Меню раздела

Течение топлива в распыливающих отверстиях форсунки


.
Коэффициент расхода Цс отверстий, отнесенный к сечению диаметром Ас за областью присоединения пограничного слоя, зависит от потерь на сжатие струи и вихреобразование, на трение при течении через конечный участок отверстия. Вследствие невозможности достоверного теоретического описания этого процесса для определения |Хс используют экспериментальные методы. По мере увеличения скоростного режима течения, определяемого критерием Ке = щс1с/ут, происходит рост Цс, и при Кекр = (2 Ч- 3) 103 он достигает значения, не изменяющегося при дальнейшем увеличении Ке. При этом завершается переход от отрыва пограничного слоя при ламинарном течении к отрыву при турбулентном. Характер течения заметно меняется при изменении числа кавитации.
На рис. 159 представлены типичные кривые, иллюстрирующие влияние К на коэффициент расхода Цс. Эти результаты получены при (рв — Рц) > 4 Ч- 5 МПа, т. е. влияние Ке было исключено. С увеличением К (уменьшением рц) наблюдается уменьшение давления рвх в вихревой области (см. рис. 158), которое всегда меньше рц. Начиная с некоторого рц, давление рвх становится ниже давления кавитации (давления насыщенных паров), и вихревая область начинает расти в результате выделения из топлива паров и воздуха. В результате увеличивающегося «загромождения» сечения отверстий вихревой зоной Цс уменьшается. При истечении через отверстие с 1С /4С = 0,3 (кривая 1 на рис. 159) вихревая зона не замыкается внутри его, и кавитация не вызывает изменения расходных характеристик распылителя. Напротив, в отверстиях с /с /(1С ^ 4 (кривая 4) существенную долю в суммарных потерях составляют потери трения.
Размеры вихревой зоны в отверстии распылителя значительно уменьшаются вследствие сглаживания входных кромок в случае, если распылитель проработал на двигателе несколько сотен часов или подвергся при изготовлении гидроабризивно-му полированию. В последнем случае Цс может быть увеличен на 20-25%.
Для устоявшихся геометрических характеристик распыливающих отверстий зависимости коэффициента расхода от числа кавитации следующие:
Мс = Цс.атм + 0,15 для К < 1,5;
Цс = Цс.атм + 4,6/(К + 6)1-7 ДЛЯ К > 1,5,
где Цс.атм -коэффициент расхода, полученный при стендовых испытаниях распылителя с впрыскиванием в атмосферу.
Аналогичные зависимости и их интерпретация могут быть приведены и для коэффициента расхода щ в сечении запирающих конусов. В результате меньших скоростей и чисел кавитации в этом сечении большее значение приобретает зависимость и меньшее=(Х1).
Конструкции распылителей многообразны и в наибольшей степени определяются условиями смесеобразования и работы вблизи камеры сгорания. Некоторые из них представлены на рис. 161.
При использовании плоского седла 2 распылителя получают наибольшие проходные сечения при том же подъеме иглы 1, хотя коэффициент расхода при этом несколько уменьшается. Таблеточные сопловые вставки 3 различной формы позволяют влиять на характеристики распыленной струи топлива: вставка на рис. 161, а обеспечивает больший угол рассеивания и меньшую длину. Противоположный эффект наблюдается при использовании вставки, показанной на рис. 161,6. Форсунки с одноструйным распылителем применяют в основном в дизелях с разделенными камерами, в которых смесеобразование обеспечивается интенсивными вихревыми потоками воздуха. Для улучшения распыливания может использоваться закручивание топливной струи.
Наибольшее распространение получили многоструйные распылители-они в наилучшей степени соответствуют смесеобразованию в неразделенных камерах сгорания (рис. 161, в-д). Число отверстий 4 может изменяться от 2 до 16. При центральном положении форсунки отверстия расположены симметрично по окружности и их размеры одинаковы. Если форсунка смещена, отверстия расположены несимметрично и имеют разные диаметры. Минимальное подтекание топлива наблюдается при просверливании распыливающих отверстий в пред-сопловой канал 5 наименьшего объема.
Если сопловый наконечник выполнен вместе с корпусом распылителя (рис. 161, г, д), то, как правило, его крепят к корпусу форсунки за бурт с помощью накидной гайки. Обычно поверхность соприкосновения плоская, реже - сферическая. Последняя имеет преимущества с точки зрения само-центрирования обеих деталей при их креплении и устраняет возможность перекосов направляющей иглы. При креплении за бурт разгружается от усилий затяжки корпус распылителя, в лучших условиях находится прецизионная пара.
Цельный распылитель имеет наименьшие размеры, минимальный объем пред-соплового канала. Недостатком его является то, что при засорении или разрушении распыливающих отверстий необходимо заменять весь распылитель, изготовляемый из высококачественных сталей и имеющий высокую стоимость. При этом необходимость использования этих сталей определяемся в основном условиями работы концевой части. В топливных системах судовых дизелей нашли применение отдельные сопловые наконечники 6 (рис. 161, в). Их изготовляют из высоколегированных сталей, вместе с тем они легко заменяются в эксплуатации. В этом случае также упрощается изготовление прецизионной пары, она меньше подвержена тепловым нагрузкам. Недостатком такой конструкции является нагружение корпуса значительными усилиями при сборке форсунки и деформации прецизионного узла. Реже прецизионную пару располагают в теле форсунки, а запирающий конус-в распылителе. Хотя такая форсунка технологичнее с точки зрения производства, однако возникают трудности в качественной сборке ее с само-центрированием особенно в условиях эксплуатации.