No Image

Ahu вырвало форсунку для подачи масла для охлаждения поршня

СОДЕРЖАНИЕ
0
13 просмотров
15 мая 2019

Всем привет! Сегодня предлагаю Вашему вниманию тему установки масляных форсунок в двигатель G4KD. Наверное, все уже знают, что изначально в этом двигателе их нет. О том, почему я приняла решение об их установке написано здесь — www.drive2.ru/l/519856795267630065/.

Смазка поршневой группы двигателя — наиболее важный аспект, влияющий на срок службы силового агрегата. Масляные форсунки имеют различные варианты реализации, но обеспечение лёгкости хода поршня и недопущение перегрева являются основными задачами таких устройств. При работе мотора распределение смазки происходит неравномерно, и одна из сторон цилиндра имеет сильный нагрев. Такие условия возникают при вращении коленвала, что приводит к перераспределению динамических нагрузок. На небольших оборотах это не критично, но увеличение скорости хода поршней вызывает дополнительную нагрузку. Нехватка смазывающего вещества может привести к разрыву масляной плёнки, что окажет негативное влияние на работу силовой установки. Нехватка теплового зазора наиболее опасна и может вызвать не только перегрев, но и заклинивание двигателя. Даже малейший задир способен привести к разбалансировке и последующему ремонту. Маслосъемные кольца при критических нагрузках также дают обратный эффект и улучшить состояние силовой установки можно только обеспечив скольжение движущихся элементов. В современном моторе масляные форсунки служат для смазки поршневой группы независимо от динамики движения. Не менее важно, что форсунка это не только источник смазки, но и дополнительный источник охлаждения днища поршня и стенок цилиндра. Даже если установка масляных форсунок не была предусмотрена производителем, внедрение такой системы поможет увеличить срок службы мотора.

Преимущества установки форсунок:
-Уменьшение износа и увеличение ресурса шатунно-поршневой группы и цилиндров;
-Снижение термических нагрузок и невозможность критических температурных расширений;
-Более уверенный холодный старт и отсутствие проблем при работе силовой установки;
-Смазка всей рабочей поверхности цилиндра в достаточном количестве.

Изучив тему установки форсунок в двигатель G4KD сделала выводы, что массово применяются два варианта форсунок.
1. Форсунки от японского аналога 4В11. Под них в нашем двигателе даже существуют штатные места, необходимо только сделать в них отверстия и установить. Тем не менее работа это достаточно кропотливая и предполагает наличие определенного оборудования и серьезной подготовки у мастера-установщика. Стоимость установки данных форсунок примерно 10 тысяч рублей. Минусы – при установке форсунок от 4В11 на штатные места подача масла осуществляется с противоположной максимальной нагрузке стенки цилиндра. Т.е. совершенно не с той стороны, где образуются задиры. Установить их иначе не представляется возможным. Соответственно, это лучше, конечно, чем ничего, но все-таки вариант не совсем наш.

2. Форсунки с клапаном (пружина с шариком), установленные в коренные постели коленвала (например, от ВАЗ). Плюсы – низкая стоимость. Но это, пожалуй, единственный плюс данных форсунок. Дело в том, что температурные нагрузки и изменение давления вскоре приводят к усталости металла, которая становится причиной их выхода из строя. При установке такого варианта форсунок необходимо понимать, что потребуется их периодическая замена. А мне хотелось бы сделать раз и навсегда. Еще один их минус – они изготовлены из стали, которая имеет совсем другой коэффициент расширения при нагреве нежели материал блока – алюминий. Так же данная форсунка не подает масло на холостых оборотах, так как номинальное давление масляного насоса на холостых оборотах ниже чем необходимое давление для срабатывания механизма открытия клапана. Получается, что и этот вариант далеко не самый лучший.
Ну и что же делать, спросите вы. Все-таки следует выбрать форсунки от японского аналога? Неужели я не нашла более подходящего варианта? Те, кто уже немного знает меня, догадались, что я точно не смогу остановиться и продолжу поиск «идеальной» масляной форсунки для своего мотора. Итак, что же я хочу? А хочу я масляную форсунку, которая будет:
а)работать вечно;
б) поливать днище поршня и самую нагруженную стенку цилиндра, склонную к появлению задиров.

Есть в нашем городе очень известный в узких кругах конструктор гоночных моторов, человек с огромным опытом и колоссальными знаниями, уже очень много лет он разрабатывает двигатели для автоспорта, его уважают, его советы стоят дорого. И к нему не пробиться. Если вы далеки от мира автоспорта и не знакомы с ним лично, то вряд ли вам удастся с ним даже просто поговорить, а о том, чтобы он изготовил что-либо на заказ не может быть и речи. Именно этот человек и разработал для моего двигателя совершенно уникальные форсунки, которых нет ни в одном таком двигателе, с совершенно иным принципом работы, не имеющим ничего общего с перечисленными мною вариантами форсунок. Установкой тоже занимался он. Форсунка, ее конфигурация, материал, из которого она изготовлена, место и угол установки, все было разработано не универсально, а под мой G4KD.

Данные форсунки просты, как все гениальное. Их кардинальные отличия:
-Они изготовлены из того же алюминия, что и блок цилиндров, для того, чтоб тепловые зазоры между блоком и форсункой были постоянными, вне зависимости от изменения температуры.
-Форсунки работают непрерывно, в том числе на холостых оборотах.
-Не ломаются, так как не имеют клапанов, пружинок и т.п. Соответственно и ломаться там нечему.
-Не имеют выступающих частей в цилиндре и в постели коленвала.
-Имеют меньший наружный диаметр нежели форсунка ВАЗ (7мм), незачем сверлить большие отверстия в блоке.
-Расчетной производительности форсунки с избытком хватает чтобы распылять масло в самую верхнюю часть цилиндра, когда поршень находится в ВМТ.
-НО ГЛАВНОЕ ИХ ПРЕИМУЩЕСТВО, что они работают аналогично принципу сопла Лаваля (канала переменного сечения). Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Не изменяя давление масла в двигателе мы получаем в разы более высокую скорость распыления масла на выходе из форсунки в цилиндре. Форсунки от ВАЗ или 4В11 такого преимущества не имеют. Приведу пример принципа работы сопла Лаваля на аппарате для мойки автомобиля (Кёрхер). Его помпа качает воду с постоянным давлением, до точки выхода воды из пистолета давление в системе не меняется, но в пистолете скорость выхода потока воды увеличивается многократно. Причиной тому особая конструкция насадки на пистолете, которая и имеет форму сопла Лаваля в одной из разновидностей.

Благодаря всем этим факторам мы имеем наилучший вариант для данного мотора. Все аспекты были тщательно изучены и проанализированы. Форсунки благополучно установлены в коренные постели коленвала под углом необходимым для распыления в днище поршня и в самую нагруженную стенку цилиндра, теперь я ожидаю сборку и установку двигателя.
По поводу установки аналогичных форсунок в ваш двигатель пишите в ЛС, постараюсь помочь.
Всем ровных дорог и крепкого здоровья вашим железным лошадкам! )))

Источник www.drive2.ru

Форсирование двигателя наддувом сопровождается ростом температуры днища поршня, его термонапряжённости. В результате существенно понижается его прочность, ухудшаются условия смазки, а у двигателей с внешним смесеобразованием повышается опасность детонационного сгорания. Вообще, для улучшения процесса сгорания температуру днища поршня целесообразно повышать, конечно, до определённого уровня, при этом обеспечивается также сжигание отложений продуктов неполного сгорания топлива и масла, однако происходит снижение коэффициента наполнения.

Для снижения термонапряжённости применяют следующие методы:

  1. отвод тепла от днища поршня в стенки цилиндра через поршневые кольца и юбку;
  2. отвод тепла жидкостью, подводимой к днищу поршня;
  3. применение накладок на днище из жароупорных чугуна или стали с низким коэффициентом теплопроводности.
  4. иногда применяют комбинацию из указанных методов.

У ДВС с наддувом первый способ обычно применяется для алюминиевых поршней увеличением сечений их корпуса. При втором способе применяют обычно масло, реже — воду. Известно, что крупные судовые двухтактные дизели принципиально всегда имеют систему охлаждения поршней. Но лёгкие быстроходные двигатели такой системой, как правило, не оснащаются. Однако с ростом напряжённости двигателя в связи с турбонаддувом появилась необходимость такого охлаждения. Рассмотрим несколько принципиальных схем выполнения таких систем. На рисунке показаны три таких схемы. Они могут быть классифицированы следующим образом. Л — охлаждение разбрызгиванием, Б — охлаждение с помощью масляной форсунки и В — масляное охлаждение путём циркуляции масла или путём взбалтывания масла в полостях поршня.

Рис. 1 — Принципиальные схемы охлаждения поршней

Система А известна давно и применялась ещё тогда, когда отсутствовала принудительная смазка с помощью подкачивающего масляного насоса. В этом случае на шатуне размещено приспособление в виде ложки так, что при вращении шатуна ложка черпает масло из картера и разбрызгивает его по зеркалу цилиндра и по днищу поршня. Эта система применяется в высокооборотных ДВС с малым диаметром цилиндров, но её возможности эффективно охлаждать поршни высоко-форсированных двигателей ограничены.

В быстроходных двигателях с наддувом и сравнительно малым диаметром цилиндра широко применяется система Б, в которой специальная масляная форсунка, неподвижно установленная под цилиндром или в верхней головке шатуна и связанная с каналом подачи масла, непрерывно, а иногда прерывисто, подаёт струю или факел масла вверх — на днище поршня вблизи поршневой головки шатуна, охлаждая поршень. Чтобы не нанести вред основной системе смазки и охлаждения подшипников, которая, естественно, более важна, чем охлаждение головки поршня, эта система охлаждения связана со специальным каналом подвода масла, давление в котором повышается лишь после того, как уровень давления в основной системе превысит необходимое давление для смазки подшипников после начала работы двигателя. Эффективность работы такой системы охлаждения поршня существенно зависит от точности направлении факела масла, от охвата факелом масла всей поверхности днища, что следует контролировать при монтаже, диагностике двигателя и т.д. Но эффективность метода всё же мала, так как масло находится в контакте с днищем поршня лишь сравнительно короткое время. Наличие рёбер на днище поршня увеличивает эффективность теплоотвода.

Рис.2 — Схема размещения масляной форсунки охлаждения поршня

На схеме В показано, что масло под давлением подводится к каждому коренному подшипнику коленчатого вала (по сверлениям в шейках), поступает к шатунным шейкам, затем по сверлениям в теле шатуна — к поршневой головке шатуна, в подшипник и затем через специальные устройства (ползуны) подаётся в полости охлаждения головки поршня.

При этом может обеспечиваться либо непрерывная циркуляция охлаждающего масла в полостях поршня, либо производится охлаждение путём взбалтывания масла в полостях поршня. Когда силы инерции направлены вверх, слой масла, прилегая к днищу, отбирает от него тепло. При обратном направлении сил инерции часть масла вытекает через специальные каналы, а часть вытесняется в карманы в полости охлаждения. Применение этого способа позволяет снизить температуру поршня почти на 70 градусов по сравнению с температурой при проточном охлаждении.

На рис. 2 показано размещение масляной форсунки А в нижней части цилиндра и её связь с масляным каналом в блоке двигателя. На юбке поршня видна специальная выемка, куда входит масляная форсунка, когда поршень опускается к нижней мёртвой точке. Наличие выемки позволяет приблизить днище поршня к форсунке в положении вблизи НМТ. Нагретое масло после отвода тепла от днища поршня сбрасывается в картер двигателя. При этом, конечно, повышаются общий уровень температуры масла, а следовательно требуется повышенное охлаждение его в масляном холодильное. Охлаждение взбалтыванием широко применяется в двигателях с противоположно движущимися поршнями и двигателях с клапанно-щелевой системой газообмена.

Желательно, чтобы поршень имел достаточно большую длину, тогда скорость масла при ударе о днище может быть достаточно высокой, что улучшает охлаждение.

На рисунке показан шатун с каналами для прохода масла под давлением, показаны зоны 1 шатунного подшипника, наименее нагруженные при работе двигателя, и в них — канавки для прохода масла. В конечном итоге масло почти постоянно подаётся из поршневой головки шатуна в полости головки поршня. Такая подача может происходить двумя путями, которые показаны на рисунке.

Рис.3 — Схема шатуна с каналами для прохода масла под давлением

Рис. 4 — Схема шатуна с каналами для прохода масла под давлением

Рис.5 — Схема распределения температур в поршне

Схема А применяется для среднеразмерных двигателей, а схема Б — для высокооборотных. Согласно схеме А, масло проходит из сверления в теле шатуна в головку для смазки поршневого подшипника и также по канавке вокруг подшипника — в канал В в специальном «башмаке», стакане, постоянно связанном с поршнем и способном скользить по головке шатуна при его качании. Далее масло поступает в полости охлаждения головки поршня, выполненные в виде спирального канала и образованного специальными приливами на днище поршня.

На Рис. 5 видна существенная неравномерность температур.

Видно, что в зоне отвода тепла от поршня через поршневые кольца в стенки цилиндра температуры достигают 200 — 220 °С, а в зоне факела горящей смеси, вытекающей из камеры сгорания, — до 400 °С. При этом температуры головки цилиндра вблизи места посадки тарелки выпускного клапана могут достигать 650 — 700 °С. Как в двигателе с естественным всасыванием, так и в двигателе с наддувом температуры на днище поршня не должны превышать 400°С, причём температуры внутренней части днища поршня, охлаждаемой маслом, не должны превышать 200 °С. Последнее связано с тем, что при чрезмерно высоких температурах охлаждаемой поверхности внутренней части днища поршня масло быстро стареет и теряет свои качества.

Оставить комментарий:

Мужики здорова!Вопрос немного не по теме,но всё же:двигатель турбодизель змз 514,в блоке стоят маслофорсунки для охлаждения поршней,двигатель уже подуставший и давление масла на горячую около единицы.Если я заглушу эти 4 маслофорсунки,тем самым увеличу давление масла,как сильно повлияет моя доработка на срок службы двигателя?СПАСИБО!

Здравствуйте Александр! спасибо за интересный вопрос.

  1. Давление масла на горячую 1кг/см 2 абсолютно нормальное! и не нужно больше.
  2. Даже если бы давление было бы ниже 1кг/см 2 , минимально допустимое давление 0,4кг/см 2, то удаление форсунок не принесло бы результата, так как внутри форсунок стоят шариковые клапана, которые открываются при давлении 1кг/см 2 , а при давлении ниже через них отсутствует утечка масла. а на оборотах производительность масляного насоса более чем достаточная и какого либо повышения давления масла не произойдёт. Это также как некоторые мотористы, чтоб поднять давление масла, на холостых оборотах) подкладывают под пружину перепускного клапана масляного насоса шайбочку, хотя давление открытия этого клапана 5кг/см 2 .

Источник kovsh.com

За прошедшее время в мастерской K-POWER довольно много двигателей ВАЗ 21083 и автомобилей Ока были оснащены форсунками охлаждения поршней. Изначально (в заводских условиях) форсунки устанавливались только на 16 клапанные двигатели 2112.

Плюсы форсунок несомненны, и не раз описывались в отчетах.
Вот лишь несколько примеров установки форсунок при капремонте двигателя:

По прошествии достаточно длительного времени, хотелось бы изложить некоторые результаты установки таких форсунок. Эти результаты сложились из наблюдений за откапиталенными двигателями.

На страницах этой статьи я бы хотел изложить некоторые наблюдения из практики.

Прежде всего — форсунки увеличивают ресурс двигателя, за счет увеличения смазки цилиндров и охлаждения поршней. Это не "миллионники" конечно, но определенное увеличение ресурса однозначно есть.
Форсунки охлаждения поршней практически не оказывают негативного влияния на давление масла в масляной системе. Уместно вспомнить, что на 2112 двигателе добавлено еще 16 дырок, питающих гидрокомпенсаторы клапанов и особых проблем с этим нет (при том же маслонасосе).

Сами форсунки являются, по сути, одноразовыми. При следующем капремонте их необходимо выпрессовывать, иначе невозможно произвести расточку и хонинговку цилиндров. При аккуратной выпрессовке форсунки можно использовать впоследствии, но настоятельно рекомендуется заменить на новые (о наличии запасных форсунок желательно позаботится заранее, перед разборкой двигателя).

На фото далее показан поршень 21083 (слева), работавший в серийном двигателе, без форсунок. Справа показан поршень 2110, работавший в форсированном двигателе с форсунками охлаждения поршней. Хорошо видно, как форсунка "моет" маслом поршень изнутри. Поскольку форсунка направлена строго в одну часть поршня (на фото — в верхнюю часть), на другой части поршня нагара побольше, но всё равно его гораздо меньше, чем без форсунок.

Форсунки лучше охлаждают поршни, что оказывает огромное влияние на отсутствие термических деформаций поршней — известно, что на обычных моторах, хорошо походивших, поршни болтаются в цилиндрах и не сколько из-за износа, но сколько из-за того, что сами поршни "плывут" при работе двигателя — они деформируются, например, днище поршня скукоживается. Причиной этому может послужить любой перегрев двигателя, например, расплавленный поршень из Кунсткамеры уменьшился в диаметре с 82.4 мм до 82.0 мм! По-этому, к пробегу 100 тыс.км поршни у двигателей Оки уже болтаются в цилиндрах. С форсунками охлаждения поршней такое явление в значительной степени менее выражено и это доказано практикой (на сильно походившем моторе Оки с форсунками поршни сидели в цилиндрах так же плотно, как будто блок собрали только вчера)!! Т.е. поршень испытывает меньшие термические нагрузки и не теряет своей формы, не меняет геометрические размеры.

На фото далее — показана внутренняя часть поршня, куда попадало масло с форсунки. Белесые разводы на поверхности — легкая абразивная эрозия, ведь в масле всегда присутствует определенная толика абразива, не улавливаемого фильтром.

Хорошо известны задиры на юбках поршней 21083. Они вызваны полусухим трением — в момент запуска двигателя, особенно зимой, масло, разбрызгиваемое из опор коленвала, не успевает попасть на цилиндры, ввиду своей высокой вязкости и поршни работают на "собственных запасах" в полусухом режиме. Особенно быстро такие задиры появляются на поршнях, когда цилиндры лишаются сеточки хона ввиду естественного износа — даже если поменять поршни на новые (без расточки и хонинговки цилиндров), юбки новых поршней очень быстро покроются такими задирами.
Мотор с форсунками, прошедший хорошие зимние морозы, практически не имел таких задиров на юбках поршней!

На фото — те же поршни. Рассмотрим теперь юбки поршней. На юбке поршня 21083 (слева) хорошо обычные темные задиры, вызванные граничным режимом полусухого трения. Такие задиры бывают практически на всех поршнях, работавших без форсунок — чем больше пробег и чем более изношены цилиндры, тем они ярче выражены.
Юбка 2110 поршня (справа), работавшего с форсунками, практически лишена таких задиров и имеет лишь легкий матовый оттенок, характерный для приработавшегося поршня.

Таким образом, результируя вышесказанное — форсунки охлаждения поршней дают ряд неоспоримых плюсов (меньший износ ШПГ и цилиндров, меньшие термические нагрузки на поршни, быстрая подача масла к поршням при холодном запуске), а польза от них подтверждается на практике.

Статья написана: 30 августа 2009 г.
Автор статьи, фото-видео материалов: © Квазар
Запрещены без письменного разрешения автора: перепечатка статьи целиком или частично, перепечатка и использование фото-видео материалов, равно как их изменение и редактирование в целях дальнейшей публикации на сторонних сайтах.

Источник k-power.ru

Комментировать
0
13 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Форсунки
0 комментариев
No Image Форсунки
0 комментариев
Adblock detector