В настоящее время в Росси бензиновые двигатели имеют большую популярность и распространение чем дизельные [1]. К преимуществам дизельных двигателей относят высокую надежность, экономичность, «тяговитость» и выносливость. Особенностью дизельного двигателя является высокое давление в камере сгорания, за счет которого и происходит воспламенение топливной смеси. Это давление значительно превосходит давление в бензиновых ДВС. Качество дизельного топлива влияет не только на эффективность работы дизеля, но и на его долговечность, в том числе и на ресурс топливной системы. В связи с этим возникает необходимость постоянного контроля качества и состава топливной смеси. Наиболее повторяющиеся дефекты дизельных ДВС приходятся на долю топливной системы ввиду уязвимости топливной аппаратуры [1-3].

Техническое состояние элементов топливной системы обуславливает эффективную мощность двигателя, характер пуска и работы дизеля, расход топлива и его удельную экономию.  Большой износ элементов системы питания может вызвать резкое снижение технических характеристик двигателя вплоть до его отказа. На долю топливной аппаратуры происходит около 70% всех отказов дизельных двигателей [1].

Топливная система дизельного двигателя включает приборы, которые влияют на величину расхода топлива, к ним относят: воздушный фильтр, топливные фильтры грубой и тонкой очистки, подкачивающая помпа, топливный насос высокого давления, топливопроводы, топливные форсунки, регулятор частоты вращения двигателя и привод. Наиболее интенсивное изнашивание приходится на долю плунжерных пар ТНВД и форсунок, а также снижаются упругие свойства пружин [1, 3-4]. Перебои в работе дизельного двигателя могут быть спровоцированы нарушением герметичности топливной системы и (или) засорением воздушного и топливных фильтров. Неверная регулировка начала впрыска, величины и равномерности подачи топлива, угла опережения впрыска, давления начала подъема иглы форсунки и минимальной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу может привести к снижению эффективной мощности плоть до полной остановки, затруднениям пуска дизельного двигателя или невозможности его пуска, росту расхода дизельного топлива и образованию дымного выпуска выхлопных газов.

Форсунка дизельного двигателя внутреннего сгорания является связующим звеном между ТНВД, нагнетающим топливо из бака к двигателю и непосредственным местом горения топливной смеси – камерой сгорания. Давление топлива в топливной системе дизельного двигателя достигает 1200 бар и постоянно растет. Вследствие чего, дизельное топливо изменяет свои характеристики, преобразуясь в  сжимаемую жидкость. В конечном счете, в течение короткого времени подачи топлива оно сжимается и поступает через распылитель форсунки в камеру сгорания. Топливная форсунка дизельного двигателя сочетает в себе несколько ключевых функций отражающихся на эксплуатации дизеля: дозирование и распыл дизельного топлива, обеспечение герметичности камеры сгорания, изменение характера впрыска топливной смеси.

В зависимости от вида распылителя топливные форсунки бывают со штифтовыми распылителями или с дырчатыми распылителями. Штифтовые распылители применяют в форкамерных дизельных ДВС, а дырчатые – в ДВС с непосредственным впрыском топлива [1]. Также разделяют топливные форсунки и по виду управления открытием распылителя: с одной пружиной, с двумя пружинами, с датчиком положения иглы распылителя и форсунки, управляемые пьезоэлектрическим элементом или электромагнитным клапаном.

Также, топливные форсунки дизельных ДВС могут отличаться по способу их установки в головке блока цилиндров: с непосредственным вворачиванием, при помощи специального фланца и (или) с прижимной гайкой или прижимным хомутом.

В зависимости от вида регулировки давления открытия форсунки их разделяют на: форсунки с регулировкой давления с помощью винта, с помощью шайб и с электронной регулировкой (например, система Common Rail). Наибольшее распространение в настоящий момент получили форсунки с регулировкой с помощью шайб. У этих форсунок пружина расположена в нижней части прибора непосредственно у распылителя. Такое расположение пружины обеспечивает снижение размеров и веса форсунки. В верхней части корпуса форсунки пружина упирается в шайбы, служащие для проведения регулировки давления впрыска топлива. Начало впрыска топлива происходит в тот момент, когда давление топлива преодолевает усилие пружины и происходит поднятие иглы распылителя форсунки.

На практике, наиболее часто в топливной форсунке отказ возникает по вине распылителя [1, 5-6]. Но изнашиванию подвержены также и другие детали форсунок, а именно: гайка распылителя, проставка, корпус форсунки, грибок форсунки. Износ образуется в местах контакта деталей и обусловлен воздействием ударных нагрузок (механическое изнашивание). Возникают трещины, углубления, царапины, пластическая деформация, линейные искажения соединений (изменение шага иглы, снижение длины грибка форсунки и т.д.).

Элементы топливной форсунки также могут изнашиваться под воздействием коррозии (коррозионное изнашивание), механических частит, которые содержаться в дизельном топливе (абразивное изнашивание), а также ввиду эрозионного действия протока топлива в местах, с изменением геометрии проходного сечения топливных каналов [1].

Заключение о степени износа элементов форсунки и принятие решения о необходимости ее ремонта дают по следующим основным эксплуатационным признакам:

• По величине падения давления открытия распылителя форсунки – при эксплуатации форсунки допустимый предел падения давления топлива должен быть менее 10% от уровня отрегулированного давления открытия форсунки. Основной причиной падения давления является изнашивание прецизионных поверхностей, ослабление пружины или неверно подобранные шайбы для регулировки.

• Негерметичность форсунки по поверхности корпуса, между проставкой и распылителем. Появляется из-за искривления фиксирующих штырьков, износа гайки распылителя (а именно поверхности, обращенной к фланцу распылителя).

• Снижение объема топлива подводимого к распылителю, а следовательно рост времени впрыска и плохая работа дизеля (спад мощности, рост дымности).

• Неправильный впрыск топлива ввиду выбивания проставки или упорной поверхности штифта распылителя форсунки, что ведет к увеличению высоты подъема иглы, и времени впрыска топлива.

О величине износа распылителя и возникновению необходимости его ремонта или замены судят по следующим признакам [1, 4]:

- увеличенная дымность выхлопа – черный дым;

- трудный пуск дизеля или невозможность запуска;

- повышенная шумность работа дизеля;

- увеличение расхода дизельного топлива;

- снижение эффективной мощности и спад приемистости дизеля.

Причины возникновения этих признаков:

- снижение плотности гнезда распылителя из-за деформации поверхностей или из-за их загрязнения;

- западание иглы ввиду загрязнения, нагара или деформации корпуса распылителя;

- засорение отверстий распылителя или их эрозионный износ;

- износ штифта в штифтовом распылителе;

- снижение плотности на направляющем участке иглы;

- нагар в отверстиях распылителя.

По величине износа, типа и характера дефектов детали форсунки делят на три группы: годные и негодные (брак). Брак, в свою очередь, подразделяется на исправимый и неисправимый. При этом их маркируют краской соответственно зеленого, белого и красного цветов.

Детали, относящиеся к годным, отправляют на комплектацию и сборку, исправимый брак  направляют на ремонт или восстановление, неисправимый брак – на утилизацию.

Годовой перерасход дизельного топлива грузового автомобиля, трактора или комбайна в зависимости от условий эксплуатации составляет 2-3 тонны, а это дополнительные вредные выбросы в атмосферу, загрязняющие окружающую среду. Такой перерасход топлива обусловлен несвоевременным и некачественным обслуживанием техники, в том числе топливной системы, а также некачественным топливом и общим износом дизельных двигателей.

Потери топлива из-за перерасхода и проливов можно снизить на 30-40%, проводя своевременное обслуживание, диагностику и ремонт топливной аппаратуры. При неисправности топливной системы дизельного двигателя основные потери происходят из-за перерасхода топлива. Так, например, дизель грузового автомобиля с объемом камеры сгорания 2,5-3,0 л перерасходует от 80 до 150 кг топлива за 10 тыс. км. пробега [1]. Регулярное техническое обслуживание, диагностика и своевременный ремонт дизельной аппаратуры позволяет не только снизить расход топлива, но и увеличить срок службы двигателя на 15-20%. Своевременное обслуживание и ремонт одной форсунки дизельного двигателя автомобиля (раскоксовка распылителя, промывка, притирка, регулировка давления и так далее) за тот же пробег в 10 тыс. км. позволит сэкономить до 10-15 кг топлива.

При нормальной работе топливной системы, подача топлива осуществляется равномерно без перебоев, происходит качественный распыл топлива форсункой в камере сгорания цилиндра двигателя. Качество работы топливной аппаратуры топливной системы обуславливает надлежащие уровни показателей технико-эконмической характеристики дизельного двигателя. Контроль над состоянием форсунок топливной системы заключается в наблюдении за характером их работы, диагностике, регулировке, промывке, техническом обслуживании и, при необходимости, ремонте или замене.

Периодичность обслуживания, контроля и испытания форсунок регламентируется требованиями по технической эксплуатации дизелей в зависимости от пробега или от количества отработанных мото-часов. Например, профилактический осмотр топливных форсунок осуществляют каждые 600-1000 мото-часов нормального режима эксплуатации [1-4]. Дизельные двигатели, которые работают в тяжелых условия, при высоких оборотах коленчатого вала, процедуре профилактики подвергаются в 2-3 раза чаще.

Таким образом, вопрос своевременного проведения диагностики, испытания, проверки, регулировки, технического обслуживания и ремонта является весьма актуальным и нуждается в пристальном изучении.

1. Захаров, Ю.А.  Устройство для диагностики форсунок дизельных двигателей внутреннего сгорания [Текст] / Ю.А. Захаров, Е.А. Кульков // Materiály XI mezinárodní vědecko – praktická konference «Moderní vymoženosti vědy – 2015». – Díl 15. Technické vědy.: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o – S. 45-47.
2. Захаров, Ю.А.  Основные неисправности форсунок дизельных двигателей внутреннего сгорания [Текст] / Ю.А. Захаров, Е.А. Кульков // Materiály XI mezinárodní vědecko – praktická konference «Moderní vymoženosti vědy – 2015». – Díl 15. Technické vědy.: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o – S. 43-44.
3. Захаров, Ю.А. Анализ оборудования, применяемого для диагностики, испытания и проверки форсунок дизельных ДВС автомобилей [Текст] / Ю.А. Захаров, Е.А. Кульков // Молодой ученый. – 2015. – №2. – С. 154-157.
4. 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.
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.
6. Захаров, Ю.А. Анализ основных дефектов и способов восстановления деталей автомобилей типа «вал» и «ось» [Текст] / Ю.А. Захаров, Е.В. Ремизов, Г.А. Мусатов // Молодой ученый. – 2014. – №20. – С. 138-141.

Все статьи автора «Захаров Юрий Альбертович»