أنواع الحاقنات والمتطلبات ذات الصلة
الوظيفة والمتطلبات
تتمثل المهمة الأساسية للحاقن في تفتيت الوقود بدقة إلى قطرات دقيقة وفقًا لخصائص تكوين خليط محرك الديزل، وحقنها بدقة في الموقع المحدد داخل غرفة الاحتراق. يجب أن يلبي الحاقن خصائص الرش المحددة التي تتطلبها أنواع غرف الاحتراق المختلفة. ويجب أن يتمتع بقدرة اختراق كافية لضمان وصول قطرات الوقود إلى عمق غرفة الاحتراق. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الأمر زاوية مخروطية رش مناسبة لتغطية مساحة كافية من غرفة الاحتراق. علاوة على ذلك، تعتبر جودة التذرية الممتازة أمرًا ضروريًا لضمان خلط الوقود بشكل كامل-الهواء. وأخيرًا، يعد غياب التقطير بعد انتهاء حقن الوقود أيضًا مؤشرًا مهمًا لأداء الحاقن.
أنواع الحقن
يتم تصنيف الحاقنات في المقام الأول إلى حاقنات من النوع -من نوع الفتحة ومن النوع الإبري-. تتميز الحاقنات من النوع Orifice- ببنية بسيطة، وسهولة في التصنيع، وتطبيق واسع النطاق في محركات الديزل. تم تصميم الحاقنات من النوع الإبري- خصيصًا لغرف الاحتراق المقسمة، بتكوين يقلل من تراكم رواسب الكربون.
تحليل فتحة الحاقن
الخصائص الهيكلية والتطبيقات
تشتهر حاقنات الفوهة بميزاتها الهيكلية الفريدة. وهي تستخدم فتحات متعددة لتفتيت الوقود بدقة إلى قطرات دقيقة، والتي يتم بعد ذلك حقنها بسرعة عالية في غرفة الاحتراق. هذا النوع من الحاقن بسيط في الهيكل، وسهل التصنيع، ويستخدم على نطاق واسع في محركات الديزل. تحقق حاقنات الفتحة رذاذ الوقود من خلال فوهات متعددة وتأتي في تصميمين هيكليين: طويل وقصير، ومناسب لغرف الاحتراق الموحدة. يعمل تصميم الحاقن الطويل على تمديد جسم الفوهة، مما يضع دليل صمام الإبرة بعيدًا عن غرفة الاحتراق. وهذا يقلل من خطر التشوه الحراري ويمنع صمام الإبرة من الانغلاق داخل غلافه، مما يجعله مثاليًا لمحركات الديزل ذات الأحمال الحرارية العالية. يشتمل صمام الإبرة على سطحين مخروطيين: سطح محمل للضغط- يتحمل قوى غرفة الزيت ذات الضغط العالي، مما يؤدي إلى توليد دفع محوري تصاعدي للتغلب على التحميل المسبق للضغط-تنظيم الزنبرك والاحتكاك بين صمام الإبرة والجسم، مما يتيح حقن الوقود؛ وسطح مانع للتسرب يتزاوج مع سطح الختم داخل جسم صمام الإبرة لضمان إغلاق الغرفة الداخلية. بالإضافة إلى ذلك، يعد تصميم فتحة الفوهة مكونًا بالغ الأهمية في الحاقنات ذات الفتحات-. استنادًا إلى عدد فتحات الفوهة، يمكن تصنيفها على أنها حاقنات بفتحة واحدة-أو بفتحة-مزدوجة أو-متعددة الفتحات.
عادة، يتراوح قطر فتحة الفوهة من 0.2 إلى 0.5 ملم. من المهم ملاحظة أن قطر فتحة الفوهة لا ينبغي أن يكون صغيرًا للغاية لضمان تعقيد عملية التصنيع ومنع تراكم الكربون وانسداده أثناء التشغيل. آلية تنظيم الضغط: يتم نقل قوة التحميل المسبق للزنبرك المنظم للضغط - إلى صمام الإبرة عبر قضيب الدفع، مما يؤدي إلى إحكام إغلاقه على سطح مخروط الختم داخل جسم صمام الإبرة وبالتالي إغلاق فوهة الوقود. يمكن ضبط حجم هذا التحميل المسبق بدقة باستخدام المسمار المنظم للضغط -.
مبدأ العمل
عندما يدخل وقود الديزل عالي الضغط -الذي توفره مضخة الحقن إلى الحاقن عبر خط الوقود عالي الضغط-، فإنه يمر عبر تركيب المدخل وعنصر مرشح الحاقن وممرات الوقود الدقيقة داخل جسم الحاقن وجسم صمام الإبرة قبل الوصول إلى غرفة الضغط داخل الفوهة. هنا، يعمل ضغط الوقود على الضغط-السطح المخروطي لصمام الإبرة، مما يؤدي إلى توليد دفع محوري لأعلى. بمجرد أن يتغلب هذا الدفع على قوة التحميل المسبق للضغط -الناظم للزنبرك، يرتفع صمام الإبرة، ويفتح الفتحة في نفس الوقت. وهذا يسمح بحقن الديزل ذو الضغط العالي-بسهولة في غرفة الاحتراق. عندما تتوقف مضخة الحقن عن توصيل الوقود، ينخفض الضغط في حجرة ضغط الفوهة بسرعة. تحت قوة الضغط-الزنبرك المنظم، تتم إعادة ضبط صمام الإبرة بسرعة، مما يؤدي إلى إغلاق الفتحة وإيقاف عملية الحقن.
تحليل محاقن الإبرة-المحورية
الهيكل والمبدأ
يشبه الحاقن من نوع الإبرة المحورية-الحاقن من النوع ذو الفتحة-لكنه أكثر ملاءمة لغرف الاحتراق المجزأة. تصميمه يقلل من تراكم رواسب الكربون. تتحرك الإبرة المحورية عموديًا أثناء الحقن، ويمنع تصميم الفوهة الفريد من نوعه تراكم الكربون مع تمكين التنظيف الذاتي-. بالإضافة إلى ذلك، تتميز الفوهة من نوع المحول- بوجود فتحة محول على جسم صمام الإبرة، مما يؤدي إلى تحسين خصائص حقن الوقود.
وظيفة تحويل فوهة
أثناء بدء تشغيل محرك الديزل، تؤدي سرعة الدوران المنخفضة وانخفاض ضغط الوقود إلى حقن معظم وقود الديزل من خلال فتحات التحويل مقابل تدفق الهواء إلى مركز غرفة الدوامة. يعمل هذا الحقن المضاد للتيار- على تعزيز رذاذ الوقود بشكل كامل، بينما تعمل درجة الحرارة المرتفعة في مركز غرفة الدوامة على تسهيل اشتعال الديزل واحتراقه. وهذا يضمن تشغيل المحرك بشكل موثوق في الظروف الباردة. بمجرد بدء تشغيل المحرك ودخوله مرحلة التشغيل العادي، تعمل زيادة رفع صمام الإبرة على توجيه معظم الوقود عبر الفتحة الرئيسية في اتجاه تدفق الهواء إلى حجرة الدوامة.
تأثير شكل دبوس الإبرة
تشكل فتحة الحاقن من نوع الإبرة- حلقة دائرية نظرًا لتصميم دبوس الإبرة الموجود أسفل السطح المخروطي المحكم لصمام الإبرة. يمر دبوس الإبرة عبر الفتحة الموجودة في جسم صمام الإبرة ويبرز خلفها قليلاً. ينتج هذا التصميم نمط رش أسطواني مجوف، مما يؤثر بشكل مباشر على زاوية مخروط الرش. على وجه التحديد، تولد إبر العمود الأسطوانية زاوية مخروطية رش أضيق، بينما تنتج إبر العمود المخروطية المقطوعة- زاوية مخروطية رش أوسع. يتيح تصميم إبرة العمود الفريد إنشاء أنماط رش متنوعة، مما يسمح لحاقنات إبرة العمود بالتكيف بمرونة مع متطلبات الأشكال الهندسية المختلفة لغرفة الاحتراق.
