Принцип роботи дизельних форсунок.

У наші дні виробники дизельних двигунів використовують дві основні конкуруючі системи упорскування палива: насос-форсунки та Common Rail (фірми Bosch). Остання використовується в основному такими виробниками вантажівок, як "Мерседес" та "Рено", а насос-форсунки вже понад десять років застосовуються в машинах "Вольво", "ІВЕКО", "Сканія".

Обидві системи використовують найпередовіші на сьогоднішній момент технології і знаходяться в процесі безперервного вдосконалення. Їх застосування дозволяє підвищити тиск палива під час упорскування в циліндр, і, як наслідок, покращити розпилення в камері та подальше згоряння. Дані вдосконалення дозволяють скоротити витрату палива і привести двигун у відповідність до екологічних норм, що посилюються з кожним роком.

Розглянемо докладніше систему упорскування "насос-форсунка". Вона відрізняється високою стійкістю до відмови, яка підтверджується статистичними даними, зібраними компанією «Вольво». Межа працездатності сягає 500 000 км. Також дана система упорскування рідко виходить з ладу повністю. На відміну від паливних насосів рейкового типу, які відмовляють при заклинюванні хоча б одного плунжера, насос-форсунки навіть у зношеному стані можуть забезпечити машині запас ходу до 10 000 км, якого вистачить, щоб доїхати до пункту призначення і сервісного центру. Елементи такої системи впорскування працюють незалежно, тому вихід з ладу однієї-двох форсунок не призведе до зупинки двигуна, оскільки вони просто будуть відключені бортовим комп'ютером.

Повну відмову насос-форсунок можна запобігти, виявивши заздалегідь ступінь зношеності. Першим з ладу вибуває, як правило, найнавантаженіший вузол у паливній системі – розпилювач форсунки,що знаходиться в камері згоряння, оскільки він піддається впливу високих температур і тиску в момент упорскування. Від таких перевантажень корпус розпилювача може зруйнуватися, що негайно реєструється комп'ютером, який фіксує несправність та відключає форсунку. Несправність, крім інформаційної сигналізації на панелі приладів, позначається і на роботі машини - двигун починає «троїти».

Найбільш поширеною несправністю розпилювача є надмірне зношування отворів, що проявляється у збільшенні їх діаметра, і, як наслідок, зниженні тиску подачі палива, що призводить до його перевитрати. Якщо двигун продовжує добре «тягнути», значить, знос інших елементів паливної системи – клапана, що управляє, і плунжерної пари – не критичний. За такої несправності заміна розпилювача дозволить відкласти капітальний ремонт форсунок ще на 100 тис. км. Якщо двигун не «тягне», а машина димить і зависає на підйомах, то, швидше за все, причиною цього стало падіння тиску впорскування внаслідок критичного зносу всіх компонентів насос-форсунки. У такому разі необхідно проводити капітальний ремонт елементів системи упорскування, або змінювати форсунку, що вийшла з ладу, на нову.

Технологія капітального ремонту насос-форсунки.

Принципово, операції, що проводяться при капітальному ремонті форсунки, мало чим відрізняються від аналогічних операцій при капремонті двигуна - необхідно відновлення стану робочих площин пар тертя і фасок, що ущільнюють, проте, відмінність криється в мікронних допусках і посадках елементів насос-форсунок. У першій стадії капітального ремонту проводиться діагностика насос-форсунки. Для цього її демонтують із двигуна та встановлюють на спеціальний стенд для тестування. Форсунку з поставленим на неїновим розпилювачем, «проганяють» на різних робочих режимах: неодруженому ходу, русі з крейсерською швидкістю, активному розгоні.

Якщо в результаті тесту з'ясовується, що після встановлення нового клапана розмір «недолівання» суміші не перевищує 10%, то клапан і плунжерну пару в даний момент змінювати не потрібно, а можна змінити лише розпилювач і спокійно експлуатувати автомобіль ще 100 тис. км. Якщо ж "недолів" перевищує 10%, то клапан і, в самому неприємному випадку, плунжерна пара все-таки суттєво зносилися, і, як наслідок, циліндр отримує недостатньо палива, тому що клапан не витримує тиск упорскування. У такому разі потрібен капітальний ремонт усієї форсунки. Відновлення робочого стану пари тертя клапан-втулка є наступною процедурою.

Спочатку потрібно розшліфувати втулку до наступного ремонтного діаметра на 50 мкм, згідно з прийнятими в області ремонту паливних систем стандартами, щоб видалити вироблення. Клапан хромується та шліфуванням доводиться до потрібного розміру. Також шліфуються і площини ущільнюючих фасок пари тертя. За аналогічним сценарієм відновлюється і плунжер, з тією лише відмінністю, що він не хромується, а покривається нітритом титану в камері вакуумного напилення. При бажанні TiN2 можна покрити і клапан, оскільки пара нітрит титану-сталь відносно пари сталь-сталь має вдвічі менший коефіцієнт тертя, в той час, як мікротвердість поверхні TiN2 вдвічі більша за аналогічний показник сталі.

Виробники дизельних двигунів, наприклад, «Вольво», додатково пропонують послуги з їхнього сервісного обслуговування, у тому числі відновлення насос-форсунок. Заводський капітальний ремонт такої системи впорскування включає всі описані вище процедури: зміну розпилювача,розшліфування втулок клапана та плунжера. У сервісному центрі ставлять нові плунжери та клапани, які, на відміну від розпилювачів, не можна купити на вторинному ринку для самостійного встановлення в іншій майстерні.

Насос-форсунка у складі двигуна: 1 - електромагнітний клапан високого тиску; 2 - реверсна пружина; 3 - головка блоку циліндрів; 4 - корпус форсунки; 5 - камера високого тиску; 6 - розпилювач; 7 - коромисло; 8 - кулачок приводу; 9 - притискна скоба; 10 - канал повернення палива; 11 - канал припливу палива; 12 - гайка розпилювача; 13 - клапан.

У вільних порожнинах насос-форсунки перманентно з бака нагнітається паливо під тиском 5-6 атм. Синхронно з тактом впуску блок управління закриває електромагнітний клапан, відсікаючи подачу палива. Коромисло штовхає плунжер, який створює в камері високого тиску зусилля 1500 кг/см2. По його дії розпилювач відкривається, і паливо впорскується в циліндр. При зносі розпилювача діаметр отворів у ньому збільшується, і форсунка починає подавати надмірну кількість палива. Зношування клапана призводить до того, що тиск у камері не тримається і паливо повертається в магістраль подачі, а не стискається, потрапляючи в циліндр. Зношування плунжера, у свою чергу, призводить до відсутності достатнього тиску впорскування. По суті, це все дефекти, що виникають при експлуатації дизельних двигунів з насос-форсункою і які найчастіше бувають усувними.

Обидвісистеми використовують найпередовіші на сьогоднішній момент технології і знаходяться в процесі безперервного вдосконалення. Їх застосування дозволяє підвищити тиск палива під час упорскування в циліндр, і, як наслідок, покращити розпилення в камері та подальше згоряння. Дані вдосконалення дозволяють скоротити витрату палива і привести двигун у відповідність до екологічних норм, що посилюються з кожним роком.

Повну відмову насос-форсунок можна запобігти, виявивши заздалегідь ступінь зношеності. Першим з ладу вибуває, як правило, найнавантаженіший вузол у паливній системі - розпилювач форсунки, що знаходиться в камері згоряння, оскільки він піддається впливу високих температур і тиску в момент упорскування. Від таких перевантажень корпус розпилювача може зруйнуватися, що негайно реєструється комп'ютером, який фіксує несправність та відключає форсунку. Несправність, крім інформаційної сигналізації на панелі приладів, позначається і на роботі машини - двигун починає «троїти».