Тепловое состояние и охлаждение форсунок

В общем случае, количество подводимого к распылителю форсунки тепла определяется температурой газов t газ в камере сгорания и величиной площади их соприкосновения с распылителем F_p:

$q_1 = q_2–q_3 F_{\mathrm{p}} {\alpha }_{\mathrm{газ}} (f_{\mathrm{газ}}–f_{\mathrm{расп}})$

q₁ и q₂ — количества тепла, передаваемые распылителю через его торцевую 1 и цилиндрическую 2 поверхности (рис. 1), q₃ — количество тепла, отводимое с впрыскиваемым топливом, F_p — площадь распылителя, соприкасающаяся с газами.

Рекомендуем к прочтению: Принцип действия ТНВД со смешанным регулированием подачи

С увеличением F_p количество передаваемого в распылитель тепла растет.

Естественен вывод, что для уменьшения тепловых потоков целесообразно идти на сокращение лобовой и цилиндрической поверхностей распылителя, а также — его бокового зазора в крышке (но не менее 0,5 мм в двигателях средней размерности и 1 мм в более крупных).

В противном случаев при появлении в зазоре нагара не исключены заклинивание и деформации распылителя. Заметим, что зазоры в паре «игла-направляющая» не превышают 5-10 микрон и поэтому даже небольшие деформации в связи с перегревом и последующим расширением распылителя приводят к заклиниванию иглы в направляющей. Кроме того, при температурах свыше 160-180 °С на теле иглы образуются лаковые отложения, также способствующие заклиниванию, а сопловые отверстия забиваются коксом.

• α_газ — коэффициент теплоотдачи от газов;
• t_газ — средняя заменяющая температура газов;
• t_p — температура стенок соплового наконечника.

В целях снижения температур распылителей в малооборотных и среднеоборотных форсированных двигателях ввели охлаждение форсунок, используя для этого воду, масло или топливо.

Читайте также: ТНВД двигателей

Наиболее эффективным явилось использование воды, что и было реализовано в распылителях двигателей Зульцер RD, RND-a и RND-M-6.