Конспект 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.

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.

Рис. 6.15. Форсунка неохлаждаемая

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

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