Форсунки с много дырчатыми распылителями

Распыливание топлива

Факел топлива, вылетающего с большими скоростями из соплового отверстия, состоит из центральной части — струи, включающей грубо распыленные частицы топлива и оболочку, содержащую большое число отрываемых воздухом расходящихся нитей и мелких частиц. Компактная стержневая часть факела обладает значительной энергией и движется с большой скоростью, глубоко проникая в массу сжатого в камере воздуха.

Дробление струй происходит под воздействием внешних сил аэродинамического сопротивления воздуха. Чем выше скорость движения струи и чем выше давление в камере сжатия, тем быстрее происходит распад струи на мельчайшие капли. На распад также влияют давление впрыскивания топлива, определяемое суммарным сопротивлением сопловых отверстий (их диаметром) и вязкость топлива. С уменьшением диаметра сопловых отверстий давления и скорость истечения растут и, соответственно, увеличивается мелкость распыливания, увеличивается угол конуса струи факела распыла и уменьшается его длина. Это сегодня широко используется в современных двигателях для повышения эффективности сгорания тяжелых высоковязких топлив. С ростом вязкости топлива увеличиваются силы поверхностного натяжения, препятствующие распаду струи. При распыливании образуется меньше мелких капель и увеличивается число и размер крупных частиц. Уменьшается угол конуса распада струи и увеличивается ее длина, в связи с чем возникает опасность ее касания открытых поверхностей стенок рабочей втулки и донышка поршня. Топливо, оседающее на этих поверхностях сгорает неполностью, что вызывает нагароотложения и перегрев, который может привести к сквозному прогоранию поршней (алюминиевые поршни) или появлению трещин (чугунные). Это требует уделять особое внимание подогреву тяжелых топлив до температур, которые обеспечили бы его вязкость перед подачей в ТНВД не более 10-12 сСт.

С увеличением диаметра сопловых отверстий

В эксплуатации происходит вследствие их эрозионного изнашивания, падают давления распыливания и увеличивается число и размер крупных частиц. Поэтому все ведущие фирмы требуют периодически проверять диаметр отверстий и не допускают к дальнейшей эксплуатации распылители, в которых диаметр отверстий превышает номинал на 10 и более %.

Исследования, проведенные фирмой МАN на двигателях МС, показали, что объем внутренней полости соплового наконечника играет существенную роль в образовании в цилиндрах сажистых частиц и углеводородов (СН), а также коксование сопловых отверстии.

Уменьшение этой полости на 15%, (справа), достигнутое путем введения в канал сопла золотника, изготовленного за одно целое с иглой (см. рис. 1) позволило существенно улучшить чистоту выхлопа.

Распылители — стандартный (слева) и с уменьшенным объемом камеры сопла (справа).
Рис. 1 Распылители — стандартный (слева) и с уменьшенным объемом камеры сопла (справа).

К уменьшению объема камеры сопла сегодня прибегают и при производстве форсунок средне-оборотных двигателей.
В большинстве случаев отверстия в распылителях сверлятся. На выходе сверла образуются заусенцы, провоцирующие образование вихрей, приводящих к кавитационно-эрозионным разрушениям и быстрому износу отверстий.

Поэтому, во избежание отмеченных явлений, ряд фирм обладающих технологическими возможностями, применяют скругление кромок отверстий, чем существенно продлевают их ресурс (см. рис. 2).

Скругление кромок отверстий
Рис. 2 Скругление кромок отверстий

В мало и среднеоборотных двигателях в целях удешевления изготовления и замены сопловых наконечников при их износе сопла изготавливают отдельно от основного корпуса распылителя.

Рекомендуем к прочтению:

Форсунки

Ноябрь, 26, 2016 172 0
Читайте также