CN114951174A - 火焰筒内积碳在线清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明是火焰筒内积碳在线清洗方法，包括步骤如下：①依次分解需要清洗火焰筒的燃油喷嘴；②清洗喷嘴安装在清洗管上，软管压块组件位于导向管水平端的正上方；③调整好工作程序；④开启设备，清洗喷嘴的射流压力不小于100Mpa；⑤待清洗程序结束后，用孔探仪检查积碳是否清洗干净，若未清洗干净，重复③‑④进行清洗，并再次检查，直到清洗合格；⑥清洗下一个火焰筒；⑦按发动机起动前准备及起动工艺说明书中要求进行1‑3次冷运转，吹除发动机中的积水和炭块。本发明可以实现在不将发动机上的火焰筒拆卸下来的前提下，实现发动机火焰筒在线清洗积碳，清洗相对之前从发动机上拆卸下来清洗省时省力，维修成本低，工作效率高。

Description

火焰筒内积碳在线清洗方法

技术领域

本发明涉及火焰筒清洗技术领域，尤其涉及火焰筒内积碳在线清洗方法。

背景技术

积碳是燃油发动机经常出现的现象，结焦积碳的形成是烃类燃料裂化、热解和氧化之后，化学反应产物在燃烧室零件炙热表面上缩合和焦化的结果。当燃料发生缩合和焦化时，就会在零件表面形成胶质、沥青质、羟基酸、碳沥青质、焦油沥青质以及其它化合物。结焦积碳的生成比较复杂，它与发动机结构以及使用的燃料的种类、发动机所处的工作条件以及发动机的工况等多方面密切相关。

积碳生成会对发动机的运行产生危害。以汽车的发动机为例，燃油和进气系统内的积碳也是许多最常见的故障原因之一。

气门上的积碳一方面占据了进气空间，使充气效率降低，直接影响汽车的动力性；另一方面干燥的积碳还将吸附大量可燃混合气中的汽油分子，破坏原有的混合气浓度，这将导致失火、冷起动困难和油耗升高，更严重的积碳还会使气门封闭不严等。

喷油嘴上堆积不等的积碳影响了喷油雾化状况，造成各缸工作不协调，引起明显的发动机抖动。

燃烧室内的积碳使燃烧室容积变小，压缩比提高，发动机产生爆震。

积碳对发动机运行产生的危害不胜枚举，因此清除发动机的积碳成为发动机维修保养的重要工作。

为了清除积碳，人们采用了多种方法。常见的有:

1)、手工操作的机械清理方法。

这是一种最古老的方法，靠人工采用钢丝刷。刮刀等利器。直接将积碳从设备的附着处清除，费时费力,也容易对设备造成伤害。

2)、化学溶剂浸泡。

积碳在软化剂的较长时间浸泡下，软化和基体的结合弱化。再靠人工从构件的表面剥离。

3)、超声波清除。

超声波是一种常用的清除表面污垢的方法，但必须将构件浸泡在液相中，使用场合受到限制。

4)、气动喷砂。

这也是一种产用于清除构件表面污垢的方法，主要控制气体的压力和磨料的种类，即可达到清除积碳而又不伤害构件的效果。

5)液相喷砂。

由于气相喷砂对周围的环境有较大的影响，因此，人们开始采用高速液流作为喷射磨料的手段，其效果和气喷砂是一致的，且有较好的环保效果。

6)、高压水射流。

以纯水作为情洗介质，液体以较高的速度射向被处理的工件表面，靠水流的动能转化为液体的静压，将积碳从构件的表面剥离。

7)、干冰清洗。

利用空气压缩机的强压气体作为载体，将干冰颗粒喷射到待清洗物体的表面，利用动量变化，升华，融化等作用。高速移动的固态干冰颗粒的能量转化使要清洁的物体表面上的污垢，油和残留杂质迅速冻结，从而凝结，变脆并被剥离，这是一种很有前途的清理方法。

但这些清除积碳的操作大多需要将已生成积碳的火焰筒，从发动机上拆下来，清除积碳的过程在线下完成。火焰筒从发动机上拆卸下来费时费力，不仅增加了维修的成本，也耽误了时间。如若火焰筒为飞机上的火焰筒则更难拆卸，每个飞机发动机上有多个火焰筒，拆卸时间更长。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供火焰筒内积碳在线清洗方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：火焰筒内积碳在线清洗方法，包括步骤如下：

①依次分解需要清洗火焰筒的燃油喷嘴，将燃油喷嘴从火焰筒中心孔拆卸下来，分解燃烧室外套正下方的漏油管、管路的固定堵盖；

②清洗喷嘴安装在清洗管上，清洗管的末端连有高压胶管，高压胶管用于连接喷水机，将清洗喷嘴通过发动机后机匣上的燃油喷嘴安装座孔、火焰筒涡流器中心孔安装到火焰筒中，并确认清洗喷嘴安装正确，软管压块组件安装到位，在清洗喷嘴伸入到火焰筒内部的过程中，通过导向管进行导向，导向管为弧形管，且靠近火焰筒的一端水平，另一端竖直，软管压块组件位于导向管水平端的正上方，软管压块组件和导向管配合作业，将清洗喷嘴和清洗管导入到火焰筒内；

③将辅助机械手、进给机构装配到位，调整好工作程序；

④再次确认清洗喷嘴、辅助机械手、进给机构装配到位后，开启设备，按下清洗开关，启动清洗程序，辅助机械手用于夹持高压胶管，进给机构用于清洗喷嘴清洗时，将清洗喷嘴推入火焰筒内，且清洗喷嘴沿火焰筒轴线方向做直线运动，清洗喷嘴的射流压力不小于100Mpa,清洗喷嘴因射流压力产生旋转，清洗喷嘴沿火焰筒轴线做直线旋转运动，通过水流将火焰筒内的积碳清洗掉；

⑤待清洗程序结束后，分解清洗喷嘴、辅助机械手、进给机构，然后用孔探仪检查积碳是否清洗干净，若未清洗干净，重复③-④进行清洗，并再次检查，直到清洗合格；

⑥继续对下一个需要清洗的火焰筒执行步骤③-⑤，清洗下一个火焰筒；

⑦按发动机起动前准备及起动工艺说明书中要求进行1-3次冷运转，吹除发动机中的积水和炭块。

清洗喷嘴为旋转高压喷头。

导向管的截面为U形。

清洗喷嘴的射流压力为100Mpa，射流与清洗喷嘴轴向垂直，则最大的靶距为火焰筒中心线到火焰筒内壁的距离，最大的靶距为95mm；

射流对积碳打击时，其总打击力不但与射流的压力、流量有关，而且与射流的靶距有直接关系，通常将射流对积碳表面的打击力最大时的靶距称为最佳靶距；

按照通常的看法，有效靶距为清洗喷嘴直径的200倍，即95/200＝0.5mm；

清洗工艺操作中，流量、压力和清洗喷嘴口径之间的关系可由公式:

确定，整理后可得

式中:d--清洗喷嘴直径cm,

P--驱动压力MPa

Q--喷嘴流量L/min

代入初选的数值的d＝0.05cm P＝100MPa,

最大打击力F_max及最佳靶距L_opt经过实践与数学分析得出如下关系式:

式中：P--射流压力MPa d--喷嘴出口直径mm；

由式可知，在最佳射程L_opt时，能获得最大总打击力F_max，可以据此经验算式对经验靶距的比值进行核对：

计算结果表明，解析式认定此时的有效靶距为喷嘴口径的100倍，两者的计算结果还是有差距的，一般说来高压力射流的有效倍数低，低压力射流的有效倍数高，解析式的计算结果更有可信度；

则有:

因此，清洗喷嘴(2)的喷嘴流量为21L/min。

此处的计算只是根据行业的共性数据进行的选型分析，具体操作数据的选择应根据实验结果确定。

清洗喷嘴上的喷水口设有若干，且若干喷水口圆周均布在清洗喷嘴上。

软管压块组件包括压块和安装在压块底部的尼龙轮，尼龙轮和导向管的水平端配合工作，使清洗喷嘴水平进入火焰筒内。

压块和导向管安装到发动机内腔用于安装燃油喷嘴的法兰上。

本发明的有益效果是：本发明可以实现在不将发动机上的火焰筒拆卸下来的前提下，实现发动机火焰筒在线清洗积碳，清洗相对之前从发动机上拆卸下来清洗省时省力，维修成本低，工作效率高。

附图说明

图1为火焰筒与导向管的连接关系图；

图2为清洗喷嘴与清洗管的连接示意图；

图中：1-火焰筒；2-清洗喷嘴；3-清洗管；4-高压胶管；5-压块组件；51-压块；52-尼龙轮；6-导向管；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图2所示，火焰筒内积碳在线清洗方法，包括步骤如下：

①依次分解需要清洗火焰筒1的燃油喷嘴，将燃油喷嘴从火焰筒1中心孔拆卸下来，分解燃烧室外套正下方的漏油管、管路的固定堵盖；

②清洗喷嘴2安装在清洗管3上，清洗管3的末端连有高压胶管4，高压胶管4用于连接喷水机，将清洗喷嘴2通过发动机后机匣上的燃油喷嘴安装座孔、火焰筒1涡流器中心孔安装到火焰筒1中，并确认清洗喷嘴2安装正确，软管压块组件5安装到位，在清洗喷嘴2伸入到火焰筒1内部的过程中，通过导向管6进行导向，导向管6为弧形管，且靠近火焰筒1的一端水平，另一端竖直，软管压块组件5位于导向管6水平端的正上方，软管压块组件5和导向管6配合作业，将清洗喷嘴2和清洗管3导入到火焰筒1内；

③将辅助机械手、进给机构装配到位，调整好工作程序；

④再次确认清洗喷嘴2、辅助机械手、进给机构装配到位后，开启设备，按下清洗开关，启动清洗程序，辅助机械手用于夹持高压胶管4，进给机构用于清洗喷嘴2清洗时，将清洗喷嘴2推入火焰筒1内，且清洗喷嘴2沿火焰筒1轴线方向做直线运动，清洗喷嘴2的射流压力不小于100Mpa,清洗喷嘴2因射流压力产生旋转，清洗喷嘴2沿火焰筒1轴线做直线旋转运动，通过水流将火焰筒1内的积碳清洗掉；

⑤待清洗程序结束后，分解清洗喷嘴2、辅助机械手、进给机构，然后用孔探仪检查积碳是否清洗干净，若未清洗干净，重复③-④进行清洗，并再次检查，直到清洗合格；

⑥继续对下一个需要清洗的火焰筒1执行步骤③-⑤，清洗下一个火焰筒1；

⑦按发动机起动前准备及起动工艺说明书中要求进行1-3次冷运转，吹除发动机中的积水和炭块。

清洗喷嘴2为旋转高压喷头。

导向管6的截面为U形。

清洗喷嘴2上的喷水口设有8个，且8个喷水口圆周均布在清洗喷嘴2上。

软管压块组件5包括压块51和安装在压块51底部的尼龙轮52，尼龙轮52和导向管6的水平端配合工作，使清洗喷嘴2水平进入火焰筒1内，压块51和导向管6安装到发动机内腔用于安装燃油喷嘴的法兰上。

进给机构为气缸、电动缸、液压缸、丝杠模组中的一种，用于间距驱动清洗喷嘴2在火焰筒1内直线运动。

当清洗喷嘴2的射流压力为100MPa(1000bar)时，可以顺利的完成清除积碳的要求。

清洗喷嘴2射流与清洗喷嘴2轴向垂直，则最大的靶距为火焰筒1中心线到火焰筒1内壁的距离，最大的靶距为95mm；射流对积碳打击时，其总打击力不但与射流的压力、流量有关，而且与射流的靶距有直接关系，通常将射流对积碳表面的打击力最大时的靶距称为最佳靶距；

按照通常的看法，有效靶距为清洗喷嘴2直径的200倍，即95/200＝0.5mm；

清洗工艺操作中，流量、压力和清洗喷嘴2口径之间的关系可由公式:

确定，整理后可得

式中:d--清洗喷嘴2直径cm,

P--驱动压力MPa

Q--喷嘴流量L/min

代入初选的数值的d＝0.05cm P＝100MPa,

最大打击力F_max及最佳靶距L_opt经过实践与数学分析得出如下关系式:

式中：P--射流压力MPa d--喷嘴出口直径mm；

由式可知，在最佳射程L_opt时，能获得最大总打击力F_max，可以据此经验算式对经验靶距的比值进行核对：

计算结果表明，解析式认定此时的有效靶距为喷嘴口径的100倍，两者的计算结果还是有差距的，一般说来高压力射流的有效倍数低，低压力射流的有效倍数高，解析式的计算结果更有可信度；

则有:

因此，清洗喷嘴(2)的喷嘴流量为21L/min。

此处的计算只是根据行业的共性数据进行的选型分析，具体操作数据的选择应根据实验结果确定。

本发明清洗全面覆盖可以得到保证：

在清洗的工艺参数确定后，结构设计就要保证射流能够对清洗面进行全覆盖。根据火焰筒1在发动机中的位置可知，采用清洗喷嘴2的前向运动和清洗喷嘴2的回转运动相互配合，实现对清洗面的全覆盖。高压胶管4为柔性高压管，可以通过发动机的折弯区，由于折弯区的位置有限，如何进入，要考虑柔性高压管的弯曲半径的需求。清洗喷嘴2与高压胶管4连接时，连接段刚性部分的长度,还要考虑到高压胶管4加压后整体刚度的增加，会增加推进的阻力，以及推行段的稳定性等因素，故在高压胶管4和清洗喷嘴2之间增加清洗管3，清洗管3为钢丝网骨架增强聚乙烯复合管、铠甲管、钢丝骨架管和胶管中的一种，清洗管3的直径小于高压胶管4的直径，清洗管3可以增加推行段的稳定性，必要时，可对工艺参数进行必要的调整，如降低工作压力，减少高压胶管4和清洗管3的弯曲半径等，满足根据结构设计的需要。

导向管6和压块组件5的设计是非常重要的，其弯曲半径和直径要适应清洗管3和高压胶管4的需求，不仅要保证清洗喷嘴2能够顺利通过，也要保证清洗喷嘴2在移动工作过程中始终在火焰筒1中心线上，同时还要保证在外部推进时不会造成高压胶管4的失稳状态。为了保证对清洗面的全覆盖，清洗喷嘴2为回转喷嘴，采用回转喷嘴是一种常见的办法，此处对清洗喷嘴2的尺寸限制很严，且外表面不能有棱角。

本发明的乏水和积碳渣的排出如下：

火焰筒1在发动机的内部，清除下来的积碳渣和乏水均应及时排出。乏水的排出相对说来比较简单，利用发动机对外的排口直接流到发动机外。清除下来的积碳残渣，可能被冲刷的火焰筒1以外，也可能留在火焰筒1内。为了利用发动机的外排口作为外排积碳残渣的通道，就需要从清洗通道通入大量的清水，作为冲刷水流，同时要求冲刷下来的积碳块要小于排液口直径。

另一种办法是渣水分离外排，即清洗时，只排水，不同步进行排渣的操作，在发动机冷试车时，靠高速气流将碎渣吹出发动机外。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.火焰筒内积碳在线清洗方法，其特征在于，包括步骤如下：

①依次分解需要清洗火焰筒(1)的燃油喷嘴，将燃油喷嘴从火焰筒(1)中心孔拆卸下来，分解燃烧室外套正下方的漏油管、管路的固定堵盖；

②清洗喷嘴(2)安装在清洗管(3)上，清洗管(3)的末端连有高压胶管(4)，高压胶管(4)用于连接喷水机，将清洗喷嘴(2)通过发动机后机匣上的燃油喷嘴安装座孔、火焰筒(1)涡流器中心孔安装到火焰筒(1)中，并确认清洗喷嘴(2)安装正确，软管压块组件(5)安装到位，在清洗喷嘴(2)伸入到火焰筒(1)内部的过程中，通过导向管(6)进行导向，导向管(6)为弧形管，且靠近火焰筒(1)的一端水平，另一端竖直，软管压块组件(5)位于导向管(6)水平端的正上方，软管压块组件(5)和导向管(6)配合作业，将清洗喷嘴(2)和清洗管(3)导入到火焰筒(1)内；

③将辅助机械手、进给机构装配到位，调整好工作程序；

④再次确认清洗喷嘴(2)、辅助机械手、进给机构装配到位后，开启设备，按下清洗开关，启动清洗程序，辅助机械手用于夹持高压胶管(4)，进给机构用于清洗喷嘴(2)清洗时，将清洗喷嘴(2)推入火焰筒(1)内，且清洗喷嘴(2)沿火焰筒(1)轴线方向做直线运动，清洗喷嘴(2)的射流压力不小于100Mpa,清洗喷嘴(2)因射流压力产生旋转，清洗喷嘴(2)沿火焰筒(1)轴线做直线旋转运动，通过水流将火焰筒(1)内的积碳清洗掉；

⑤待清洗程序结束后，分解清洗喷嘴(2)、辅助机械手、进给机构，然后用孔探仪检查积碳是否清洗干净，若未清洗干净，重复③-④进行清洗，并再次检查，直到清洗合格；

⑥继续对下一个需要清洗的火焰筒(1)执行步骤③-⑤，清洗下一个火焰筒(1)；

⑦按发动机起动前准备及起动工艺说明书中要求进行1-3次冷运转，吹除发动机中的积水和炭块。

2.根据权利要求1所述的火焰筒内积碳在线清洗方法，其特征在于，清洗喷嘴(2)为旋转高压喷头。

3.根据权利要求1所述的火焰筒内积碳在线清洗方法，其特征在于，导向管(6)的截面为U形。

4.根据权利要求1所述的火焰筒内积碳在线清洗方法，其特征在于，清洗喷嘴(2)的射流压力为100Mpa，清洗喷嘴(2)的喷嘴流量为21L/min。

5.根据权利要求1所述的火焰筒内积碳在线清洗方法，其特征在于，清洗喷嘴(2)上的喷水口设有若干，且若干喷水口圆周均布在清洗喷嘴(2)上。

6.根据权利要求1所述的火焰筒内积碳在线清洗方法，其特征在于，软管压块组件(5)包括压块(51)和安装在压块(51)底部的尼龙轮(52)，尼龙轮(52)和导向管(6)的水平端配合工作，使清洗喷嘴(2)水平进入火焰筒(1)内。

7.根据权利要求6所述的火焰筒内积碳在线清洗方法，其特征在于，压块(51)和导向管(6)安装到发动机内腔用于安装燃油喷嘴的法兰上。

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