ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92
Распылитель, Игла, Корпус и Пружина, Какая Система Впрыска Топлива, Диагностика и Симптомы Поломки

Форсунки, обеспечивая прямую подачу дозированного количества топлива в камеру сгорания, стали неотъемлемым элементом системы питания дизельного двигателя. Впрыск позволяет оптимально распылить солярку, что улучшает ее воспламенение. Это в свою очередь хорошо сказывается на экономичности автомобиля, динамических характеристиках и влиянии на окружающую среду.

Содержание

Назначение форсунок

К основным функциям, возложенным на форсунку относят:

  • подача топлива в цилиндр;
  • герметизация камеры сгорания;
  • распыление на мелкодисперсные частички;
  • максимально равномерное распределение солярки по камере сгорания;
  • резкое начало впрыска топлива и такое же быстрое завершение процесса;
  • точное дозирование необходимого количества горючего.

Работа дизельных форсунок сопряжена с агрессивной средой. Постоянно меняющееся давление, которое может достигать 11 МПа. Температурное воздействие также изнашивает систему впрыска. Подача топлива происходит при температуре около 700°С. При сгорании солярки форсунка поддается влиянию 2000°С.

Для стабильной работы двигателя, форсунка должна обеспечивать оптимальную дисперсность. Чем выше степень дробления капель солярки, тем больше их общая площадь поверхности. Это позволяет топливу сгореть в более короткий промежуток времени, что положительно сказывается на экологичности, динамике и экономичности. При этом капли не должны быть слишком мелкими, так как в таком случае они не достигнут краев камеры сгорания. На данный момент топливные форсунки впрыскивают солярку со скоростью, достаточной чтобы обеспечить полное заполнение всего объема при размере частиц от 30 до 50 мкм.

Исторический экскурс

На этапе появления двигателей внутреннего сгорания Рудольф Дизель рассчитывал в качестве топлива применять угольную пыль, вдуваемую через форсунку сжатым воздухом. При сгорании угля с единицы массы получалось мало тепла, что заставило ученного перейти на более высококалорийное топливо. Бензин не получилось применить из-за его взрывоопасности. Предпочтение было отдано керосину.

В 1894 году Рудольфу Дизелю удалось сделать удачный запуск двигателя, топливо в который подавалось при помощи форсунки. Для осуществления впрыска использовался пневматический компрессор. Создаваемое им давление превышало силу, возникающую внутри цилиндра. Из-за этого такой вид двигателя получил название компрессорного дизеля.

Гидравлический впрыск топлива появился чуть позже. Он применяется по сей день, постоянно совершенствуясь. Изобретателем такого способа подачи топлива является французский инженер Сабатэ. Он же предложил делать многократный впрыск. Подавая солярку в несколько этапов, удается получить больше полезной энергии с единицы топлива.

В 1899 году Аршаулов сконструировал дизель с топливным насосом высокого давления, работающий в паре с бескомпрессорной форсункой. Такое техническое решение оказалось успешным, поэтому дизели с ТНВД используются по сей день.

Наиболее современные дизельные системы питания имеют компьютерное управление форсункой и подстраиваются под режим работы двигателя. В зависимости от типа камеры сгорания возможны вариации топливоподачи. Для обеспечения стабильной работы дизеля различного типа смесеобразования появились многодырчатые и штифтовые форсунки.

Работа механической форсунки

Принцип работы механической форсунки дизеля лежит в ее открытии для впрыска топлива под воздействием высокого давления солярки. За подачу горючего отвечает ТНВД. По топливопроводу дизтопливо качает насос низкого давления.

Последовательность впрыска топлива в цилиндры определяет ТНВД. Он отвечает за нагнетание и распределение солярки по магистралям. При достижении давления определенного значения, форсунка открывается, а при снижении усилия переходит в закрытое состояние.

В конструкцию форсунки входят распылитель, игла, корпус и прижимная пружина. Для открытия и закрытия топливоподачи запорная иголка перемещается внутри направляющего канала. Когда воздействие топлива сильнее противодействующей пружинки, игла поднимается вверх, освобождая канал распылителя. При отсутствии требуемого давления от ТНВД сопло плотно перекрыто. Распылитель может иметь несколько отверстий. Для дизельных моторов с раздельной камерой сгорания обычно используется одно отверстие. В остальных случаях число дырок в распылителе может колебаться от двух до шести.

Механическая форсунка

Механическая форсунка

При многодырчатой конструкции перекрытие топливоподачи возможно:

  • закрытием подачи топлива в каждом отверстии;
  • запиранием камеры, расположенной в нижней части распылителя, что приводит к прекращению впрыска топлива.

Для возможности воздействия насосом высокого давления на иголку на ней имеется специальная ступенька. Горючее попадает в форсунку и имеет возможность приподнимать ее. Таким образом удается сдвинуть запорный механизм.

Форсунки с двумя пружинами

В процессе усовершенствования форсунка дизельного двигателя получила две пружины. Усложнение конструкции позволило сделать более гибкую топливоподачу в камеру сгорания. Нагнетаемое ТНВД топливо сначала превышает противодействие одной пружины, а потом второй. Это позволяет подавать горючее ступенчато.

При работе на холостом ходу или незначительной нагрузке топливный насос  задействует в работу только одну пружину. Работа на первой ступени происходит с сжиганием небольшого количества топлива, что повышает экологичность и экономичность машины. Дополнительным бонусом двух пружин является снижение шума работающего двигателя.

Под нагрузкой растет давление, создаваемое ТНВД. Солярка подается двумя порциями, 20% в первый момент и 80% во время основного впрыска. Жесткость пружин подобрана таким образом, чтобы обеспечить максимальную плавность топливоподачи.

Работа форсунки с двумя пружинами

Работа форсунки с двумя пружинами

Электромеханическая система впрыска

Основным отличием электромеханической форсунки от предшественников является открытие и закрытие подачи топлива с помощью управляемого электромагнитного клапана. Контроль над клапаном лежит на электронном блоке управления. Без подачи соответствующего сигнала с контроллера впрыск не произойдет.

Структура электромеханической форсунки

Структура электромеханической форсунки

Блок управления определяет момент впрыска и дозирует необходимое количество топлива, регулируя время открытого состояния, подавая серию импульсов. В ЭБУ длительность подачи солярки определяется с учетом множества факторов, измеряемых при помощи датчиков. Так, например, в зависимости от оборотов коленчатого вала количество импульсов может варьироваться от 1 до 7. Учитывая нагруженность двигателя, его температурный режим, выбранный стиль вождения и множество дополнительных параметров, удается максимально оптимизировать топливоподачу. Это позволяет увеличить ресурс силовой установки, экономичность и экологичность автомобиля. Учет всех факторов позволяет равномерно распределить топливо в камере сгорания, что обеспечивает полноценное сгорание дизтоплива в требуемый момент. Применение электронного контроллера позволило значительно снизить вибрацию и шум от работающего мотора.

Насос-форсунка

Одним из видов топливных дизельных систем является конструкция с отсутствующим насосом высокого давления. Связанно это с низкой надежностью ТНВД и частыми выходами топливных магистралей из строя. Давление, при таком техническом решении, создает насос форсунка. Ее плунжерная пара работает от кулачков распредвала. В такой системе удалось добиться очень высокого давления. Это позволяет получить более качественное распределение топлива в камере сгорания.

Насос-форсунка

Насос-форсунка

Недостатком такой системы является зависимость давления топлива от оборотов двигателя. Усложнение конструкции повысило ее чувствительность к качеству масла и солярки. Ремонт топливной системы с насос-форсунками выйдет дороже на фоне классического варианта с ТНВД.

Симптомы неисправности

Если форсунка неравномерно распределяет топливо в камере сгорания наблюдаются такие симптомы:

  • ухудшение динамических характеристик;
  • стук из подкапотного пространства, который можно спутать со стуком шатуна;
  • троение двигателя из-за неправильной работы какого-либо из цилиндров.

О чрезмерном износе форсунке говорят:

  • сизый дым во время движения;
  • слишком черный выхлоп;
  • повышенная вибрация и шум мотора.

При визуальном осмотре можно увидеть подтеки солярки возле неисправных форсунок. Также может наблюдаться запах топлива, усиливающийся после остановки. Неполадки требуют срочного вмешательства, так как возможно возгорание горючего и пожар в подкапотном пространстве.

Диагностика поломки

Выявив симптомы неисправности форсунок необходимо провести их диагностику. Наиболее тщательная проверка проводится при помощи диагностического стенда. С его помощью можно уловить даже наименьшее отклонение в работе системы впрыска.

При отсутствии диагностического стенда можно определить неисправную форсунку следующим методом. Требуется запустить двигатель и довести обороты коленвала до такого значения, при котором отчетливо будет слышна нестабильность работы мотора. После этого требуется поочередно отсоединять форсунки от топливной магистрали. Двигатель будет менять звук работы. При отключении неисправного элемента топливной системы работа мотора не поменяется. Главным недостатком такого способа является невозможность точно определить причину, вызвавшую нарушения в системе впрыска.

Предыдущий способ был предназначен для обнаружения неисправности без снятия форсунок с двигателя, поэтому на точность определения неисправности влияет исправность всех остальных систем автомобиля. Так, например, некачественная свеча зажигания может привести к неправильному определению неисправной форсунки. Для устранения неточностей возможно сравнение работы форсунки с контрольным образцом.

Равномерность факела неисправной и контрольной форсунок

Равномерность факела неисправной и контрольной форсунок

В топливную систему автомобиля устанавливается тройник. К нему подключается проверяемая и контрольная форсунка. К нетестируемым элементам желательно перекрыть подачу топлива. После этого необходимо начать вращать коленвал. Если форсунка неисправна, то ее факел будет отличатся от эталона, как показано на рисунке.

Промывка элементов системы впрыска

На данный момент для очистки форсунки дизельного двигателя применимы следующие способы:

  • ультразвуковая чистка на специализированном стенде с возможностью контроля процесса промывки;
  • добавление специальных присадок в бензобак, в результате чего чистится вся топливная система, а не только распылители;
  • очистка форсунок дизельного двигателя вручную, путем замачивания в спецсредстве;
  • использование промывочного стенда.

Чистка при помощи ультразвука считается наиболее эффективной. Недостатком является только стоимость оборудования, способного производить такую очистку. На распылители воздействуют колебания, способствующие отслоению отложений в форсунке за короткий промежуток времени. Использование стенда с циркулирующей промывочной жидкостью не менее качественно позволяет убрать загрязнения.

При засорении сопла его очистку можно осуществить, тщательно промыв его керосином и удалив нагар деревянным скребком. Отверстие следует прочистить мягкой стальной проволокой небольшого диаметра. Делать все следует аккуратно, чтобы не повредить форсунку.

С момента первого использования форсунки на двигателе внутреннего сгорания системы впрыска топлива претерпели существенные изменения. Появились новые распылители, повысилось давление и топливоподача стала управляться контроллером. Главной целью всех усовершенствований является повышение надежности и улучшение эксплуатационных свойств системы впрыска.

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

виды форсунок и принцип работы

Форсунка или инжектор - важный механизм топливной системы, предназначенный для своевременной и дозированной подачи и впрыска топливной смеси в камеру сгорания ДВС. Топливными форсунками оснащаются современные инжекторные системы в большинстве дизельных и бензиновых двигателей.

Виды форсунок


По методу впрыска современные топливные форсунки делятся на три вида - электромагнитные, электрогидравлические и пьезоэлектрические.

Электромагнитные форсунки


Такой вид форсунок зачастую устанавливают в бензиновые двигатели. Подобные форсунки имеют простое и понятное устройство, состоящее, собственного говоря, из клапана электромагнитного типа, распылительной иглы и сопла.

Принцип работы электромагнитных форсунок также довольно прост. Подача напряжения на обмотку возбуждения клапана происходит строго в установленное время, в соответствии с заложенной программой.

Напряжение создает определенное магнитное поле, которое затягивает грузик с иглой из клапана, тем самым высвобождая сопло. Результатом всех действий является впрыск нужного количества топлива. По мере снижения напряжения, игла принимает исходное положение.

Электрогидравлические форсунки


Следующий вид форсунок применяется в дизелях, а также в двигателях с топливной системой Common Rail. Электрогидравлические форсунки в отличие от предыдущего вида имеют более сложное устройство, основными элементами которого являются дроссели (впускной и сливной), электромагнитный клапан и камера управления.

[banner_adsense-netboard]{banner_adsense-netboard}[/banner_adsense-netboard]

В основе работы такого типа форсунок лежит использование высокого давления топливной смеси как в момент впрыска, так и при его остановке. На начальном этапе электромагнитный клапан закрыт, а игла форсунки максимально прижата к своему седлу в камере управления. Прижимной силой является сила давления топлива, которая направлена на поршень, расположенный в камере управления.

Одновременно с этим с другой стороны топливо давит и на иглу, но поскольку площадь поршня заметно больше, чем площадь иглы, то в виду этой разницы сила давления на поршень больше, чем сила давления на иглу, которая плотно прижимается к седлу, перекрывая доступ топливу. В это время подача топлива не осуществляется.

Полученный сигнал от блока управления запускает клапан с одновременным открытием сливного дросселя. Происходит вытекание топлива из камеры управления в сливную магистраль. Дроссель впуска в это время препятствует тому, чтобы давление в камере сгорания и во впускной магистрали быстро выровнялось.

При этом, по мере снижения давления на поршень ослабевает его прижимное усилие, а поскольку давление на иглу не изменяется, то она поднимается, и в этот момент происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрические форсунки


Последний вид форсунок принято считать наиболее совершенным и перспективным среди всех описанных видов. Пьезофорсунки используются на дизельных ДВС с системой подачи топлива Common Rail. Конструктивно такие форсунки состоят из пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана, а также иглы.

Пьезофорсунки работают по принципу гидравлического механизма. Изначально игла размещается в седле при воздействии на нее высокого давления ТС. При поступлении электрического сигнала на пьезоэлемент, происходит его изменение в размере (его длина увеличивается), за счет чего пьезоэлемент буквально толкает поршень толкателя, который в свою очередь давит на поршень переключающего клапана.

Это приводит к открытию переключающего клапана, через него топливо устремляется в сливную магистраль, давление в верхней части иглы снижается и за счет не изменившегося давления снизу, игла поднимается. При подъеме иглы происходит впрыск топлива.

Основным преимуществом такого вида форсунок является их скорость срабатывания (до 4 раз быстрее, чем в клапанной системе), что позволяет обеспечить многократный впрыск за один рабочий цикл двигателя. При этом объем подаваемого топлива зависит от двух параметров - от продолжительности воздействия на пьезоэлемент, и от давления топлива в рампе.

Преимущества и недостатки форсунок


И в завершении хотелось бы сказать несколько слов о том, какие же преимущества и недостатки имеются у топливных форсунок, если сравнивать их с карбюраторами.

Преимущества топливных форсунок:

  • Экономия при расходе топлива благодаря точной системе дозирования;
  • Минимальный уровень токсичности двигателей, оснащенных топливными форсунками;
  • Возможность увеличения мощности силового механизма до 10%;
  • Простота и легкость при запуске в любую погоду;
  • Возможность улучшения динамических показателей любого автомобиля;
  • Отсутствие необходимости в частой замене и чистке

Недостатки форсунок:
  • Возможные сбои в работе или серьезные поломки в результате использования топлива низкого качества, которое губительно сказывается на чувствительном механизме форсунок.
  • Высокая стоимость ремонта и замены форсунки в целом и отдельных ее элементов.

Какие бывают топливные дизельные форсунки

Категория: Полезная информация.

Топливные форсунки - один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. С течением времени, конструкция и принцип работы форсунок неоднократно менялись, у каждого нового поколения появлялись свои особенности. Рассмотрим основные типы форсунок, которые встречаются в топливной системе дизельных ДВС.

fors ff

Зачем вообще нужны форсунки

Форсунки обеспечивают прямую подачу топлива в камеры сгорания и его равномерное распределение по стенкам. Распыление топлива происходит через специальные сопла (распылитель форсунки). Сопла формируют строго заданный топливный факел, в результате чего топливо и воздух смешиваются эффективнее, а смесь сгорает лучше.

Основное отличие форсунок для бензиновых и дизельных систем заключается в рабочем давлении топливной магистрали. Так, если бензонасос создает давление в 1-2 атмосферы в бензиновых двигателях, то топливный насос высокого давления (ТНВД) нагнетает дизтопливо до отметки в несколько сотен атмосфер.

Выделяют несколько типов дизельных форсунок, в зависимости от принципа их работы и особенностей конструкции:

  • механические
  • электромагнитные
  • пьезоэлектрические
  • насос-форсунки

Механические форсунки

Имеют самую простую и надежную конструкцию и длительный стаж применения в автомобилестроении (несколько десятилетий). Принцип работы механической форсунки: клапан ее открывается, как только достигнуто необходимое давление.

Корпус форсунки оканчивается соплом и подпружинной иглой. В опущенном состоянии игла закрывает доступ топлива к соплу. Как только давление поднимается благодаря работе ТНВД, игла приподнимается, топливо поступает на распылитель для последующего впрыска. С падением давления, игла снова опускается, перекрывая доступ топлива к распылителю форсунки.

injection

Такое простое конструктивное решение: корпус, распылитель, игла плюс пружина -  позволяет применять механические форсунки на самых простых моделях дизельных ДВС.

Но вследствие ужесточающихся с каждым годом требований к экономичности и экологичности дизелей, производители были вынуждены искать новые решения, ведь механические форсунки не обеспечивают достаточно контроля над смешиванием топливной смеси.

Электромагнитные форсунки

Речь идет о форсунке, в которой солярка подается в цилиндры посредством опускания и поднимания иглы, но управляется она не пружиной, а с помощью специального элекромагнитного клапана, который регулируется электронным блоком управления двигателя. Следовательно, без соответствующего сигнала топливо не попадет в распылитель.

То есть дозирование топлива, начало его впрыска и длительность подачи определяется ЭБУ двигателя. Необходимые параметры определяются частотой вращения коленвала, режимом работы мотора, температурой ДВС и другими важными параметрами.

fors 2

При этом в системе Common Rail за один цикл электромеханическая форсунка способна подавать топливо посредством нескольких впрысков (до 7 раз). Такая дозированная и точная подача горючего в цилиндр способствует его лучшему распределению по стенкам камеры сгорания и более полноценной переработке.

Таким образом, за счет управления процессом впрыска под контролем ЭБУ, конструкторам удалось существенно увеличить мощность дизельного двигателя, сделать его более экономичным и экологичным. С появлением электромагнитных форсунок связана и более культурная (не такая шумная, как раньше) работа дизеля, и даже повышение его общего ресурса. 

Пьезоэлектрические форсунки

Самое современное изобретение в категории современных дизельных моторов с системой прямого впрыска топлива в цилиндры. Принцип работы пьезоэлектрических форсунок фактически дублирует электромагнитные форсунки, но вместо электрического магнита клапан, регулирующий впрыск горючего, приводит пьезоэлектрический кристалл.

Дело в том, что отдельные кристаллы способны менять свою форму под действием электрического заряда. При конструировании пьезоэлектрических форсунок был учтен этот принцип. В результате появилось устройство, где кристалл удлинялся под действием электричества, что и приводит в действие запорные механизмы форсунки.

fors 3

Основное преимущества пьезоэлектрических форсунок - скорость срабатывания клапана. Это позволило совершать многократный впрыск за один цикл подачи горючего в цилиндр (до девяти раз!). В результате качество смеси дизтоплива и воздуха улучшается, мощность и эффективность работы дизельного ДВС увеличиваются.

К основному недостатку относят высокую стоимость пьезоэлектрических форсунок. Они крайне чувствительны к качеству топлива, не поддаются ремонту и восстановлению, а их замена обходится владельцу в круглую сумму.

Насос - форсунки

Насос-форсунка это не отдельный вид форсунки, а целая отдельная система подачи топлива в дизельном ДВС. Особенность такой системы - отсутствие ТНВД. Высокое давление впрыска обеспечивают сами дизельные насос-форсунки.

Принцип их работы заключается в следующем: насос низкого давления подает горючее на форсунку, а затем собственная плунжерная пара форсунки от прямого воздействия кулачков распредвала нагнетает необходимое для впрыска давление. В итоге качество распыления топлива в камере улучшается.

Электрический клапан в устройстве насос-форсунки обеспечивает возможность дозированного впрыска, топливо можно подавать в цилиндр за два впрыска.

fors 6

К другим преимуществам насос-форсунок можно отнести исключение из системы питания дизеля такого узла, как ТНВД, что облегчает конструкцию и уменьшает габариты самого двигателя. Мотор с насос-форсунками работает мягче и экономичнее, а содержание выхлопа максимально экологично.

Главным недостаткам системы насос-форсунок считается прямая зависимость давления впрыска от частоты вращения коленвала. Кроме того, насос-форсунки очень требовательны к качеству топлива и моторного масла. Ремонтировать и заменять их обходится очень дорого, поэтому на сегодняшний день многие автопроизводители отказываются от насос-форсунок в пользу классической схемы «ТНВД + форсунки».

  • Особенности и виды форсунок Bosch, Delphie, Denso мы рассматривали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

 

Форсунка дизельного двигателя.


Устройства и приборы высокого давления



Форсунки дизельного двигателя


Назначение форсунок и требования к ним

Форсунка служит для подачи топлива в цилиндр двигателя, распыления и распределения топлива по камерам сгорания.

Условия работы форсунок очень тяжелые – они подвержены воздействию колоссальных давлений и тепловых нагрузок. Впрыск начинается при температуре в камере сгорания 700…900 ˚С и давлении 3…6 МПа, а заканчивается при температуре до 2000 ˚С и давлении 10…11 МПа.

К форсункам предъявляются следующие очень жесткие требования:

  • оптимальная дисперсность, т. е. высокая степень дробления капель топлива, так как чем меньше капли, тем больше их суммарная поверхность, быстрее происходит нагрев и сгорание топлива, но при этом уменьшается длина факела;
  • обеспечение такой скорости струи топлива, чтобы оно достигало краев камеры сгорания, поэтому капли не должны быть слишком мелкими – средний размер капель (с учетом требования по первому пункту) – 30…50 мкм;
  • распределение впрыскиваемого топлива по всему объему камеры сгорания;
  • резкое начало впрыска и его прекращение.

Форсунки бывают открытые и закрытые.
Открытые форсунки обеспечивают постоянную подачу топлива. В современных дизелях такие форсунки не применяются.
В дизельных двигателях применяют закрытые форсунки, которые открываются только в момент подачи топлива в камеру сгорания.

Закрытые форсунки могут быть двух типов – одно- и многодырчатые. Первые устанавливают на двигателях с вихревыми камерами сгорания, вторые с неразделенными камерами сгорания.

Различают, также, механические форсунки и форсунки, управляемые электроникой.
Современные системы питания дизельных двигателей используют впрыск, управляемый компьютером (электронным блоком управления). На основании информации, поступающей от многочисленных датчиков, такие системы учитывают многие процессы и текущие параметры работы двигателя. Форсунки в таких системах управляются специальными электромагнитными или пьезоэлектрическими устройствами, что открывает широкие возможности повышения эффективности работы двигателя, а также его экологичности.

К отдельной категории устройств для впрыска топлива в цилиндры относятся насос-форсунки, представляющие собой своеобразный гибрид между ТНВД и форсункой в одном узле.

***

История изобретения форсунки

Как известно, Рудольф Дизель изначально планировал работу своего знаменитого детища на угольной пыли. Его система питания содержала специальный насос, вдувавший угольную пыль в цилиндр двигателя сжатым воздухом. Однако, уголь оказался низкокалорийным топливом, не способным дать высокой температуры сгорания, и Дизелю пришлось обратить свой гениальный взор к жидким топливам. Ведь разница температур в цикле работы двигателя – прямой путь к повышению КПД, как установил француз Николя Сади Карно.

Сначала Дизель попробовал впрыскивать в цилиндр своего двигателя бензин, но при первом же испытании двигателя произошел взрыв, едва не стоивший жизни самого Дизеля и его помощников, и изобретателю пришлось применить менее взрывоопасное топливо – керосин.
В июне 1894 года Дизель построил двигатель, использующий в качестве топлива керосин, который впрыскивался в цилиндры специальной форсункой. Для впрыскивания керосина применялся пневматический компрессор, развивавший давление, превышающее давление в цилиндре двигателя. За такими двигателями закрепилось название «компрессорные дизели».

Идея гидравлического впрыска топлива в дизельных двигателях принадлежит, как утверждает история, французскому инженеру Сабатэ, который, к тому же, предложил многократный впрыск, т. е. впрыск, осуществляемый в несколько этапов (эта идея используется в современных системах питания - Common Rail и насос-форсунка).

В 1899 году русский инженер Аршаулов впервые построил и внедрил топливный насос высокого давления оригинальной конструкции - с приводом от сжимаемого в цилиндре воздуха, работавший с бескомпрессорной форсункой. Эти форсунки устанавливались на дизелях, выпускавшихся Механическим заводом «Людвиг Нобель» в Петербурге в начале прошлого века («русские дизели»).

В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, а также создал удачную модификацию бескомпрессорной форсунки. Эти устройства с различными усовершенствованиями используются в системах питания дизельных двигателей и в наши дни.

Дизельные двигатели, использующие в системе питания повышение давления топлива перед впрыском, называют «бескомпрессорными дизелями».
В настоящее время классические компрессорные дизели не имеют практического применения. В современных двигателях впрыск осуществляется бескомпрессорными способами.

Однако, наука и техника не стоят на месте, и, благодаря широкой компьютеризации всех систем автомобиля, в настоящее время механические форсунки постепенно вытесняются более совершенными устройствами, управляемыми электроникой.

***

Принцип действия многодырчатой форсунки

В многодырчатой форсунке основной частью является распылитель. Он состоит из корпуса 1 (рис. 1, а) и иглы 2. Распылитель притянут к корпусу 7 форсунки накидной гайкой 3. Сверху на иглу давит пружина 12 (рис. 1, б). Топливо в полость Б форсунки подается по каналу В.
Когда нет подачи топлива насосом (рис. 1. I), давление в полости Б составляет 2…4 МПа. Топливо давит на нагрузочный поясок Г иглы, но эта сила меньше силы пружины, которая прижимает иглу к распылителю. Игла запорным конусом Д перекрывает выходные отверстия – сопло А.

При подаче топлива насосом сила давления топлива на поясок Г становится больше силы пружины, игла поднимается, и через сопло А с большой скоростью топливо впрыскивается в камеру сгорания. После окончания подачи топлива давление падает, пружина возвращает иглу на место, запирая выходные отверстия распылителя, и впрыск прекращается.

Подъем иглы ограничен упором ее верхних заплечиков в корпус 5 форсунки и составляет 0,2…0,25 мм.

Качество дробления топлива зависит от скорости его движения через сопла, которая, в свою очередь, зависит от давления впрыска. При нормальном режиме скорость струи топлива составляет 200…400 м/с. Для этого необходимо создать перепад давлений в форсунке и камере сгорания 5…10 МПа. Поскольку давление в цилиндре в момент впрыска достигает 3…5 МПа, давление топлива в форсунке должно быть более 10…20 МПа.
Чтобы обеспечить работу форсунки при таком давлении, корпус распылителя и игла выполнены очень точно и притерты друг к другу. Они являются третьей прецизионной парой в магистрали высокого давления. Игла и корпус распылителя не подлежат разукомплектованию и подлежат замене только в комплекте.



Устройство многодырчатой форсунки

На двигателях с неразделенными камерами сгорания устанавливают, как правило, многодырчатые форсунки. Так, на двигателях КамАЗ-740 устанавливается форсунки серии 33, на двигателях ЗИЛ-645 и ЯМЗ-240 – форсунки Б-2СБ, на двигателях ЯМЗ-238 – форсунки модели 80 (см. рисунок 2 внизу страницы).

К корпусу 7 форсунки накидной гайкой 3 притянут распылитель с иглой 2. Распылитель имеет четыре сопловых отверстия диаметром 0,3 мм. На иглу через штангу 13 давит пружина 12. Топливо от насоса подается в полость форсунки через штуцер 9, в котором установлен фильтр 10. Верхнее отверстие в корпусе служит для отвода в бак топлива, просочившегося через зазоры между иглой и распылителем. Штифты 4 и 6 определяют точное положение распылителя относительно корпуса и топливных каналов. Прокладками 11 регулируют натяжение пружины, которое определяет давление начала впрыска.

Форсунки устанавливают в специальные гнезда головки цилиндра и закрепляют скобами.
Между корпусом форсунки и головкой блока размещается уплотнительная медная шайба (кольцо), которая надевается на корпус распылителя и вместе с форсункой аккуратно вставляется в гнездо головки. Такая шайба служит не только уплотнителем между форсункой и головкой, но и обеспечивает хороший теплоотвод от распылителя к головке цилиндров.
Уплотнительное кольцо 8 предохраняет полость клапанной крышки от попадания в нее пыли и влаги.

***

Устройство однодырчатой штифтовой форсунки

Однодырчатые форсунки иногда называют штифтовыми, поскольку конец ее иглы выполняется в виде штифта. Такие форсунки устанавливают, как правило, в дизелях с разделенными камерами сгорания.
Конструкция распылителя таких форсунок обеспечивает объемно-пленочное смесеобразование, поскольку распыливание топлива более направленное, чем в многодырочных форсунках, и значительная часть топлива достигает стенок камер сгорания, образуя быстро испаряющуюся пленку.

Дизели с вихревыми (раздельными) камерами сгорания менее чувствительны к составу топлива и устойчивее работают в широком диапазоне частот вращения. Применяемые с ними форсунки рассчитаны на меньшее давление, следовательно, не требуют столь высокой точности изготовления, как форсунки для неразделенными камерами сгорания, а потому дешевле.

На рис. 1,в показан распылитель штифтовой однодырчатой форсунки. Такая форсунка устанавливается в вихревых камерах сгорания и имеет одно сопло.
Конец иглы 2 выполнен в виде штифта 13 конусной формы, выступающего за пределы корпуса распылителя. Штифт служит для формирования факела топлива в виде конуса.
Принцип работы однодырчатых форсунок не отличается от принципа работы многодырчатых форсунок.

Устройство некоторых типов форсунок, применяемых на автотракторных дизельных двигателях отечественного производства приведено на рисунке 2.

***

Трубопроводы высокого давления дизеля


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Фото форсунок инжектора

  • Пропустить и перейти к материалам
  • Перейти к Главной навигации и Войти
  • Перейти к дополнительной информации

Nav view search

Навигация

Искать

  • Successfulauto.ru: обзоры, новинки, ремонт, тюнинг, аксессуары и полезные советы автомобилистам.
  • Контакты
  • Карта сайта
  • Видео
ИНОМАРКИ
Bmw
Mercedes-Benz
Hummer
Ferrari
Infiniti
Porsche
Ford
Nissan
Skoda
Eterniti
Citroen
Daewoo
Kia
Peugeot
Конструкция форсунки

- сходящаяся / расходящаяся (CD) форсунка

ПВРД, гиперзвуковые реактивные двигатели, и ракеты все используют сопла ускорить горячий выхлоп для производства тяга как описано Третий закон Ньютона движения. Количество тяги произведенный двигателем зависит от массовый расход через двигатель, скорость на выходе потока и давления на выходе из двигателя. Ценность этих три переменные потока определяются конструкцией сопла.

Форсунка - это относительно простое устройство, просто особой формы. трубка, через которую текут горячие газы. Ramjets и ракеты, как правило, используйте фиксированную сходящуюся секцию, за которой следует фиксированная расходящаяся секция для дизайна сопла. Эта конфигурация сопла называется , сходящаяся-расходящаяся, или CD , сопло. В сопле CD горячий выхлоп покидает камеру сгорания. и сходится к минимальной площади, или горловины, сопла.Размер горла выбран дроссель поток и установить массовый расход через систему. Течение в горле звуковое, что означает число Маха равен единице в горле. Вниз по течению от горла, геометрия расходится и поток изэнтропически расширен до сверхзвукового числа Маха, которое зависит от соотношение площадей о выходе в горло. Расширение сверхзвукового потока вызывает статическое давление и температуру уменьшить от горла до выхода, так величина расширения также определяет выходное давление и температура.Температура на выходе определяет выход скорость звука, которая определяет скорость на выходе. Скорость выхода, давление и массовый расход через сопло определяют величина тяги, создаваемой соплом.

На этом слайде мы выводим уравнения, которые объясняют и объясняют, почему в расходящемся участке сопла ускоряется сверхзвуковой поток в то время как дозвуковой поток замедляется в расходящемся канале. Начнем с уравнение сохранения массы:

mdot = r * V * A = постоянная

где mdot - массовый расход, r - - газ плотность, V - скорость газа, и A - площадь поперечного сечения потока.Если мы дифференцируем Из этого уравнения получаем:

V * A * dr + r * A * dV + r * V * dA = 0

разделить на (r * V * A), чтобы получить:

dr / r + dV / V + dA / A = 0

Теперь мы используем сохранение уравнения импульса:

r * V * dV = - дп

и отношение изоэнтропического потока:

дп / п = гам * др / р

где гам является соотношение удельных плавок. Это уравнение № 10 на странице, которая содержит вывод отношений изэнтропического потока Мы можем использовать алгебру на этом уравнении, чтобы получить:

дп = гам * п / р * др

и использовать уравнение состояния

p / r = R * T

где R - постоянная газа, а T - температура, чтобы получить:

дп = иг * р * т * др

gam * R * T является квадратом скорость звука а :

дп = (а ^ 2) * д-р

Объединяя это уравнение для изменения давления с уравнением импульса мы получаем:

r * V * dV = - (a ^ 2) * dr

V / (a ​​^ 2) * dV = - dr / r

- (M ^ 2) * dV / V = ​​dr / r

используя определение Число Маха M = V / a .2 0) производит увеличение в скорости (dV> 0). Этот эффект в точности противоположен тому, что происходит subsonically. Почему большая разница? Потому что, чтобы сохранить массу в сверхзвуковой (сжимаемый) поток, как плотность, так и скорость меняются при изменении площади. Для дозвуковых (несжимаемых) течений плотность остается довольно постоянным, поэтому увеличение площади производит только изменение скорости. Но в сверхзвуковых потоках есть две перемены; скорость и плотность.2) * dV / V = ​​dr / r

говорит нам, что для M> 1 изменение плотности намного больше, чем изменение скорости. Для сохранения массы и импульса в сверхзвуковом поток, скорость увеличивается, а плотность уменьшается, так как площадь вырос.


Деятельность:

Экскурсии с гидом

Навигация ..


Руководство для начинающих. Домашняя страница
,

Статья о форсунке от Free Dictionary

- закрытый канал специальной формы, предназначенный для ускорения жидкостей или газов до заданной скорости и для направления потока в заданном направлении. Сопла также используются в качестве средства получения газовых или жидких струй. Поперечное сечение сопла может быть прямоугольным (двумерное сопло), круглым (осесимметричное сопло) или какой-либо другой формы (пространственное сопло).

В сопле скорость v жидкости или газа непрерывно увеличивается в направлении потока от начального значения v 0 при входе в максимальную скорость v = v a при выход.В силу принципа сохранения энергии при увеличении скорости v в сопле происходит одновременное непрерывное падение давления и температуры от начальных значений p 0 и T 0 до минимальных значений p a и T a в зоне разгрузки. Таким образом, для возникновения потока в сопле необходим некоторый перепад давления, то есть должно быть выполнено условие p 0 > p a .Когда T 0 увеличивается, скорость во всех участках сопла увеличивается из-за более высокой начальной потенциальной энергии. Пока скорость потока не слишком высока, соответствующие изменения давления и температуры в сопле малы; следовательно, свойство сжимаемости - способность жидкости или газа претерпевать изменение объема в ответ на приложение давления или изменение температуры - не проявляется, и можно игнорировать любое изменение плотности р текучая среда, то есть учитывать постоянную плотности.В этих условиях сопло должно иметь сходящуюся форму, если необходимо непрерывное увеличение скорости, поскольку в силу уравнения непрерывности ρvF = const площадь F поперечного сечения сопла должна уменьшаться обратно пропорционально увеличению скорости , Однако при дальнейшем увеличении против сжимаемость среды начинает проявляться, и плотность уменьшается в направлении потока. Следовательно, постоянство произведения трех факторов pvF в этих новых условиях зависит от скорости, с которой p уменьшается при увеличении против .Когда v , где a - локальная скорость распространения звука в движущейся среде, скорость, с которой плотность газа уменьшается, отстает от скорости, с которой скорость увеличивается, и, следовательно, для обеспечения ускорение, то есть для увеличения В, F необходимо уменьшить (рисунок 1), несмотря на уменьшение плотности (дозвуковое сопло). Но с ускорением до скоростей v> a плотность уменьшается быстрее, чем увеличивается скорость; поэтому в сверхзвуковой части становится необходимым увеличить площадь F (сверхзвуковое сопло).Таким образом, сверхзвуковое сопло, которое также известно как сопло Лаваля, имеет как сходящийся участок, так и расходящийся участок (рис. 2). Изменение скорости через сопло зависит от изменения площади поперечного сечения F с длиной.

Рисунок 1. Схема дозвукового сопла

Давление в зоне разряда дозвукового сопла всегда равно давлению p м окружающей среды на выходе ( p a = p m ).Давления равны, потому что любое отклонение проявляется как возмущения, которые распространяются внутри сопла со скоростью, равной скорости звука, и приводят к перестройке потока, которая уравнивает давление в области разгрузки сопла. Когда p 0 увеличивается и p m остается постоянной, скорость v a в области разряда дозвукового сопла сначала увеличивается, но после того, как p 0 достигает определенного значения, скорость становится постоянной и не изменяется при дальнейшем увеличении p 0 .Это явление называют кризисным течением в сопле. С началом кризисного потока средняя скорость разряда из дозвукового сопла равна локальной скорости звука ( v a = a ) и называется критической скоростью разряда. Дозвуковое сопло превращается в звуковое сопло. Все параметры газа в зоне разгрузки сопла в этом случае также описаны как критические. Для дозвуковых сопел с гладким контуром отношение критических давлений при выпуске воздуха и других двухатомных газов составляет ( P 0 / p м ) cr ≈ 1.9.

Рисунок 2 . Схема сверхзвукового (Лаваль) сопла

В сверхзвуковом сопле самый узкий участок описывается как критический. Относительная скорость v a / a в области разряда сверхзвукового сопла зависит только от отношения области разряда F a к области критической секции F a и, в пределах в широких пределах, не зависит от изменений давления p 0 в передней части сопла.Следовательно, изменяя площадь критической секции F cr с помощью механического устройства, в то время как площадь F остается неизменной, можно изменять против против / la . Регулируемые сопла, используемые в технологии, которые изменяют скорость газового разряда, основаны на этом принципе. Давление в зоне разгрузки сверхзвукового сопла может быть равно давлению окружающей среды ( p a = p м ), и режим потока этого типа называется расчетным расходом; когда давления не равны, режим называется неконструктивным потоком.В отличие от дозвукового сопла, давление, когда p a ± p м , которые распространяются со скоростью звука, находятся в сверхзвуковом потоке и не проникают в сверхзвуковое сопло; следовательно, давление p a не равно p м . Внепроектные режимы характеризуются образованием волн разрежения при p a > p m и ударных волн при p a < p m .Когда поток проходит через систему таких волн вне сопла, давление становится равным p m . Когда давление в атмосфере значительно превышает давление в области разгрузки сопла, ударные волны могут двигаться в сопло, и тогда нарушается непрерывное увеличение скорости в сверхзвуковой части сопла. Резкое падение давления и температуры газа в сверхзвуковом сопле может привести, в зависимости от состава текучей среды, к возникновению таких физико-химических процессов, как химические реакции, фазовые превращения и неравновесные термодинамические переходы.Эти процессы необходимо учитывать при расчете расхода газа в сопле.

Сопла широко используются в технологиях, например, в паровых и газовых турбинах, ракетных двигателях, воздушно-реактивных двигателях, газовых лазерах, оборудовании, используемом для динамики магнитного газа, аэродинамических трубах, испытательных стендах, используемых в газодинамике, реактивных устройствах и расходомеры. Они также находят применение в создании молекулярных пучков, в химическом машиностроении и в различных типах взрывных процессов. Сопло должно быть разработано для выполнения определенной технической функции.Например, форсунки в аэродинамической трубе должны обеспечивать равномерный параллельный поток газа в зоне выгрузки, в то время как форсунки, используемые в ракетных двигателях, должны обеспечивать, чтобы импульс потока газа в зоне выгрузки был как можно выше для заданных размеров. Эти и другие технические характеристики вызвали бурную разработку теории сопел, которая изучает наличие в газовом потоке жидких и твердых частиц, а также такие процессы, как неравновесные химические реакции и передача лучистой энергии.В этой работе компьютеры широко использовались как для определения конструкции сопла, так и для разработки сложных экспериментальных методов исследования сопел.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика , 3-е изд. М., 1969.
Стернин Л. Е. Основы газодинамики двухфазных течений всеплах . Москва, 1974.

.

A численное решение квазиодномерного сопла

Аналитические решения

дают точные решения, которые можно использовать для изучения поведения системы с различными свойствами. К сожалению, очень немногие практические системы приводят к аналитическим решениям, и опять же использование аналитических решений имеет ограниченное применение из-за его сложности. Вот почему мы используем численный подход, чтобы с легкостью и удобством дать точный ответ на практический результат. В последнее время в этой области проводится много исследований.Выполнение проекта в этой области даст вам преимущество перед другими. В этом проекте вы собираетесь написать свой собственный код для решения одномерной задачи с соплом, используя численный подход, и вам нужно выяснить свойства жидкости, протекающей через сопло по всей ее длине.

Читать дальше ..



Чтобы реализовать этот проект, вы должны иметь знания о механике жидкости, FVM и небольшие навыки кодирования. Вам необходимо найти аналитические решения, определяющие уравнения для одномерного сопла в дифференциальной форме.Чтобы показать, вам нужно написать свою собственную логику и ни в коем случае не взаимодействовать с решением, чтобы получить точный результат.

Описание проекта:

  1. Сопло: Сопло - это механическое устройство с переменной площадью поперечного сечения, которое увеличивает скорость или К.Е. энергия жидкости в пространстве ее падения давления. Они часто используются для контроля скорости потока, скорости, направления, давления жидкости, которая выходит из них.
  2. Квазиодномерный поток: В зоне сопла изменяется направление потока, поэтому поток следует рассматривать как трехмерный поток.Однако, если такое изменение является постепенным, мы можем игнорировать изменения, происходящие в поперечном направлении. Такие потоки называются квазиодномерными потоками. Итак, для решения этой проблемы предположим, что течение в природе квазистатично.
  3. FVM: Метод конечных объемов - это метод представления и оценки дифференциального уравнения в частных производных в виде алгебраических уравнений. Здесь конечный объем (ячейка) относится к небольшому объему, окружающему каждую точку узла на сетке.В методе конечных объемов объемные интегралы в уравнении в частных производных, которое содержит члены дивергенции, преобразуются в поверхностные интегралы с использованием теоремы Гаусса о расходимости. Эти члены оцениваются как потоки на поверхностях каждого конечного объема. Они являются консервативными по своей природе, поскольку количество потока, покидающего поверхность, равно количеству потока, поступающего в конечный объем.
  4. Схема Лакса Фридриха: Несколько схем реализованы на основе метода конечных объемов, одной из которых является схема Лакса Фридриха.Чтобы избежать зависимости решения от направления потока информации, центральный решатель может быть предпочтительным. Схема Лакса-Фридриха является одним из центральных решателей, который можно использовать для решения проблемы потока. Используйте локальную схему Лакса-Фридриха для лучшего результата.
  5. Отношение числа Маха к площади: Трехходового уравнения сопла недостаточно для решения проблемы. Чтобы упростить задачу, нам требуется отношение чисел Площадь-Маха.

Последние проекты по механике

Хотите развить практические навыки по механике? Ознакомьтесь с нашими последними проектами и начните обучение бесплатно


Реализация проекта:

  1. Возьмите проблему сходящегося расходящегося сопла из своего учебника.
  2. Полностью разберитесь в проблеме, затем начните решать проблему с помощью численных методов.
  3. При первом написании кода C, чтобы дискретизировать домен и исправить область сопла. Изменение площади вдоль х и должно быть параболическим по своей природе.
  4. Дайте надлежащие начальные граничные условия в соответствии с задачей.
  5. Затем для получения требуется система дифференциальных уравнений для решения задачи сопла.
  6. Используя локальную схему Лакса-Фридриха, решите три управляющих уравнения для Сопла вместе с отношением числа Маха-области, чтобы узнать число Маха.
  7. Используя число Маха в одной точке, рассчитайте давление, плотность, температуру и число Маха в одной точке. Повторите решение для всех точек сетки и взаимодействуйте решение, чтобы получить точность до 10e-5.
  8. С данными результата, построить различные графики, такие как Маха №. изменение, изменение давления, изменение температуры по длине сопла.
  9. Изучите данные результатов и посмотрите, как различные свойства жидкости меняются по длине.

Краткое описание проекта: Выполняя этот проект, вы можете наблюдать, что по длине сопла будет удар и расширение. Еще одна вещь, которую вы можете наблюдать, на более высоком уровне Маха нет. сопло действует как диффузор.

Требования к программному обеспечению:

  1. DevC ++: Вам понадобится программное обеспечение DevC ++ для написания логики и взаимодействия решения несколько раз.
  2. Gnuplot: Кроме того, вам понадобится программное обеспечение для построения графиков, такое как Gnuplot, для построения результатов и сравнения решения.

Знаете ли вы

Skyfi Labs помогает студентам приобретать практические навыки, создавая реальные проекты.

Вы можете записаться с друзьями и получить комплекты у вашего порога

Вы можете учиться у экспертов, создавать рабочие проекты, демонстрировать свои навыки всему миру и получать лучшие вакансии.
Начните сегодня!


Язык программирования: C язык

Набор, необходимый для разработки численного решения для квазиодномерного сопла:
Технологии, которые вы изучите, работая над численным решением для квазиодномерного сопла:
A Численное решение квазиодномерного сопла
Skyfi Labs • Опубликовано: 2018-08-27 • Последнее обновление: 2019-12-09 ,
Воздушные Командные Водные Ракеты - Водные Ракетные Насадки

Какая насадка?

В этой статье описываются различные аспекты водяных ракетных форсунок. Выбор правильного сопла для вашего Водяная ракета зависит от ряда факторов и может измениться в зависимости от того, что вы пытаетесь достичь с конкретным рейс.При выборе сопла для любой водяной ракеты необходимо учитывать следующий:

  • Желаемый профиль полета. Например, медленный или быстрый запуск.
  • Минимальное требование тяги при отрыве в зависимости от веса ракета.
  • Тип пусковой установки доступен, так как не все сопла подходят для всех пусковых установок.

Есть три важных аспекта для любого сопла:

1.Размер сопла

Размер сопла в водяных ракетах измеряется самый узкий внутренний диаметр (горло) в сопле и часто дано в мм. Внутренний диаметр важен, потому что он напрямую относится к массовому расходу из сопла. Чем больше сопло чем выше тяга для данного давления. Обратите внимание, что длина сопло обычно не важно, хотя будет небольшое различия в производительности с вариациями в длине.внутренне форсунки, как правило, цилиндрические, потому что вода несжимаема и следовательно, не выигрывает от Сопло DeLaval таким же образом ракеты сгорания делают. Обсуждение DeLaval или Convergent-Divergent (CD) форсунки в водных ракетах - это отдельная тема, и она оставлена ​​для отдельная статья.

2. Способ удержания

В целом большинство насадок также используются для удержания вниз по ракете на площадке.Разные типы насадок имеют разные механизмы удержания, и в результате каждый будет использовать тот или иной пусковой механизм дизайн. Некоторые насадки подходят для нескольких разных пусковых установок. Выпуск головы конструкции. Обратитесь к Статья запуска для получения дополнительной информации на механизмах запуска пусковой установки.

Стрелки на изображении показывают, где сопло удерживается пусковая.

3.Уплотнения

Сопло может иметь 1 или 2 уплотнения в зависимости от типа сопла. первое уплотнение проходит между бутылкой и соплом, в то время как второе уплотнение между соплом и пусковой установкой. При использовании горлышка бутылки в качестве сопло, то вам нужно только одно уплотнение, и это между соплом и пусковая установка.

Уплотнения предотвращают попадание воды и воздуха через интерфейс сопла-пускового устройства. Существуют различные конструкции уплотнений в зависимости от комбинация типа сопла и выпускной головки.

Какие насадки доступны?

Обычно используется несколько разных типов форсунок:

Большие форсунки против маленьких Форсунки

Многие люди спрашивают, лучше ли сопло большего или меньшего размера, тем не менее, размер сопла должен быть выбран в сочетании с давлением запуска и стартовый вес. Ракета должна достичь хотя бы минимума ускорение, чтобы достичь достаточно высокой скорости к тому времени, когда он покидает направляющая или пусковая труба, чтобы ребра могли стабилизировать ракету.

Для маленьких легких ракет у вас есть выбор между маленьким или большим сопла, в то время как для больших или тяжелых ракет вам обычно требуются пропорционально большие сопла.

Независимо от размера сопла, ускорения хорошо ниже 3G, вероятно, приведет к опрокидыванию ракеты вскоре после запуск особенно в условиях встречного ветра. Как правило, вы следует стремиться к ускорениям 3G или выше для большинства запусков.

Вы можете использовать один из онлайн симуляторов водной ракеты рассчитать прогнозируемое ускорение вашей ракеты для заданного размер сопла.

Как только вы определите, что ваша ракета достигнет хотя бы минимума ускорение с определенной форсункой, заполнение водой и давлением, вы тогда часто есть выбор, насколько быстрее вы хотите, чтобы ракета ускоряться.

Сохраняя вес и давление запуска, вы можете изменить ускорение за счет изменения размера сопла. Маленькие легкие ракеты с большими форсунками можно легко достичь ускорения 150G +.Например: Ракета 2л, которая весит 150 грамм, использует полнопроходное сопло 22 мм, заполненное с 800 мл воды и давлением до 130 фунтов на квадратный дюйм достигнет максимума ускорение ~ 155г.

Высокие и низкие ускорения имеют свои преимущества и недостатки, и какой вы Выбор зависит от того, чего вы пытаетесь достичь.

Ускорение Преимущества Недостатки
Высокий
  • Позволяет вашей ракете быстрее достичь стабильной скорости сокращение потребности в более длинных направляющих.
  • Ракета, как правило, поднимается на большую высоту, но зависит от ряда факторов.
  • вообще лаунчер не требует отдельной направляющей, если используется пусковая труба.
  • Больше нагрузки на компоненты. Компоненты должны быть защищен от силы ускорения
  • Аэродинамика становится более важной, чем сопротивление пропорционально квадрату скорости.
  • сложно фильм и фотография. Ракета движется очень быстро во время запуска.
Низкий
  • Меньше нагрузки на компоненты во время запуска.
  • легко снимать и фотография
  • Подходит для верхних ступеней в многоступенчатых ракетах удерживать пиковую скорость вниз.
  • Вообще нужна направляющая на пусковой установке
  • более подвержены пересечению ветер в начале полёта
  • Одноступенчатая ракета может лететь не так высоко, как высокая ускорение ракеты, но опять же, это зависит от числа факторов.


Практические советы

  • Сменные форсунки - Если вы добавляете форсунку с ограничением к своей ракете, то это хорошая идея сделать его съемным. Таким образом, вы можете поменять его между ракетами по мере необходимости, и вы можете попробовать запустить одну и ту же ракету с разными соплами.
  • Вес форсунки - Сохраняйте вес форсунки до минимума.Используя тяжелая насадка не только означает, что вы достигнете более низкой высоты, но и сделает вашу ракету менее устойчивой, потому что она перемещает центр гравитация еще дальше вниз по ракете.
  • Выравнивание форсунки - Убедитесь, что форсунка правильно выровнена. Если Вы используете съемную насадку или приклеиваете насадку надолго, тогда важно, чтобы вы удостоверились, что ваше сопло направляет тягу вниз по центральной линии вашей ракеты и тяги вектор проходит через центр тяжести ракеты.Если сопло вы можете получить ракету, летящую по дуге чем прямо.

    Один из способов проверить выравнивание сопла - получить длинный (~ 1 м) штифт, стержень или трубка, которая плотно входит в ваше сопло. Поднимите ракету это нонсенс, поэтому дюбель торчит. Таким образом, вес дюбель не влияет на сопло. Это должно быть довольно очевидно, если штифт наклоняется в сторону, указывая на то, что криво.

  • Увеличьте ускорение с той же насадкой - Если вы не можете добиться минимального ускорения, потому что вы не может изменить размер сопла или увеличить давление, которое вы можете уменьшить количество воды в ракете, которое уменьшает вес взлета. Хотя количество воды может быть ниже оптимального, вы все равно можете достичь сопоставимой высоты.

    Например: A водяная ракета вместимостью 5 л, весом 500 г, с насадкой 9 мм, 90 мм диаметр под давлением до 120 фунтов на квадратный дюйм и 1.6L (33%) воды достигнет 109 м (357 ') высот и имеют ускорение выгорания 8,3G .
    Та же ракета с 1л (20%) воды достигнет 106м (347 ') высоты и имеют ускорение выгорания 11,3G .

  • Уменьшение ускорения далее с той же насадкой - Использование пены в ракете, например, с Техника струйного пенообразования Вы можете дополнительно уменьшить среднюю тягу, не изменяя Размер сопла или давления.
  • Увеличение насадок Gardena - Сопла Gardena можно просверлить до 10 мм и продолжать работать эффективно. За пределами 10 мм глубина канавки под уплотнительное кольцо начинает становиться проблема и может выйти из строя при повышенном давлении. Разница между 9мм и 10 мм представляет ~ 20% увеличение площади поперечного сечения, что приводит к увеличенная тяга.

  • Уменьшение насадок Gardena - При желании вы можете сделать насадки Gardena еще меньше.Ты можешь заполнить их эпоксидной смолой, а затем сверлить до желаемого диаметр. В качестве альтернативы вы можете склеить в трубе определенного диаметра чтобы сделать его меньше. Таким образом, уменьшение диаметра сопла позволяет вам использовать стандартный лаунчер Gardena.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о