dīzeļdzinēju sprauslas
Sprauslu iecelšana un prasības tiem
Sprauslu izmanto, lai padotu degvielu dzinēja cilindram, izsmidzinātu un izkliedētu degvielu pa sadegšanas kamerām.
Inžektoru darbības apstākļi ir ļoti sarežģīti – tie ir pakļauti milzīgam spiedienam un termiskai slodzei. Iesmidzināšana sākas sadegšanas kameras temperatūrā 700…900 ˚С un spiedienu 3…6 MPa, un beidzas temperatūrā līdz 2000 ˚С un spiedienu 10…11 MPa.
Uz sprauslām tiek izvirzītas šādas ļoti stingras prasības:
- optimāla izkliede, t.i., augsta degvielas pilienu sasmalcināšanas pakāpe, jo, jo mazāks ir piliens, jo lielāka ir to kopējā virsma, degviela tiek uzkarsēta un ātrāk sadedzināta, bet liesmas garums samazinās;
- nodrošinot, ka degvielas strūklas ātrums sasniedz sadegšanas kameras malas, tāpēc pilieni nedrīkst būt pārāk mazi - vidējais pilienu izmērs (ņemot vērā pirmajā rindkopā noteikto prasību) - 30…50 µm;
- iesmidzinātās degvielas sadalījums visā sadegšanas kameras tilpumā;
- straujš injekcijas sākums un tā izbeigšana.
Sprauslas ir atvērts Un slēgts.
Atvērtās sprauslas nodrošina pastāvīgu degvielas padevi. Mūsdienu dīzeļdzinējos šādas sprauslas neizmanto.
Dīzeļdzinējos tiek izmantotas slēgtas sprauslas, kuras atveras tikai tad, kad degviela tiek piegādāta sadegšanas kamerā.
Slēgtās sprauslas var būt divu veidu − viena un vairāku caurumu. Pirmie ir uzstādīti dzinējiem ar, otrie ar nesadalītām sadegšanas kamerām.
Ir arī mehāniskās sprauslas un elektroniski vadāmas sprauslas.
Mūsdienu dīzeļdzinēju barošanas sistēmās tiek izmantota datora vadīta iesmidzināšana (elektroniskais vadības bloks). Pamatojoties uz informāciju no daudziem sensoriem, šādas sistēmas ņem vērā daudzus procesus un pašreizējos motora parametrus. Sprauslas šādās sistēmās kontrolē ar īpašām elektromagnētiskām vai pjezoelektriskām ierīcēm, kas paver plašas iespējas uzlabot dzinēja efektivitāti, kā arī tā videi draudzīgumu.
Sprauslas izgudrošanas vēsture
Kā zināms, Rūdolfs Dīzelis sākotnēji plānoja sava slavenā prāta bērna darbu pie ogļu putekļiem. Tās energosistēmā bija īpašs sūknis, kas ar saspiestu gaisu iepūš ogļu putekļus motora cilindrā. Tomēr ogles izrādījās mazkaloriju degviela, kas nespēja nodrošināt augstu sadegšanas temperatūru, un Dīzelim nācās pievērst savu atjautīgo aci uz šķidro degvielu. Galu galā temperatūras starpība motora ciklā ir tiešs veids, kā palielināt efektivitāti, kā konstatēja francūzis.
Sākumā Dīzelis mēģināja iesmidzināt benzīnu sava dzinēja cilindrā, taču jau pirmajā dzinēja pārbaudē notika sprādziens, kas gandrīz maksāja paša Dīzela un viņa palīgu dzīvību, un izgudrotājam nācās izmantot mazāk sprādzienbīstamu degvielu. - petroleja.
1894. gada jūnijā Dīzelis uzbūvēja dzinēju, kurā kā degvielu izmantoja petroleju, ko ar speciālu sprauslu iesmidzināja cilindros. Petrolejas iesmidzināšanai tika izmantots pneimatiskais kompresors, kas attīstīja spiedienu, kas pārsniedz spiedienu motora cilindrā. Šādiem dzinējiem tika piešķirts nosaukums "kompresordīzeļi".
Ideja par hidraulisko degvielas iesmidzināšanu dīzeļdzinējos, pēc vēstures, pieder franču inženierim Sabatam, kurš turklāt ierosināja vairākkārtēju iesmidzināšanu, tas ir, iesmidzināšanu, kas tiek veikta vairākos posmos (šo ideju izmanto mūsdienu spēkos sistēmas - Common Rail un sūknis - uzgalis).
1899. gadā krievu inženieris Aršaulovs uzbūvēja un pirmo reizi ieviesa oriģinālas konstrukcijas augstspiediena degvielas sūkni - darbina ar cilindrā saspiestu gaisu, strādājot ar bezkompresora uzgali. Šīs sprauslas tika uzstādītas dīzeļdzinējiem, kas ražoti Ludviga Nobela mehāniskajā rūpnīcā Sanktpēterburgā pagājušā gadsimta sākumā (“krievu dīzeļdzinēji”).
XX gadsimta 20. gados vācu inženieris Roberts Bošs uzlaboja iebūvēto augstspiediena degvielas sūkni, kā arī izveidoja veiksmīgu bezkompresora inžektora modifikāciju. Šīs ierīces ar dažādiem uzlabojumiem tiek izmantotas dīzeļdzinēju barošanas sistēmās līdz pat mūsdienām.
Dīzeļdzinējus, kas pirms iesmidzināšanas izmanto paaugstinātu degvielas spiedienu degvielas sistēmā, sauc par “bezkompresora dīzeļdzinējiem”.
Pašlaik klasiskajiem kompresoru dīzeļdzinējiem praktiski nav pielietojuma. Mūsdienu dzinējos iesmidzināšanu veic ar nekompresora metodēm.
Tomēr zinātne un tehnoloģijas nestāv uz vietas, un, pateicoties plaši izplatītajai visu transportlīdzekļu sistēmu datorizācijai, mehāniskās sprauslas tagad pakāpeniski tiek aizstātas ar modernākām elektroniski vadāmām ierīcēm.
Daudzcaurumu sprauslas darbības princips
Vairāku caurumu sprauslā galvenā daļa ir izsmidzinātājs. Tas sastāv no ķermeņa 1
(rīsi. 1, a) un adatas 2
. Izsmidzinātājs tiek pievilkts ķermenim 7
sprauslas ar savienotājuzgriezni 3
. Adatas augšpusē nospiež atspere 12
(rīsi. 1, b). Degviela dobumā B sprauslas tiek padotas caur kanālu IN.
Ja sūknis nepadod degvielu ( rīsi. 1. Es), spiediens dobumā B ir 2…4 MPa. Degviela nospiež kravas siksnu G adatu, bet šis spēks ir mazāks par atsperes spēku, kas nospiež adatu pret izsmidzinātāju. Adatas bloķēšanas konuss D aptver izejas - uzgalis A.
Kad degvielu piegādā sūknis, degvielas spiediena spēks uz jostu G kļūst lielāks atsperes spēks, adata paceļas, un caur sprauslu A degviela tiek iesmidzināta sadegšanas kamerā ar lielu ātrumu. Pēc degvielas padeves beigām spiediens pazeminās, atspere atgriež adatu savā vietā, bloķējot sprauslas izplūdes atveres, un iesmidzināšana apstājas.
Adatas kāpumu ierobežo ķermeņa augšējo plecu uzsvars 5 inžektori un kosmētika 0,2…0,25 mm.
Degvielas smalcināšanas kvalitāte ir atkarīga no tās kustības ātruma caur sprauslām, kas savukārt ir atkarīga no iesmidzināšanas spiediena. Normālā režīmā degvielas strūklas ātrums ir 200…400 m/s. Lai to izdarītu, ir nepieciešams izveidot spiediena starpību sprauslā un sadegšanas kamerā 5…10 MPa. Tā kā spiediens cilindrā injekcijas brīdī sasniedz 3…5 MPa, degvielas spiedienam inžektorā jābūt lielākam par 10…20 MPa.
Lai nodrošinātu sprauslas darbību pie šāda spiediena, izsmidzinātāja korpuss un adata ir izgatavoti ļoti precīzi un pievilkti viens otram. Tie ir trešais precizitātes pāris augstspiediena līnijā. Adatu un izsmidzinātāja korpusu nevar izjaukt, un tie ir jānomaina tikai kā komplekts.
Vairāku caurumu sprauslu ierīce
Dzinējiem ar nesadalītām sadegšanas kamerām parasti ir uzstādītas vairāku caurumu sprauslas. Tātad KamAZ-740 dzinējiem ir uzstādītas 33. sērijas sprauslas, ZIL-645 un YaMZ-240 dzinējiem - B-2SB sprauslas, YaMZ-238 dzinējiem - 80. modeļa sprauslas ( skatiet 2. attēlu lapas apakšā).
Uz ķermeni 7 sprauslas ar savienotājuzgriezni 3 pievienots atomizators ar adatu 2 . Smidzinātājam ir četri sprauslu caurumi ar diametru 0,3 mm. Uz adatas caur stieni 13 atsperu preses 12 . Degviela no sūkņa caur veidgabalu tiek piegādāta sprauslas dobumā 9 kurā ir uzstādīts filtrs 10 . Korpusa augšējā atvere kalpo degvielas, kas noplūdusi caur spraugām starp adatu un smidzinātāju, novadīšanai tvertnē. Piespraudes 4 Un 6 noteikt precīzu izsmidzinātāja pozīciju attiecībā pret korpusu un degvielas kanāliem. Blīves 11 noregulējiet atsperes spriegojumu, kas nosaka iesmidzināšanas palaišanas spiedienu.
Inžektori ir uzstādīti īpašās ligzdās cilindra galvā un nostiprināti ar kronšteiniem.
Starp sprauslas korpusu un bloka galvu novieto blīvējošo vara paplāksni (gredzenu), kas tiek uzlikta uz izsmidzinātāja korpusa un kopā ar sprauslu uzmanīgi tiek ievietota galvas ligzdā. Šāda paplāksne kalpo ne tikai kā blīvējums starp sprauslu un galvu, bet arī nodrošina labu siltuma izkliedi no smidzinātāja uz cilindra galvu.
O-gredzens 8 aizsargā vārsta vāka dobumu no putekļiem un mitruma.
Viena cauruma tapas uzgaļa ierīce
Viena cauruma sprauslas dažreiz sauc par tapas sprauslām, jo tās adatas gals ir izgatavots tapas formā. Šādas sprauslas parasti tiek uzstādītas dīzeļdzinējos ar atdalītām sadegšanas kamerām.
Šādu sprauslu izsmidzinātāja konstrukcija nodrošina, jo degvielas izsmidzināšana ir vairāk virzīta nekā daudzcaurumu sprauslās, un ievērojama daļa degvielas sasniedz sadegšanas kameru sienas, veidojot ātri iztvaikojošu plēvi.
Dīzeļdzinēji ar virpuļveida (atsevišķām) sadegšanas kamerām ir mazāk jutīgi pret degvielas sastāvu un darbojas stabilāk plašā rotācijas ātrumu diapazonā. Kopā ar tiem izmantotās sprauslas ir paredzētas zemākam spiedienam, tāpēc tām nav nepieciešama tik augsta izgatavošanas precizitāte kā nesadalītu sadegšanas kameru sprauslas, līdz ar to ir lētākas.
Ieslēgts rīsi. 1,in parādīts viena cauruma tapas sprauslas izsmidzinātājs. Šāda sprausla ir uzstādīta virpuļdegšanas kamerās, un tai ir viena sprausla.
Adatas gals 2
izgatavots tapas veidā 13
koniska forma, kas izvirzīta ārpus izsmidzinātāja korpusa. Tapa kalpo, lai izveidotu degvielas strūklu konusa formā.
Viena cauruma sprauslu darbības princips neatšķiras no vairāku caurumu sprauslu darbības principa.
Dažu veidu inžektoru ierīce, ko izmanto vietējos autotraktoru dīzeļdzinējos, ir parādīta 2. attēls.
