Tłok pompy wtryskowej paliwa 00U217/U217 – Optymalizacja stopnia sprężania i zarządzanie objętością martwą w pompach rzędowych Weifu o dużej wydajności

W pompach wtryskowych oleju napędowego zależność pomiędzy objętością skokową (przesunięciem tłoka) a objętością pozostałą w górnym martwym punkcie (objętość martwa) określa szybkość wzrostu ciśnienia i maksymalne osiągalne ciśnienie wtrysku. Tłok pompy wtryskowej paliwa 00U217/U217, wyprodukowany przez firmę Weifu, został zaprojektowany z naciskiem na optymalizację stopnia sprężania-równowagę pomiędzy efektywną długością skoku a objętością martwą, która reguluje zdolność pompy do szybkiego i stałego wytwarzania wysokiego ciśnienia wtrysku. W przeciwieństwie do konwencjonalnych tłoków, dla których priorytetem jest objętość przetoczona bez uwzględnienia efektu objętości martwej, tłok 00U217/U217 posiada precyzyjnie wyprofilowaną koronę tłoka i cylinder, który minimalizuje objętość resztkową w GMP, osiągając stopień sprężania (objętość przemiatana do objętości martwej) wynoszący około 8,5:1. Przekłada się to na czas wytwarzania ciśnienia o 15% krótszy w porównaniu ze standardowymi tłokami o tej samej objętości skokowej, co zapewnia szczytowe ciśnienie wtrysku wyższe o 15–20 barów przy tej samej prędkości wałka rozrządu. W przypadku silników o dużej mocy oznacza to lepszą atomizację, lepszą wydajność spalania i wymierną redukcję emisji cząstek stałych-a wszystko to osiągnięte bez zwiększania momentu obrotowego napędu pompy.

Tłok 00U217/U217 ma średnicę nominalną 9,0 mm i skok 8,5 mm, co zapewnia objętość skokową 541 mm³-, co stanowi jedną z wyższych wydajności w gamie serii U. Koronka tłoka posiada fazę o 2 stopniach, która zmniejsza objętość martwą o 30% w porównaniu z tłokami o płaskiej koronie, zachowując jednocześnie wytrzymałość konstrukcyjną. Spirala sterująca jest szlifowana pod dokładnym kątem 21 stopni ± 0,15 stopnia, z promieniem krawędzi odcięcia mniejszym lub równym 0,018 mm. Powierzchnia tłoka jest wykończona do Ra 0,04 µm, a otwór cylindra docierany do Ra 0,03 µm, co pozwala uzyskać dopasowany luz 3,2–3,8 µm przy 20 stopniach. Przeciek wewnętrzny jest mniejszy lub równy 1,1 cm3/min przy ciśnieniu próbnym 100 barów. Przepływ statyczny przy pełnym stojaku i 1200 obr./min jest skalibrowany na 460–485 mm3 na skok, przy odchyleniach między jednostkami mniejszymi lub równymi ±1,6%. Materiał tłoka to stal wysokochromowa (odpowiednik 1.2358) o twardości rdzenia 58–62 HRC i powierzchni azotonawęglanej do 1000 HV. W skład zestawu wchodzi nakrętka zabezpieczająca (moment dokręcania 52–56 Nm) i zestaw podkładek o łącznej wysokości 42,5 mm.

Model 00U217/U217 przeznaczony jest do pomp rzędowych (konfiguracje typu MW i P) obsługujących silniki 6- i 8-cylindrowe o pojemności skokowej od 8,0 do 15,0 litrów. Nadaje się szczególnie do zastosowań wymagających wysokich ciśnień wtrysku i szybkiego wzrostu ciśnienia,-takich jak ciężkie samochody ciężarowe (500+ KM), szybkie silniki okrętowe i agregaty prądotwórcze, w których akceptacja obciążenia ma kluczowe znaczenie. Jest to również doskonały wybór do silników, które zostały wyposażone w elektroniczne sterowanie rozrządu, ponieważ charakterystyka szybkiego wzrostu ciśnienia tłoka upraszcza mapy rozrządu ECU. Weifu dostarcza ten tłok producentom OEM, w tym Weichai, Yuchai i FAW, i jest on dostępny za pośrednictwem kanałów sprzedaży części zamiennych w Azji Południowo-Wschodniej, Ameryce Łacińskiej i Afryce.

Redukcję objętości martwej w modelach 00U217/U217 uzyskano poprzez ścięcie denka tłoka o 2 stopnie, co zmniejsza przestrzeń pierścieniową pomiędzy tłokiem a cylindrem w GMP. Taka konstrukcja zwiększa stopień sprężania do 8,5:1 w porównaniu do 7,0:1 w przypadku standardowych tłoków. Rezultatem jest czas narastania ciśnienia wynoszący 0,25 ms do osiągnięcia 1200 barów przy 1200 obr./min. – o 12% szybciej niż w przypadku standardowych tłoków, co umożliwia wtrysk przy niższych prędkościach obrotowych silnika bez utraty jakości rozpylania.

Stopień sprężania 00U217/U217 można ocenić mierząc czas wytwarzania ciśnienia (PBT) za pomocą szybkiego czujnika ciśnienia na wylocie przewodu tłocznego. Zdrowy tłok wykazuje PBT wynoszący 0,25 ms ± 0,02 ms od początku sprężania do 1200 barów. Jeśli PBT przekracza 0,30 ms, efektywny stopień sprężania zmniejsza się-zazwyczaj z powodu zużycia denka tłoka lub gniazda cylindra albo zwiększonej objętości martwej spowodowanej erozją. Test ten można przeprowadzić na stanowisku badawczym.

❓ W jaki sposób fazowana korona wpływa na siłę tłoka?
Fazowanie o 2 stopnie usuwa minimalną ilość materiału z korony, zachowując wytrzymałość konstrukcyjną tłoka, jednocześnie znacznie zmniejszając martwą objętość. Analiza metodą elementów skończonych potwierdza, że ​​korona jest w stanie wytrzymać szczytowe ciśnienia do 1200 barów.

❓ Czy 00U217/U217 można stosować w silniku, w którym oryginalnie zastosowano tłok z płaską koroną?
Tak, pod warunkiem, że obudowa pompy i wymiary otworu beczki są zgodne. Należy jednak dostosować kalibrację pompy, aby uwzględnić lepszą charakterystykę wzrostu ciśnienia. Niezbędna jest kalibracja na stanowisku badawczym.

❓ Jaki jest wpływ zwiększonej objętości martwej na osiągi silnika?
Zwiększona objętość martwa zmniejsza efektywny stopień sprężania, spowalniając wzrost ciśnienia i zmniejszając ciśnienie wtrysku przy niskich prędkościach. Może to powodować słabą atomizację, zwiększone dymienie i zmniejszony moment obrotowy przy niskich prędkościach.

❓ Czy ten tłok jest kompatybilny z mieszankami biodiesla?
Tak, azotonawęglana powierzchnia zapewnia odporność na korozję. Jednakże wyższa lepkość biodiesla może nieznacznie zmniejszyć szybkość wzrostu ciśnienia; zaleca się kontrolę PBT po 1000 godzinach.

❓ Jak często należy mierzyć czas wytwarzania ciśnienia?
W przypadku pojazdów ciężarowych o dużej ładowności i agregatów prądotwórczych dokonywać pomiarów co 2000 godzin. Jeżeli PBT przekracza 0,30 ms, sprawdzić koronę tłoka pod kątem zużycia lub erozji.

❓ Jak przechowywać zapasowy tłok 00U217/U217?
Przechowywać w suchym pomieszczeniu o kontrolowanej temperaturze (15-25 stopni) i wilgotności poniżej 60%, w oryginalnym opakowaniu antystatycznym. Chronić okolicę korony przed kontaktem z twardymi powierzchniami.