انواع، ساختار و اصول کار انژکتورهای موتور دیزل

انواع انژکتور و الزامات مرتبط

عملکرد و الزامات

وظیفه اصلی یک انژکتور این است که سوخت را با توجه به ویژگی‌های تشکیل مخلوط موتور دیزل به صورت قطرات ریز اتمیزه کند و آنها را با دقت به محل تعیین شده در محفظه احتراق تزریق کند. انژکتور باید ویژگی های اسپری خاص مورد نیاز انواع مختلف محفظه احتراق را داشته باشد. باید دارای قابلیت نفوذ کافی برای اطمینان از رسیدن قطرات سوخت به اعماق محفظه احتراق باشد. علاوه بر این، به زاویه مخروط پاشش مناسب برای پوشش یک منطقه محفظه احتراق کافی نیاز دارد. علاوه بر این، کیفیت اتمیزاسیون عالی برای اطمینان از اختلاط کامل سوخت{4}}هوا ضروری است. در نهایت، عدم چکیدن پس از پایان تزریق سوخت نیز یک شاخص عملکرد حیاتی برای انژکتور است.

انواع انژکتور

انژکتورها در درجه اول به دو نوع انژکتوری -نوع و سوزنی- طبقه بندی می شوند. انژکتورهای نوع Orifice{3}}از ساختار ساده، سهولت ساخت و کاربرد گسترده در موتورهای دیزل برخوردارند. انژکتورهای سوزنی{5}به طور خاص برای محفظه های احتراق پارتیشن بندی شده طراحی شده اند، با پیکربندی که تجمع رسوب کربن را به حداقل می رساند.

آنالیز انژکتور اوریفیس

ویژگی های ساختاری و کاربردها

انژکتورهای اوریفیس به دلیل ویژگی های ساختاری منحصر به فرد خود مشهور هستند. آنها از دهانه های متعدد برای اتمیزه کردن سوخت به قطرات ریز استفاده می کنند که سپس با سرعت بالا به محفظه احتراق تزریق می شود. این نوع انژکتوری در ساختار ساده، ساخت آسان و به طور گسترده در موتورهای دیزلی استفاده می شود. انژکتورهای اوریفیس اتمیزه شدن سوخت را از طریق نازل های متعدد انجام می دهند و در دو طرح ساختاری هستند: بلند و کوتاه، مناسب برای محفظه های احتراق یکپارچه. طراحی بلند انژکتور بدنه نازل را گسترش می دهد و راهنمای سوپاپ سوزنی را دور از محفظه احتراق قرار می دهد. این امر خطر تغییر شکل حرارتی را کاهش می دهد و از گیر کردن سوپاپ سوزنی در محفظه خود جلوگیری می کند و آن را برای موتورهای دیزلی با بار حرارتی بالا ایده آل می کند. سوپاپ سوزنی دارای دو سطح مخروطی است: یک سطح تحمل فشار-که نیروهای محفظه روغن فشار بالا را تحمل می‌کند، که نیروی رانش محوری به سمت بالا را برای غلبه بر فشار پیش‌بار-تنظیم فنر و اصطکاک بین سوپاپ سوزنی و بدنه ایجاد می‌کند و تزریق سوخت را ممکن می‌سازد. و یک سطح آب بندی که برای اطمینان از آب بندی محفظه داخلی با سطح آب بندی در بدنه شیر سوزن جفت می شود. علاوه بر این، طراحی سوراخ نازل جزء مهمی از انژکتورهای نوع دهانه{10}}است. بر اساس تعداد سوراخ‌های نازل، می‌توان آن‌ها را به‌عنوان انژکتور{12}}تک سوراخ، دو سوراخ- یا چند{14}}سوراخ طبقه‌بندی کرد.

به طور معمول، قطر سوراخ نازل از 0.2 تا 0.5 میلی متر متغیر است. توجه به این نکته مهم است که قطر سوراخ نازل نباید بیش از حد کوچک باشد تا از پیچیدگی تولید قابل کنترل اطمینان حاصل شود و از تجمع کربن و انسداد در حین کار جلوگیری شود. مکانیسم تنظیم فشار: نیروی پیش‌بار فنر تنظیم‌کننده فشار از طریق میله فشار به شیر سوزنی منتقل می‌شود و باعث می‌شود که آن را محکم روی سطح مخروط آب‌بندی در بدنه شیر سوزن ببندد و در نتیجه نازل سوخت را ببندد. بزرگی این پیش بارگذاری را می توان با استفاده از پیچ تنظیم فشار{6} به خوبی تنظیم کرد.

اصل کار

وقتی سوخت گازوئیل فشار قوی-تامین شده توسط پمپ تزریق از طریق خط سوخت فشار قوی{1} وارد انژکتور می‌شود، قبل از رسیدن به محفظه فشار داخل نازل، از اتصالات ورودی، عنصر فیلتر انژکتور و گذرگاه‌های دقیق سوخت در بدنه انژکتور و بدنه دریچه سوزن می‌گذرد. در اینجا، فشار سوخت بر روی سطح مخروط حامل فشار دریچه سوزنی اثر می‌کند و یک رانش محوری به سمت بالا ایجاد می‌کند. هنگامی که این رانش بر نیروی پیش بارگذاری فنر تنظیم کننده فشار غلبه کرد، دریچه سوزنی بالا می رود و همزمان روزنه را باز می کند. این اجازه می دهد تا گازوئیل با فشار بالا-به آرامی به محفظه احتراق تزریق شود. هنگامی که پمپ تزریق سوخت را متوقف می کند، فشار در محفظه فشار نازل به سرعت کاهش می یابد. تحت نیروی فشار{10}}فشار تنظیم‌کننده، دریچه سوزنی به سرعت تنظیم مجدد می‌شود، دهانه را می‌بندد و فرآیند تزریق را متوقف می‌کند.

تجزیه و تحلیل انژکتورهای محوری- سوزنی

ساختار و اصل

انژکتور سوزنی محوری-شبیه انژکتور روزنه ای-نوع است اما برای محفظه های احتراق تقسیم بندی شده مناسب تر است. طراحی آن تجمع رسوب کربن را به حداقل می رساند. سوزن محوری در حین تزریق به صورت عمودی حرکت می کند و طراحی نازل منحصر به فرد آن از تجمع کربن جلوگیری می کند و در عین حال امکان تمیز کردن خود را فراهم می کند. علاوه بر این، نازل نوع دیورتر دارای یک سوراخ انحرافی بر روی بدنه سوپاپ سوزن است که ویژگی های تزریق سوخت را بیشتر بهینه می کند.

عملکرد نازل انحرافی

در طول راه اندازی موتور دیزل، سرعت چرخش کم و کاهش فشار سوخت باعث می شود که بیشتر سوخت دیزل از طریق سوراخ های انحراف در برابر جریان هوا به مرکز محفظه گرداب تزریق شود. این تزریق جریان شمارنده باعث اتمیزاسیون کامل سوخت می شود، در حالی که دمای بالاتر در مرکز محفظه گرداب، احتراق و احتراق دیزل را تسهیل می کند. این کار باعث می شود موتور مطمئن در شرایط سرد روشن شود. هنگامی که موتور شروع به کار کرد و وارد کارکرد عادی شد، افزایش فشار سوپاپ سوزنی بیشتر سوخت را از طریق سوراخ اصلی در جهت جریان هوا به داخل محفظه چرخش هدایت می کند.

تاثیر شکل پین سوزن

دهانه انژکتور نوع سوزنی{0}}به دلیل طراحی پین سوزن در زیر سطح مخروط آب بندی دریچه سوزنی یک حلقه دایره ای شکل می دهد. پین سوزن از سوراخ بدنه دریچه سوزن عبور می کند و کمی از آن بیرون می زند. این طرح یک الگوی اسپری استوانه ای توخالی ایجاد می کند که مستقیماً بر زاویه مخروط اسپری تأثیر می گذارد. به طور خاص، سوزن‌های محور استوانه‌ای زاویه مخروط اسپری باریک‌تری ایجاد می‌کنند، در حالی که سوزن‌های مخروطی{4}}شکل بریده زاویه مخروط اسپری گسترده‌تری ایجاد می‌کنند. طراحی منحصر به فرد سوزن شفت، ایجاد الگوهای اسپری متنوع را امکان پذیر می کند و به انژکتورهای سوزنی شفت اجازه می دهد تا به طور انعطاف پذیر با الزامات هندسه های مختلف محفظه احتراق سازگار شوند.