Простые дизельные моторы, которые имеют разделенную камеру сгорания, зачастую получают распылитель с одним отверстием и иглой. Дизельные моторы, которые устроены на основе непосредственного впрыска топлива, оборудованы форсунками с несколькими распылительными отверстиями . Число отверстий в таком распылителе колеблется от двух до шести.
Из-за занимаемого положения в камере сгорания распылитель форсунки дизеля постоянно подвергается тепловым и пульсирующим механическим. Игла распылителя за время всей своей жизни совершает более миллиарда ходов (открытие и закрытие). При этом ей необходимо держать давление равное примерно 200 БАРам и более, открывая и перекрывая ток жидкости. Во время эксплуатации распылитель изнашивается: его рабочие поверхности меняют геометрическую форму. При анализе состояния поверхностей, которые отработали свой ресурс, выяснилось что основными видами износа, в результате которых распылитель теряет свою способность работать явились:
- Износ корпуса и уплотнительных конусов иголки;
- Износ направляющих цилиндрических поверхностей корпуса и иголки;
- Образование «заусениц» на торце иглы.
Второй вид износа ведёт к существенному уменьшению гидравлической плотности распылителя. И при появлении чрезмерного зазора между работающими поверхностями значительная часть топлива, направляемая насосом высокого давления в цилиндр для сгорания, уходит через обратный трубопровод в бак топливной жидкости автомобиля, что ведёт к нарушению расчетных параметров, применяемых в отношении двигателя. В первую очередь двигатель станет неустойчиво работать на оборотах вхолостую.
Третий вид износа может стать причиной заклинивания иглы в корпусе распылителя и привести к его аварийной остановке. При анализе вышеизложенных причин образования износов напрашиваются выводы:
- Причину появления «заусениц» на торце иглы распылителя следует связывать с пластической деформацией металла, которая появляется вследствие циклических нагрузок (удары иглы о деталь, которая ограничивает высоту её же подъема). Это является следствием низкого качества материала иглы.
- Износ направляющих цилиндрических поверхностей иглы и корпуса распылителя носит в себе абразивный характер. Эти поверхности изнашиваются вследствие попадания в зазор между ними мелких частичек. Наиболее сильно поверхности изнашиваются в их нижней части, т.к. по мере нисходящего движения по зазору абразивные частицы постепенно разрушаются и перестают царапать поверхности. Вышеописанный вид износа не присутствует на распылителях автомобилей, имеющих хорошую систему очистки топливной жидкости.
- Механизм износа, касающийся уплотнительных конусов более сложен. Причиной их износа можно считать кавитацию. В местах нахождения уплотнительных поверхностей распылителя диз. топливо проходит через достаточно сильно суживающееся пространство, где скорость (v) его течения резко возрастает, а давление (р), по закону Бернулли, падает. Топливная жидкость в этих местах закипает, то есть образуется очень большое количество микропузырьков. Эти микропузырьки в момент прекращения потока жидкости захлопываются, потому что давление (р) в рассматриваемом объеме (V) резко возрастает. Теоретические основы этого явления широко известны и описаны в литературе. В процессе захлопывания пузырьки создают в своих микрообъемах огромное давление (р) и те из пузырьков, которые оказываются непосредственно на границе объема постепенно разрушают мельчайшие частицы металла. Усилителем (катализатором) этого явления становится наличие в дизтопливе микрочастичек воды. Вода катализирует вредное влияние кавитации в связи с тем,что её температура закипания значительно ниже, чем у фракций дизтоплива, и образование мелких пузырей происходит гораздо более интенсивно. Абсолютно устранить влияние кавитации (см.выше) на разрушение уплотнительных поверхностей распылителя почти невозможно. Вредные последствия данного явления можно лишь свести к минимуму применением для производства распылителей высококачественных и высокопрочных материалов, а также использованием хорошо очищенного дизтоплива.