Форсунка двигателя ЯМЗ
Назначение форсунки - ввести в цилиндры двигателя отмеренную секцией насоса дозу топлива в состоянии, подготовленном для хорошего перемешивания с воздухом и последующего полного сгорания.
На двигателях ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 установлены форсунки закрытого типа с четырехдырчатым фиксированным относительно корпуса распылителем и диаметром сопловых отверстий распылителя 0,34 мм. Давление начала подъема иглы распылителя 150 кГ/см2. Ход иглы распылителя 0,38 мм.
Топливо к сопловым отверстиям распылителя форсунки подводится через канал штуцера, сетчатый фильтр, отверстие корпуса форсунки, кольцевую канавку а и три наклонных канала в в корпусе распылителя.
При увеличении давления в камере распылителя до указанной выше величины игла распылителя, преодолевая сопротивление пружины, отрывается от седла корпуса распылителя. Площадь иглы, на которую действует давление топлива, увеличивается, и игла резко поднимается вверх до упора в нижний торец корпуса форсунки. Топливо направляется к сопловым отверстиям,через которые оно впрыскивается в цилиндр.
Часть топлива, просачивающаяся при работе форсунки через зазор в паре игла- корпус распылителя, отводится из внутренних полостей через верхнее отверстие колпака форсунки, к которому присоединен сливной топливопровод.
Корпус форсунки представляет собой обработанную поковку, выполненную из конструкционной стали. Нижний торец корпуса подвергнут закалке с нагревом токами высокой частоты до высокой твердости и имеет чистоту поверхности, обеспечивающую надежное уплотнение стыка с корпусом распылителя. Со стороны нижнего торца в корпусе выполнены два отверстия, в которые запрессованы стальные фиксирующие штифты распылителя.
Распылитель форсунки, состоящий из корпуса и иглы, представляет собой комплект специально подобранных деталей, в котором замена одной детали на одноименную из другого комплекта не допускается. Величина хода иглы распылителя обусловливается величиной зазора между верхним торцом иглы и нижним торцом корпуса форсунки.
Корпус распылителя изготовлен из хромоникелеванадиевой стали и подвергнут специальной обработке. После обработки рабочие поверхности корпуса приобретают не только высокую твердость и износостойкость, но и стабильность размеров в эксплуатации. На верхнем торце корпуса распылителя имеется кольцевая канавка, сообщающая три топливопроводящих канала корпуса распылителя с топливоподводящим каналом в корпусе форсунки. Четыре сопловых отверстия носика распылителя не симметричны относительно вертикальной оси и не равнорасположены по окружности. Их правильная ориентировка относительно корпуса форсунки обеспечивается фиксирующими штифтами.
Игла распылителя выполнена из инструментальной стали. Специальный режим термообработки обеспечивает высокую твердость и работоспособность ее рабочих поверхностей.
Распылитель форсунки прижат к торцу корпуса форсунки стальной гайкой, в которой он установлен с зазором 0,045-0,140 мм. Носик распылителя проходит через отверстие в гайке с зазором 0,30-0,76 мм.
Игла распылителя запорным конусом прижата к седлу корпуса распылителя пружиной форсунки. Усилие от пружины к хвостовику иглы передается через штангу форсунки с напрессованной на нее тарелкой пружины и шарик, запрессованный в отверстие со стороны нижнего торца штанги.
Штанга форсунки, тарелка пружины и шарик выполнены из подшипниковой стали и подвергнуты при изготовлении термообработке.
Пружина форсунки расположена во внутренней полости гайки, ввернутой до упора в корпус форсунки. Необходимый натяг пружины устанавливается регулировочным винтом пружины со шлицем под отвертку, который зафиксирован контргайкой.
В регулировочном винте, выполненном из хромистой стали, имеется осевое отверстие для выхода топлива из полости форсунки к сливному трубопроводу.
Сверху форсунка закрыта колпаком, который навернут на гайку пружины до упора в верхний торец корпуса через медную уплотняющую шайбу. В днище колпака выполнено резьбовое отверстие для крепления сливного трубопровода. На его наружной поверхности обработаны две лыски под гаечный ключ и кольцевой выступ, на верхний торец которого опираются лапы скобы крепления форсунки.
Топливо к форсунке подается через внутренний канал стального штуцера. Со стороны выступающего из головки цилиндров торца на штуцере выполнены наружная резьба и внутренний корпус для соединения с топливопроводом высокого давления. С противоположной стороны в расточке штуцера расположен сетчатый фильтр. Между корпусом форсунки и фильтром установлена втулка фильтра.
Сетчатый фильтр форсунки состоит из двух наружных стальных и семи внутренних латунных сеток, завальцованных в латунную обойму.
Для уплотнения штуцера в пазу головки на него надет армированный уплотнитель из маслобензостойкой резины. Его внутренняя уплотняющая кромка прижата к наружной поверхности штуцера пружиной.
Форсунки при изготовлении разбиваются на две группы (1 и 2) по величине хода иглы распылителя и на четыре группы (0, 1,2,3) по пропускной способности. К первой группе по ходу иглы относят форсунки, у которых высота подъема иглы лежит в пределах 0,28- 0,35 мм. Форсунки нулевой группы имеют минимальную пропускную способность.
Вторая цифра двузначного числа, выбитого на верхнем торце корпуса форсунки, определяет ход иглы распылителя. Первая цифра - ее пропускная способность. Так, например, форсунки, имеющие индекс 01, принадлежат к первой группе по ходу иглы и к нулевой группе по пропускной способности.
На каждый двигатель при его сборке на заводе-изготовителе устанавливают форсунки только с одним индексом.
Каждая форсунка установлена в латунный стакан головки цилиндров и закреплена скобой с лапками, опирающимися на буртик колпака форсунки. Для уплотнения от прорыва газов под торец гайки распылителя подложена гофрированная медная шайба.
Форсунка ЯМЗ
Надежность дизелей ЯМЗ в большой степени зависит от работы форсунок. Ухудшение качества распиливания топлива влечет за собой снижение энергетических и экономических показателей дизеля. Как известно, это сопровождается повышением напряженности его деталей, отрицательно сказывающимся на надежности.
Ряд факторов, таких, как высокие температура и давление газов в цилиндре, большие силы прижатия к гнезду, требуемые для уплотнения форсунки в головке блока, высокое давление топлива, малые зазоры в соединении игла-корпус распылителя, значительно усложняют условия работы форсунок и делают необходимым профилактическое снятие их с дизеля для контроля и, если нужно, восстановление работоспособности.
Многолетний опыт ЯМЗ позволил установить основные причины закоксовывання сопловых отверстий распылителей: нарушение подвижности иглы, прорыв горячих газов из цилиндра в распылитель, повышенная температура последнего и характер конечной стадии впрыска.
Подвижность иглы распылителя зависит от зазора в паре направляющая игла-корпус.
Опыт эксплуатации показывает, что этот зазор должен находиться в пределах 3-6 мкм. При меньшем зазоре деформации корпуса распылителя могут превысить зазор, вследствие чего возможно прихватывание иглы. При большем зазоре утечка топлива через него может стать существенной и вызвать снижение давления впрыска и повышение неравномерности подачи топлива, особенно на частичных скоростных и нагрузочных режимах. Важным требованием, при выполнении которого уменьшается деформация распылителя, является строгая соосность гнезда форсунки в головке блока и форсунки.
С понижением температуры условия работы распылителей улучшаются и уменьшается вероятность закоксовывання сопловых отверстий. Максимальная температура распылителей на дизелях ЯМЗ без наддува около сопловых отверстий составляет 190- 200° С. Температура распылителя повышается с ростом мощности дизеля. Температура распылителей на дизелях ЯМЗ была снижена за счет усиления охлаждения корпуса форсунки в головке блока, для чего форсунку с малым зазором устанавливают в латунный стакан, интенсивно омываемый водой.
Распылитель ЯМЗ
Надежность распылителя после увеличения диаметра запорной кромки с 2,6 до 3 м повысилась в 3-4 раза. При этом возрастает контактная поверхность седла и иглы и соответственно снижаются (на 10-12%) контактные напряжения от ударных нагрузок.
Внедрение распылителей с иглой, имеющей третий дополнительный конус с углом 90°, снизило гидравлическое сопротивление потоку топлива под иглой и позволило получить гидравлическую характеристику распылителя с более пологой ветвью и уменьшить разброс пропускной способности распылителя.
Вследствие проведенных мероприятий ход иглы распылителя стал равным 0,22-0,29 мм вместо 0,28-0,38 мм, что привело к дальнейшему снижению ударных нагрузок в зоне запорного конуса иглы при ее посадке и повышению долговечности распылителя. При увеличении диаметра запорной части иглы облегчается получение дробного распыливания, но снижается частота дробления.
С увеличением диаметра запорной кромки с 2,6 до 3 мм был максимально унифицирован технологический процесс изготовления распылителей для дизелей ЯМЗ с наддувом и без него, так как эквивалентное проходное сечение распылителей может изменяться в пределах 0,25-0,28 мм2.