Wtrysk powietrza

Patent USA nr 432260 4-suwowy silnik nadmuchowy na paliwo naftowe firmy Brayton z 1890 r.
Lateral view
Zbiorniki sprężonego powietrza
Widok z boku
Silnik wysokoprężny Langen & Wolf wykorzystujący wtrysk powietrza, 1898
Lateral view, compressor and compressed-air tanks well visible
Widok z boku, dobrze widoczne zbiorniki sprężarki i sprężonego powietrza
Camshaft and rocker arms seen from above
Wałek rozrządu i wahacze widziane z góry
Silnik wysokoprężny produkcji Grazer Waggon-&Maschinen-Fabriks-Aktiengesellschaft vorm. Joh.Weitzer GRAZ, 1915

Wtrysk pneumatyczny to historyczny układ bezpośredniego wtrysku do silników Diesla . W przeciwieństwie do nowoczesnych konstrukcji, silniki Diesla z wtryskiem powietrza nie mają pompy wtryskowej. Zamiast tego do zasilania dyszy wtryskowej paliwem używana jest prosta niskociśnieniowa pompa zasilająca paliwem. Podczas wtrysku podmuch sprężonego powietrza wtłacza paliwo do komory spalania, stąd nazwa wtrysku z podmuchem powietrza . Sprężone powietrze pochodzi ze zbiorników sprężonego powietrza, które zasilają dyszę wtryskową. Do ponownego napełniania tych zbiorników używana jest duża sprężarka napędzana wałem korbowym; rozmiar sprężarki i niska częstotliwość obrotów wału korbowego silnika oznaczają, że silniki Diesla z wtryskiem powietrza mają ogromne rozmiary i masę, co w połączeniu z problemem polegającym na tym, że wtrysk powietrza nie pozwala na szybką zmianę obciążenia, sprawia, że ​​jest to tylko nadaje się do zastosowań stacjonarnych i jednostek pływających. Przed wynalezieniem do komory wstępnego spalania wtrysk powietrza był jedynym sposobem na zbudowanie prawidłowo działającego wewnętrznego układu mieszanki paliwowo-powietrznej, wymaganego w silniku Diesla. W latach dwudziestych XX wieku wtrysk powietrza stał się przestarzały dzięki doskonałym projektom układów wtryskowych, które pozwalały na znacznie mniejsze, ale mocniejsze silniki. Rudolf Diesel uzyskał patent na wtrysk powietrza w listopadzie 1893 r. (DRP 82 168).

Historia

System wtrysku powietrza został po raz pierwszy zastosowany przez George'a Baileya Braytona w 1890 roku w czterosuwowym silniku napędzanym naftą. Rudolf Diesel chciał zbudować silnik z bezpośrednim wtryskiem, do którego próbował zastosować akumulację w 1893 roku. Ze względu na bardzo lepkie stosowane paliwa Diesla i występujące dopalanie termiczne, zasada akumulowania nie funkcjonowała wystarczająco. Dlatego Diesel musiał ulepszyć układ wtryskowy. Niemiecki inżynier Friedrich Sass mówi, że Diesel wiedział o wynalazku Braytona i dlatego jest bardzo prawdopodobne, że Diesel zdecydował się zastąpić swój własny gorszy układ wtryskowy systemem wtrysku powietrza podobnym do systemu Braytona. Diesel zrobił to w lutym 1894 r., Ponieważ nie mógł wymyślić lepszego rozwiązania, jednak od tego czasu Diesel chciał wymienić układ wtrysku powietrza na lepszy system; ulepszony system akumulacyjny, który pozwalał na bezpośredni wtrysk bez ogromnej sprężarki, został opatentowany przez Diesela i Rudolfa Brandstetterów w 1905 roku. Niemniej jednak ten ulepszony system był nadal niewystarczający i Diesel uważał bezpośredni wtrysk bez ogromnej sprężarki za „niewykonalny”. Minęło kolejne dziesięć lat, zanim w 1915 roku pojawiły się pierwsze działające silniki Diesla z bezpośrednim wtryskiem, które nie były z wtryskiem powietrza; Komora wstępnego spalania, która umożliwiła stosowanie silników Diesla w pojazdach mechanicznych, została wynaleziona w 1909 roku.

Projekt

Projekt atomizera

Początkowo do dysz wtryskowych stosowano rozpylacze sitowe, aż do momentu powszechnego wyparcia sit przez tarcze. W niektórych silnikach zastosowano również rozpylacze pierścieniowe.

Rozpylacz pierścieniowy działa na zasadzie różnych prędkości powietrza wewnątrz dyszy, które wymuszają mieszanie się paliwa z powietrzem. Rozpylacze dyskowe mają małe perforowane dyski umieszczone jeden nad drugim z małymi przerwami pomiędzy nimi (jak widać na ryc. 6 na rysunku przekrojowym po prawej stronie). Dyski są nieco przesunięte, aby zwiększyć zwężenie. W zależności od pojemności silnika, a co za tym idzie ilości wtryskiwanego paliwa, na jedną dyszę wtryskową stosowane są dwie, trzy lub cztery dysze. Materiał tarczy zależy od rodzaju paliwa. Ogólnie stosuje się odlewy z brązu i odlewy z brązu fosforowego; w przypadku silników na smołę węglową tarcze są zwykle wykonane ze stali.

W przypadku silników z rozpylaczami tarczowymi ciśnienie wtrysku powinno być zsynchronizowane z częstotliwością obrotową wału korbowego. Oznacza to, że wraz ze wzrostem częstotliwości obrotów należy również zwiększyć ciśnienie powietrza. Zwykle podczas wtrysku 97% powietrza i 3% paliwa jest wtryskiwanych przez dyszę wtryskową. Ciśnienie wtrysku wynosi od 5 do 7 MPa co ogranicza częstotliwość obrotów. Ponadto, wraz ze wzrostem obciążenia silnika, ciśnienie wtrysku musi zostać zmniejszone, aby zapobiec wypadaniu zapłonu.

Ani obliczenie średnicy otworu w dysku, ani właściwy rozmiar dysku nie były znane w wiedzy inżynierskiej na początku XX wieku. Projekty dysków były zwykle oparte na doświadczeniu inżynierów. Podczas gdy duże otwory wymagają dużej ilości sprężonego powietrza, a zatem zużywają więcej mocy silnika, zbyt małe otwory zmniejszają moc wyjściową silnika. Julius Magg średnicę otworu w dysku w zależności od wskazanej mocy wyjściowej cylindra: . to średnica otworu w milimetrach, to moc wyjściowa w PS .

Układ dysz

Na początku XX wieku powszechne były dwie różne konstrukcje dysz wtryskowych do silników z wtryskiem powietrza: dysza otwarta i konstrukcja dyszy zamkniętej.

Konstrukcja zamkniętej dyszy była początkową i najpowszechniejszą konstrukcją, zwykle można ją znaleźć w silnikach pionowych (takich jak silnik Langen & Wolf, jak widać po prawej). Może być stosowany zarówno do silników dwu-, jak i czterosuwowych. Dysza wtryskowa zasilana jest paliwem z pompy paliwowej, przy jednoczesnym ciągłym zasilaniu sprężonym powietrzem ze zbiornika sprężonego powietrza. Oznacza to, że pompa zasilająca paliwo musi pokonać opór powodowany przez ciśnienie powietrza wtrysku. Oddzielna krzywka na wałku rozrządu (jak widać na ryc. 5 i na dwucylindrowym silniku Johanna-Weitzera po prawej) aktywowałaby zawór wtryskowy, aby sprężone powietrze wtłaczało paliwo do komory spalania. Zanim zawór wtrysku się otworzy, do komory spalania nie może dostać się ani paliwo, ani sprężone powietrze. Zamknięta konstrukcja dyszy pozwalała na uzyskanie dobrej mieszanki paliwowo-powietrznej w tamtym czasie, co czyniło ją bardzo przydatną w silnikach o dużej pojemności. Skutkowało to również niższym zużyciem paliwa w porównaniu z otwartą dyszą. Największymi wadami były wyższe koszty produkcji i ograniczenia dysz wtryskowych, które znacznie utrudniały projektowanie silników z poziomymi cylindrami, ponieważ w silnikach z poziomymi cylindrami sprężone powietrze może łatwo dostać się do cylindra bez wtłaczania wystarczającej ilości paliwa do komory spalania, co prowadzi do silnika wypadanie zapłonu lub dopalanie.

Otwarta konstrukcja dyszy była używana głównie w silnikach z poziomymi cylindrami i niezwykła w silnikach z pionowymi cylindrami. Może być stosowany tylko do silników czterosuwowych. Podobnie jak w konstrukcji dyszy zamkniętej, paliwo podawane jest do dyszy wtryskowej. Jednak zawór wtryskowy zapobiega jedynie przedostawaniu się sprężonego powietrza do cylindra; paliwo stale wpływa do komory wstępnej nad komorą spalania w cylindrze. Pomiędzy komorą wstępną a komorą spalania umieszczono rozpylacze tarczowe oddzielające komory od siebie. Podczas wtrysku sprężone powietrze przeciskałoby następnie paliwo przez rozpylacze tarczowe do komory spalania. Produkcja silników z otwartą dyszą była znacznie tańsza i łatwiejsza niż produkcja z zamkniętą dyszą. Pozwala również na wykorzystanie smoły jako paliwa. Jednak dopływ paliwa jest niewystarczający i na początku wtrysku do komory spalania dostaje się za dużo paliwa, co powoduje zbyt duże narastanie ciśnienia w cylindrze. To, jak również problem polegający na tym, że nie można zasilić silników o dużej pojemności wystarczającą ilością paliwa, oznacza, że ​​otwarta konstrukcja dyszy może być stosowana tylko w mniejszych silnikach.

  1. Referencje _ _   _ _ _ _ _ _ 381.
  2. Bibliografia Linki   _ _ _ _ 382. zewnętrzne
  3. ^   Anton Pischinger, Otto Cordier: Gemischbildung und Verbrennung im Dieselmotor , Springer, Wien, 1939, ISBN 978-3-7091-9724-0 , s. 1
  4. ^ a b   Rudolf Diesel: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Berlin 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 , s. 21
  5. ^   MAN Nutzfahrzeuge AG: Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus .Springer, Berlin / Heidelberg, 1991, ISBN 978-3-642-93490-2 . P. 440
  6. Bibliografia   zewnętrzne _ _ _ _ 414 Linki
  7. ^   MAN Nutzfahrzeuge AG: Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus .Springer, Berlin / Heidelberg, 1991, ISBN 978-3-642-93490-2 . P. 417
  8. ^ a b   MAN Nutzfahrzeuge AG: Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus .Springer, Berlin / Heidelberg, 1991, ISBN 978-3-642-93490-2 . P. 419
  9. ^   Friedrich Sass: Bau und Betrieb von Dieselmaschinen: Ein Lehrbuch für Studierende. Erster Band: Grundlagen und Maschinenelemente , wydanie 2, Springer, Berlin / Heidelberg, 1948, ISBN 9783662004197 , s. 94 i 95
  10. ^   Julius Magg : Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 270
  11. ^   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 271
  12. ^   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 265
  13. ^ ab ISBN Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914,   978-3-642-47608-2 , s. 269
  14. ^   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 274
  15. ^   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 261
  16. ^   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 263
  17. ^ a b c   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 280
  18. ^   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 268
  19. ^   Julius Magg: Die Steuerungen der Verbrennungskraftmaschinen , Springer, Berlin, 1914, ISBN 978-3-642-47608-2 , s. 275
Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Air-blast_injection&oldid=1112441865 ”