камера сгорания авиационного или энергетического газотурбинного двигателя. Форсунка авиационного двигателя


Топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя

Топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус с каналами и со штуцерами основного и дополнительного контуров подвода топлива на основное и дополнительное сопла, расположенные в головке форсунки, а также установочный фланец крепления форсунки к наружному корпусу камеры сгорания. Внутри канала основного контура размещена разделительная трубка, внутри которой расположен канал дополнительного контура. Разделительная трубка закреплена с одного конца в головке форсунки относительно корпуса неразъемным соединением. Разделительная трубка с другого конца установлена внутри корпуса с внешней стороны от установочного фланца, между штуцерами основного и дополнительного контуров, телескопически относительно стенок канала основного контура цилиндрическим выступом и контактирует одним торцом с упругим уплотнительным цилиндрическим кольцом, контактирующим наружным диаметром с корпусом форсунки, а другим торцом и внутренней поверхностью - с резьбовой заглушкой. Резьбовая заглушка телескопически установлена цилиндрическим хвостовиком в разделительной трубке и соединяет каналом и отверстиями канал дополнительного контура разделительной трубки с каналом штуцера подвода топлива дополнительного контура. Корпус форсунки между установочным фланцем и головкой покрыт теплоизоляцией и кожухом. Изобретение повышает надежность топливной форсунки путем исключения коксования топлива в ее каналах и компенсации ее тепловой деформации. 3 ил.

 

Изобретение относится к топливным форсункам для инжекции жидкого топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя.

Известна топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя с воздушным распылом, в которой тонкая сплошная пелена топлива распыляется высокоскоростным потоком воздуха [Патент РФ №2107177, F 02 C 7/22, 1998].

Недостатками такой конструкции являются увеличенные габариты, а также повышенные выбросы вредных веществ на выходе из камеры сгорания вследствие неудовлетворительного распыла топлива на пониженных режимах работы газотурбинного двигателя из-за низких скоростей потока воздуха.

Наиболее близкой к предложенному изобретению является топливная центробежная двухканальная двухконтурная форсунка, содержащая корпус с фланцем крепления форсунки, а также два расположенных с внешней стороны от фланца входных топливных штуцера. На пониженных режимах работы газотурбинного двигателя топливо распыляется через сопло дополнительного контура, а на основных режимах работы включается сопло основного контура [Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30. Техническое описание, М., Машиностроение, 1971, стр.94, рис.94].

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность вследствие коксования топлива в канале малорасходного дополнительного контура, выполненного в корпусе форсунки со стороны набегающего потока воздуха с высокой температурой и тепловой деформацией.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности топливной центробежной двухконтурной форсунки путем исключения коксования топлива в каналах форсунки и компенсации ее тепловой деформации.

Сущность изобретения заключается в том, что топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус с каналами и со штуцерами основного и дополнительного контуров подвода топлива на основное и дополнительное сопла, расположенные в головке форсунки, а также установочный фланец крепления форсунки к наружному корпусу камеры сгорания, согласно изобретению дополнительно включает размещенную внутри канала основного контура разделительную трубку, внутри которой расположен канал дополнительного контура, разделительная трубка с одного конца в головке форсунки закреплена относительно корпуса неразъемным соединением, а внутри корпуса с внешней стороны от установочного фланца, между штуцерами основного и дополнительного контуров с другого конца установлена разделительная трубка телескопически относительно стенок канала основного контура цилиндрическим выступом и контактирует одним торцом с упругим уплотнительным цилиндрическим кольцом, контактирующим наружным диаметром с корпусом форсунки, а другим торцом и внутренней поверхностью - с резьбовой заглушкой, телескопически установленной цилиндрическим хвостовиком в разделительной трубке и соединяющей каналом и отверстиями канал дополнительного контура разделительной трубки с каналом штуцера подвода топлива дополнительного контура, причем корпус форсунки между установочным фланцем и головкой покрыт теплоизоляцией и кожухом.

В современных газотурбинных двигателях для повышения экономичности компрессор выполняется с высокой степенью сжатия, что приводит к существенному увеличению температуры воздуха на его выходе. Например, в современном двигателе ПС-90А температура воздуха на выходе из компрессора на некоторых режимах достигает более 600°С, что может вызвать перегрев и коксование топлива в каналах дополнительного контура с низким расходом топлива.

Так как через дополнительный канал подается топливо на режимах запуска, а на основных режимах, начиная с малого газа, включается подача топлива через основной канал, то размещение дополнительного контура внутри канала основного контура исключает коксование топлива внутри канала дополнительного контура, а коксование топлива внутри канала основного контура не происходит из-за увеличенных расходов топлива через него, в результате чего протекающее через него топливо не успевает перегреваться, чему также способствует теплоизоляция внешней поверхности корпуса форсунки между установочным фланцем и головкой.

В процессе увеличения режима работы корпус форсунки, нагреваясь от закомпрессорного воздуха, испытывает температурную деформацию, что в случае жесткого ее закрепления в корпусе может привести к поломке разделительной трубки. Однако этого можно избежать благодаря тому, что внутри корпуса с внешней стороны от установочного фланца между штуцерами основного и дополнительного контуров с другого конца разделительная трубка установлена телескопически относительно стенок основного контура цилиндрическим выступом.

Контактирование разделительной трубки одним торцом с упругим уплотнительным цилиндрическим кольцом, контактирующим наружным диаметром с корпусом форсунки, а другим торцом и внутренней поверхностью - с резьбовой заглушкой, позволяет цилиндрическому кольцу упруго деформироваться при сборке с помощью резьбовой заглушки, уплотняя разделительную трубку по торцу при увеличении осевого зазора δ между цилиндрическим хвостовиком резьбовой втулки и трубкой, что повышает надежность топливной форсунки.

За счет тепловых потоков, проходящих по корпусу форсунки, нагрев кольца может быть значительным, поэтому размещение уплотнительного кольца с внешней стороны от установочного фланца форсунки, т.е. вне зоны воздействия закомпрессорного воздуха позволяет снизить температуру этого кольца.

На фиг.1 показан продольный разрез топливной центробежной двухконтурной двухканальной форсунки. На фиг.2 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде, а на фиг.3 - элемент II на фиг.2 в увеличенном виде.

Топливная форсунка 1 камеры сгорания состоит из корпуса 2 с установочным фланцем 3, предназначенным для крепления форсунки на наружном корпусе (не показано) камеры сгорания. С внешней стороны от фланца 3 на корпусе 2 установлены штуцеры 4 и 5 подвода топлива на основной и дополнительный контуры соответственно, а с внутренней от фланца 3 стороны наружной поверхности 6 корпуса 2 установлена теплоизоляция 7, закрытая с внешней стороны от воздушной эрозии кожухом 8.

В корпусе 2 выполнен канал подвода 9 топлива основного контура, на входе соединенный с внутренним каналом 10 штуцера 4 подвода топлива основного контура, а на выходе - через наклонный канал 11, полость 12, отверстия 13, 14 и 15, распылитель 16 в головке 17 форсунки 1 - с соплом основного контура 18.

В корпусе 2 форсунки 1 внутри канала 9 основного контура установлена разделительная трубка 19, закрепленная своим внутренним концом 20 в головке 17 форсунки 1 с помощью неразъемного соединения (пайки) 21, а внешним своим концом 22, расположенным с внешней стороны от установочного фланца 3, между штуцерами 4 и 5 подвода топлива на основной и дополнительный контуры, с помощью цилиндрического выступа 23 телескопически установлена в канале 9 и контактирует торцом 24 с упругим уплотнительным цилиндрическим кольцом 25, выполненным из неметаллического материала, например терморасширенного графита, сохраняющего работоспособность без доступа кислорода до 900°С. Цилиндрическое упругое кольцо 25 своей внешней поверхностью 26 контактирует с наружной поверхностью 27 канала 9, а внутренней 28 и боковой 29 поверхностями - с резьбовой заглушкой 30, закрепленной в корпусе 2 с помощью резьбы 31 и телескопически установленной с помощью цилиндрического хвостовика 32 в разделительной трубке 19, соединяющей на входе каналом 33 и отверстиями 34 и 35 внутреннюю полость 36 штуцера 5 подвода топлива на дополнительный контур с осевым внутренним каналом 37 разделительной трубки 19, на выходе соединенный через втулку 38, переходник 39 и распылитель 40 с соплом 41 дополнительного контура.

Работает данное устройство следующим образом.

При запуске камеры сгорания газотурбинного двигателя в центробежной форсунке 1 топливо подается в штуцер 5 подвода топлива на дополнительный контур.

Топливо, протекая по каналу 37 разделительной трубки 19, распыляется с помощью распылителя 40 и сопла 41 дополнительного контура.

С увеличением режима работы топливо начинает поступать и в штуцер 4 подвода топлива на основной контур, откуда по кольцевому каналу 9 вокруг трубки 19, через наклонный канал 11, полость 22, отверстия 13, 14 и 15 поступает на распылитель основного контура 16 и сопло 18.

При дальнейшем увеличении режима работы при нагреве от закомпрессорного воздуха корпус 2 форсунки 1 испытывает температурную деформацию, которая компенсируется благодаря телескопической установке разделительной трубки 19 относительно стенок канала основного контура цилиндрическим выступом 23.

Уплотнительное цилиндрическое кольцо 25, упруго сдеформированное при сборке с помощью резьбовой заглушки 30, уплотняет трубку 19 по торцу 24 при увеличении осевого зазора δ между цилиндрическим хвостовиком 32 и трубкой 19.

Топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус с каналами и со штуцерами основного и дополнительного контуров подвода топлива на основное и дополнительное сопла, расположенные в головке форсунки, а также установочный фланец крепления форсунки к наружному корпусу камеры сгорания, отличающаяся тем, что она дополнительно включает размещенную внутри канала основного контура разделительную трубку, внутри которой расположен канал дополнительного контура, разделительная трубка с одного конца в головке форсунки закреплена относительно корпуса неразъемным соединением, а внутри корпуса с внешней стороны от установочного фланца, между штуцерами основного и дополнительного контуров с другого конца установлена разделительная трубка телескопически относительно стенок канала основного контура цилиндрическим выступом и контактирует одним торцом с упругим уплотнительным цилиндрическим кольцом, контактирующим наружным диаметром с корпусом форсунки, а другим торцом и внутренней поверхностью - с резьбовой заглушкой, телескопически установленной цилиндрическим хвостовиком в разделительной трубке и соединяющей каналом и отверстиями канал дополнительного контура разделительной трубки с каналом штуцера подвода топлива дополнительного контура, причем уплотнительное кольцо выполнено из неметаллического материала, а корпус форсунки между установочным фланцем и головкой покрыт теплоизоляцией и кожухом.

www.findpatent.ru

Топливная форсунка с воздушным распылом для газотурбинного двигателя

 

Использование: в конструкциях основных камер сгорания газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: топливная форсунка содержит стойку с отверстиями подачи топлива и сопло с поверхностью для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой, а также внутренний и внешний завихрители воздуха в виде осевых концентрично расположенных каналов с открытыми торцами и лопатками внутри. Поверхность сопла с распыливающей кромкой и внутренняя поверхность внешнего завихрителя воздуха выполнены попеременно в окружном направлении под разными углами к оси сопла и образованы вращением вокруг оси сопла огибающей множества геодезических линий, скрещивающихся с осью сопла по распыливающим кромкам под углом, равным углу закрутки топливной пленки. 4 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, в частности к конструкциям основных камер сгорания.

Известна топливная форсунка с двойным завихрителем, содержащая стойку с отверстием подачи топлива и сопло с поверхностью для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой, а также внутренний и внешний завихрители воздуха в виде осевых концентрично расположенных каналов с открытыми торцами и лопатками внутри. Тонкая сплошная пелена топлива в форсунке распыливается высокоскоростным потоком воздуха, возникающий аэрозоль подается на границу раздела противоположно вращающимся потокам воздуха [1]. Недостатком известной форсунки является уменьшенный диаметр распыливающей кромки. Наилучшее распыливание и максимальный контакт воздуха и жидкости достигается в том случае, когда они имеют наименьшую и одинаковую толщину. Это означает, что распыливающая кромка должна иметь наибольший возможный диаметр. Наиболее близкой к заявляемой является топливная форсунка с двойным завихрителем, содержащая стойку с отверстием подачи топлива и сопло с поверхностью для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой, а также внутренний и внешний завихрители воздуха в виде осевых концентрично расположенных каналов с открытыми торцами и лопатками внутри. Направление распыливающей кромки в форсунке выполнено под углом, совпадающим или близким к углу конуса распыла топливной пленки, причем с наибольшим возможным диаметром распыливающей кромки [2]. Недостатком известной форсунки, принятой за прототип, является неполное использование возможностей снижения толщины топливной пленки за счет увеличения периметра распыливающей кромки, так как нельзя более увеличить диаметр распыливающей кромки в заданных размерах форсунки. Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении топливной экономичности двигателя и снижении выбросов вредных веществ за счет улучшения качества распыла топлива путем увеличения периметра распыливающей кромки при неизменных размерах форсунки, обеспечивающих наибольший возможный диаметр. Сущность технического решения заключается в том, что в топливной форсунке с воздушным распылом для газотурбинного двигателя, содержащей стойку с отверстиями подачи топлива и сопло с поверхностью для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой, а также внутренний и внешний завихрители воздуха в виде осевых концентрично расположенных каналов с открытыми торцами и лопатками внутри, согласно изобретению поверхность сопла с распыливающей кромкой и внутренняя поверхность внешнего завихрителя воздуха выполнены попеременно в окружном направлении под разными углами к оси сопла и образованы вращением вокруг оси сопла огибающей множества геодезических линий, скрещивающихся с осью сопла по распыливающим кромкам под углом, равным углу закрутки топливной пленки. Выполнение поверхности сопла попеременно в окружном направлении под разными углами к оси сопла позволяет увеличить периметр распыливающей кромки при неизменных размерах форсунки, обеспечивающих наибольший возможный диаметр, что улучшает качество распыла топлива за счет снижения толщины топливной пленки. При этом уменьшается средний размер капель и увеличивается контакт воздуха и жидкости в объеме жаровой трубы. Образование поверхности сопла вращением вокруг оси сопла огибающей множества геодезических линий, скрещивающихся с осью сопла по распыливающимся кромкам под углом, равным углу закрутки топливной пленки, позволяет уменьшить потери давления и обеспечить безотрывное течение топливной пленки по прямым, т. е. геодезическим, линиям на всей поверхности сопла до границ периметра распыливающей кромки. Профиль поверхности сопла относительно оси сопла при этом получается преимущественно в виде гиперболической кривой как на расширяющихся частях сопла, так и на чередующихся попеременно в окружном направлении сужающихся участках сопла, т.е. расположенных под разными углами к оси сопла. Выполнение внутренней поверхности внешнего завихрителя воздуха идентично повторяющей изменение углов поверхности сопла относительно его оси позволяет закручивать топливную пленку внешним воздушным потоком, а противоположно вращающимся внутренним воздушным потоком из внутреннего завихрителя генерировать интенсивную турбулентность в сдвиговых слоях, которые в окружном и радиальном направлениях намного легче разрушаются и более интенсивно перемешиваются. Поэтому достигается более высокая однородность топливовоздушной смеси по сечению жаровой трубы, а скорость горения многократно возрастает. Это повышает топливную экономичность двигателя и снижает выбросы вредных веществ за счет улучшения качества распыла топлива путем увеличения периметра распыливающей кромки при неизменных размерах форсунки, обеспечивающих наибольший возможный диаметр. На фиг.1 изображен разрез вдоль головки и стойки; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 по отверстиям для подачи и закрутки топлива; на фиг.3 - схема векторов перемещения топливной пленки по поверхности сопла для определения угла закрутки; на фиг.4 - вид Б на фиг.1 на выходной торец форсунки. Топливная форсунка с воздушным распылом для газотурбинного двигателя содержит головку 1, стойку 2 с отверстиями 3, 4 подачи топлива 5 и сопло 6 с поверхностью 7 для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой 8, а также внутренний завихритель 9 воздуха 10 и внешний завихритель 11 воздуха 10 в виде осевых концентрично расположенных каналов с открытыми торцами 12 и 13 у внутреннего завихрителя 9 и открытыми торцами 14 и 15 у внешнего завихрителя 11 с лопатками 16 и 17 внутри завихрителей 9 и 11. Внешний завихритель 11 с лопатками 17 и сопло 6 с поверхностью 7 для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой 8 отлиты за одно целое с головкой 1 и стойкой 2. Внутренний распылитель 9 воздуха 10 выполнен отливкой за одно целое с втулкой 18, образующий внутренний поток воздуха 10, и фиксирует внутри головки втулку 19 с отверстиями 20, служащими для закрутки топлива 5 в щелевом канале 21 и образования топливной пленки на поверхности 7. Втулка 18 внутреннего завихрителя 9 герметично скреплена с головкой 1 кольцевым сварным швом 22. Поверхность 7 сопла 6 с распыливающей кромкой 8 и внутренняя поверхность 23 внешнего завихрителя 11 воздуха 10 выполнены попеременно в окружном направлении под разными углами 1 к оси 24 сопла 6 и 2 в плоскости выходной кромки поперек оси 24 сопла 6 и образована вращением вокруг оси 24 сопла 6 огибающей множества геодезических линий, скрещивающихся с осью 24 сопла 6 под углом . Угол - это угол закрутки топливной пленки, условно показанный на фиг.3, может быть определен по формуле: где Ro - вектор текущего перемещения, проходимого топливной пленкой по внутренней поверхности сопла; R - вектор абсолютного перемещения топливной пленки по внутренней поверхности сопла; Q - вектор перемещения топливной пленки в направлении распыливающей кромки, образуемый за счет направленного расхода топлива вдоль оси 24. Кроме того, на фиг.1 условно показана лобовая стенка 24 жаровой трубы, имеющая открытый торец для подвода воздуха 10 и иллюстрирующая установку форсунки в камере сгорания двигателя. Топливная форсунка с воздушным распылом работает следующим образом. Топливо 5 через отверстие 3, 4 в стойке 2 подается в кольцевую полость, образованную зафиксированной внутри головки 1 втулкой 19, и через тангенциально расположенные к оси 24 сопла 6 отверстия 20, закручиваясь в щелевом канале, поступает на поверхность 7 сопла 6. Одновременно сжатый компрессором поток воздуха 10 поступает во внутренний завихритель 9 и внешний завихритель 11, где при помощи лопаток 16 во внутреннем завихрителе 9 и лопаток 17 во внешнем завихрителе 11 закручивается и подается во втулку 18 внутреннего распылителя 9 и вытекает концентрично из внешнего завихрителя 11, ограниченного сечением его внутренней поверхности 23, при этом оба потока вращаются в противоположные стороны. Топливная пленка в виде тонкой сплошной пелены закрученного топлива распыливается высокоскоростным потоком закрученного воздуха 10 посредством внутреннего распылителя 9, а возникающий аэрозоль подается по поверхности 7 к распыливающей кромке 8 по геодезическим линиям, скрещивающимся с осью 24 сопла 6 по распыливающимся кромкам 8 попеременно в окружном направлении под разными углами к оси сопла. При этом внутренняя поверхность внешнего завихрителя также выполнена попеременно в окружном направлении под разными углами. Поверхность 7, образованная вращением вокруг оси сопла огибающей множества геодезических линий, скрещивающихся с осью сопла известна, например, как гиперболическая, обладает минимальным сопротивлением вследствие движения частиц аэрозоля по прямым, т.е. геодезическим линиям. Далее аэрозоль подается на границу раздела противоположно вращающимся потоком воздуха из внутреннего 9 и внешнего 11 завихрителей, обеспечивая максимально возможный контакт воздуха и топлива и повышая турбулентность в сдвиговом слое топливовоздушных потоков. Таким образом, в заявляемой форсунке значительно увеличивается периметр распыливающей кромки 8, а следовательно, увеличивается концентрация распыленного топлива, что повышает скорость горения и топливную экономичность двигателя.

Формула изобретения

Топливная форсунка с воздушным распылом для газотурбинного двигателя, содержащая стойку с отверстиями подачи топлива и сопло с поверхностью для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой, а также внутренний и внешний завихрители воздуха в виде осевых концентрично расположенных каналов с открытыми торцами и лопатками внутри, отличающаяся тем, что поверхность сопла с распыливающей кромкой и внутренняя поверхность внешнего завихрителя воздуха выполнены попеременно в окружном направлении под разными углами к оси сопла и образованы вращением вокруг оси сопла огибающей множества геодезических линий, скрещивающихся с осью сопла по распыливающим кромкам под углом, равным углу закрутки топливной пленки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

www.findpatent.ru

Топливная форсунка гтд | Банк патентов

Полезная модель относится к турбомашиностроению, в частности, к авиадвигателестроению, и может найти применение в топливных форсунках камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД).

Известна топливная форсунка камеры сгорания ГТД, содержащая корпус распылителей, который охвачен кожухом с образованием торцевого зазора, сообщенного с источником воздуха (М.Масленников, «Авиационные газотурбинные двигатели», Москва, «Машиностроение», 1975 г., стр.517, рис.18.6).

В данной топливной форсунке воздух, поступающий в зазор между корпусом распылителей и кожухом предназначен для удаления нагара с распылителя и обдувает распылитель в радиальном направлении от периферии к центру.

Такое направление движения воздуха отрицательно влияет на распыливание топлива - топливный факел сжимается и уменьшается угол конуса распыла. На режимах запуска это приводит к задержке или полному отсутствию розжига, а на основных режимах работы уменьшает зону обратных токов и соответственно уменьшает диапазон устойчивой работы камеры сгорания на пониженных режимах работы.

Известна также топливная форсунка камеры сгорания ГТД, корпус распылителей которой охвачен кожухом с образованием торцевого зазора, сообщенного с источником воздуха.

В торцевом зазоре между корпусом распылителей и кожухом расположена кольцевая проставка, которая перекрывает выход воздуха к распылителю. На торце кожуха вокруг наружного диаметра кольцевой проставки выполнены отверстия для прохода воздуха к наружной поверхности кожуха (патент ФРГ №2160675, МПК F 02 C 3/14, заявл. 15.12.70, опубл. 29.06.72 г.).

Недостатком этой конструкции является то, что воздух из отверстий в кожухе обдувает его торец, но не поступает к распылителю, так как выход из торцевого зазора закрыт кольцевой проставкой. Поэтому нагар удаляется только с торца кожуха и не удаляется с распылителя. На распылителе образуются отложения нагара. Отложения нагара деформируют топливный факел, ухудшают качество и равномерность распыливания топлива, тем самым снижают надежность розжига камеры сгорания при запуске ГТД, и могут приводить к прогару жаровой трубы и соплового аппарата турбины на рабочих режимах.

В такой конструкции форсунки отсутствует отрицательное влияние воздуха на топливный факел, но также отсутствует эффект пневмораспыла топлива за счет обдува воздухом топливного факела, что ведет к увеличению размера капель распыливаемого топлива и снижению полноты его сгорания.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение удаления нагара с распылителей форсунки, что повышение надежность розжига камеры сгорания при запуске ГТД, расширяет диапазон ее устойчивой работы, повышает полноту сгорания топлива, а также обеспечение эффекта пневмораспыла топлива, что повышает полноту его сгорания.

Заявляемый технический результат достигается тем, что топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус распылителей и кожух, охватывающий корпус распылителей с образованием торцевого зазора, сообщенного с источником воздуха, а также кольцевую проставку, расположенную в зазоре.

Новым в полезной модели является то, что в кольцевой проставке выполнены тангенциальные каналы.

На прилагаемых чертежах изображено:

фиг.1 - топливная форсунка, общий вид;

фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.

Топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус 1 распылителей 2 и кожух 3, охватывающий корпус 1 распылителей 2 с образованием торцевого зазора 4, который сообщен с источником воздуха-компрессора (на чертеже не показан) через радиальный зазор 5, зазоры 4 и 5 сообщены между собой

В торцевом зазоре 4 расположена кольцевая проставка 6, в которой выполнены тангенциальные каналы 7.

Кольцевая проставка 6 может быть неподвижно соединена с корпусом 1 распылителей 2 или с кожухом 3 или с тем и другим.

Форсунка работает следующим образом.

В форсунку камеры сгорания ГТД подается топливо, которое выходит из распылителей 2 в виде топливного факела 8, имеющего приблизительно вид конуса. Воздух подается от компрессора ГТД в радиальный 5 и торцевой 4 зазоры и через тангенциальные каналы 7 в проставке 6 поступает к распылителям 2. Вращающийся воздух обдувает распылитель 2, не допуская отложения на нем нагара.

Воздух, выходящий из тангенциальных каналов 7 проставки 6, создает на выходе из кожуха 3 форсунки вихреобразную воронку в виде расширяющегося конуса. Топливный факел 8, соприкасаясь с воздухом, выходящим из тангенциальных пазов 7, «раскрывается», то есть угол 9 его конуса даже на малых перепадах давлениях топлива, имеющих место при запуске ГТД, увеличивается, что обеспечивает улучшение доступа топливовоздушной смеси к устройству воспламенения (на чертеже не показано). Наличие раскрытого топливоздушного факела ведет к увеличению зоны обратных токов в жаровой трубе, что расширяет диапазоны розжига и устойчивой работы камеры сгорания.

Закрутка тангенциальными каналами 7 обдувающего воздуха приводит к увеличению его окружной скорости при приближении к оси вращения, то есть ближе к топливному факелу 8, и увеличению относительной скорости обдува топливного факела 8 воздухом. Последнее обстоятельство приводит к

большей интенсификации дробления распыленных капель топлива и обеспечивает повышение полноты сгорания топлива.

В результате вышеизложенного расширяется диапазон розжига (повышается надежность розжига) камеры сгорания, расширяется диапазон устойчивой работы, повышается полнота сгорания топлива и обеспечивается удаление нагара с распылителей форсунки.

Форсунки с закруткой подаваемого для сдува нагара воздуха в настоящее время проходят испытания, результаты, которых подтверждают заявленные свойства. Их предполагается использовать на двигателях ТВД-1500, РД-600, М70ФРУ, М75РУ, разрабатываемых ОАО «НПО «Сатурн».

bankpatentov.ru

камера сгорания авиационного или энергетического газотурбинного двигателя - патент РФ 2094705

Использование: в авиационных и стационарных энергетических установках. Сущность изобретения: в камере сгорания, имеющей многофорсуночное устройство с двухконтурным по топливу коллектором, форсунки установлены в количестве, выбираемом по определенной формуле, и выполнены двухканальными с внутренним каналом - топливным и наружным - воздушным. 2 з.п. ф-лы, 8 ил. Изобретение относится к газотурбинным двигателям, в частности к авиационным и стационарным, для энергетических установок. Известны камеры сгорания, например, авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117 для самолета Ил-114 и другие, содержащие жаровую трубу, топливные форсунки и корпус. На камере сгорания двигателя ТВ7-117 [1] установлено 18 двухконтурных форсунок. I контур предназначен для поджига камеры сгорания, II контур подключен до режима малого газа и далее оба контура работают совместно. Кроме того, известна также камера сгорания [2]в которой форсунки расположены в 2 ряда, ближайший к оси двигателя ряд форсунки I контура, на большем диаметре расположены форсунки II контура. Недостатком таких камер сгорания является высокая эмиссия окислов азота. У двигателя ТВ7-117 при степени повышения давления в компрессоре к 13 кг/см2 эмиссия окислов азота составляет 143 ppm при 15% кислорода (индекс эмиссии ). Задачей настоящего изобретения является снижение эмиссии окислов азота (NOx) более чем в 2 раза. Поставленная задача достигается за счет сокращения длины зоны горения и времени пребывания топливовоздушной смеси в зоне высоких температур и организации процесса горения, близкого к микрофакельному. Если соотношение расходов топлива между вторым и первым контуром или соответственно проходных площадей GII/GI= FII/FI= n, то вместо каждой из двухконтурных форсунок выполняется (n+1) форсунок. При этом каждая из (n+1) форсунок будет одноконтурной по топливу. Одна из (n+1) форсунок будет работать на поджиге камеры сгорания, а n форсунок будет играть роль II контура. На рабочих режимах работы двигателя все форсунки будут работать одновременно. Таким образом, каждый факел горения двухконтурной форсунки разбирается на (n+1) мелких факелов, что снижает длину зоны горения и время пребывания топливовоздушной смеси в зоне высоких температур, где происходит образование окислов азота. В обычных схемах камер сгорания количество форсунок выбирается из соотношения t/hж.тр. 0,5 1,0, где hж.тр. высота жаровой трубы, t шаг форсунок, т. е. количество форсунок где dж.тр. диаметр жаровой трубы по месту установки топливных форсунок (средний диаметр жаровой трубы). В предлагаемом изобретении общее количество форсунок будет: Например, для камеры сгорания двигателя ТВ7-117, где имеются двухконтурные форсунки в количестве K 18 с n 3, при выполнении по предлагаемому изобретению на камере сгорания будет K (n+1) 72 одноконтурные по топливу форсунки. На фиг.1 изображена схема расположения форсунок в камере сгорания: 1 форсунки I контура, работающие на запуске, 2 форсунки II контура. График подключения форсунок и распределения расходов топлива по контурам изображен на фиг.2, где показано, что на запуске и до режима несколько ниже малого газа топливо подается только через (1/n+1) часть форсунок, т.е. суммарный расход топлива G равен расходу через 1 контур форсунок. Эта часть форсунок объединена в количестве в общий (пусковой) коллектор. (Для двигателя ТВ7-117 через 18 форсунок из 72). Вблизи малого газа происходит подключение n/n+1 части форсунок, объединенных в коллектор II контура в количестве (для двигателя ТВ7 54 форсунки). На фиг.3 показана камера сгорания, включающая в себя форсунки первого 1 и второго контура 2, объединенные в блоки из нескольких форсунок 3, например, из 4-х форсунок. На каждую форсунку устанавливается цилиндрический воздушный завихритель 4 с тангенциальными отверстиями 5. Концевая часть завихрителей вставлена в плавающие кольца 6 жаровой трубы 7. На фиг.4 показан вид по стрелке Б на фиг.3; на фиг.5 вид по стрелке А на фиг. 3, где изображены стопоры 8, единые для (n+1) форсунок, которые фиксируют от выпадения плавающие кольца 6. Стопоры 8 имеют овальные прорези на все плавающие кольца, расположенные в одном сечении по радиусу. Края стопора имеют изгиб 9 на 90o (фиг.6 разрез Г на фиг.5), и этими краями они приварены в центральной части к втулкам 10, установленным в днище 11 жаровой трубы 7. Таким образом компенсируется разница в термическом расширении стопоров и днища жаровой трубы. На фиг. 7 (узел I на фиг.3) показан разрез топливной форсунки 1 или 2. Дозирующими элементами являются завихритель 12 с закручивающими топливо каналами и сопло завихрителя 13 с сопловым отверстием 14. По наружному каналу форсунки, расположенному коаксиально внутреннему (топливному), проходит воздух, поступающий из-за компрессора, закручиваясь в пазах 15 сопла-завихрителя 13, и выбрасывается в жаровую трубу через сопло 16. На сопле 16 устанавливается воздушный завихритель 4 с тангенциальными отверстиями 5. Подача воздуха из-за компрессора в наружный канал форсунок обеспечивает высокое качество распыливания топлива при малых перепадах давления топлива (особенно на режимах подключения II контура). В случае применения на двигателе комбинированной подачи топлива, т.е. двух видов топлива жидкого и природного газа, по внутреннему каналу форсунок поступает жидкое топливо, в наружный канал воздух из-за компрессора. При работе двигателя на газовом топливе оно поступает в наружный канал, а во внутренний поступает воздух из-за компрессора. В такой схеме возможна также одновременная работа на двух видах топлива, причем в любой пропорции. Схема включения каналов форсунки показана на фиг.8, где изображены топливный коллектор 17, объединяющий форсунки 1 контура (пусковые) в количестве топливный коллектор 18, объединяющий форсунок II контура, коллектор воздушный или газовый 19. Перед входом в каждый коллектор установлены клапаны 20 22, с одной стороны объединяющие топливную или газовую магистраль с соответствующими каналами форсунок, с другой стороны обеспечивающие продувку каналов при отключенной подаче данного вида топлива под действием перепада давлений воздуха на жаровой трубе (коллекторы соединяются с полостью камеры сгорания). Испытания камеры сгорания на автономном стенде показали, что в камере сгорания, выполненной по предлагаемому изобретению, эмиссия окислов азота снизилась в 2 раза и составляет 66 ppm при работе на дизельном топливе (индекс эмиссии ) и 50 ppm при работе на природном газе.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Камера сгорания авиационного или энергетического газотурбинного двигателя, содержащая многофорсуночное устройство с двухконтурным по топливу коллектором, отличающаяся тем, что форсунки установлены в количестве где n FII/FI, FI, FII суммарные проходные сечения форсунок I и II контура; dж.тр средний диаметр жаровой трубы; hж.тр высота жаровой трубы, каждая форсунка выполнена с двумя коаксиально расположенными каналами, по внутреннему каналу поступает топливо в камеру сгорания, по наружному воздух из-за компрессора, при этом в общие коллектора объединены внутренние каналы форсунок в количестве и 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что воздушные завихрители выполнены в виде цилиндрических насадков с тангенциальными отверстиями, причем насадки закреплены на каждой форсунке и своим концом входят в плавающие кольца жаровой трубы, которые фиксируются стопорами, едиными для нескольких форсунок, при этом стопора имеют овальные прорези на все плавающие кольца, расположенные в одном радиальном сечении, и закреплены с помощью перпендикулярных изгибов к втулкам, установленным в днище жаровой трубы. 3. Камера по пп.1 и 2 и для работы на двух видах топлива: жидком и природном газе, отличающаяся тем, что перед входом в коллекторы I и II контура жидкого топлива и коллектор газового топлива установлены клапаны, переключающие топливные магистрали на магистрали подачи воздуха в форсунки из полости камеры сгорания (из-за компрессора).

www.freepatent.ru

Механические, Инжекторные и Электромагнитные, Принцип Работы и Управление, Для Низкого и Высокого Давления, Какие Характеристики и Устройство

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.Обращаться на почту aleksandr.belozerov@gmail.com.

Топливная система претерпела значительные изменения со времён создания первого автомобиля. Такие преобразования коснулись и механизма впрыска, который стал более совершенным. Дозированная подача топливной смеси позволяет плавно регулировать обороты, что приводит к меньшему расходу горючего. Для решения таких задач используются форсунки двигателя, которые и составляют инжекторную систему. Эта технология давно пришла на смену карбюратору и превосходит его по всем параметрам.

Форсунки инжекторной системы

Назначение форсунок в работе двигателя

Дозированная подача обеспечивает лёгкость в управлении машиной благодаря детально рассчитанным порциям топлива. Назначение подобной системы позволяет не только уменьшить выброс вредных веществ, но и сделать вождение безопасным. Заложенная в управляющий блок микропрограмма делает автомобиль отзывчивым на малейшие изменения в движении. Набор мощности двигателем в этом случае происходит более динамично, что позволяет учесть малейшие особенности дороги.

Форсунки

Каждая форсунка высокого давления является важным механизмом топливной системы. Точно рассчитанная подача горючего имеет огромное значение для силовой установки машины и позволяет увеличить срок её службы. В современных автомобилях инжектор (форсунка) управляется электроникой и бывает нескольких видов. Подобное оснащение успешно используется на бензиновых и дизельных двс, что делает такую технологию наиболее перспективной. В зависимости от вида и характеристик двигателя, форсунки различаются по методу впрыска, каждый из которых имеет свои особенности.

Электромагнитная форсунка

Такой тип инжектора использует бензиновые форсунки и получил широкое распространение. Простая конструкция этого оборудования показывает отличные результаты в автомобильной технике, оснащённой системой непосредственного впрыска. Любая электромагнитная форсунка состоит из управляемого клапана, иглы и сопла. Функционирование этой системы выполняется в соответствии с заложенной программой, что позволяет добиться высокой точности подачи горючего.

Электромагнитная фосунка

Электронный блок полностью контролирует все операции, что исключает любые ошибки при впрыске топливной смеси. Согласно заложенной программе напряжение подаётся на обмотку клапана, что приводит к созданию электромагнитного поля. Под его воздействием сопло освобождается, вследствие чего и производится впрыск топлива. Прекращение подачи напряжения приводит к обратному результату, и пружина возвращает иглу в прежнее положение. Такой метод впрыска топливной смеси имеет высокую точность и задействован на большей части бензиновых двигателей.

Электрогидравлическая форсунка

Использование такой системы можно часто увидеть в автомобилях, оснащённых дизелем. Эту технологию также допускается применять на агрегатах, имеющих систему впрыска Common Rail. Такие инжекторные форсунки состоят из сливной и впускной дроссели, электромагнитного клапана и камеры. Путём изменения давления топлива легко добиться возможности управлять его подачей на цилиндры, и эта особенность является главным отличием инжектора от аналогичных механизмов.

Электрогидравлическая форсунка

Понять, как осуществляется управление форсункой электрогидравлического типа достаточно просто. В состоянии ожидания электромагнитный клапан всегда закрыт, причём игла форсунки высокого давления прижата к седлу топливом. В этом положении подача горючего невозможна по элементарным физическим причинам. Давление в системе, воздействующее на иглу намного меньше чем на поршень, что не позволяет запустить механизму впрыска.

При подаче сигнала с управляющего блока происходит включение электромагнитного клапана, которое заключается в открытии дроссельной заслонки. Подобный принцип работы форсунки не допускает мгновенного выравнивания давления, что приводит к подъёму иглы и подаче топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Практичное устройство современной форсунки представляет собой наиболее совершенную технологию впрыска. Установка подобного оборудования выполняется на дизельные двигатели, оснащённые системой Common Rail. Состоят такие виды форсунок из переключающего клапана, пьезоэлемента, толкателя и иглы. Скорость циклов впрыска подобного устройства в 4 раза превосходит срабатывание механизмов других типов. Такие возможности позволяют реализовать многократный впрыск топлива за один цикл, а дозировка горючего более совершенна.

Получить такие возможности удалось благодаря использованию особых компонентов. Подача напряжения влияет на характеристики сердечника что обеспечивает впрыск топлива. Пьезокристалл, изменяясь в размерах, давит на поршень толкателя в результате чего открывается клапан и горючее поступает в сливную магистраль. За счёт увеличения давления в топливной системе подымается игла, и происходит впрыск горючей смеси.

Пьезоэлектрическая форсунка

В работе такого устройства также используется гидравлический принцип, в основе которого лежит разница давления. Для точно рассчитанного срабатывания не менее важен и пьезоэлемент, в состав которого входят цирконий и палладиум. Такая технология обеспечивает огромную скорость срабатывания и довольно большое усилие, направленное на открытие клапана. Для регулировки количества горючего для впрыска используется соотношение давления в рампе и время воздействия на пьезоэлемент.

Принцип работы форсунок

Система впрыска топлива отвечает за подачу горючего в цилиндр или впускной коллектор двигателя. Чтобы понять, как работает форсунка инжектора, требуется рассмотреть описание топливной системы. Управляемый процесс подачи горючего наиболее важная часть в обеспечении работоспособности двигателя. Инжектор обычно устанавливают перед расположением дроссельной заслонки, именно на этом месте в более старых моделях устанавливался карбюратор. Система впрыска топлива может иметь различную конфигурацию, так насос-форсунка или ТНВД значительно отличаются от Common Rail.

Форсунки в инжекторе

Распределённый впрыск топлива присущ большинству современных автомобилей. Существуют несколько типов форсунок, принцип работы которых имеет свои особенности.

  • Одновременный – подача горючего осуществляется сразу на все цилиндры, что характеризуется равными показателями расхода топлива на каждый инжектор;
  • Попарно-параллельный – открытие канала выполняется в парном режиме, причём одна форсунка осуществляет подачу топлива перед циклом впуска, а другая выпуска;
  • Фазированный – каждый из инжекторов автоматически открывается перед впуском, обеспечивая высокую точность впрыска;
  • Прямой – подача топлива происходит напрямую в камеру сгорания, что является наиболее продуктивным вариантом.

С помощью насоса высокого давления происходит подача горючего на форсунку, которая может иметь механическое или электрическое исполнение. Ведущие производители автомобилей с начала 90-х перестали устанавливать механические форсунки ввиду несовершенства этой технологии. Ужесточение требований к выхлопным газам и изменение характеристик такой форсунки в процессе эксплуатации привели к переходу на более современные методы подачи горючего.

Устройство инжектора и его назначение

Использование сразу двух топливных форсунок получило широкое распространение и считается самым удобным в работе двигателя. Что касается устройства инжектора, наиболее востребованы одноканальные модели. В такой системе впрыска под определённым давлением подходит распыляемая жидкость, пар или газ, необходимый для распыления. При более детальном рассмотрении схемы инжектора будет хорошо заметен гидравлический разъем, который служит для установки на посадочное место форсунки, которая крепится на рампе.

Гидравлический разъем инжектора

Такая система имеет высокие требования к герметичности, и уплотнительные кольца обеспечивают надёжную установку инжектора. В нижней части такого устройства имеются специальная распылительная пластина, а электрический разъём используется для управления соленоидом. С помощью насоса регулируется давление форсунок, которое зависит от типа топливной системы. Наиболее важным элементом инжектора является сопло, обеспечивающее впрыск горючего.

Среди таких устройств, форсунки высокого давления занимают особое место. Системы Common Rail или ТНВД создают необходимые условия для впрыска, а струя распыла топлива зависит от геометрии камеры внутреннего сгорания. Детали инжектора, кроме функциональных элементов, включают фильтрующую сетку, распылитель и пружину, обеспечивающую обратное движение иглы.

Преимущества использования инжектора

Ресурс, которым обладают форсунки высокого давления, не идёт ни в какое сравнение с карбюраторной моделью управления. Система, контролируемая электроникой, имеет ряд преимуществ, которые ощутимы сразу после запуска двигателя.

  • Система дозированного впрыска даёт ощутимую экономию топлива;
  • Увеличение мощности силового агрегата и его динамических показателей;
  • Огромный ресурс работы и отсутствие необходимости в обслуживании;
  • Простота запуска силовой установи независимо от погодных условий;
  • Меньший износ двигателя и плавность при наборе скорости;
  • Приемлемый уровень выхлопных газов.

Форсунки - преимущество инжектора над карбюратором

Эффективность работы инжекторного двигателя превосходит системы прошлого поколения и представляет собой точно отлаженный механизм. Электронное управление даёт возможность задействовать форсунки низкого давления или систему Common Rail для наиболее точной подачи топлива. Карбюратор чрезвычайно редко выходит из строя, а отсутствие необходимости периодической настройки делает такую систему удобной в эксплуатации.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

swapmotor.ru

General Electric: авиадвигатель на 3D-принтере

Мы привыкли к тому, что разговоры о 3D-печати касаются небольших изделий и устройств массового применения. В основном на 3D-принтерах печатают трехмерные изделия из пластика, но данная технология нашла весьма успешное применение в решении более сложных промышленных задач. Например, изготовление сложных деталей из металла для авиационных двигателей.

Прорыв в 3D-печати

Очередным прорывом в изготовлении различных изделий на 3D-принтере стал турбовинтовой двигатель для одномоторного самолета Cessna Denali. Двигатель производства компании General Electric Aviation на 35% состоит из деталей, напечатанных на 3D-принтере.

Предполагается, что новый двигатель компании General Electric, мощностью 1240 л.с., будет иметь в своей конструкции 12 деталей, напечатанных на 3D-принтере. Применение технологии 3D-печати позволит заменить небольшим количеством деталей 855 частей, которые изготавливаются традиционным способом. Среди них: теплообменники, вкладыши камер сгорания, форсунки, выхлопной корпус, рамы, корпуса подшипников, отстойники и другие стационарные технологические составляющие.

По расчетам компании General Electric Aviation применение новых технологий в изготовлении двигателя даст однопроцентную экономию топлива и пятипроцентное снижение веса.

Следует отметить, что применение технологии 3D-печати позволит существенно сократить время сборки двигателей. Представители GE сообщают, что полноценные испытания серийной модели двигателя будут проведены в конце следующего года, а у более поздних моделей число напечатанных деталей существенно увеличится.

3D-печать топливной форсунки для авиадвигателя

Одной из сложных металлических деталей для авиадвигателя самолета Cessna Denali  и двигателей нового поколения LEAP является топливная форсунка, которая изображена на рисунке. Она создается на 3D-принтере посредством последовательного нанесения слоев металлического порошка  с последующим лазерным отжигом. При изготовлении данной форсунки используется около 3 тысяч слоев порошка.

Форсунка, которая теперь является одной деталью, раньше была узлом, собираемым из двадцати деталей с использованием сварки и пайки. Детали закупались у разных поставщиков, что отрицательно сказывалось на конечной себестоимости изделия. Применение новых технологий позволило снизить себестоимость изделия и упростить технологический процесс. Новая форсунка стала на 25% легче и служит в пять раз дольше предшественницы.

По предварительным подсчетам, использование только одной форсунки напечатанной на 3D-принтере в выпускаемых GE двигателях позволит сэкономить около $3 млн. в год. Представители General Electric завляют, что компанией уже получены заказы на 8 тысяч двигателей LEAP, с использованием напечатанной форсунки, для самолетов Boeing 777X, Boeing 737 MAX и Airbus A320neo. Суммарная стоимость двигателей составляет $82 млрд.

Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний

Будьте в курсе всех важных событий United Traders — подписывайтесь на наш телеграм-канал

utmagazine.ru

Диссертация на тему «Исследование и разработка электрогидравлической форсунки системы топливоподачи авиационного поршневого двигателя» автореферат по специальности ВАК 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Выводы по главе

1. Предложенная- конструкция распылителя создает широкие возможности для его адаптации к различным типам камер сгорания ПД, работающих на жидких углеводородных топливах за счет гибкого регулирования параметров впрыска и изменения профиля канала.

2. Конструкция штифтового распылителя, значительно упрощает технологию изготовления элементов форсунки, т.к. не требует обработки прецизионных сопловых отверстий малого диаметра и состоит из тел вращения.

3. Отсутствие в сопловом аппарате отверстий малого диаметра позволяет избежать закоксовования распылителя в процессе работы. Открытие распылителя по направлению движения топлива при впрыске также способствует очистке распылителя от нагара.

4. Применение модернизированной форсунки возможно в большинстве эксплуатируемых на современных ПД конструкциях СТП. Нецелесообразным признано применение конструкции форсунки лишь в системах с насос-форсунками, т.к. это потребует полной переработки СТП. Аккумуляторные системы топливоподачи потребует наименьших изменений для применения опытной форсунки.

5. Разработана СТП с использованием модернизированных форсунок, обладающая рядом преимуществ по сравнению с распространенными СТП: максимальная приближенность исполнительных элементов, осуществляющих процесс создания давления, дозирования, впрыскивания и распыливания топлива, непосредственно к сопловому каналу.

- возможность регулирования производительности насоса высокого давления от нуля до максимального значения за 1 оборот коленчатого вала двигателя, сто снижает затраты энергии на привод насоса и исключает из системы переливные устройства.

6. Проведен расчет геометрических параметров опытного распылителя для авиационного дизеля Aireo 3200, показавший, что применение разработанных форсунок не ведет за собой увеличение габаритов конструкции, а значит позволяет переоборудовать существующие системы без изменения базовых деталей двигателей.

Заключение

На легких летательных аппаратах целесообразно применение поршневых двигателей, т.к. они имеют преимущества по удельному расходу топлива и стоимости по сравнению с газотурбинными.

На основании анализа требований, предъявляемых к современным и перспективным авиационным ДВС и конструкций существующих систем топливоподачи установлено, что модернизация узла распыливания является перспективным направлением совершенствования топливоподачи дизелей.

Особенности конструкции штифтовых распылителей позволяет реализовать регулирование топливоподачи за счет изменения площади проходного сечения распылителя, используя при этом импульсное воздействие на запорный орган распылителя.,

Расчетно-аналитическое исследование процессов истечения топлива позволило* выбрать предпочтительную форму запорного конуса, распылителя, определить скорости истечения топлива, форму топливной струи и рассчитать объемный диаметр капель распыленного топлива, который составил 11 - 25 мкм, что не уступает дисперсности распыливания существующими форсунками.

Получена зависимость, позволяющая определять геометрические характеристики распылителя в зависимости от мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала:

Изготовлены опытные образцы модернизированных форсунок, лабораторные исследования которых подтвердили результаты численного моделирования истечения топлива.

Предложена схема системы топливоподачи, в которой реализуется управление цикловой подачей топлива за счет изменения хода иглы распылителя штифтового типа.

Изготовлены опытные образцы элементов модернизированной системы топливоподачи. Проведены моторные испытания системы на двигателе 44 7,6/8,4, которые показали: совершенствование распыливания топлива за счет модернизации распылителя штифтовой форсунки снижает удельный эффективный расход топлива на 2,5-4 %.

- повышение дисперсности распыливания и изменение закона топливоподачи приводят к снижению содержания в отработавших газах твердых частиц.

- получение более существенного уменьшение расхода топлива и дымности отработавших газов возможно при более тонкой настройке топливной аппаратуры: подбора алгоритма управления электромагнитом в зависимости от цикловой подачи дизеля, подбора геометрических параметров распылителя, размера внутренней полости форсунки и т.д.

9. Даны рекомендации по возможному использованию модернизированной системы топливоподачи на существующих и перспективных ДВС. Таким образом, поставленные цели и задачи выполнены. Работа закончена.

Дальнейшие исследования по этой проблеме, на взгляд авторов, должны быть посвящены подбору профиля распыливающего канала, а также разработке алгоритмов работы электронных блоков управления двигателями, реализующих эффективное управление штифтовым распылителем с изменяемой геометрией проточной части.

www.dissercat.com