Лауреаты Национальной премии имени А. А. Ежевского

Модернизация иглы распылителя форсунок дизельных двигателей

Эффективность работы сельскохозяйственной техники (СХТ) определяется не только техническим состоянием энергетических установок, но и условиями эксплуатации, уровнем загрузки и длительностью работы на неустановившихся режимах. Особого внимания, по оценкам исследователей, заслуживают универсальные тракторы, которые выполняют более 80 % общего годового объема работ, но при этом их двигатели загружены лишь на 45–50%.

Показатели эффективности использования дизельных двигателей сельскохозяйственной техники (ДДСХТ) в значительной степени определяются работоспособностью и уровнем эксплуатационной надежности топливной аппаратуры (ТА), на долю отказов которой приходится 20–50 % общего количества отказов ДДСХТ. При этом значительная часть всех отказов ТА происходит из-за отказов дизельных форсунок (ДФ). Надежность ДФ обусловлена стабильностью показателей долговечности и безотказности распылителей форсунок. Анализ показывает, что в зависимости от условий эксплуатации ресурс распылителей форсунок топливной аппаратуры (РФТА) составляет 1500–2500 мото-часов, что в несколько раз ниже ресурса плунжерных пар (ПП) топливного насоса высокого давления (ТНВД) и ДДСХТ в целом. Низкая работоспособность РФТА объясняется прежде всего изменением исходных свойств, параметров формы и геометрии рабочих поверхностей в сопряжениях направляющей цилиндрической и запирающей конической частей иглы и корпуса РФТА.
Отклонение основных характеристик топливоподачи РФТА от номинальных при работе на переходных и неустановившихся режимах приводит к снижению мощности и повышению удельного расхода топлива ДДСХТ.

Анализ причин потери работоспособности распылителей форсунок дизелей сельскохозяйственной техники в эксплуатации

Наиболее уязвимым сопряжением в топливоподающей аппаратуре по-прежнему остается «игла — корпус распылителя», несмотря на мероприятия по повышению его надежности и долговечности.
Наиболее часто встречающиеся неисправности пары «игла — корпус распылителя»: нарушение герметичности запирающего конуса, зависание и износ иглы, падение давления начала впрыскивания топлива, закоксовывание и износ распыливающих отверстий. Потеря герметичности распылителей дизелей достигает 90% от всех отказов форсунок.
Нарушение герметичности запорного конуса распылителя ведет к подтеканию топлива после окончания впрыскивания и последующему закоксовыванию распыливающих сопловых отверстий. Работа форсунок с нeгерметичными распылителями в начальный период, как правило, не влияет отрицательно на процесс впрыскивания и смесеобразования. Однако после некоторой наработки в зависимости от герметичности распылителя, сорта применяемого топлива и условий эксплуатации на наружной поверхности распылителя в зоне распыливающих отверстий и в канале под запирающим конусом откладываются продукты неполного сгорания топлива; слой их, постепенно увеличиваясь, искажает направление струи топлива и ухудшает качество распыливания.

Рисунок 1. Схема облитерации щели прецизионных пар

Рисунок 2. Принципиальная схема направляющей части иглы распылителя: 1 – корпус, 2 – игла, 3 – канавка, α – угол подъема канавки

Экономическая эффективность результатов исследования Эффективность использования модернизированной форсунки обусловлена повышением эксплуатационных параметров. Затраты на модернизацию распылителя форсунки на примере ФД-22 дизеля двигателя 4Ч11/12,5 (Д-240) определяются исходя из затрат на снятие и диагностику форсунки, зарплату диагноста, работу по модернизации распылителя и регулировке форсунки после переборки. Расчет экономической эффективности показал, что при комплектовании форсунок с модернизированными распылителями расход топлива снижается на 4 %, а экономическая эффективность составляет 2880 рублей в год при сроке окупаемости 0,24 года в расчете на один комплект модернизированных распылителей.