороны направляющей части плунжерной пары, имеющую значительно большую длину, чем золотниковая. Эти утечки при допредельных значениях плотностей также не влияют на подачу топливного насоса. Форма щели и реальные среднедиаметральные зазоры в процессе впрыскивания могут значительно отличаться от технологических. Причинами этого являются деформационные изменения геометрии прецизионных поверхностей, вызываемые монтажными (силовыми) и рабочими (от давления топлива) нагруженными и зависящие от конструктивных особенностей плунжерных пар.

Приведенные выше соображения согласуются с экспериментальными данными, из которых следует, что в зависимости от условий впрыскивания и конструктивных особенностей значение предельной плотности может соответствовать разному технологическому диаметральному зазору в золотниковой части плунжерной пары. Так, предельной плотности плунжерных пар, работающих в режиме дизеля 2Д100, соответствует среднее значение δ_n = 18 – 19 мкм в золотниковой части. При испытаниях той же плунжерной пары в режиме работы аппаратуры на номинальной мощности дизеля 10Д100 предельная плотность увеличивается до 0,4 – 0,5 с, что соответствует δ_n = 16,5 – 17,5 мкм. Такое изменение δ_n при увеличении цикловой подачи с 0,33 до 0,51 г вызывается в первую очередь повышением максимального давления впрыскивания с 40 до 58 МПа, что помимо повышения скорости истечения топлива в зазоре между прецизионными поверхностями вызывает увеличение деформационных изменений зазора. Плунжерные пары насосов дизелей типа Д50 имеют предельную плотность при δ_n = 8,5 – 9,0 мкм. У этих пар наибольший из сравниваемых диаметр плунжера (20 мм), а также диаметры наполнительного и отсечного отверстий (6 мм), что увеличивает периметры стоков. Еще меньше значение δ_n = 6,0 – 7,0 мкм при предельной плотности имеют плунжерные пары насосов дизелей типа Д49. Это объясняется в первую очередь соизмеримостью длины линий перетекания утечек топлива со стороны компрессионной части (9 мм) с золотниковой, а следовательно, с увеличенным периметром стока в сторону дренажного отверстия.

На режимах холостого хода у всех плунжерных пар имеется тенденция более раннего и более интенсивного проявления снижения подачи при изменении δ_n. Здесь отношение утечки к цикловой подаче определяется более превалирующими условиями увеличения (по времени) продолжительности впрыскивания и сокращением длины линий перетекания по сравнению с имеющим место в 1,7 – 2,5 раза уменьшением максимального давления впрыскивания при снижении частоты вращения.

Осциллографирование процессов подачи топлива и анализ характеристик впрыскивания на режимах рабочих подач не выявили изменений максимальных давлений, опережения и продолжительности подачи во всех исследованных топливных системах при искусственном снижении плотности плунжерных пар вплоть до предельных значений.

При потере герметичности запирающей конической поверхности клапанной пары возникают утечки топлива между впрыскиваниями из полости линии нагнетания, что приводит в системах без разгрузки к уменьшению остаточного давления. В этом случае механизм нарушения характеристик топливоподачи аналогичен разобранному выше при уменьшении остаточного давления вследствие увеличения диаметрального зазора в распылителе. Кроме того, по время движения плунжера, при котором создается разрежение в над плунжерном пространстве из-за недостаточной герметичности клапана, возможен еще и отсос топлива из топливопровода, который должен быть дополнительно компенсирован рабочим ходом плунжера. В результате возникает неравномерность подачи топлива по секциям, уменьшается давление впрыскивания и запаздывание открытия иглы распылителя форсунки.

При потере герметичности нагнетательных клапанов топливных насосов дизелей типа Д100, приводящей к снижению остаточного давления до 2 – 4 МПа, подача комплекта может уменьшиться на 5-8%, а угол опережения подачи топлива увеличится на 2 – 3˚. Следует также отметить, что нарушение герметичности нагнетательного клапана или ухудшение его подвижности, как правило, сопровождается появлением цикловой неравномерности вследствие неодинаковой разгрузки от цикла к циклу полости линии высокого давления.

На изменение в эксплуатации характеристик топливоподачи оказывает влияние и износ цилиндрической прецизионной поверхности разгружающего пояска вследствие уменьшения отсасывающего эффекта нагнетательного клапана. В этом случае наблюдается повышение остаточного давления и увеличение подачи насоса.

На номинальной частоте вращения во всем рабочем диапазоне выхода реек подача системы при изменении δ_к от 20 до 106 мкм практически не изменяемся. В то же время на режимах малых подач (h_p = 6 мм) и частоте холостого хода изменение подачи начинает проявляться при δ_p = 86 мкм, достигая при δ_к = 106 мкм 20 %. На номинальном режиме остаточное давле­ние в системе при увеличении δ_к с 20 до 106 мкм повышается с 0,7—3,2 до 4 МПа, что вызывает рост максимального давления после насоса на 1-2 МПа.

В дизелях Д50 повышение остаточного давления начинает наблюдаться при зазорах δ_к = 30 – 40 мкм, при этом подача топливного насоса увеличивается на номинальном режиме на 1 – 2 %, а максимальное давление в трубопроводе – на 1,5%. Более сильное нарушение характеристик, связанное с износом разгружающего пояска, наблюдается при малых подачах. Так при δ_к = 40 – 90 мкм производительность системы возрастает на 47 – 118 %, сокращается запаздывание впрыска, а граница неравномерности цикловой подачи смещается в сторону больших значений цикловых подач. В топливных системах дизелей М753 и М756, имеющих полную разгрузку полости линии нагнетания после посадки клапана, остаточное давление начинает появляться при δ_к =18 – 20 мкм. На режиме холостого хода при подачах 0,03 – 0,05г за цикл увеличение подачи наступает при δ_к = 30 – 35 мкм, возрастая в отдельных комплектах при δ_к = 93 мкм на 75 %.