ТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ТА ЇХ ВПЛИВ НА ДОВГОВІЧНІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ ПАЛИВНОЇ СИСТЕМИ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.2.11Ключові слова:
форсунка, розпилювач, отвори, кавітація, ерозія, мікрогеометрія, залишкові напруження, шорсткість, деградація, ресурсАнотація
Проведено системний інженерно-науковий аналіз комплексного набору технологічних чинників, які безпосередньо визначають довговічність, працездатність та надійність елементів паливної апаратури дизельних двигунів внутрішнього згоряння. Основна увага зосереджена на отворах розпилювачів форсунок як критичних зонах, що функціонують в умовах значних температурних, гідродинамічних, механічних та хімічних навантажень. Проведено поглиблену оцінку впливу мікрогеометрії, шорсткості внутрішніх поверхонь, залишкових напружень, а також стану вхідних і вихідних кромок отворів на розвиток деградаційних процесів, зокрема кавітації, ерозії, коксування, втомного та термохімічного руйнування. Методологія дослідження базується на комплексному узагальненні сучасних теоретичних підходів, чисельного моделювання, експериментальних спостережень, а також аналізу реальних відмов обладнання. У роботі порівняно ефективність різних методів фінішної обробки: традиційних механічних (свердління, шліфування, притирання) і безконтактних (електроерозійна, електрохімічна, анодно-механічна). Доведено, що безконтактні технології забезпечують високу точність, зниження шорсткості (до Ra ≤ 0,02 мкм), стабільність геометрії та мінімізацію пошкоджень поверхні. Встановлено, що початкові дефекти, сформовані на ранніх стадіях виготовлення, не усуваються подальшими операціями та знижують надійність форсунки. Наведено кількісні дані про зміни діаметра отворів, коефіцієнта витікання пального, гідродинамічної стабільності та симетрії паливного факела в умовах реальної експлуатації. Сформульовано рекомендації щодо оптимізації технологічного маршруту обробки, вибору матеріалів, контролю мікрорельєфу та залишкових напружень. Запропоновані рішення можуть бути впроваджені в серійне виробництво з метою підвищення ресурсу, зниження частоти відмов і забезпечення довготривалої стабільності дизельної паливної апаратури. Представлені результати мають прикладну цінність для машинобудування, а підхід може бути адаптований до інших типів високонавантажених елементів.
Посилання
Asi O. Failure of a diesel engine injector nozzle by cavitation damage / O. Asi // Eng. Fail. Anal. – 2006. – Vol. 13. – P. 1126–1133. doi: 10.1016/j.engfailanal.2005.07.021.
Butmarasri A. Wear and Deformation of Nozzle Body Seat of Diesel Fuel Injector / A. Butmarasri, S. Sato, H. Kosaka // Int. J. Automot. Technol. – 2022. – Vol. 23. – P. 243–255. doi: 10.1007/s12239-022-0021-2.
Cai T. Effects of nozzle lip geometry on the cavitation erosion characteristics / T. Cai, Y. Pan, F. Ma // Exp. Therm. Fluid Sci. – 2020. – Vol. 117. – Article 110137. doi: 10.1016/j.expthermflusci.2020.110137.
Chen T.-Y. An Experimental and Numerical Study on Micro-Orifice Injectors / T.-Y. Chen, C.-C. Yang, K. Ouyang // Energies. – 2024. – Vol. 17(5). – Article 1045. doi: 10.3390/en17051045.
Costa J. Failure in Fuel Injector Nozzles Used in Diesel Engines / J. Costa, J. de Macedo Neto, M. Oliveira, E. Campo, R. Wilson, R. Cruz, N. Nascimento, J. Neto // Proc. Conf. – 2015. – P. 237–240. doi: 10.17265/2159-5275/2015.05.005.
El Marnissi Y. Microscopic Imaging on Diesel Spray and Atomization Process / Y. El Marnissi, J. Hwang // Processes. – 2024. – Vol. 12. – Article 359. doi: 10.3390/pr12020359.
Gavaises M. Link Between Cavitation Development and Erosion Damage in Diesel Injector Nozzles / M. Gavaises, D. Papoulias, A. Andriotis, E. Giannadakis et al. // SAE Tech. Paper. – 2007. – № 2007-01-0246. doi: 10.4271/2007-01-0246.
Li D. Effects of nozzle inner surface roughness on cavitation erosion / D. Li, Y. Kang, X. Wang, X. Ding, Z. Fang // Exp. Therm. Fluid Sci. – 2016. – Vol. 74. doi: 10.1016/j.expthermflusci.2016.01.009.
Miers S. Effect of Injector Nozzle Finish on Performance and Emissions / S. Miers, S. Ciatti // SAE Tech. Paper. – 2006. – № 2006-01-0200. doi: 10.4271/2006-01-0200.
Muhammad T. The Effect of Spindle Speed and Feed Rate on Hole Diameter of High-Speed Micro-Drilling / T. Muhammad, S. Suhaeri, M. Syamsuddin, U. Aulia, F. Rahmatsyah // Defect and Diffusion Forum. – 2020. – Vol. 402. – P. 125–130. doi: 10.4028/www.scientific.net/DDF.402.125.
Popa D. Influence of the parameters of abrasive flow machining on injection performance / D. Popa // Technium: Romanian Journal of Applied Sciences and Technology. – 2022. – Vol. 4(10). – P. 74–82. doi: 10.47577/technium.v4i10.7912.
Rounthwaite N. A Chemical and Morphological Study of Diesel Injector Nozzle Deposits / N. Rounthwaite, R. Williams, C. McGivery, J. Jiang et al. // SAE Int. J. Fuels Lubr. – 2017. – Vol. 10(1). – P. 106–114. doi: 10.4271/2017-01-0798.
Shibata S. Evaluation of cavitation in injector nozzle and correlation with atomization / S. Shibata, S. Nishio, A. Sou et al. // J. Vis. – 2015. – Vol. 18. – P. 481–492. doi: 10.1007/s12650-015-0282-1.
Sodick Co., Ltd. Електроерозійне устаткування [Електронний ресурс] / Sodick Co. // Режим доступу: https://www.sodick.co.jp/en/.
Wang X. A numerical study of cavitating flows in high-pressure nozzles / X. Wang, W. Su // Chin. Sci. Bull. – 2009. – Vol. 54. – P. 1655–1662. doi: 10.1007/s11434-009-0301-5.
Zainab S. Investigation of nozzle geometry and wall roughness effects / S. Zainab, K.S. Syed // AIP Advances. – 2023. – Vol. 13. – Article 115129. doi: 10.1063/5.0172988.
Дяченко В.Г. Двигуни внутрішнього згоряння. Теорія / В.Г. Дяченко. – Харків : ХАІ, 2018. – 284 с.
Канарчук В.Є. Надійність машин / В.Є. Канарчук, С.К. Палянський, М.М. Дмитрієв. – К. : Либідь, 2003. – С. 10.
Кіяновський М.В. Електрофізичні та електрохімічні методи обробки поверхонь деталей у машинобудуванні / М.В. Кіяновський, Н.І. Цивінда. – Кривий Ріг : Вид. центр КТУ, 2011. – 412 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
