Система питания | Спецтехника

Форсунки

Назначение. Форсунка предназначена для распиливания топлива и равномерного его распределения в камере сгорания дизеля. Заряд топлива, подаваемый топливным насосом в форсунку, выходит из нее со скоростью, достигающей 250 м/с, т. е. почти со скоростью звука (300 м/с), разбиваясь при этом на множество мельчайших капель. Для того чтобы форсунки хорошо распыливали топливо и надежно впрыскивали его в камеру сгорания, их регулируют на давление до 17,5 МПа.

Рис. Форсунка:

а — устройство; б — установка на двигателе; 1 — стакан пружины; 2 — контргайка; 3 — регулировочный винт; 4 — полый болт; 5 — пружина; 6 — корпус; 7 — штанга; 8 — игла распылителя; 9 — гайка форсунки; 10 — корпус распылителя; 11 — фильтр; 12 — латунный стакан; 13 — гайки крепления; 14 — головка блока цилиндров.

Устройство. Форсунка состоит из корпуса 6 (рис. а), к нижней части которого гайкой 9 прикреплен корпус 10 распылителя с иглой 8. Игла своим концом, сделанным в виде конуса, плотно закрывает выходное отверстие в корпусе распылителя. Поэтому такие форсунки называют закрытыми. Игла и корпус, так же как и плунжерная пара, изготовлены с большой точностью из специальной стали. Корпус распылителя имеет несколько отверстий (3, 4 или 5) диаметром 0,30…0,35 мм. Сверху на иглу опирается штанга 7, на которую нажимает пружина 5. Силу нажатия этой пружины на штангу можно изменять регулировочным винтом 3 (с контргайкой 2), ввинченным в стакан 1 пружины.

Для того чтобы струи топлива, вытекающие из отверстий распылителя попадали в нужные места камеры сгорания и обеспечивали хорошее перемешивание топлива с воздухом, корпус распылителя фиксируется на корпусе форсунки в строго определенном положении штифтом, а сами отверстия располагаются под определенными углами. Необходимо иметь в виду, что углы распылителей, предназначенных для установки на форсунки двигателей разных марок, неодинаковы. Отличить один распылитель от другого можно только по маркировке, нанесенной на его корпусе.

Форсунки, снабженные такой иглой и распылителем, называются закрытыми бесштифтовыми многодырчатыми и применяются в дизелях с непосредственным впрыском топлива.

Форсунка вверху закрыта колпаком, в центре которого ввернут полый болт 4 для слива топлива, просочившегося через зазоры между иглой и распылителем, в фильтр тонкой очистки или в топливный бак. Направление слива показано стрелкой Б.

Крепление на двигателе. Форсунка вставляется 8 латунный стакан 12 (см. рис. б) головки 14 блока цилиндров, омываемый по бокам охлаждающей жидкостью. Крепятся форсунки по-разному, например гайками 13, навинченными на шпильки.

Действие. Топливо, подведенное к корпусу (по стрелке А) форсунки от топливного насоса, проходит через фильтр 11 и по каналу в корпусе 6 поступает в нижнюю часть корпуса распылителя 10. Встречая на своем пути закрытый выход, топливо начинает толкать иглу 8 вверх, сжимая при этом пружину 5. Когда игла поднимется на небольшое расстояние (0,27…0,35 мм), топливо начнет вытекать вниз и, проходя через отверстия в распылителе или через узкую кольцевую щель, образованную концом иглы и корпусом распылителя, распыливается и поступает в камеру сгорания дизеля. [Трактор. Семенов В.М., Власенко В.Н. 1989 г.]

Статьи по теме: проверка работы форсунки трактора ДТ-54А; регулировка и проверка форсунок трактора Т-40; уход за форсунками тракторов МТЗ-50, МТЗ-50Л, МТЗ-52, МТЗ-52Л; форсунка двигателя Д-21; схема работы и устройство форсунки; форсунка двигателя трактора ДТ-20; форсунка ФШ 1,5×15; форсунка «ФД-22»

Форсунка ФШ 1,5×15

Основным прибором системы питания, обеспечивающим начальный процесс смесеобразования, является форсунка. Она распыливает топливо и впрыскивает его в виде полого конусообразного факела в камеру сгорания.
Струя топлива неоднородна по величине частиц. Основная масса частиц имеет диаметр 0,03—0,06 мм, а в целом диаметр может колебаться от 0,006 до 0,1 мм.

Тонкость распыла зависит от скорости истечения топлива, диаметра распыливающего отверстия и вязкости топлива. Чем больше скорость движения и чем меньше распыливающее отверстие и вязкость топлива, тем тоньше распыл.

Скорость истечения топлива зависит от давления впрыска и составляет 100—150 м/сек. Давление впрыска должно быть более высоким у двигателей с большим числом оборотов, где процесс горения очень короткий и требуется особая тонкость распиливания, а также у двигателей с неразделенными камерами, где нет вихревых движений, способствующих дроблению частиц. У двигателей с разделенными камерами или близкими к ним (Д-14) давление составляет 123—127 кг!см².

Форсунки, устанавливаемые на тракторных дизелях, носят название закрытых. У таких форсунок в распыливающее отверстие устанавливается игла, которая поднимается и открывает распиливающее отверстие в момент, когда давление топлива достигает наивыгоднейшей величины. Закрывается отверстие также при достаточном давлении, благодаря чему отсутствует подтекание топлива.

В зависимости от устройства иглы форсунки бывают штифтовыми и бесштифтовыми. У штифтовой форсунки игла имеет очень точно обработанный конец—штифт, двигающийся во время работы в распыливающем отверстии.
Благодаря такому движению предотвращается образование нагара. Бесштифтовые форсунки проще и дешевле в изготовлении.

Схема работы закрытой штифтовой форсунки. На рисунке показаны устройство и принцип работы закрытой штифтовой форсунки.

Рис. Форсунка ФШ1,5Х15:

1 — конус давления; 2 — запорный конус; 3 — прямой конус штифта; 4 — обратный конус штифта; 5 — кольцевая полость; 6 — корпус распылителя; 7 — игла; 8 — кольцевая выточка; 9 — пружина; 10 — заплечико иглы; 11 — канал подвода топлива; 12 — гайка пружины; 13 — колпак; 14 — винт регулировочный; 16 — прокладка; 16 — штанга; І7 — корпус форсунки; 18 — гайка распылителя; 19 — спускной штуцер.

Корпус 6 распылителя в нижней части имеет кольцевую полость 5, к которой по каналу 11 подводится от насоса топливо. В отверстии корпуса перемещается игла 7, нагруженная пружиной 9. Нижняя часть иглы имеет конус давления 1, запорный конус 2, а также обратный 4 и прямой 3 конусы, образующие штифт. Между штифтом и корпусом распылителя получается щель размером 0,02—0,06 мм. Штифт из отверстия корпуса выступает наружу на 0,7 мм. Когда топливный насос начинает подавать топливо, давление в топливопроводе и в канале 11 распылителя нарастает. В тот момент, когда давление превышает сопротивление пружины, игла поднимается и начинается впрыск. После окончания подачи топлива давление быстро снижается. Это осуществляется за счет отсасывающего действия разгрузочного пояска нагнетательного клапана насоса, при этом игла быстро закрывает отверстие. В процессе впрыска давление в канале форсунки колеблется и может превышать начальное давление впрыска в 2—3 раза. Колебания давления в каналах могут усиливаться при изменении размера кольцевой щели, вследствие колебаний самой иглы во время ее подъема. В результате получается так называемая дробная работа форсунки, при которой факел топлива неоднороден по длине. Чтобы избежать этого, делают ограничитель подъема иглы в виде заплечика 10, упирающегося в корпус. Игла во время впрыска прижимается к корпусу, проходное сечение остается постоянным и колебания давления уменьшаются. От величины подъема иглы у штифтовой форсунки зависит ширина кольцевой щели, а следовательно, тонкость распыливания и производительность форсунки.

Форсунка ФШ 1,5×15. Форсунка ФШ 1,5×15 (штифтовая, диаметр отверстия 1,5 мм, угол при вершине факела 15°) устанавливается на дизелях Д-36 и Д24. Устройство ее показано на рисунке. Корпус распылителя 6 изготовлен из стали 18ХПВЛ, игла 7 — из быстрорежущей стали (Р-18). Обе детали закалены и являются прецизионными. После подбора иглы к распылителю и окончательной совместной доводки пара подвергается гидравлическому испытанию. Корпус распылителя прижат к корпусу 17 форсунки гайкой распылителя 18. Кольцевая выточка 8 на его торце совпадает с подводящим каналом 11 корпуса форсунки. В корпусе форсунки над иглой установлена штанга 16 и пружина 9, сжатая винтом 14, ввернутым в гайку пружины 12. На резьбу гайки навертывается защитный колпак 13. Упругость пружины регулируется винтом и так, чтобы обеспечить начальное давление впрыска 125±5 кг/см². Подъем иглы постоянный 0,30—0,35 мм. Форсунка дизеля Д-14 отличается от описанной тем, что имеет корпус и штангу большей длины, а также больший угол распыливающего конуса штифта. [Дизельные колесные тракторы. Гельман Б.М. и др. 1959 г.]

Форсунка «ФД-22»

На двигатели Д-240 и Д-240Л устанавливаются многодырчатые форсунки типа «ФД-22» с диаметром распиливающих отверстий 0,32 мм. Форсунка «ФД-22» — закрытого типа, четырехдырчатая, с распылителем и гидравлически управляемой иглой (рис.).

Рис. Форсунка «ФД-22»:
1 — прокладка; 2 — корпус распылителя; 3 — игла распылителя; 4 — гайка распылителя; 5 — корпус; 6 — штанга; 7 —прокладка; 8 — фильтр; 9 — штуцер; 10 — прокладка; 11 — пружина; 12 — гайка; 13— регулировочный винт; 14 — колпак; 15 — штифт корпуса; «А» — канал подвода топлива; «Б» — отверстие для отвода топлива.

Детали форсунки смонтированы в корпусе 5, в средней части которого имеется фланец с двумя отверстиями для шпилек крепления форсунки к головке цилиндров. Чтобы при монтаже расположение распыливаюших отверстий не нарушалось, распылитель зафиксирован в корпусе форсунки двумя установочными штифтами 15. Усилие затяжки пружины 11 регулируется винтом давления подводится к штуцеру 9 форсунки. Далее через фильтр 8 и канал «А» топливо попадает в полость между иглой распылителя 3 и корпусом 2. Когда давление топлива, действующее на коническую поверхность иглы 3, достигает величины, достаточной для преодоления силы пружины И, игла приподнимается и топливо поступает к распыливающим отверстиям, а через них впрыскивается в камеру сгорания. Давление впрыска топлива должно быть около 175 кгс/см² (17,5 МПа). Подъем иглы составляет 0,20—0,26 мм.

Просочившееся в корпус форсунки топливо через отверстие «Б» отводится в топливный бак трактора. [Тракторы «Беларусь» МТЗ-80, МТЗ-80Л, МТЗ-82, МТЗ-82Л. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1977 г.]