Форсунки

Конструкция

Форсунки служат для непосредственного впрыскивания топлива в цилиндр двигателя, распиливания его на частицы с размером не более 5-30 μк и распределения их внутри камеры сгорания.Представленная на рис. №1 форсунка размещается в крышке цилиндра и состоит из двух основных элементов корпуса 1 и распылителя 2, прижимаемого к корпусу накидной гайкой 3. Топливо от насоса подводится через штуцер 5 к каналу 4, откуда попадает в кольцевую выточку 10 на торце распылителя и по трем каналам 8 подается в полость 9 распылителя. Клапан 12 служит для выпуска воздуха.

Игла 10 распылителя через болт 6 нагружена пружиной 11, затяг которой может регулироваться болтом 6. Изменением силы затяга регулируется давление отрыва иглы от седла (начальное давление впрыскивания — Р_фо. При закрытом положении игла своим конусом сидит на конусе сопла и препятствует проникновению топлива в ниже расположенную камеру сопловых отверстий.

Положение иглы определяется действием двух сил: силы затяга пружины Р_пр, прижимающей иглу к седлу, и силы давления топлива Р_ф, действующей на дифференциальную площадку:

f_фо — f^‘_фо= π d_и² / 4 — π d_к² / 4 — см. рис. №2.

С повышением давления до:

P_фо = P_пр / (π d_и² / 4 — π d_к² / 4),

игла поднимается до упора и сила давления топлива теперь будет действовать уже на всю площадь поперечного сечения иглы:

f _и = π d_и² / 4

удерживая ее в этом положении до падения давления до Р_фз.

Последнее находится из следующего выражения:

Р_фз = Р_пр / π d_к² / 4

Таким образом, давление закрытия иглы ниже давления, при котором она открывается и распыливание топлива в этой фазе впрыска существенно хуже.

Высота подъема иглы форсунки ограничивается упором и в зависимости от размеров форсунки и количества пропускаемого ею топлива находится в пределах 0,5-1,5 мм. С увеличением хода иглы растут динамические силы ее удара о седло и упор, что приводит к появлению наклепа и потере плотности посадки иглы. Посадочный конус иглы обычно принимается равным 60°. Посадочный конус седла в целях достижения узкой притирочной поверхности посадки, при которой достигается наиболее высокая плотность, принимается на 2° меньше.

Игла и ее направляющее отверстие в распылителе являются прецизионными и изготовлены с высокой точностью. Путем селективного подбора выбирают пару «игла — направляющая» такой, чтобы зазор между ними укладывался в заданный технологический допуск, величина которого зависит от размеров, теплового режима работы, вязкости используемого топлива и находится в пределах 5-12 микрон.

Скомплектованная таким образом пара является «неразлучной» и при эксплуатации их замена должна производиться только парами, без перекомплектации.

По типу запорных органов и распыливающих отверстий применяются следующие виды распылителей:

Клапанные многодырчатые (рис. №2) — получили наибольшее распространение в основном в двигателях с непосредственным впрыском, количество отверстий — от 1 до 9, диаметр 0,20-1,5 мм.

Клапанные однодырчатые (рис. №3, а); применяются в предкамерных двигателях, для которых наилучшей формой распыливания является сосредоточенный факел с малым углом конуса и с большой пробивной способностью.

Штифтовые имеющие одно сопловое отверстие; применяют в сравнительно маломощных дизелях с разделенными камерами сгорания. Штифтовый распылитель с цилиндрическим штифтом (рис. №3, б) имеет постоянное сечение истечения и образует сосредоточенный факел с малым углом конуса. У штифтового распылителя (рис. №3, в) штифт выполнен в виде двух усеченных конусов, сложенных меньшими основаниями. Штифты выполняются с различными углами при вершине нижнего конуса (от 0 до 50°), благодаря этому в процессе движения штифта угол конуса распыливаемого факела изменяется в широких пределах, захватывая все большее пространство камеры сгорания.

а) клапанный однодырчатый;
б) штифтовый цилиндрический;
в) штифтовый конический.