Новая система диагностики топливной аппаратуры дизелей и маслянной системы

Список использованных сокращений

СЭУ – судовая энергетическая установка;
ГД – главный двигатель;
ВДГ – вспомогательный дизель-генератор;
ДВС – двигатель внутреннего сгорания;
ПТС – приёмно-транспортное судно;
РРП – реверс-редукторная передача;
ЦНИДИ – центральный научно-исследовательский дизельный институт;
ДАУ – дистанционное автоматизированное управление;
ВМТ – верхняя мёртвая точка;
НМТ – нижняя мёртвая точка;
ГРЩ – главный распределительный щит;
ОЩЧ – общее щелочное число;
ИВ – индекс вязкости;
ЦПГ – цилиндропоршневая группа;
МФД – малофорсированный двигатель;
СФД – среднефорсированный двигатель;
ВФД – высокофорсированный двигатель;
ФТОМ – фильтр тонкой очистки масла;
ЭДС – электродвижущая сила;
ЭГД – электро-гидротермический датчик;
СВЧ – сверхвысокая частота;
ИК – инфракрасный;
ИИС – информационно-измерительная система;
КШМ – кривошипно-шатунный механизм;
АМ – анализатор масла;
МИП – модуль измерительный преобразователей;
ББ – базовый блок;
ИВБ – измерительно-вычислительный блок;
КИ – кювета измерительная;
ДУ – дифференциальный усилитель;
РМРС – Российский Морской Регистр Судоходства;
РФ – Российская Федерация;
МО – машинное отделение.


   
     ВВЕДЕНИЕ
     В любых механических системах главное назначение технической              диагностики – это повышение надежности и ресурса изделий с помощью более раннего обнаружения дефектов и упрощения процессов технического обслуживания. Повышение интенсивности использования судов и ужесточение       требований к безопасности привело к увеличению расходов на  техническое обслуживание и ремонт судовой энергетической установки.         Увеличивается значение и актуальность задач предотвращения возможных    отказов, прогнозирования и ремонта судовых технических средств, с учетом особенностей характеристик судов. Это требует разработки новейших методов   и средств технического обслуживания с учетом современных требований. Увеличение количества информации, поступающей от      датчиков, о параметрах работы судовых технических средств, совершенствование контрольно-измерительных приборов, систем централизованного    контроля и технического диагностирования требует дальнейшего совершенствования. Информационные технологии, использующие новые поколения       микропроцессорной техники, систем спутниковой связи, измерительной техники и создает предпосылки для реализации информационных процессов технической эксплуатации на качественно новом уровне. Решение этих проблем создает еще больше возможностей для использования кибернетических систем управления и контроля диагностики, устранения причин нарушения нормального функционирования судовой энергетической установки. 
        На основании изложенного можно утверждать, что решение этих    проблем возможно путем комплексных исследований существующих методов и средств получения, обработки, анализа информации и разработки методов технической эксплуатации судовой энергетической установки на   базе современных информационных технологий и внедрения нового информационно-технического обеспечения.
        Решение задач, поставленных в дипломной работе, позволит создать новую систему диагностики топливной аппаратуры дизелей и маслянной системы. При этом должны быть проработаны, исследованы и решены следующие вопросы:
- особенности диагностирования судового оборудования;
-диагностические параметры, способы и средства технического        диагностирования;
- анализ объекта исследования;
     1. Тактико-технические характеристики судна
        Средний морской танкер "Ельня" построен в 1968 г.  на судостроительном заводе фирмы "Раума-Репола", Финляндия. Вступил в состав Черноморского флота. В 1996 году танкер "Ельня" был переведен из состава 472-го дивизиона морских судов обеспечения Черноморского флота в состав Балтийского флота. Судно предназначено для обеспечения действий боевых кораблей, в том числе и на значительном удалении от мест базирования. В качестве танкера судно неоднократно участвовало в выполнении задач соединений боевых кораблей в Средиземном море
        1. Основная информация
-Название		                                                                Ельня
-Порт приписки		                                                      Калининград
-Флаг		                                                                      Россия
-Год постройки	                                                            1968
        2. Основные элементы
-Длина наибольшая	                                                    106,2 м
-Ширина наибольшая	                                                    15,5 м
-Осадка	                                                                       6,7 м
        3. Вместимость судна
-Дедвейт	                                                                       7250 т
-Скорость	                                                                       14 уз
        4. Машина
-ГД год постройки	                                                    1967г
-ГД страна производитель	                                          Финляндия
-ГД количество х мощность	                                          1 х 2390 кВт
-ДГ количество х мощность	                                          2 х 315 кВт
-Винты количество, тип	                                          1 ВФШ.

      2. Состав и технические характеристики судовой энергетической установки
      В состав судовой энергетической установки входят:
-главный двигатель                                    5ДКРН 50/110;
-вспомогательные двигатели                     6ДКР 24/36;
-рулевая машина;
-гребной винт фиксируемого шага;
-сепараторы топлива и масла                     MAPX205Т-24;
-воздушные компрессоры;
-комбинированный котел;
-в работе рассмотрены основные составляющие СЭУ.

     Технические характеристики главного двигателя
-марка, тип	                                               5ДКРН 50/110;
-количество	                                                1;
-мощность двигателя	                                     2390 кВт;
-номинальная частота вращения	                  2,83 об/сек;
-число цилиндров	                                     5;
-ход поршня		                                     1100 мм;
-диаметр цилиндра		                            500 мм;
-удельный эффективный расход топлива	         170 г/ кВт ч;
-удельный расход масла	                            1,1 г/кВт ч;
-давление сжатия 	                                     4,2 МПа;
-максимальное  давление сгорания 	                       5,5 МПа;
-давление смазочного масла перед фильтром      0,24 МПа;
-давление смазочного масла после фильтра	     0,22 МПа;
-давление в нижнем диапазоне оборотов	               0,05 МПа;
-давление смазочного масла при котором
срабатывает АПС	                                           0,19 МПа;
-давление смазочного масла при котором
срабатывает система аварийной остановки
двигателя	                                                              0,17 МПа;
-давление открытия предохранительного
клапана	                                                              0,63 МПа;
-давление максимально допустимое 
охлаждающей воды	                                           0,12 МПа;
-давление пускового воздуха                      	     2,95 МПа;

     Рабочие температуры двигателя:
-надувочного воздуха после нагнетателя при
полной мощности 	                                          78...82°С;
-выхлопных газов при 100 % нагрузке	              370±25 °С;
-перед турбиной при 100% нагрузке	              420±25°С;
-после турбины при 100% нагрузке	                       267±25°С;
     Максимально допустимые температуры охлаждающей воды во            внутреннем контуре на входе/на выходе:
-во внешнем контуре на входе/на выходе	              70/80 °С;
-допустимая разность температур воды на
выходе	                                                              25 °С;
-температура охлаждающей воды при которой
срабатывает АПС	                                            80 °С;
-максимально допустимые температуры
охлаждающей воды, при которой срабатывает
система аварийной остановки	                         90 °С;
-порядок работы цилиндров:
дизеля правого вращения	                                   1-4-3-2-5.
     Технические характеристики вспомогательных двигателей
-марка, тип	                                                                6ДКР 24/36;
-количество	                                                       2;
-мощность	                                                                 315 кВт;
-номинальная частота вращения	                           8,3 об/сек;
-диаметр цилиндра	                                              240 мм;
-ход поршня	                                                       360 мм;
-число цилиндров    	                                               6;
-порядок работы цилиндров                                     1-2-4-6-5-3;
-степень сжатия	                                                        13,3;
-удельный расход топлива	                                     164 г/ кВт ч;
-удельный расход масла	                                     2 г/ кВт ч;
-температура отработавших газов                 	        425 °С;
-давление масла	                                                        0,3-0,45 МПа;
-температура масла	                                              60-70 °С;
-температура охлаждающей жидкости	                  80±5 °С;
-давление воды внешнего контура                	         0,15-0,25 МПа;
-максимальное давление сгорания   	                   12 МПа.


       
     Технические характеристики сепаратора
-марка:							           MAPX205Т-24;
-тип	центробежный;
-производительность	                                                3000 л/ч;
-вакуумметрическая высота всасывания насоса 	150 мм вод. ст.;
-давление нагнетания насоса	                                      0,5 Мпа;
-мощность электродвигателя                                  	3,7 кВт;
         Конструктивные особенности главного двигателя 5ДКРН 50/110
         Двигатель 5ДКРН 50/110 (550 VT2BF 110) выпускался компанией MAN B&W.
        Составная фундаментная рама, отлитая из чугуна, имеет опорные подшипники коленчатого вала, с вкладышами из баббита и упорный подшипник, расположенный в кормовой части рамы, и рассчитанный на восприятие движущей силы гребного винта.
        Станина крепится к раме анкерными болтами. Люки картера оборудованы предохранительными клапанами. Чугунные втулки цилиндров, отделены  друг от друга, стянуты крышками цилиндров восемью анкерными болтами. На каждой крышке цилиндров расположен один выпускной клапан. Так же справа на станине находиться приемный воздушный ресивер.
        Поршни выполнены из алюминиевого сплава. Уплотнительных колец три, маслосъёмных одно. К поршню болтами прикреплен шток, проходящий через сальниковую коробку в станине, крепящийся к крейцкопфу, который в свою очередь крепится к коленчатому валу. Коленчатый вал составной, его шейки сплошные. Масло из рамoвого подшипника, куда оно подаётся по трубке из магистрали главными масляными центробежными насосами, смазывает мoтылевые шейки и ползуны. Смазка втулки цилиндра осуществляется лубрикаторами.
        Дизель имеет прямоточно-клапанную продувку. Охлаждаемый корпус выпускного клапана. Гидравлический привод открытия клапанов, имеющий два отдельных шестеренчатых горизонтальных насоса, регулируемый от распределительного вала. Распределительный вал расположен внутри станины по левой стороне и получает вращение от коленчатого вала через шестеренную передачу. Наддув импульсный, с одним выпускным коллектором.С правой стороны дизеля находятся наддувочный и выпускные коллектора. Для наддува используется турбокомпрессор NA57/T059.
        Топливная система состоит из подкачивающего центробежного         насоса и двумя топливными сепараторами. Топливные фильтры сетчатые. Топливные насосы индивидуальные золотниковые. Форсунки, по две на каждый цилиндр, закрытые, многоструйные с фильтром высокого давления. Регулятор частоты вращения коленчатого вала всережимный прямого действия.
        Смазочная система с танками основного запаса и отстойной цистерной имеет два главных центробежных вертикальных масляных насоса, два сепаратора и подкачивающие насосы с сетчатыми фильтрами. Главный масляный фильтр и масляный холодильник включены после нагнетательной секции.
        Система охлаждения дизелей замкнутая, пресной водой. Насосы забортной воды системы охлаждения центробежные, вертикальные. Два холодильника воды внутреннего контура трубчатого типа с терморегулятором.
        Воздушное пусковое устройство имеет пусковые клапаны с пневматическим открытием, индивидуальные распределительные золотники и главный пусковой клапан дифференциального типа. Два компрессора для пускового устройства двухступенчатые. Реверсивное устройство пневмогидравлическое с поршневым сервомотором.
        Дизель оборудован комбинированным ДАУ: управление ведётся из ЦПУ машинного отделения. Дистанционная связь электрическая, автоматизированная.









На рисунке 1.1 представлен поперечный разрез двигателя 5ДКРН 50/110























Рисунок 1.1- Поперечный разрез двигателя 5ДКРН 50/110 (550 VT2BF 110)
        3. Особенности судового дизеля как обьекта дигностирования.
        Во время построения судовых систем диагностирования необходимо учитывать следующее:
         1.Очень большое разнообразие судового оборудования по используемым физическим принципам (механические, электромеханические, гидравлические, электронные, радиотехнические и др.)  затрудняет получение универсальных решений.
         2. Богатое разнообразие конструкций судового оборудования требует построения программы диагностирования с учетом конструкций приборов и устройств. Что усложняет получение универсальных решений и усложняет алгоритмы диагностирования.
        3.Наличие на судах как дискретных, так и непрерывных объектов определяет различные подходы при решении задач диагностирования. В оборудовании, построенном по дискретному принципу, информация обрабатывается в соответствии с правилами арифметики или формальной логики, что требует использования подобных же принципов при построении алгоритмов диагностирования. Оборудование непрерывного принципа действия преобразует физические величины в соответствии с заложенными отношениями (непрерывными), поэтому диагностирование подобного оборудования должно предусматривать имитацию в той или иной степени этих отношений.
        4.Различия в структуре судового оборудования. Суда оборудованны как одноканальные, так и многоканальные объекты. Многоканальными являются  объекты с функциональным резервированием, избыточного выполнения функций или несколькими независимыми трактами. Возникновение дефектов в многоканальных объектах приводит к уменьшению надежности функционирования таких объектов (кроме дефектов в последнем работоспособном резервном контуре).
         5.Все уровни надежности судового оборудования затрудняют организацию процесса диагностирования. Сложность сбора статистических данных о надежности судового оборудования, объясняемая ограниченным числом объектов и высокой стоимостью испытаний на надежность, также усложняет принятие решений при определении состояния оборудования на судах.
        6.Различные режимы использования оборудования на судах. Судовое оборудование можно эксплуатировать в длительном режиме: элементы энергетической и электроэнергетической систем, движительная система, насосы постоянной производительности и др.) и кратковременном режиме:  агрегаты выдвижения рулей успокоителей качки, управление ВРШ и др. Диагностирование оборудования с длительным режимом использования связано со сложностями исключения влияния на параметры его функционирования режимных факторов. Диагностировать кратковременно иэксплуатируемое  оборудование можно в то время, когда оно простаивает (не выполняет свои рабочие функции) или непосредственно перед использованием. Диагностирование оборудования повторно-кратковременного использования необходимо согласовать с режимом его использования.
        7.Высокая степень автоматизации на судах: А1, А2, А3. Необходимо одновременное автоматизированное диагностирование судовых объектов и диагностирование средств автоматики.
        8.Ограниченные возможности восстановления судового оборудования из-за недостаточного количества и, зачастую, невысокой квалификации обслуживающего персонала и ограниченного объема запасных деталей. Поэтому при плавании судна в программу диагностирования включают только задачу определения работоспособности. Задачу поиска возникшего дефекта включают в программу диагностирования при нахождении судна на базе (при ремонте). В ряде случаев перед выходом судна в море целесообразно решить задачу прогнозирования, что позволит принять обоснованное решение об использовании оборудования при плавании судна.           
        9. Наиболее разнообразие условий диагностирования оборудования во многом определяет место расположения средств технического диагностирования. Нужно выделить следующие группы оборудования: энергетическое (дизеля, ГТЗА, АЭУ, гребная электрическая установка, котлы); электрооборудование (генераторы, электродвигатели, распределительные щиты, преобразователи, аккумуляторы); навигационное (гирокомпас, эхолот, авторулевой, автопрокладчик, курсограф, измеритель ветра, качки, эхоледомер, пеленгаторы); радиооборудование (радиолокационные средства, телевидение, радиосредства связи и др.); средства автоматизации, палубные механизмы (швартовные и буксировочные лебедки, якорные и швартовные шпили, грузовые лебедки, стрелы, краны), внутритрюмные механизмы (грузовые устройства, элеваторы); рефрижераторное (холодильные системы, кондиционеры) и др.
     Расходы на контроль и ремонт энергетической установки и электрооборудования судна составляют примерно 80 % всех затрат на контроль и ремонт судна. О распределении отказов в судовых машинах и механизмах свидетельствуют результаты многочисленных анализов, которые, однако, весьма противоречивы. Имеющиеся данные указывают, что на главные двигателя приходится 30-50 % всех дефектов. Из них - 84,9% от всех отказов, составляют отказы главного двигателя. Для более точной оценки важности отказов энергетической установки можно рассмотреть такой показатель, как время простоя в результате появления отказа (табл. 2).
       Таблица 2 - Распределение отказов подсистем главных двигателей.
Наименование
Средняя продолжительность простоя, мин
Время простоя, %
Блок цилиндров, поршневая группа
211
33,5
Насос подачи топлива
65,1
14,7
Форсунка
33,6
23,5
Турбокомпрессор
97,2
13,2
        Отчетливо видна максимальная концентрация отказов в подсистемах ЦПГ – топливо – наддув. Причины отказов судовых ДВС (крейцкопфных): износ ? 44,7%, поломка ? 11%, загрязнение ? 8,5 %, эрозия, кавитация, коррозия ? 6,6 %, негерметичность ? 5,7 %, старение материала ? 3,7 %, заклинивание ? 3,7 %. Износ, поломка и загрязнение вызывают > 60 % всех отказов этих двигателей.










        3.1 Топливная система дизеля 5ДКРН 50/110 (550 VT2BF 110)
        В состав топливной системы дизеля 5ДКРН 50/110 (550 VT2BF 110) входят: топливные насосы высокого давления, форсунки, трубопроводы высокого давления, топливные сепараторы, подогреватели.
        В топливной системе установлены топливоподкачивающие насосы, циркуляционные и трансферные насосы, каждый из которых дублирован.
        Принципиальная схема топливной системы дизеля 5ДКРН 50/110 представлена на рисунке 1.2.















Рисунок 1.2 - Принципиальная схема топливной системы дизеля
1-Форсунки, 2-ТНВД, 3-впускной трубопровод, 4-предохранительный клапан уровня топлива,  5- трубопровод возврата топлива, 6-расходный танк тяжелого топлива, 7- расходный танк дизельного топлива, 8-деоаэратор,          9-топливоподогреватели, 10-главные топливные фильтры, 11-два циркуляционных насоса, 12- танк, 13-два топливоподкачивающих насоса (бустерных), 14-топливные фильтры, 15-датчик уровня, 16-редукционный клапан, 17-трубопровод от сепараторов топлива.
        Далее следует подробно рассмотреть такие элементы топливной аппаратуры, как ТНВД и форсунку, именно эти элементы далее будут рассматриваться как объекты технического диагностирования.

        Топливный насос высокого давления
        Целью применения насоса является впрыск под высоким давлением в определенный момент времени при помощи клапанной форсунки дозированного количества топлива в цилиндр дизеля. Дозировка количества топлива производится путем регулировки плунжера насоса, на котором находится регулировочная система тяг и рычагов двигателя. Топливный насос приводится в действие топливным кулачком распределительного кулачкового валика.


Рисунок 1.3 - ТНВД двигателя 5ДКРН 50/110
        Насос работает следующим образом. Топливный кулак распределительного вала набегает на ролик толкателя, который перемещает направляющий стакан и плунжер вверх. До момента перекрытия верхней кромкой плунжера отверстий втулки топливо заполняет надплунжерную полость и частично вытесняется плунжером обратно во всасывающую полость насоса. После перекрытия отверстий оставшееся над плунжером топливо сжимается и под большим давлением поступает через нагнетательный клапан в трубку форсунки.
        Подача топлива будет продолжаться до тех пор, пока наклонный шлиц плунжера не дойдет до отверстия втулки. В этот момент полость над плунжером через продольное и поперечное отверстия шлица соединяется со всасывающей полостью корпуса насоса, т.е. происходит «отсечка» топлива. Давление топлива резко падает, а нагнетательный клапан садится на седло. Таким образом, подача топлива мгновенно прекращается, хотя плунжер продолжает двигаться вверх.
        При ходе плунжера вниз в гильзе создается разряжение, которое способствует быстрому заполнению над плунжерной полости топливом в момент, когда верхняя кромка плунжера открывает отверстия.
        Дозировка количества топлива, подаваемого насосом, происходит путем регулировки конца подачи поворотом плунжера в гильзе регулировочной рейкой. При этом наклонный шлиц меняет свое положение относительно отверстия втулки, в результате чего изменяются геометрический ход плунжера и количество подаваемого топлива.Регулировка начала подачи топлива относительно ВМТ цилиндра в градусах поворота коленчатого вала при настройке двигателя достигается смещением топливной кулачковой шайбы на распределительном валу либо изменением длины толкателя регулировочным болтом. Тем самым плунжер раньше или позже перекрывает отверстия гильзы.
     Основные неисправности и способы их устранения
     Неисправности в узлах топливных насосов и механизмов проявляются в возникновении посторонних шумов, визуального осмотра, утечке топливного горючего и сильном перегреве деталей. 
        1. Главной причиной неисправности ТНВД является износ ходовой части. На деталях накапливается грязь и нагар - это тоже может привести к сбоям в работе.
        2.Наиболее распространнена такая проблема, как плохая подача топлива, или неравномерное его распределение. Плохая подача топлива может быть вследствие: 
- износ клапанов
- ухудшение пропускной способности форсунок;
- износа плунжерных пар;
- изнашивания зубьев рейки;
- повреждения зубчатого венца втулки;
- истирание поводков плунжеров и др.
На изменение угла впрыска топлива указывает изнашивание нагнетательных клапанов и плунжерных пар, а неравномерная подача топлива приводит к неустойчивой работе двигателя на малых оборотах и перебоям в работе индивидуальных цилиндров. Несвоевременный момент вспрыска происходит в следствии не правильной работы целого ряда деталей. 
        3.Корпус насоса высокого давления изготавливают из алюминия. Трещины и обломы захватывающие подшипники и различные отверстия которые находятся в труднодоступных местах являются признаком брака. Трещины и изломы можно отремонтировать путем  наплавкой в среде аргона.  Детали плунжерной пары изготавливают из стали 25 Х 5 МА. Заедание во втулке плунжера считатают браком. Если под углом 45 градусов плунжер в различных положениях свободно опускается по углу поворота - заедание отсутствует. К потере герметичности приводит изнашивание рабочей поверхности плунжерной пары. Эта поломка устраняется перекомплектовкой (плунжер и втулку доводят до шероховатости притиранием ).
     4. К дефектам поршня относят: износ кромок паза, царапины и неровности рабочей поверхности, выкрашивание металла на кромках паза, задиры и трещины. При небольшом колебании коленчатого вала двигатель работает со сбоями.  Может возникать появление дыма из сливной трубки, подшипники греются. 
     5. Нарушение работы подшипника определяют таким образом: покачивающий насос низкого давления снимается, затем под кулачковый вал ставиться жесткий пруток не большого диаметра и оценивается эксплуатационное состояние детали покачиванием вверх - вниз.
     6. Основной причиной неправильной работы ТНВД считается заклинивание поршневых пар. Остановка плунжера может вызвать заклинивание рейки. В таком случае двигатель работать не будет. Чаще всего заедание плунжерных пар происходит по причине попадания воды в зазор. 
На поверхностях которые находятся в подвижном состоянии стирается смазка - это приводит к нагреву и заеданию поверхностей. Если вода попадает в состав топлива появляется коррозия гильзы и плунжера. В случае заклинивания плунжера происходит поломка валика, шестерни, шпоночных соединений и регулятора. Определить сбои в работе плунжера можно разобрав его. Для этого необходимо снять крышку насоса и повернуть несколько раз кулачковый вал. Намного сложнее определяется неполное зависание плунжерных пар. При неправильной работе подшипников нарушается впрыск и подача горючего к секциям. Угол опережения не совпадает, мощность двигателя снижается и появляется дымность выхлопа. При появлении равномерного стука на холостом ходу который усиливается под нагрузкой, но ослабевает при прогреве наблюдается износ поршней. Определяется визуально. В таком случае необходим полный разбор двигателя и замена необходимых деталей. При равномерном стуке необходимо снять головку и извлечь посторонний предмет, если он имеется. Встречается такая проблема из-за попадания в цилиндр посторонних предметов. Равномерный стук или грохочущий звук на любых режимах свидетельствует о не правильной работе насоса охлаждающей жидкости, муфты вентилятора или натяжного ролика ремня газораспределения. Нужно найти именно тот механизм который даёт сбой и выполнить его замену.
     7. Сильный нагрев двигателя ТНВД при полностью исправной конструкции охладительной системы может быть из-за малого поступления жидкости для охлаждения. Определить такую поломку можно визуально, а устраняется она при добавлении охлаждающей жидкости. Если наблюдается утечка масла через прокладки, наличие дыма и неустойчивость работы двигателя на холостом ходу, необходимо разобрать механизм, поменять прокладки, сальники. 
     Масляная эмульсия в системе охлаждения появляется при трещине в блоке или головке проходящей через масляный канал. Необходимо срочная замена или ремонт повреждённых деталей. Устранить проблему без разборки движка невозможно, требуется полностью или частично разобрать его на детали. Непостоянный стук при запуске свидетельствует о низком уровне масла. Неполадка определяется визуально, а исправить её очень просто - в большинстве случаев нужно просто добавить масло. Важно вовремя обратить внимание на любую из этих неполадок и устранить их, ведь эффективная работа ТНВД напрямую зависит от своевременного технического обслуживания: замена масла, подача качественного топлива, диагностика оборудования, своевременная замена неисправных и изношенных деталей.
      Форсунка дизеля 5ДКРН  50/110
      Основная задача форсунки заключается во впрыске топлива в рабочий цилиндр в тонкораспыленном виде. Форсунка находится в центре крышки цилиндра. Она плотно прижимается к своему седлу в крышке цилиндра при помощи скобы.
   Форсунка дизеля - закрытого типа, с механическим запиранием иглы. Основные технические данные приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Технические данные форсунки дизеля 5ДКРН 50/110
Параметр
Значение параметра
Количество отверстий
4
Диаметр отверстий, мм
1,15
Диаметр иглы, мм
8
Ход иглы, мм
2,0
Угол распыливания, град
140
Давление впрыска. МПа
35±3
Браковочное значение плотности, с
2,5-3,0
     Форсунка представленная на рисунке 1.4 состоит из корпуса, к которому при помощи нажимной гайки крепятся распылитель и штуцер подвода топлива со щелевым фильтром. Внутри корпуса расположен механизм запирания иглы распылителя из толкателя, пружины и регулировочного винта. Регулировочный винт закрыт колпаком, к которому подсоединяется трубка слива утечного топлива.
     Во время работы двигателя топливо, подаваемое насосом, через щелевой фильтр и внутренние сверления в корпусе форсунки подводится в карман иглы распылителя. Когда давление топлива, действующее на конусную площадку иглы, преодолеет усилие пружины, игла поднимается и открывает канал подвода топлива к сопловым отверстиям. Топливо под давлением через сопловые отверстия поступает в цилиндр. При падении давления  в трубопроводе игла под действием пружины садится на седло, разобщая полость форсунки от камеры сгорания


     Разборка и сборка форсунки
     Разборка форсунки производится в тисках, на губки которых поставлены накладки из меди или алюминия. Перед началом разборки следует снять верхний колпак форсунки, отвернуть контргайку регулировочного винта и ослабить пружину. После этого форсунку устанавливают распылителем вверх, отвинчивают нажимную гайку распылителя и вынимают распылитель. В случае полной разборки форсунки, связанной с заменой пружины, необходимо отвернуть резьбовую вставку форсунки и вынуть из корпуса верхнюю тарелку пружины, пружину, нижнюю тарелку и штангу. Сборка форсунки производится в обратном порядке. Затяжка нажимной гайки распылителя производится по углу поворота. Собранная форсунка должна быть испытана на стенде и отрегулирована.

Рисунок 1.4 - Форсунка дизеля 5ДКРН 50/110
    Неисправности форсунок  и их причины
    Падает рабочее давление впрыска. Причина - изнашиваются дистанционные регулировочные шайбы или происходит усталость пружин. Свидетельствуют об этом типе неисправности появление сизого или черного дыма и более жесткая работа мотора. Решение – регулировка давления на стенде.
     Распылитель не распыляет (проливает) топливо. Распылители форсунок – детали высочайшей точности (относятся к пятому классу точности изготовления), поэтому грязь или вода их сразу же выводят со строя. Повреждается рабочая кромка распылителя, и качество распыления падает, меняется и направление впрыска. Признаки неисправности: сизый дым, снижение мощности, неравномерная работа мотора (не все цилиндры в работе), сильный стук. Некоторые водители думают, что, если форсунки промыть или почистить, это решит данную проблему. Но это не так. Остается лишь заменить распылитель.
     Корпус форсунки стал негерметичным. Это влечет за собой течь. Кромки поверхностей корпуса форсунки на месте стыка деформируются, чаще всего – по причине повторяющейся разборки и сборки форсунки. В таком случае корпус необходимо менять. Может возникнуть течь и из-под шайб (на японских авто). Это происходит, если повреждаются посадочные плоскости шайб обратки. Замене подлежат сами шайбы, необходима правка на токарном станке рамки обратки и корпуса форсунки.
     Если у вас система Common Rail. В отличие от других систем впрыска, неисправность форсунок Common Rail чаще всего приводит к тому, что двигатель вовсе не пускается. Это могут быть и вышеназванные неполадки, и специфичные. Например, пьезофорсунки могут потерять гидроплотность – способность необходимый промежуток времени удерживать в системе определенное давление. А поскольку давление у форсунок этого типа общее, то неисправность одной влечет снижение общего давления системы. Между тем, для осуществления запуска двигателя оно не должно быть ниже 130 Bar. Чаще всего восстановить такие форсунки если и можно, то это позволит решить проблему лишь временно. Неисправности в работе системы могут свидетельствовать и о загрязнении форсунок. Указывают на это: неустойчивая работа дизеля на холостом ходу, затрудненный пуск, повышение расхода топлива, появление детонации и т.п. Однако, прежде, чем делать выводы, понадобится проведение диагностики. Можно прибегнуть к очистке форсунки, если она не имеет серьезных повреждений. 
Зависимость удельного расхода топлива от состояния распылителя форсунки (сопел) приведена на рисунке 15, рассмотрены наиболее часто встречающиеся неисправности: закоксовывание и износ.
     Изменения температуры головки цилиндра.
     Изменение нормальной работы двигателя, особенно процесса горения, оказывает очень большое влияние на распределение температур в деталях, окружающих камеру сгорания. Измерение температуры поверхности поршня затруднено сложностью связи между датчиком на движущемся поршне и измерительным прибором. Удобнее измерять температуру головки цилиндра.

Рисунок 14 – Зависимость спектра частот вибрации от неисправности первого поршневого кольца: 
1 ? нормальное состояние; 
2 ? неисправное кольцо.
Эрозия и коксование сопел распылителя форсунки заметно влияют на температуру головки цилиндра. 

Рисунок 15 – Зависимость удельного расхода топлива от состояния сопла.
     Диагностика топливной аппаратуры.
     В современных экономических условиях очень важно наладить эффективный диагностический комплекс, в том числе комплекс диагностирования топливной аппаратуры  судового дизеля, т.к. это позволит эксплуатировать его на более качественном уровне.
     Анализ данных по надежности работы отдельных узлов и элементов конструкции судовых дизелей позволил заключить, что в настоящее время топливная аппаратура остается наиболее уязвимым в эксплуатационном отношение узлом двигателя.
     Из таблицы 3.1, где приводится анализ распределение остановок судов  в море из-за отказов основных узлов главных двигателей за 10 000 ч работы. Как видно, что самое большое число отказов приходится на долю топливной аппаратуры (22% от общего количества). Так же примерно складывается соотношение между трудозатратами при эксплуатации важнейших узлов двигателя: больший процент на топливную аппаратуру.
     Если недавно наиболее ненадежным элементом  являлась форсунка, то с ростом цилиндровой мощности резко упала надежность всех элементов (ТНВД, форсунка и магистрали со стороны нагнетания и наполнения).
     Постоянный контроль за топливной аппаратурой , отслеживание ее параметров и построение объективных выводов о ее состоянии позволит выявить и предотвратить серьезные неисправности, связанные с работой дизеля.
     Для большей эффективности система диагностирования  должна работать с наиболее информативными параметрами, такими как вибрация и параметры рабочего процесса дизеля. Эти параметры (отслеживая их вместе и делая общий вывод) дадут наиболее полную картину сос.......................