|
|
| (Не показано 3 проміжні версії ще одного користувача) |
| Рядок 1: |
Рядок 1: |
| − | '''Форсунка''' (англ. ''force'' — нагнітати) — пристрій з одним або декількома отворами для розпилення рідини, яка надходить в нього під тиском.
| + | == 25.06 == |
| − | | + | Матеріалу багато але він не структурований важко зорієнтуватись у класифікації конструкцій форсунок за тими чи іншими ознаками |
| − | Різноманітність конструкторських рішень головок блоку і камер згоряння вимагає застосування різних конструкцій форсунок, які з точки зору регулювання тиску можна розділити на три групи:
| |
| − | * форсунки з регулюванням тиску відкриття за допомогою гвинта (т. зв. форсунки з плавним регулюванням тиску), що застосовуються в старих двигунах;
| |
| − | * форсунки з регулюванням тиску за допомогою шайб;
| |
| − | * форсунки з електронним регулюванням тиску (наприклад, форсунки системи Common Rail).
| |
| − | | |
| − | | |
| − | | |
| − | == Вступ ==
| |
| − | Форсунки - це найпростіший і водночас найскладніший пристрій в автомобілі. Принцип дії їх простий - електромагніт втягує сердечник, голка відкриває прохідний перетин - бензин надходить у впускний колектор. Але насправді принцип роботи і конструкція форсунки дещо складніша ніж здається на перший погляд. Кожна з фірм-виробників автомобілів працює над вдосконаленням цього пристрою, тому що він відіграє дуже важливе значення. Матеріал, з якого виготовляються форсунки, підбирається в залежності від вимог умов її майбутнього застосування. Для невеликого тиску і невисоких температур підходить латунь або пластмаса. Для великого тиску і високих температур використовується нержавіюча сталь. Ну і для дуже великого тиску і екстремальних умов використовуються спеціальні матеріали, такі як карбід вольфраму та інші.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | == Форсунки розпилення в двигунах ==
| |
| − | ===Форсунки з регулюванням тиску за допомогою шайб===
| |
| − | | |
| − | Сучасні форсунки - це найчастіше форсунки з регулюванням тиску за допомогою шайб, де пружина розміщена в нижній частині форсунки, біля розпилювача. Таке рішення істотно зменшує розміри грибка форсунки, який одночасно виконує роль опори пружини, а також зменшує розміри пружини, що знижує масу рухомих частин. Вгорі, пружина стикається з шайбами, які служать для регулювання тиску.
| |
| − | Вприскування відбувається тоді, коли тиск палива подолає силу пружини і підніме голку розпилювача.
| |
| − | | |
| − | Для штифтових розпилювачів встановлюється тиск 11-14 МПа (17,5 МПа для двигунів з турбонаддувом), а для дірчастих розпилювачів:- 15-30 МПа.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Проставка===
| |
| − | [[Файл:Рис. 1.jpg|right|150px|thumb|]]
| |
| − | Дуже важливу роль у форсунках з регулюванням тиску за допомогою шайб виконує проставка, що знаходиться між корпусом форсунки і корпусом розпилювача, яка:
| |
| − | * Обмежує хід голки розпилювача;
| |
| − | * Поєднує канал високого тиску в корпусі форсунки з паливним каналом в розпилювачі;
| |
| − | * Закриває камеру пружини.
| |
| − | Поверхні проставки виконані з високою точністю, повинні бути ідеально плоскими, гладкими і паралельними.
| |
| − | Товщина проставки в форсунках з розпилювачами становить 5-9 мм, а її менший діаметр дорівнює діаметру фланця розпилювача – 14-17 мм.
| |
| − | На рис. 1 показані складові частини форсунок з регулюванням тиску за допомогою шайб:
| |
| − | 1 - корпус форсунки; 2 - регулююча шайба, 3 - пружина; 4 - грибок, 5 - проставка; 6 - дірчастий розпилювач; 7 - гайка розпилювача; 8 - ущільнювальна шайба.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Корпус форсунки=== | |
| − | Найбільш розповсюджена конструкція форсунки - це конструкція, в якій корпус виготовлений із сталевого точеного прутка. Більшість форсунок виготовляється (згідно ISО 2699-1983 і ISО 3539-1975), у трьох розмірах, з діаметрами корпусів форсунок:
| |
| − | 17, 21 і 25 мм.
| |
| − | | |
| − | Форсунки з штифтовими розпилювачами найчастіше мають діаметр корпусу 21 мм, а з дірчастими розпилювачами - 17 або 21 мм.
| |
| − | У каналі високого тиску в корпусі форсунки є щілинний фільтр, що затримує забруднення в паливі.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Ч-образна форсунка===
| |
| − | [[Файл:Рис. 2.jpg|left|150px|thumb|]]
| |
| − | Оригінальну конструкцію мають форсунки з діаметром корпусу 9,5 мм, так звані Ч-образні форсунки, вироблені тільки однієї американської фірмою - Stanadyne. Вони комплектуються найчастіше дірчастими розпилювачами. У форсунках "Stanadyne" регулюється хід голки, а за допомогою регулюючого гвинта - тиск розпилювача.
| |
| − | | |
| − | Такі форсунки застосовуються у двигунах Ford з безпосереднім вприскуванням і в двигунах фірми John Deer.
| |
| − | | |
| − | На рисунку зобрачена Ч-образна форсунка «Stanadyne» з коротким дірчастим розпилювачем:
| |
| − | (А) розріз форсунки:
| |
| − | 1 - тефлоновий ущільнювач, який оберігає від прориву продуктів згоряння та стисненого повітря, 2 - корпус форсунки, 3 - нейлоновий ущільнювач, який оберігає від води і забруднень; 4 - напрямна голка розпилювача; 5 - регулятор тиску; 6 - регулятор ходу голки; 7 - патрубок; 8 - елемент щілинного фільтра
| |
| − | (B) хомут, що закріплює форсунку на двигуні:
| |
| − | 1 - закріплювач хомута; 2 - проставка; 3 – платівка, для визначення положення форсунки.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Двопружинні форсунки===
| |
| − | [[Файл:Рис. 3.jpg|right|200px|thumb|]]
| |
| − | Для зниження рівня шуму в двигунах з безпосереднім вприскуванням, особливо на холостому ходу, застосовуються двопружинні форсунки, зі "слабкою" пружиною, жорсткість якої визначає, так званий, попередній уприск розпилювача, і "потужною" пружиною, яка визначає повне відкриття розпилювача. Під час впорскування, голка спочатку піднімається на невелику висоту, дає можливість вприснути невелика кількість палива, а коли тиск в розпилювачі збільшиться, голка піднімається на повний хід і відбувається вприскування основної кількості палива.
| |
| − | | |
| − | Тиск "1-го" відкриття розпилювача регулюється і перевіряється як і в форсунках з однією пружиною. Тиск "2-го" відкриття розпилювача - це сума попереднього напруження пружини потужної і слабкою. Слабка пружина підтримується опорною втулкою, яка визначає попередній хід голки розпилювача (так само, як втулка в форсунках з однією пружиною), що становить від 0,03 до 0,06 мм. Разом зі зростанням тиску палива у форсунці, опорна втулка починає підніматися, виконуючи подальший рух голки розпилювача вгору.
| |
| − | Дуже важливо витримати відповідність тисків відкриття форсунки, наприклад: 130 і 180 бар, а також величину попереднього ходу.
| |
| − | У двопружинних форсунках встановлюються розпилювачі з голкою без верхнього штифта, а опорна площина знаходиться у проставці форсунки.
| |
| − | | |
| − | Двопружинні форсунки можна зустріти на двигунах з вихровими камерами.
| |
| − | | |
| − | На рисунку зображена двопружинна форсунка:
| |
| − | а) кострукцій:
| |
| − | 1 - корпус форсунки, 2 і 9 - регулюючі шайби; 3 - потужна пружина; 4 - грибок потужної пружини; 5 - шайба напрямна; 6 - слабка пружина; 7 - штовхач форсунки; 8 - грибок слабкою пружини; 10 - проставка; 11 - опорна втулка; 12 - голка розпилювача, 13 - гайка розпилювача; 14 - розпилювач; h1 - попередній хід; h2 - основний хід b) порівняння графіка підйому голки: a - в стандартній форсунці, b - у двопружинній форсунці
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Форсунки з датчиком підйому голки розпилювача===
| |
| − | [[Файл:Рис. 4.jpg|left|200px|thumb|]]
| |
| − | З метою точного визначення початку вприскування, що визначає оптимальну роботу двигуна, в системах вприскування з електронним управлінням застосовуються одно- та двопружинні форсунки з датчиком підйому голки.
| |
| − | | |
| − | Це індукційний датчик, що живиться струмом низької напруги, що складається з котушки, в якій розміщений штовхач, що є продовженням грибка форсунки. Рух голки, що передається через грибок форсунки, викликає зміна магнітного потоку і індуктує сигнал, амплітуда якого залежить від швидкості руху голки.
| |
| − | | |
| − | При перевірці датчика осцилографом, його необхідно живити від зовнішнього джерела, так як в іншому випадку амплітуда сигналу буде занадто малою.
| |
| − | Справність електричних ланцюгів перевіряється омметром. Опір котушки повинен бути в межах 80-120 Ом.
| |
| − | | |
| − | На рисунку зображена конструкція форсунка з датчиком підйому голки:
| |
| − | 1 - датчик положення голки 2 - індукційна котушка 3 - штовхач 4 - кабель 5 - роз'єм
| |
| − | (B) графік електричного сигналу з датчика положення голки: 1 - дійсного 2 - обробленого
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Форсунки Common Rail===
| |
| − | [[Файл:Рис. 5.jpg|rigt|250px|thumb|]]
| |
| − | У системах вприскування Соmmоn Rail застосовуються форсунки керовані не тиском палива, а електричним імпульсом з напругою 80 В. Висока напруга дозволяє збільшити швидкість спрацювання електромагнітного клапана (час відкриття близько 0,3 мілісекунди), що підвищує точність параметрів впорскування.
| |
| − | Конструкція форсунки Соmmоn Rail показана на малюнку. Електричний сигнал не піднімає голку, а відкриває кульковий клапан, що викликає зміну тиску усередині форсунки. Далі сила тисне на керуючий поршень форсунки, яка діє на пружину розпилювача, що викликає відкриття розпилювача і вприскування палива.
| |
| − | Коли відсутній електричний сигнал, голка розпилювача утримується в закритому положенні за допомогою пружини. У форсунках Соmmоn Rail, рух голки забезпечується тиском палива.
| |
| − | | |
| − | Рисунок 5 - це схема дії форсунки в системі Соmmоn Rail:
| |
| − | (А) форсунка в закритому стані (тиск палива в керуючій камері над керуючим поршнем вищий ніж тиск у камері розпилювача):
| |
| − | 1 - котушка електромагніта; 2 - сердечник електромагніта; 3 - кульковий клапан, 4 - керуюча камера; 5 - голка розпилювача; 6 - розпилюючі отвори;
| |
| − | (B) форсунка у відкритому стані (відкриття керуючого клапана після спрацювання електромагніту приводить до того, що тиск палива в камері тиску розпилювача перевищує тиск в керуючій камері);
| |
| − | (С) фаза закриття форсунки (розрив електричного сигналу призводить до того, що зростає тиск у камері над керуючим поршнем).
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Нове покоління форсунок Соmmоn Rail===
| |
| − | [[Файл:Рис. 6.jpg|left|100px|thumb|]]
| |
| − | Нове покоління форсунок Соmmоn Rail відрізняється застосуванням мініатюрних електромагнітних клапанів, розташованих у безпосередній близькості від голки розпилювача, зменшуючи її габарити.
| |
| − | Для розділення процесу вприскування на кілька фаз, враховуючи його інерційність, замість електроклапану у форсунці Соmmоn Rail використовується п'єзоелектричний елемент.
| |
| − | П'єзоелектричний ефект грунтується на дуже швидкій, зміні розмірів кристала кварцу під дією прикладеного електричного заряду.
| |
| − | У п'єзоелектричних форсунках Соmmоn Rail п'єзоелемент складається з більш ніж ста шарів кристалів і подовжується на 0,04 мм, що достатньо для реалізації багатофазного впорскування палива.
| |
| − | Щоб розкид дози був невеликим (бл. 0,5 мм3/вприск) і щоб витікання палива з усіх розпилюючих отворів було однаковим, голка розпилювача виконується з додатковою направленістю - нижче камери тисків.
| |
| − | | |
| − | На рисунку 6 зображена форсунка Соmmоn Rail другого покоління з п'єзоелектричним елементом:
| |
| − | 1 - відвід перепива палива; 2 - підведення палива під високим тиском; 3 - п'єзоелектричний елемент; 4 - керуючий поршень, 5 - керуючий клапан; 6 - гайка розпилювача
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Термоекрани і термошайби===
| |
| − | [[Файл:Рис. 7.jpg|right|100px|thumb|]]
| |
| − | Щоб запобігти перегріву розпилювачів, застосовуються різноманітні термоекрани і термошайби, які здійснюють передачу тепла до нижньої частини корпусу розпилювача, і завдяки цьому його температура знижується на кілька десятків градусів. Так запобігається закоксування розпилюючих отворів.
| |
| − | У форсунках з штифтовими розпилювачами термошайба, виготовлена з низьковуглецевої сталі, вкладається в гніздо головки блоку двигуна і притискається форсункою. Термошайба деформується на декілька десятих міліметрів, забезпечуючи герметичність головки блоку. Дірчасті розпилювачі несуть великі теплові навантаження (наприклад, у двигунах Steyr, Berliet, Renault) і вимагають застосування термоекранів виготовлених з нержавіючої сталі та відповідних за розміром розпилювачів. У цьому випадку, для герметизації головки блоку циліндрів, застосовується ще й мідна шайба, яка притискається гайкою розпилювача до головки блоку.
| |
| − | | |
| − | Рис. 7 Термошайби і термоекрани під форсунки:
| |
| − | (А) сталева термошайба (3) під штифтовий розпилювач (1) притискається гайкою форсунки (2) в отворі головки блоку (4)
| |
| − | (B) сталева термошайба (3) в екрані (6) розміщена під гайкою розпилювача ущільнена в головці блоку (4) мідними ущільнюючими шайбами (5)
| |
| − | (С) термоекран розпилювача (4) дірчастого розпилювача (1) кріпиться за допомогою гайки розпилювача (2), що ущільнюється в головці блоку (5) мідною шайбою (3)
| |
| − | | |
| − | | |
| − | ===Регулювальні шайби===
| |
| − | У фосунках з регулюванням тиску регулювальними шайбами використовуються дві шайби різної товщини.
| |
| − | Регулювальні шайби відрізняються по зовнішньому діаметру, в залежності від конструкції корпусу форсунки:
| |
| − | * В японських двигунах застосовуються, шайби з зовнішнім діаметром 7,2 мм,
| |
| − | * Для регулювання тиску в форсунках Lukas (Delphi) - шайби діаметром 9,4 мм,
| |
| − | * Для форсунок Bosch - регулювальні шайби діаметрами 8.5, 9.9 і 11.5 мм.
| |
| − | Шайби випускаються з кроком по товщині 0.02 мм, 0.04 і 0.05 мм починаючи від 0.80 мм до 2.40 мм.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | == Інші форсунки розпилення ==
| |
| − | === Струменеві форсунки ===
| |
| − | | |
| − | В типову систему подачі форсунки високого тиску входять повітряний нагнітач, паливний насос, фільтр і клапан регулювання тиску. При запуску системи насос викачує паливо з бака і через фільтр підводить його до клапана регулювання тиску, який відкривається, коли тиск досягає заданого рівня (~0,7 МПа), і паливо поступає в розпилювач форсунки.
| |
| − | | |
| − | За принципом пневматичного розпилювання фарби працюють фарбувальні агрегати, за допомогою яких можна розпилювати водні та неводні фарбувальні суміші і навіть шпаклівки. У цих агрегатах фарба, вилітаючи з сопла фарборозпилювача, що є складовою частиною фарбувального агрегату, розпилюється струменем стисненого повітря.
| |
| − | | |
| − | Фарбувальна суміш під тиском надходить у фарборозпилювач і через внутрішній канал потрапляє в сопло. На виході з: сопла суміш підхоплюється струменем стисненого повітря, що проходить у просторі між стінкою сопла і внутрішньою поверхнею розпилювальної головки, і, вилітаючи, подрібнюється на найдрібніші частинки.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | === Вихрові форсунки ===
| |
| − | Розпилювач форсунки високого тиску має від двох до шести тангенціальних паливних каналів залежно від продуктивності агрегату. Через канали паливо поступає в порожнину розпилювача, закручується і викидається через сопло. Паливо розпилюється, утворюючи туман з дрібних крапельок, і поступає в зону горіння, куди подається і повітря.
| |
| − | | |
| − | [[Файл:Безымянный_1.jpg|left|150px|thumb|]]
| |
| − | Пневматичні форсунки низького тиску по своїй конструкції аналогічні вищеописаним, а їх принцип роботи у певній мірі аналогічний роботі краскопульту. Тиск, при якому рідке паливо поступає в розпилювач, зазвичай не набагато вище за атмосферний.
| |
| − | | |
| − | Вихрова форсунка (форсунка відцентрового типу) зроблена так, що фарбувальна суміш надходить у внутрішню порожнину форсунки 2 через вхідний канал 1, розміщений по дотичній до її внутрішньої циліндричної поверхні. Всередині форсунки фарба набирає обертального руху і завихрюється. Вилітаючи з вихідного, отвору 3 форсунки, фарба під дією відцентрової сили розпилюється на найдрібніші частинки і утворює конусоподібний факел. У деяких форсунках завихрювання фарби створюється за допомогою спеціального гвинтоподібного сердечника, який е в корпусі форсунки (рис. 2). Спочатку суміш надходить у циліндричну робочу камеру форсунки 1. Проходячи по каналу, що утворився між внутрішньою поверхнею камери і гвинтоподібним сердечником 2, суміш набирає обертального руху і на виході з форсунки розпилюється.
| |
| − | Для розпилювання фарби у форсунках відцентрового типу повітря не використовується, тому за допомогою цих форсунок можна розпилювати лише водні ґрунтувальні і фарбувальні суміші як менш в'язкі (вапняні, силікатні тощо).
| |
| − | | |
| − | Для розпилювання фарби у вихрових форсунках повітря не використовується, тому за допомогою цих форсунок можна розпилювати лише водні ґрунтувальні і фарбувальні суміші які менш в'язкі (вапняні, силікатні тощо).
| |
| − | | |
| − | | |
| − | | |
| − | == Висновки ==
| |
| − | Форсунки використовують для подачі рідкого палива у зону горіння і вони забезпечують рівномірне і повніше згоряння палива в котлах, камерах згоряння теплових двигунів. Форсунки використовуються також для розпилення води (наприклад, для зволоження повітря і ґрунту), отрутохімікатів, фарби, добрив та ін. з метою забезпечення рівномірного розподілу часток рідини по поверхні чи об'ємі. Особливо широко форсунки використовуються в металургійній, фармацевтичній галузі, при виготовленні паперу, в харчовій промисловості та ін.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | == Джерела ==
| |
| − | * http://atf-bntu.narod.ru/book/diesel/glava2.html
| |
| − | * http://injector.ua/ru_articles_forsunki.html
| |
| − | * http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%80%D1%81%D1%83%D0%BD%D0%BA%D0%B0
| |
| − | * Дослідження гідравлічних характеристик відцентрових форсунок градирень і шляхи
| |
| − | їх покращання • Дубровський В.В., Підвисоцький О.М.
| |
| − | * http://analitic.ub.ua/1221-zastosuvannya-forsunok-u-suchasniy-promislovosti.html
| |
