Материал: 2410

давления в полости форсунки и ее посадка начинается в момент, когда давление топлива в камере форсунки будет меньше давления газов в цилиндре двигателя. В данном случае газы прорываются в камеру распылителя, повышая его температуру [8].

После окончания впрыскивания внутренние поверхности распылителя остаются смоченные топливом, которое под воздействием высокой температуры (200 –250 °С) за период между впрыскиванием преобразуется в лаковую пленку. Сажа, частицы алюминия, железа и кремния, контактируя с лаковой пленкой, «прилипают» к ней, образуя на поверхности металла коксовые отложения.

Для ликвидации прорыва газов рекомендуют увеличивать Рфо путем повышения усилия на пружине, но это приводит к росту контактных напряжений в запорном конусе распылителя и его износу.

Увеличение Рфо без изменения усилия на пружине и контактных напряжений в запорном конусе распылителя возможно при уменьше-

На рис. 2.4 показано вл яние диаметра направляющей части иглы dи и соответственно ее площади fи на параметры процесса впрыскивания.

При уменьшении dи c 6 до 4,5 мм значение динамического давления начала открытия иглы Рфо увеличилось с 18 до 58 МПа. При этом снизились продолжительность впрыска φв и цикловая подача qц , но повысилась максимальная величина давления Рфм в полости форсунки [8]. Давление начала посадки иглы на седло увеличилось с 6 до 14 МПа. Усилие пружины форсунки оставалось постоянным и соответствовало 340 Н.

56

Повышение давления, скорости истечения топлива из сопловых отверстий, а также увеличение давления посадки иглы на седло будут препятствовать прорыву газов в полость распылителя и образованию кокса в сопловых отверстиях. Для снижения возможности прорыва газов в полость распылителя и образования кокса в сопловых отверстиях рекомендуется использование распылителей с меньшим диаметром направляющей иглы.

наличие свободных объемов (газовой фазы) в линии высокого давления или продолжение посадки нагнетательного клапана. В момент, когда игла еще не закрыта, а давление в цилиндре выше давления топлива, газы смещают столб топлива и проникают в распылитель.

Для оценки возможности прорыва газов в полость распылителя на режиме номинальной мощности двигателя Д-440 (рис. 2.5) проводилось осциллографирование хода иглы 1 У, давления топлива в камере распылителя 2 Рф, давления газов в цилиндре 3 Рг, хода нагнетательного клапана 4 hк, и фиксировалась отметка ВМТ [8].

Рассмотрим конечную фазу впрыскивания топлива от точки С

57

пересечения линий давлений Рф и Рг. В зоне А при открытой игле форсунки и условии Рг > Рф возможен прорыв газов и закоксовывание сопловых отверстий распылителей. Прорыву газов способствует возможное смещение потока топлива (зона В) газами при движущемся и ещё не закрытом нагнетательном клапане или наличие остаточных свободных объемов.

Для устранения прорыва газов необходимо, чтобы конструктивные и регулировочные параметры топливной аппаратуры обеспечивали посадку иглы и нагнетательного клапана на седло до точки пересечения давлений Рф и Рг .

Применение аккумуляторных систем с электрогидравлическим управлением форсунок и с высоким давлением впрыска (до 200 МПа)

может уменьшить прорыв цилиндровых газов в полость распылителя и снизить процесс закоксовывания, но приведет к увеличению диаметра сопловых отверстий в результате их износа (высокие скорости истечения топлива).

Рис. 2.5. Определение возможности прорыва газов

вполость распылителя:

1– движение иглы; 2 – изменение давления в полости

форсунки Рф; 3 – изменение давления газов в цилиндре Рг; 4 – движение нагнетательного клапана

58

В работе [9] предложен цикл для анализа стойкости распылителей к образованию кокса, состоящий из четырех часов работы дизеля. Один час – режим номинальной мощности, три часа – режим максимального крутящего момента. В начале и конце цикла на стенде постоянного давления определялось эффективное проходное сечение распылителей. Регулировка насоса высокого давления оставалась неизменной. Для оценки влияния конструктивных, эксплуатационных и регулировочных параметров на процесс закоксовывания форсунки комплектовались по «технологическому», «эксплуатационному» и «аварийному» вариантам. Величина Рфо уменьшалась на 15 и 40%, а ход иглы увеличивался на 50 и 100% для «эксплуатационного» и «аварийного» вариантов. На «аварийном»

образованию кокса [9]. Величина закоксовывания сопловых отверстий форсунок, укомплектованных по «эксплуатационному» варианту, достигала 10 –15%, а аварийному – 50% .

2.2. Причины о разованиябАкокса в сопловых отверстиях

При переводеСрабочегоипроцесса дизеля на природный газ (ме-

распылителей дизеля, работающего на газе спосо ы его устранения

тан) его воспламеняют обычно запальной порцией дизельного

топлива. С целью экономии топлива величину запальной порции

уменьшают, что приводит к снижению энергии впрыска, уменьшению давления топлива при посадке иглы на седло и возможному образованию кокса в сопловых отверстиях распылителя.

На рис. 2.6 показаны осциллограммы изменения хода иглы У,

работающего на номинальном режиме (nн = 1300 мин-1, qц =10 мм3). На диаграммах показаны Рнп – давление в начале посадки иглы, Ркп – давление в конце посадки иглы на седло. Форсунка имела распылитель с проходным сечением µf = 0,19 мм2 и давлением открытия иглы Pфо = 20 МПа.

59

Из анализа осциллограмм следует, что на режиме номинальной мощности отсутствуют условия для прорыва газов в полость распылителя при посадке иглы на седло, так как Рф > Рг. Даже при окончательной посадке иглы на седло давление Ркп > Рг. После окончания впрыскивания топлива газы могут заполнить объем распылителя только до посадочного конуса (сопловые отверстия, колодец).

Рис. 2.6. Совмещенные осциллограммы процесса подачи

запальной порции топлива и давления газов в цилиндре

На рис. 2.7 показано изменение запальной порции топлива qц газодизеля, давления топлива в камере распылителя в начальный Рнп и конечный Ркп момент посадки иглы на седло, а также давления газов в цилиндре Рг при положении иглы на седле для различных частот вращения вала насоса nн.

60