Общие сведения о топливной системе
БЛОК ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА И БУСТЕР ДАВЛЕНИЯ МАСЛА
Каждый цилиндр двигателя оборудован своим собственным бустером давления топлива, который монтируется так, чтобы соответствовать цилиндру, имеющему соответствие к HCU. Корпус бустера крепится к станине с помощью шпилек и гаек. Блок HCU содержит распределительный блок, электронно управляемую систему впрыска топлива и электронно управляемую работу выхлопного клапана. Распределительный блок служит в качестве механического супорта для гидравлически действующего бустера давления топлива и актуатора выхлопного клапана, клапана FIVA.
Функцией распределительного блока, как вытекает из его названия, является распределение гидравлического масла к управляющему клапану FIVA, находящемуся на распределительном блоке. Смонтированные на распределительном блоке аккумуляторы заряжаются нитрогеном. Их функцией является обеспечение необходимого пикового потока, необходимого для впрыска топлива и работы выхлопого клапана. Близ клапана FIVA находятся два клапана ручного управления. Один соединяет вход со стороны высокого давления, а второй подключает аккумуляторы к фундаментной плите (дренажу). Эти ручного управления клапана подключают масляный толкатель к его питанию. Этот клапан должен быть закрытым при ремонте выхлопного клапана.
ЭЛЕКТРОННО УПРАВЛЯЕМЫЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА
Система электронного впрыска состоит из гидравлически действующего бустера давления топлива, его управляющего клапана, т е. клапана FIVA и форсунок. Клапан FIVA, управляемый системой ECS обеспечивает быстрое и точное управление потоком масла к бустеру давления топлива. Поток масла действует на гидравлический поршень и плунжер впрыска топлива, образуя, таким образом, давление впрыска и, следовательно, впрыск. После окончания впрыска плунжер и поршень возвращаются в свои стартовые положения, при этом поршень будет подключён к дренажу, что позволит, благодаря давлению поступающего топлива, вернуть плунжер назад. Бустер топливного давления, поэтому заполнится и будет готов для последующего впрыска. Топливная система позволяет непрерывно циркулировать подогретому тяжёлому топливу через бустер давления топлива и топливные клапана, чтобы поддерживать систему прогретой при стоянке двигателя.
ФОРСУНКА
Форсунка содержит головку клапана и корпус клапана. Встроенным внутри корпуса клапана является невозвратный клапан и шпиндель, а также направляющая шпинделя с пружиной сжатия, и насадка. Шпиндель может быть обеспечен расширительным золотником (cut-off slide). Когда форсунка устанавливается в крышке цилиндра, то детали клапана собираются вместе крепёжными гайками. Работа форсунки заключается в следующем: электрический главный топливный насос прокачивает предварительно подогретое топливо через бустер давления топлива и форсунку. Топливо проходит через форсунку и, оставляя его, через циркуляционное отверстие и обратную масляную трубу поступает на головку клапана. Когда давление в источнике питания перемещения (delivery stroke) бустера давления топлива достигнет установленной величины, циркуляционные отверстия закроются. Когда давление достигнет уставки открытия форсунки, то шпиндель поднимется, и произойдёт впрыск топлива через насадку в цилиндр двигателя. По завершению перемещения шпиндель клапана прижимается к своему седлу, и теперь впрыск прекратится. Затем циркуляционное отверстие открывается, и масло начинает рециркулировать через клапан.
Проверка топливной форсунки
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Топливным форсункам должно уделяться как можно больше внимания и заботы, поскольку большая часть неполадок, случающихся во время работы двигателя, может быть обусловлена дефектами в них. Если двигатель нормально работает в соответствии с диаграммами и выходными температурами, то необходимо проверять топливные форсунки только после периода, установленного программой проверки и обслуживания - Checking and Maintenance Programme. См. 900-1. Для получения надёжного результата во время тестирования топливных форсунок, все форсунки, которые демонтированы с двигателя, должны быть разобраны, прочищены, осмотрены и вновь собраны перед тестированием.
Замечание: В случае тестирования топливной форсунки золотникового типа без прочистки между топливным распылителем и отсечным золотником измеряемая величина давления открытия может быть значительно ниже предписанного.
Все форсунки должны пройти функциональное тестирование перед установкой на двигатель.
ДАВЛЕНИЕ ТЕСТИРУЮЩЕГО НАСОСА
Использовать только гидравлическое масло (для защиты от ржавчины) с вязкостью от 7 до 10 cSt при 50°С. По работе насоса тестового давления имеется инструкция производителя. Этот насос должен также периодически проверяться.
2. РЕССОРНАЯ ЧАСТЬ КОРПУСА (SPRING HOUSING)
Чтобы не допускать чрезмерную затяжку (over tightening) необходимо убедиться, что стопорный/указательный штифт не погнут и не отломлен. В случае чрезмерной затяжки необходимо заменить корпус рессоры новым.
3. НАСТРОЙКА (SETTING-UP) ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ
Разместить форсунку в устройстве тестирования и закрепить её. Затягивать гайки до тех пор, пока верхняя поверхность диска давления (pressure disc) не станет вровень с верхней плоскостью рессорного набора. Установить масляную трубу между насосом тестового давления и топливной форсункой.
Процедура тестирования давления. Должны быть проверены следующие функции топливной форсунки: управление струёй и продувкой (flushing and jet control); давление открытия; тест на плотность и работу золотника (sliding function); тест давления, плотность О-колец.
4. УПРАВЛЕНИЕ СТРУЁЙ И ПРОДУВКОЙ
Удалить воздух в системе и проверить струю топлива следующим путём. Медленно увеличивать давление масла до выхода прямых струй масла из отверстий сопла (nozzle holes) без распыла. Приемлемый критерий: Должна быть непрерывная струя масла как минимум через одно из отверстий. Благодаря геометрии внутренней части сопла - и, поскольку высота, на которую шпиндель поднимается во время тестирования ниже, чем высота, на которую он поднимается при нормальной работе двигателя - нет необходимости в струях со всех отверстий насадки при тестировании.
Причина неисправности: Если струи отсутствуют полностью, то либо засорены отверстия, либо насадка поставлена неправильно.
5. ДАВЛЕНИЕ ОТКРЫТИЯ
Для проверки давления открытия увеличивать давление масла до тех пор, пока масло не будет пропускаться через отверстия форсунки. Критерий оценки: Проверить давление открытия по манометру и сравнить с Data D09-40. Замечание: Нельзя производить проверку распыла на топливных клапанах золотникового типа (slide type), поскольку это может привести к повреждению отсекающего золотника (cutoff slide) и насадки.
Причины неисправности: Если давление открытия выше, чем указанное в D09-40, то причина может быть в использовании неправильного типа пружины - заменить полностью упорный шпиндель. Если давление открытия ниже, указанного в D09-40, то причиной может быть то, что пружина просела - заменить пружину или добавить специальный тонкий диск, который должен быть в зипе. После замены пружины либо добавления диска процедура тестирования должна быть повторена.
6. ПРОВЕРКА УПЛОТНЕНИЯ И ЗОЛОТНИКОВОЙ ФУНКЦИИ
Проверить седло игольчатого клапана на плотность и золотник на правильное закрытие. Для этого медленно увеличивать давление масла примерно до 50 бар, ниже давления открытия. Поддержать полученное давление путём закрытия подачи масла.
Критерий оценки: Масло не должно протекать через отверстия форсунки. Давление падает относительно медленно до 15 бар, после чего быстро падает до 0 (золотник отжимается от конического седла и открывает циркуляцию масла).
Примечание: Масло вытекает из выпускного отверстия, когда топливный клапан полностью заполнен маслом.
Причины неисправности:
а) Если масло вытекает из отверстий сопла, то причиной может быть либо дефект направляющей шпинделя на седле иглы форсунки (needle seat) или заедание шпинделя. Апробировать и/или заменить направляющую шпинделя.
б) Слишком быстро падает давление: - Зазоры движущихся частей, как направляющей шпинделя так и невозвратного клапана, слишком велики или повреждены сёдла между упорной частью/шпинделем в направляющей шпинделя или упорной детали/клапана в невозвратном клапане. См.909-12.3 и 909-13.3.
Если быстрота падения давления от 15 бар до 0 не может быть зарегистрирована, то либо заклинило золотник форсунки, либо вентиляционное отверстие в упорной части заблокировано.
7. ПРОВЕРКА ОПРЕССОВКОЙ, ПЛОТНОСТЬ УПЛОТНИТЕЛЬНОГО О-КОЛЬЦА
Для гарантии вытекания остатков масла (циркуляционного масла) в замкнутой системе, создавать рабочее давление, максимум 10 бар, до тех пор, пока масло не вытечет через выпускное отверстие. Закрыть отверстие выпускного масла уплотнением и винтовой пробкой. Увеличить рабочее давление до 100 бар.
Критерий оценки: Созданное около 100 бар давление должно поддерживаться.
Причина неисправности: Если утечки у соединительной гайки (union nut), то дефектным является уплотнительное О-кольцо внутри тарелки топливной форсунки, которое необходимо заменить.
8. ПРОВЕРКА РАСПЫЛЕНИЯ
Примечание: Не делайте попытки выполнить проверку распыления на форсунках золотникового типа, поскольку это может привести к повреждению золотника (cutoff slide) и сопла. Проверка распыления может повредить клапан, поскольку приводит к колебаниям иглы при малой высоте и очень большой частоте. Высокое давление действует поперёк края среза (cutoff) и возникает высокое контактное давление между золотником и распылителем в сочетании с обеднённой смазкой от тестового масла, что повышает риск возникновения задиров между золотниковым cutoff и распылителем.
Демонтаж форсунки
Закрыть клапана на входе и выходе топлива и опорожнить трубу высокого давления и форсунку. Демонтировать и удалить топливную трубу высокого давления. См. 909-14.2. Отсоединить возвратную трубу от форсунки. Снять гайки и рессорную часть. Вытащить форсунку. Если она прикипела, то использовать демонтажный инструмент для топливной форсунки, чтобы вытащить её из крышки. Если форсунка не будет ремонтироваться немедленно, то погрузить её в дизельное топливо до ремонта. При ремонте форсунок все детали должны тщательно обрабатываться, и быть чистыми. Используйте только чистую и неворсистую ветошь.
Убедитесь, что все жидкие и твёрдые вкрапления удалены. Всякий раз, когда форсунки ремонтируются, все уплотнительные кольца должны быть выброшены и заменены новыми. Измерить длину выступающей части сопла и записать результат для правильной повторной сборки форсунки. Поставить держатель форсунки в механические тиски, вмонтировать форсунку в держатель с направляющим диском шлифовального приспособления. Сжать форсунку и пружину внутри с помощью сверлильного станка во избежание задиров в резьбе муфты (union).
Удерживая форсунку сжатой, раскрутить гайку муфты гаечным ключом для круглых гаек (hook spanner). Снять форсунку с держателя. Вытолкнуть полностью клапанную тарелку (head valve). Удалить из корпуса клапана следующие детали: невозвратный клапан, упорные части (thrust parts) шпинделя, упорную стойку (thrust foot), направляющую шпинделя и распылитель. Снять и выбросить все уплотнительные О-кольца. Тщательно почистить и проверить все поверхности: корпуса форсунки, тарелки клапана и упорного шпинделя. При необходимости прошлифовать посадочные поверхности с помощью поставляемых шлифовальных оправок и мелкозернистых абразивов (подобно карборунду № 500).
Такая притирка должна производиться только вручную. После притирки промыть детали в газойле и продуть начисто сжатым воздухом, чтобы удалить остатки компаундной притирки. В случае более серьёзных повреждений посадочной поверхности трубки высокого давления в клапанной головке, может быть использован вальцовочный инструмент (milling tool). Обычно такой инструмент используется вручную, но может быть вставлен в патрон механической дрели с выходом минимального числа оборотов, не превышая 100 об/мин. При этом процесс должен обеспечиваться обильным количеством режущей эмульсии.
Примечание: Необходимо позаботиться о том, чтобы не выйти за максимальный диаметр седла (seat), см. Data.
Укомплектованное направляющее устройство шпинделя (guide), включая распылитель, должны быть отправлены на сертифицированный MAN B&W завод для ремонта. Если такой возможности нет, то направляющее устройство может быть отремонтировано на судне. См. 909-12.3.
Примечание: Нельзя пытаться удалить распылитель от направляющего устройства шпинделя без демонтажа шпиндельного направляющего устройства. В противном случае можно повредить золотниковые кромки.
Невозвратный клапан должен быть отправлен на сертифицированный ремонтный завод. Если такой возможности нет, то клапан может быть отремонтирован на судне, см.909-13.3.
Поставить комплект шпиндельного направляющего устройства, включая распылитель в корпус форсунки. Аккуратно вставить шпиндельное направляющее устройство в держатель клапана и проворачивать распылитель до тех пор, пока шпиндельная направляющая не станет правильно относительно направляющего пальца (guide pin). Проверить длину выступающей части сопла, которая должна соответствовать значению, записанному перед разборкой форсунки.
Примечание: Необходимо убедиться, что распылитель и шпиндельная направляющая правильно совпали с направляющим пальцем в корпусе форсунки. Это можно выяснить попыткой провернуть распылитель после монтажа. Проворачивание должно быть невозможным.
Вставить в корпус форсунки, рис. 4: упорную пяту, детали упорного шпинделя и невозвратный клапан. Поставить новое уплотнительное О-кольцо в самую верхнюю канавку корпуса форсунки. Смазать дисульфидом молибдена резьбу головки форсунки. Установить новое уплотнительное О-кольцо на головке клапана. Убедиться, что направляющий палец между корпусом форсунки и головкой не повреждён, и нажать вниз тарелку клапана в корпус форсунки. Посмотреть, что направляющий палец и тарелка клапана правильно совпали так, что это предотвратит относительное смещение деталей.
Смонтировать форсунку с помощью общей сборочной гайки. Поместить форсунку в держатель в сверлильном станке. Сжать топливный клапан и внутреннюю пружину. Удерживая клапан сжатым, затянуть сборочную гайку ключом для круглых гаек. После ремонта форсунка должна быть испытана в установке для тестирования форсунок. Если форсунка не будет использоваться сразу же после ремонта, то закрыть все её отверстия пластиком от попадания грязи во время хранения.
Установка форсунки
Перед установкой форсунки тщательно прочистить отверстие в крышке цилиндра и проверить посадочное гнездо по меткам, которые, если необходимо, могут быть удалены. См. статью «Крышка цилиндра - ремонт, демонтаж, монтаж». Если ещё не установлено, то установить новое уплотнительное О-кольцо на форсунке. Смазать форсунку дисульфидом молибдена. Поставить надбуксовые корпуса (spring housings) и гайки. Затягивать гайки до тех пор, пока верхняя плоскость диска давления не станет вровень с верхней плоскостью надбуксового корпуса. Это должно быть выполнено очень внимательно, поскольку натяжение пружины в надбуксовом корпусе определяет правильность затяжки форсунки к крышке цилиндра и как следствие правильность компрессии форсунки.
Смазать резьбу на общем штуцере топливной трубы теплостойкой смазкой против закипания перед монтажом. Примечание: рекомендуется перед монтажом сделать переборку топливной трубы высокого давления. См. 909-14.3. Как минимум расстояние между концами топливной трубы и упорными бушингами необходимо проверить и, при необходимости, отрегулировать. Установить отремонтированную топливную трубу высокого давления и обратную трубу. См. 909-11.1
Литература
Эксплуатация, обслуживание и ремонт двигателей MAN B&W-ME - Пипченко А.Н., Пономаренко В.В., Шевченко В.А. [2014]
MAN B&W K98ME - VOLUME II MAINTENANCE
