ROZPYLACZ
WTRYSKIWACZA
SILNIKA
SPALINOWEGO
WYSOKOPRĘŻNEG
O

PRZEDSTAWIENIE WYROBU

Rozpylacz jest częścią wtryskiwacza odpowiedzialną za
rozdrobnienie strugi oleju napędowego oraz wtryśniecie
jej odpowiedniej dawki do komory spalania silnika pod
odpowiednim kątem oraz ciśnieniem.

WARUNKI
PRACY
ROZPYLAC
ZA

WYSOKA TEMPERATURA

Może ona pochodzić z:

-spalania mieszanki paliwowo-

powietrznej, w silnikach

wysokoprężnych dochodzi do ok. 2270°C,

jednak proces ten trwa max. kilkadziesiąt

milisekund, a komora cały czas zasilana

jest świeżą chłodną mieszanką, dlatego

średnia temperatura w komorze wynosi

do 900°C. Nie jest to jednak temperatura,

do której nagrzewa się rozpylacz, gdyż w

ciągły sposób chłodzony jest paliwem

przez niego przepływającym
-świecy żarowej, która rozgrzewa się do

ponad 1000°C i nagrzewa komorę

spalania przed uruchomieniem silnika do

ok. 850°C

ZMĘCZENIE CIEPLNE

Cykliczne zmiany temperatur w komorze silnika

2270°C podczas zapłonu

-20°C temperatura zasysanego powietrza(np.zimą)

ZMIENNE OBCIĄŻENIA
MECHANICZNE

W korpusie rozpylacza występuje cykliczna
zmiana naprężeń spowodowana wzrostem
ciśnienia oleju napędowego nawet do 300bar i
jego spadkiem w chwili wtrysku.

TARCIE

Tarcie pary precyzyjnie pasowanej:

rozpylacz iglica domykająca wypływ paliwa

Podczas pracy
wtryskiwacza występuje:
-tarcie ślizgowe płynne
na pobocznicy walca iglicy
i rozpylacza
-tarcie półsuche w
stożku domykającym
otworki(klinowanie się obu
elementów).

EROZJA

We wnętrzu rozpylacza oraz przez otworki przepływa
pod dużym ciśnieniem olej napędowy(niekiedy
zanieczyszczony), który przez oddziaływanie
mechaniczne powodować może ubytki
powierzchniowe oraz zmianę wymiarów, np:
-zwiększenie luzu w pasowaniu iglica-rozpylacz
-zwiększyć średnice otworków(pogorszenie
właściwości rozpylających.

KAWITACJA

Niszczenie kawitacyjne (ang.

cavity = dziura, ubytek)

otworków występuje podczas

gwałtownego rozprężenia

cieczy podczas wtrysku.

Lokalny spadek ciśnienia

statycznego prowadzić może do

wrzenia cieczy i tworzenia się

pęcherzyków gazu. Kiedy paliwo

zaczyna opuszczać obszar

szybkiego przepływu(otworku),

ciśnienie statyczne ponownie

rośnie. Pęcherzyki zapadają się,

a często gwałtownie

implodują, co wytwarza fale

uderzeniowe i powierzchnia

otworków ulega powolnemu

niszczeniu.

Implozja

=

przeciwieństwo

eksplozji

ŚRODOWISKO KOROZYJNE

Powierzchnia wewnętrzna - wypełniona jest

olejem napędowym, który nie powoduje korozji na

elementach układu wtryskowego. W obecnych

paliwach stosuje się również inhibitory korozji co

zabezpiecza przed tym niekorzystnym zjawiskiem.
Powierzchnia zewnętrzna wraz z otworkami-

film olejowy osiadający na rozpylaczu w wyniku

spalania się oleju napędowego skutecznie chroni

rozpylacz przy zgaszonym silniku, jednak podczas

jego pracy może występować korozja

wysokotemperaturowa na powierzchni

rozpylacza(obecność w gazie takich produktów

spalania jak np. tlenki siarki czy siarkowodór)

EWENTUALNE
USZKODZENIA

Rozpylacz może ulec uszkodzeniu wskutek:
-mechanicznego zatarcia się
przesuwających się elementów,
spowodowane głównie zanieczyszczonym
paliwem;
-ciernego zużycia przylgni iglicy
(przeciekanie paliwa, nie trzymanie ciśnienia);
-zmianie geometrii oraz wymiarów
otworków(utrata właściwości rozpylających).

REGENERACJA

Zjawisko regeneracji rozpylaczy pojawiło
się w czasach kiedy brakowało wszelkich
części zamiennych do pojazdów. Warsztaty
naprawcze dużych baz transportowych z
konieczności wprowadziły procesy naprawcze
części, w tym rozpylaczy, gdyż była to
jedyna możliwość zapewnienia ciągłości
pracy taboru. Naprawy te były wykonywane
mimo świadomości, że żaden proces
regeneracji nie jest w stanie przywrócić
najważniejszych parametrów pracy
rozpylacza a w istocie  powoduje
bezpowrotną utratę elementów geometrii i
charakterystyki wypływu, co w praktyce
oznacza jego zniszczenie.

RECYKLING

Rozpylacz wtryskiwacza(oryginalny i seryjnie

zamontowany w silniku pozwala na przejechanie 200-

300tysięcy kilometrów bez konieczności jego wymiany.

Przebieg ten przekłada się wiec na około 10lat.

W celu zbadania materiału jednego z rozpylaczy

dostępnych na rynku pochodzącego z układu Common

Rail CDI z silnika Mercedesa wykonano mikroanalizę

rentgenowska EDS. Materiał okazał się stalą stopową z

niską zawartością składników stopowych( jedynie 2%Cr i

1,5%Ni) stal tą można zakwalifikować do złomu

stalowego wsadowego.
W związku z niewielką masą oraz jednolitym

materiałem w całej objętości idealnie nadaję się na

wsad żelazny( do przetopu w piecu bez konieczności

zmiany kształtu bądź oczyszczania).

MIKROANALIZA RTG EDS

Element

keV

Wt%

At%

Cr

5,414

2,05

2,20

Fe

6,403

96,43

96,35

Ni

7,477

1,53

1,45

Total

 

100,00

100,00

Zawartość węgla nie była możliwa do sprawdzenia, gdyż
badanie części używanej z silnika dałoby nieprawdziwe wyniki,
jednakże przy tak małej zawartości składników stopowych
spodziewać się można podwyższonej zawartości węgla(warunki
pracy- tarcie)

TECHNOLOGIA WYTWARZANIA

Rozpylacze to części, których wielkość
zazwyczaj nie przekracza 5cm długości i 2cm
średnicy, dlatego wytwarza się je za pomocą
obróbki skrawaniem z gotowych
półproduktów jakimi są pręty.

Technologie wytwarzania:
-zewnętrzna bryła powstaje w wyniku
toczenia i szlifowania;
-otwory wewnętrzne wytwarzane są za
pomocą precyzyjnego wiercenia lufowego;
-otworki rozpylające uzyskuje się stosując
elektrodrążenie.

PREZENTACJA
MATERIAŁÓW

STAL NARZĘDZIOWA SZYBKOTNĄCA
SW7M

Stal

Skład chemiczny [%]

C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

W

V

Co

Cu

SW7

M

0,8

2-

0,9

2

MAX

0,4

MAX

-0,5

MAX

0,03

MAX

0,03

3,5-

4,5

MAX

0,4

4,5-

5,5

6,0-

7,0

1,7-

2,1

MAX

0,5

MAX

0,3

SW7M to najpowszechniej stosowana stal szybkotnąca, o dobrej
ciągliwości, udarności i odporności na ścieranie przy temperaturze
pracy do 600°C. HSS cechuje się dużą stabilnością wymiarową.

hartowanie

1170 - 1270 [°C]

odpuszczanie 550 - 570 [°C]

KRZYWA ODPUSZCZANIA NW7M

Twardość:
-w stanie zmiękczonym
207 - 269 HB
Twardości po hartowaniu
i odpuszczaniu znajdują
się na krzywej
odpuszczania tej stali:

STAL NARZĘDZIOWA DO
PRACY NA GORĄCO WCLV

Stal

Skład chemiczny [%]

C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

W

V

Co

Cu

WCLV

0,35

-

0,45

0,2

0,5

0,8

-1,2

MAX

0,03

MAX

0,03

4,5-

5,5

MAX

0,35

1,2-

1,5

MAX

0,3

0,8-

1,1

MAX

0,3

MAX

0,3

WCLV jest stosowana na narzędzia do obróbki plastycznej na gorąco i
do budowy form odlewniczych narażonych na bardzo wysokie
temperatury w czasie pracy. Wymaga się, by stale te zachowały swoje
właściwości do temperatury +600°C. Osiąga się to poprzez
zastosowanie wolframu i molibdenu.

hartowanie

1000 - 1050 [°C]

odpuszczanie 450 - 550 [°C]

KRZYWA ODPUSZCZANIA WCLV

Twardość:
-w stanie zmiękczonym
229HB
Twardości po hartowaniu
i odpuszczaniu znajdują
się na krzywej
odpuszczania tej stali:

INCONEL 625

Fe

Skład chemiczny [%]

C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

Cb+

Ta

Al.

Co

Cu

5

MAX

0,1

MAX

0,5

MAX

-0,5

MAX

0,01

5

MAX

0,01

5

20-

23

MIN

58

8-10

3,15

-

4,15

MAX

0,4

MAX

1

MAX

0,5

INCONEL® jest zarejestrowanym znakiem
handlowym Special Metal Corporation
Odnosi się do rodziny austenitycznych
nadstopów niklowo-chromowych (tzw.
SuperAlloys).
Stopy Inconel są zazwyczaj używane do pracy w
wysokiej temperaturze. Należą do grupy stopów
żaroodpornych i żarowytrzymałych.
Niska rozszerzalność cieplna – stosuje się
przy budowie reaktorów jądrowych.
Wysoka wytrzymałość 480MPa bez
konieczności utwardzania
Twardość 35HRC

STAL ŻAROWYTRZYMAŁA H5M

Stal ferrytyczno perlityczna- stosowana do produkcji części kotłów,
rekuperatorów, części pomp ,pokrywy itp. żaroodporna w powietrzu
do temperatury około 650oC, pod obciążeniem może pracować w
temperaturze do 500oC.

Stal

Skład chemiczny [%]

C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Mo

W

V

Co

Cu

H5

M

MAX

0,15

MAX

0,5

MAX

0,5

MAX

0,03

5

MAX

0,03 4,5-6

MAX

0,5

2-2,5

-

-

-

-

DOBÓR

Wymagania

a

HSS NW7M

Stal do pracy na

gorąco

INCONEL 625

Stal żaro-

wytrzymała

H5M

a

b

g

b

g

b

g

b

g

Twardość [HRC]

0,25

100

25

80

20

40

10

30

7,5

Skrawalność

0,15

100

15

90

13,5

50

7,5

90

13,5

Współczynnik

przewodzenia ciepła

0,20

70

14

100

20

80

16

90

18

Odporność

korozyjna

0,25

60

15

60

15

90

22,5

100

25

Zmienność

wymiarowa

0,15

95

14,

25

50

7,5

100

15

60

9

suma

1

 

83,5

 

76,5

 

71

 

73

STAL NARZĘDZIOWA SZYBKOTNĄCA
ZOSTAŁA WYŁONIONA PRZEZ DOBÓR
MATERIAŁU NA ROZPYLACZ METODĄ
WŁAŚCIWOŚCI WAŻONYCH. MA TO TEŻ
SWOJE POKRYCIE W KATALOGACH FIRM
PRODUKUJĄCYCH ROZPYLACZE, GDZIE W
KARCIE CHARAKTERYSTYKI JAKO MATERIAŁ
WIDNIEJE HSS