vstrekovače dieselových motorov
Vymenovanie trysiek a požiadavky na ne
Tryska slúži na privádzanie paliva do valca motora, rozprašovanie a distribúciu paliva cez spaľovacie komory.
Prevádzkové podmienky vstrekovačov sú veľmi ťažké - sú vystavené enormným tlakom a tepelnému zaťaženiu. Vstrekovanie začína pri teplote spaľovacej komory 700…900 ˚С a tlak 3…6 MPa, a končí pri teplotách až 2000 ˚C a tlak 10…11 MPa.
Na trysky sú kladené tieto veľmi prísne požiadavky:
- optimálna disperzita, t.j. vysoký stupeň rozdrvenia kvapôčok paliva, pretože čím je kvapôčka menšia, tým väčší je ich celkový povrch, palivo sa rýchlejšie zahrieva a horí, ale dĺžka plameňa sa zmenšuje;
- zabezpečenie, aby rýchlosť prúdu paliva dosiahla okraje spaľovacej komory, takže kvapôčky by nemali byť príliš malé - priemerná veľkosť kvapôčok (berúc do úvahy požiadavku v prvom odseku) - 30…50 um;
- distribúcia vstrekovaného paliva po celom objeme spaľovacej komory;
- ostrý začiatok vstrekovania a jeho ukončenie.
Trysky sú OTVORENÉ A ZATVORENÉ.
Otvorené trysky zabezpečujú stály prísun paliva. V moderných dieselových motoroch sa takéto trysky nepoužívajú.
V dieselových motoroch sa používajú uzavreté dýzy, ktoré sa otvárajú iba pri privádzaní paliva do spaľovacej komory.
Uzavreté trysky môžu byť dvoch typov − jedno a viacotvorové. Prvé sú inštalované na motoroch s, druhé s nerozdelenými spaľovacími komorami.
Existujú aj mechanické trysky a elektronicky riadené trysky.
Moderné systémy napájania dieselových motorov používajú vstrekovanie riadené počítačom (elektronická riadiaca jednotka). Na základe informácií z mnohých senzorov takéto systémy zohľadňujú mnohé procesy a aktuálne parametre motora. Trysky v takýchto systémoch sú riadené špeciálnymi elektromagnetickými alebo piezoelektrickými zariadeniami, čo otvára široké možnosti na zlepšenie účinnosti motora, ako aj jeho šetrnosti k životnému prostrediu.
História vynálezu dýzy
Ako viete, Rudolf Diesel pôvodne plánoval prácu svojho slávneho duchovného dieťaťa na uhoľnom prachu. Jeho pohonný systém obsahoval špeciálne čerpadlo, ktoré vháňa uhoľný prach do valca motora stlačeným vzduchom. Ukázalo sa však, že uhlie je nízkokalorické palivo, ktoré nedokáže poskytnúť vysokú teplotu spaľovania a Diesel musel obrátiť svoje dômyselné oko na kvapalné palivá. Koniec koncov, teplotný rozdiel v cykle motora je priamou cestou k zvýšeniu účinnosti, ako to potvrdil Francúz.
Diesel sa najskôr pokúšal vstreknúť benzín do valca svojho motora, no hneď pri prvom teste motora došlo k výbuchu, ktorý takmer stál život samotného Diesela a jeho pomocníkov a vynálezca musel použiť menej výbušné palivo. - petrolej.
V júni 1894 Diesel zostrojil motor, ktorý používal ako palivo petrolej, ktorý sa špeciálnou tryskou vstrekoval do valcov. Na vstrekovanie petroleja bol použitý pneumatický kompresor, ktorý vyvinul tlak prevyšujúci tlak vo valci motora. Takýmto motorom bol priradený názov „kompresorové diesely“.
Myšlienka hydraulického vstrekovania paliva v dieselových motoroch patrí podľa histórie francúzskemu inžinierovi Sabatemu, ktorý navyše navrhol viacnásobné vstrekovanie, teda vstrekovanie vykonávané v niekoľkých fázach (táto myšlienka sa používa v modernej energetike systémy - Common Rail a čerpadlo -tryska).
V roku 1899 ruský inžinier Arshaulov zostrojil a prvýkrát predstavil vysokotlakové palivové čerpadlo originálnej konštrukcie - poháňané vzduchom stlačeným vo valci, pracujúce s bezkompresorovou tryskou. Tieto dýzy boli inštalované na dieselových motoroch vyrobených Ludwig Nobel Mechanical Plant v Petrohrade začiatkom minulého storočia („ruské dieselové motory“).
V 20-tych rokoch XX storočia nemecký inžinier Robert Bosch vylepšil vstavané vysokotlakové palivové čerpadlo a tiež vytvoril úspešnú úpravu bezkompresorového vstrekovača. Tieto zariadenia s rôznymi vylepšeniami sa dodnes používajú v pohonných systémoch dieselových motorov.
Dieselové motory, ktoré využívajú zvýšenie tlaku paliva v palivovom systéme pred vstrekovaním, sa nazývajú „dieselové motory bez kompresora“.
V súčasnosti klasické kompresorové dieselové motory nemajú praktické uplatnenie. V moderných motoroch sa vstrekovanie vykonáva nekompresorovými metódami.
Veda a technika však nestoja na mieste a vďaka rozšírenej počítačovej automatizácii všetkých systémov vozidiel sa dnes mechanické vstrekovače postupne nahrádzajú vyspelejšími elektronicky riadenými zariadeniami.
Princíp činnosti viacotvorovej dýzy
Vo viacotvorovej tryske je hlavnou časťou atomizér. Skladá sa z tela 1
(ryža. 1, a) a ihly 2
. Atomizér sa priťahuje k telu 7
trysky s prevlečnou maticou 3
. Na vrch ihly tlačí pružina 12
(ryža. 1, b). Palivo do dutiny B dýzy sú napájané cez kanál IN.
Keď čerpadlo nedodáva palivo ( ryža. 1. I), tlak v dutine B je 2…4 MPa. Palivo tlačí na nosný pás G ihlou, ale táto sila je menšia ako sila pružiny, ktorá tlačí ihlu na atomizér. Zaisťovací kužeľ ihly D kryty vývody - tryska A.
Keď je palivo dodávané čerpadlom, sila tlaku paliva na pás G sa stáva väčšia sila pružiny, ihla stúpa a cez trysku A palivo sa vstrekuje do spaľovacej komory vysokou rýchlosťou. Po ukončení dodávky paliva tlak klesne, pružina vráti ihlu na svoje miesto, čím zablokuje výstupy trysiek a vstrekovanie sa zastaví.
Zdvih ihly je obmedzený dôrazom jej horných ramien v tele 5 vstrekovače a tvorí 0,2…0,25 mm.
Kvalita drvenia paliva závisí od rýchlosti jeho pohybu cez dýzy, ktorá zase závisí od vstrekovacieho tlaku. V normálnom režime je rýchlosť prúdu paliva 200…400 m/s. K tomu je potrebné vytvoriť tlakový rozdiel v dýze a spaľovacej komore 5…10 MPa. Keďže tlak vo valci v momente vstrekovania dosiahne 3…5 MPa, tlak paliva vo vstrekovači by mal byť väčší ako 10…20 MPa.
Aby sa zabezpečila činnosť trysky pri tomto tlaku, telo rozprašovača a ihla sú vyrobené veľmi presne a navzájom lapované. Sú tretím presným párom vo vysokotlakovom potrubí. Ihlu a telo atomizéra nie je možné demontovať a je potrebné ich vymeniť iba ako súpravu.
Zariadenie trysky s viacerými otvormi
Na motoroch s nerozdelenými spaľovacími komorami sú spravidla inštalované dýzy s viacerými otvormi. Takže na motoroch KamAZ-740 sú nainštalované trysky série 33, na motoroch ZIL-645 a YaMZ-240 - trysky B-2SB, na motoroch YaMZ-238 - trysky model 80 ( pozri obrázok 2 v spodnej časti stránky).
K telu 7 trysky s prevlečnou maticou 3 pripojený atomizér s ihlou 2 . Atomizér má štyri otvory trysky s priemerom 0,3 mm. Na ihlu cez lištu 13 pružinové lisy 12 . Palivo z čerpadla sa dodáva do dutiny trysky cez armatúru 9 v ktorom je filter nainštalovaný 10 . Horný otvor v skrini slúži na vypustenie paliva, ktoré uniklo cez medzery medzi ihlou a postrekovačom do nádrže. Špendlíky 4 A 6 určiť presnú polohu rozprašovača vzhľadom na puzdro a palivové kanály. Tesnenia 11 nastavte napätie pružiny, ktoré určuje počiatočný tlak vstrekovania.
Vstrekovače sú inštalované v špeciálnych objímkach v hlave valcov a zaistené konzolami.
Medzi teleso trysky a hlavu bloku je umiestnená tesniaca medená podložka (krúžok), ktorá sa nasadzuje na telo atomizéra a spolu s tryskou sa opatrne zasúva do objímky hlavy. Takáto podložka slúži nielen ako tesnenie medzi tryskou a hlavou, ale zabezpečuje aj dobrý odvod tepla z rozprašovača do hlavy valca.
O-krúžok 8 chráni dutinu krytu ventilu pred prachom a vlhkosťou.
Zariadenie dýzy s jedným otvorom
Jednootvorové dýzy sa niekedy nazývajú kolíkové dýzy, pretože koniec ich ihly je vyrobený vo forme kolíka. Takéto dýzy sú spravidla inštalované v dieselových motoroch s oddelenými spaľovacími komorami.
Konštrukcia rozprašovača takýchto vstrekovačov zabezpečuje, že rozprašovanie paliva je viac usmernené ako u viacotvorových vstrekovačov a značná časť paliva sa dostáva k stenám spaľovacích komôr a vytvára rýchlo sa odparujúci film.
Dieselové motory s vírivými (oddelenými) spaľovacími komorami sú menej citlivé na zloženie paliva a pracujú stabilnejšie v širokom rozsahu otáčok. Pri nich používané dýzy sú určené na nižší tlak, preto nevyžadujú takú vysokú presnosť výroby ako dýzy pre nedelené spaľovacie komory, a preto sú lacnejšie.
Zapnuté ryža. 1, v je znázornený atomizér dýzy s jedným otvorom. Takáto tryska je inštalovaná vo vírivých spaľovacích komorách a má jednu trysku.
Koniec ihly 2
vyrobené vo forme špendlíka 13
kónický tvar vyčnievajúci za telo atomizéra. Čap slúži na vytvorenie prúdu paliva vo forme kužeľa.
Princíp činnosti jednootvorových trysiek sa nelíši od princípu fungovania viacotvorových trysiek.
Zariadenie niektorých typov vstrekovačov používaných na dieselových motoroch domácich automobilových traktorov je znázornené na obrázok 2.
