Как изготавливают трубку форсунки дизельного двигателя: от стальной трубы до готовой детали

Трубка высокого давления для дизельной форсунки начинается с бесшовной прецизионной стальной трубы. Трубу режут в размер, снимают заусенцы и очищают, на каждом конце формуют уплотнительный конус, а затем гнут. Трубки для самых высоких давлений перед установкой на двигатель дополнительно подвергают предварительному напряжению изнутри. Описанная здесь последовательность опирается на два источника: сведения об исходной трубе взяты у немецкого производителя стальных труб Benteler, а сведения о концах, гибах и предварительном напряжении взяты из справочника Bosch по дизельным двигателям.

Из каких этапов состоит изготовление трубки форсунки?

Трубку форсунки делают так: режут бесшовную стальную трубу, формуют её концы и гнут. В источниках эти этапы не выстроены в одну последовательность; порядок, приведённый ниже, включая то, что идёт раньше, концы или гибы, является нашим выводом. Он опирается на следующее: исходная труба идёт первой, а конец можно формовать только на уже отрезанной трубе. Предварительное напряжение поставлено последним, потому что Bosch описывает его как операцию, которую выполняют до установки трубки на двигатель.

1. Исходная труба. Бесшовную трубу производят горячекатаной или холоднотянутой; прецизионная труба выходит из волочильного цеха (Benteler).
2. Резка и подготовка концов. Трубу распиливают в размер, снимают заусенцы и очищают; торцы подрезают и снимают с них фаски (Benteler).
3. Формовка концов. На конце высаживают уплотнительный конус из материала самой трубы (Bosch).
4. Гибка. Трубку гнут без резких гибов, с радиусом не менее 50 мм (Bosch).
5. Предварительное напряжение. Трубки для систем с давлением 1 400 бар и выше подвергают предварительному напряжению внутренним давлением (Bosch).

Первые два этапа можно выполнить уже на трубном заводе: Benteler пишет, что в его центрах резки трубу распиливают в размер, затем снимают заусенцы и очищают.

Из какой стальной трубы делают трубку форсунки?

Трубки форсунок делают из бесшовной стальной трубы, потому что трубка должна выдерживать максимальное давление системы и очень большие колебания давления. В справочнике Bosch Diesel Engine Management сказано: «Трубки представляют собой бесшовную прецизионную стальную трубу из спокойной стали с особенно однородной микроструктурой». В главе о системах с индивидуальными насосами сказано то же: «Поэтому применяют высокопрочные бесшовные стальные трубы».

Прочность определяет сторона трубы, которую никто не видит:

«Главным фактором, определяющим усталостную прочность трубки высокого давления при пульсирующем давлении, является качество поверхности внутренних стенок трубок, которое задаётся материалом и высотой неровностей профиля».

Bosch, Diesel Engine Management, с. 170

Усталостные трещины, возникающие из-за вибрации, разобраны в нашей статье о том, почему трубки форсунок трескаются.

Саму исходную трубу делают на трубном заводе. Среди преимуществ бесшовной трубы Benteler называет стойкость к высокому давлению, несущую способность и равномерную форму. Прецизионные трубы компании выходят из волочильного цеха, который, по словам компании, работает с жёсткими допусками и в размерах от 4 мм по наружному диаметру. На стане горячей прокатки компании трёхмерная система контроля сканирует поверхность трубы на дефекты по всей длине, не останавливая линию. В автомобильной брошюре, которую компания выпустила в 2016 году, трубки для впрыска дизельного топлива названы среди изделий, для которых она поставляет трубы. Benteler входит в число производителей стальных труб, чьи трубы использует RSS Kumru.

Как формуют конус и когда надевают гайку?

В соединении, которое описывает Bosch, конус не является отдельной деталью: уплотнительный конус может быть сформован из основного материала. Накидная гайка вдавливает конус в штуцер и создаёт уплотнение. В некоторых исполнениях добавляют упорную шайбу, которая равномернее распределяет усилие гайки по конусу. К этому прилагается одно правило: «Проходной диаметр конуса не должен быть сужен, так как это препятствовало бы потоку топлива». Такие конусы, как сказано в справочнике, обычно изготавливают в соответствии с DIN 73 365.

Ни в одном из этих источников не сказано, когда надевают гайку. Наш вывод из описания Bosch: гайка упирается в заднюю сторону конуса, поэтому конус не может пройти через неё, и гайка должна быть на трубке до того, как сформуют второй конец. Как измеряют и описывают готовый конус, рассказано в отдельной статье.

Какое правило действует для гибов?

Правило Bosch короткое: «Все трубки высокого давления прокладывают так, чтобы не было резких гибов. Радиус гиба не должен быть меньше 50 мм». Гибы, говорится там же, компенсируют разные расстояния между выходами насоса или топливной рампы и цилиндрами; так каждый цилиндр можно питать трубкой одной и той же длины.

Какие трубки подвергают автофретированию?

Автофретирование, то есть предварительное напряжение трубки внутренним давлением, применяют не к каждой трубке. Bosch говорит о «трубках высокого давления с предварительным напряжением», которые отвечают особенно жёстким требованиям, «для систем с давлением 1 400 бар и выше», и описывает обработку:

«Перед установкой на двигатель эти специальные трубки подвергают чрезвычайно высокому давлению (до 3 800 бар). Затем давление резко сбрасывают. При этом материал на внутренних стенках трубок сжимается, что повышает их внутреннюю прочность».

Bosch, Diesel Engine Management, с. 170

Зачем трубке покрытие и очистка?

Наружное покрытие защищает от ржавчины, а очистка не пускает частицы в систему впрыска. Benteler пишет на странице об обработке труб, что оцинковывает наружную поверхность своих труб и поверх покрытия без шестивалентного хрома может дополнительно нанести уплотняющий состав или органическое финишное покрытие для защиты от коррозии.

Почему нужна чистота, Bosch объясняет там, где в справочнике описаны компоненты высокого давления системы common rail: по мере роста характеристик системы обработка должна была стать предельно точной, со всё более жёсткими допусками и посадками. В разделе о топливном фильтре Bosch указывает следствие: частицы вызывают преждевременный износ высокоточных компонентов системы впрыска.

О том, что остаётся после самого производства, в справочнике сказано прямее: «Частицы, оставшиеся после производства, могут привести к повышенному износу или даже к полному отказу узла». Допустимый размер частиц, говорится там же, продолжают уменьшать, а чистоту деталей в ходе производства измеряют анализом изображений под световым микроскопом.

Те же соображения действуют и в мастерской. В сервисных инструкциях для дилеров по автомобилям с 6,7-литровым дизелем, пересмотренных в июне 2024 года, FCA US отмечает, что форсунки, топливные трубки высокого давления и топливный насос высокого давления (ТНВД) изготавливают с очень жёсткими допусками, а грязь может вызвать быстрый износ и засорить отверстия распылителей форсунок.

Что из этого следует при установке новой трубки?

Из этого следуют четыре вещи.

1. Закрывайте каждый открытый конец. В тех же инструкциях FCA US предписано после разборки закрывать заглушкой или накрывать любую открытую деталь, а перед сборкой проверять каждую деталь на грязь и смазку и при необходимости очищать её.
2. Не укорачивайте трубку и не подгибайте её, чтобы она дотянулась. Правило Bosch: «При обслуживании и ремонте никогда не следует устанавливать трубки других размеров».
3. Посмотрите на отверстие конуса. По правилу Bosch суженное отверстие препятствует потоку топлива.
4. Заказывайте по номеру детали или по полным размерам. Bosch отмечает, что длина, диаметр и толщина стенки влияют на впрыск и что предписанные размеры необходимо строго соблюдать.