Конспкт лекции Форсунки дизелей. Назначение принцип действия конструкции

Форсунки дизелей. Назначение принцип действия

Форсунки устанавливаемые в цилиндровой крышке, служат для впрыска и распыливания топлива. Топливо подается к форсунке насосом и распыливается, проходя через отверстия малого диаметра сопла распылителя. Форма и длина струи, тонкость распыливания зависят от давления впрыска, диаметра сопловых отверстий и их расположения, вязкости и плотности топлива. Для того чтобы вся порция топлива впрыскивалась в цилиндр при достаточно высоком давлении, канал, по которому топливо поступает к сопловым отверстиям, запирается иглой, нагруженной пружиной. Форсунки с запорной иглой называются форсунками закрытого типа; по способу запирания иглы их подразделяют на форсунки с механическим запором и гидрозапорные.

Распылители могут выполняться цельными (рис. 6.13) или составными. У цельного корпус 1 составляет одно целое с направляющей иглы 2 и сопловым наконечником 3. У составного распылителя сопловой наконечник съемный.

По типу запорных органов распылителей форсунки можно разделить на два вида:

клапанные (рис. 6.14. с, б, в), у которых запорная игла (клапан) и сопловые отверстия (одно или несколько) — постоянного сечения. Угол запорной поверхности конусной иглы а = 60° (см. рис. 6.14. а, б), у форсунки с плоским гнездом а =180° (см. рис. 6.14, в)

с штифтовым распылителем с коническим штифтом (рис. 6.14, г), имеющим переменную площадь истечения и переменный конус струи (а = 4 - 30°).

Одноструйные штифтовые распылители применяют в дизелях с предкамерным или вихрекамерным смесеобразованием, клапанные многоструйные (число сопловых отверстий 3-12) распылители с конусной или плоской запорной поверхностью — в дизелях с нераздельными камерами. Диаметр сопловых отверстий от 0,15 мм у маломощных дизелей до 1,1 мм у мощных малооборотных. Подъем иглы  = 0,4 - 1,4 мм. У форсунок дизелей с относительно небольшим диаметром цилиндра (D<400, мм), неохлаждаемые распылители. Циркуляционное охлаждение распылителей водой, топливом, или маслом применяют при использовании тяжелых топлив и в дизелях с большими размерами цилиндров.

Прецизионную пару игла-направляющая выполняют с минимальными зазорами (4-6 мкм). Пара составляет единый комплект, и замена отдельных ее элементов недопустима.

В закрытом состоянии, игла должна обеспечивать, полную, герметичность, исключающую возможность подтекания топлива между запорными поверхностями, иглы и гнезда, достаточную – плотность между иглой и направляющей, чтобы избежать значительных утечек топлива. Эти условия должны сохраняться во время эксплуатации в течение длительного времени (срок работы до переборки 1500—4000 ч).

Игла и направляющая работают на смятие, истирание и ударную нагрузку, при высоком давлении (до 150 МПа), большой скорости протекания топлива (до 200 м/с) и температуре (100—150 °С). Поэтому материал распылителя должен иметь высокую твердость, износостойкость, способность сохранять, геометрическую форму. Для изготовления распылителей применяют легированные стали. После изготовления детали подвергают цементации и дополнительной обработке холодом и старением. В целях уменьшения эрозионного разъедания сопловых отверстий отдельно выполненные сопловые наконечники изготавливают из стеллита

Неохлаждаемая форсунка устроена следующим образом (рис. 6.15). К корпусу 15 с помощью накидной гайки 14 крепят соплодержатель 11. Внутри его находится составной распылитель, состоящий из иглы 9, ее направляющей 12 и соплового наконечника (сопла) 10. Упор 13 служит для ограничения хода иглы устройство состоит из пружины 6 и штока 8. Нижняя тарелка 7 пружины опирается на верхний заплечик штока, верхняя упирается в упор 5 регулирующего устройства, которое состоит из стакана 3, ввернутого в корпус форсунки и зафиксированного стопором 4. Подвижный верхний упор 5, ввернутый в стакан 3, регулирует натяжение пружины и стопорится гайкой Регулировочное устройство сверху закрыто колпаком 1. Трубка высокого давления 19 штуцером 18 прикрепляют к корпусу форсунки. Фильтр высокого давления 17 (состоит из центрального патрона, и втулки, между которыми есть узкие щели) задерживает частицы окалины и продукты эрозионного износа, попадающие в топливо в системе высокого давления.

Через корпус форсунки и распылитель проходит топливо подводящий канал в полость а. Устройство для удаления воздуха из форсунки состоит из канала в верхней части корпуса, закрытого шариковым клапаном 16, прижатым к корпусу болтом 20. В форсунке двигателя Зульцер RD (рис. 6.16, а, 1, II, б) цельный распылитель 7 вместе с колпачком 9 прижат к корпусу 3 накидной гайкой 8. Между колпачком и распылителем имеется полость, через которую циркулирует охлаждающая вода. Шток 4 нажимного устройства помещен во втулке 6, ограничивающей ход иглы.

В корпусе форсунки и распылителе имеются каналы для подвода и отвода охлаждающей воды — с, подвода топлива — а, удаления воздуха d, отвода топлива — b, просочившегося через распылитель. Канал d запирается шариковым клапаном 11, который прижимается болтом 10. Штифт 5 обеспечивает совпадение отверстий в корпусе и распылителе. Натяжение пружины, регулируют изменением толщины шайбы 1 под подвижным упором 2.

В новой конструкции, форсунки двигателя. Зульцер RLB (рис. 6 16 ,в) в целях исключения перекоса и деформации распылитель затягивают не накидной гайкой, а болтами 12. Колпак, насаживаемый на распылитель и образующий полость охлаждения, ввиду наблюдавшихся в эксплуатации подтеканий охлаждающей воды в месте посадки, из сопла убран. Полость охлаждения образована непосредственно в корпусе. Сопловой наконечник 13 сделан съемным. Входные, кромки; сопловых отверстий скруглены, что способствует меньшему дросселированию давления топлива, сохранению в течение, длительного времени постоянства давления впрыска и длины струи. Более компактная струя позволила увеличить число сопловых отверстий и уменьшить их диаметр. Топливо по каналам в корпусе и распылителе форсунки поступает в полость под иглой и давит на верхний конус иглы. Преодолевая сопротивление пружины, игла поднимается, открывая сопловой канал, — происходит впрыск топлива в цилиндр. После отсечки в насосе давление топлива падает и пружина запирает иглу.

Давление открытия иглы указано в формуляре двигателя. Для двигателей с неразделенными камерами сгорания его пределы 15-30 МПа, Регулируют давление на стенде изменением силы затяжки пружины. После открытия игла давление впрыскивания возрастает в 2—3 раза вследствие сопротивления при проходе топлива через малые сопловые отверстия.

Максимальное давление впрыскивания зависит от скорости плунжера. На режиме полного хода в зависимости от способа смесеобразования, быстроходности и конструкции топливной системы при разделенных камерах сгорания и одноструйных или штифтовых форсунках оно равно 8—20 МПа, при неразделенных камерах и многоструйных форсунках 50— 160 МПа.

Рис. 6.16. Форсунки дизелей Зульцер

Воздух из форсунки удаляют перед пуском двигателя, прокачивая вручную ТНВД (при открытом воздушном клапане) до появления сплошной струи топлива из отверстия в корпусе форсунки (см. рис.6.16, б). Иглу проверяют периодически, так как во время работы двигателя она может зависнуть (из-за плохой фильтрации топлива, коррозии иглы, перегрева распылителя), что приведет к подтеканию форсунки, ухудшению распыливания и сгорания топлива.

Использованная литература

Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2007.- 260 с.

Стр. 185-186

Возницкий И. В. Судовые дизели и их эксплуатация / И.В.Возницкий, Е.Г.Михеев – М.:Транспорт, 1990. - 360 с

Стр. 124-128