INJECTORUL

Injectorul este un element component al echipamentului de injectie, cu rol de introducere a combustibilului in cilindrul motorului, de pulverizare fina a acestuia si de distribuire uniforma a picaturilor de combustibil in camera de ardere.

Partea principala a injectorului o constituie pulverizatorul, in care sunt practicate unul sau mai multe orificii calibrate de pulverizare, cu diametre de ordinul zecimilor de milimetru. Ca atare, pulverizarea fina a combustibilului depinde de constructia pulverizatorului, dar si de miscarea organizata a aerului in camera de ardere.

Dupa cum orificiul de pulverizare este controlat sau nu de catre o supapa (in general, in forma de ac), injectoarele se impart in:

a)      injectoare deschise;

b)      injectoare inchise.

I cazul injectoarelor inchise, in functie de modul in care se realizeaza deschiderea supapei, se deosebesc:

a)      injectoare hidraulice (comanda se realizeaza prin intermediul combustibilului care urmeaza sa fie injectat);

b)      injectoare mecanice (comanda se realizeaza c u ajutorul unor came si a unui sistem de parghii);

c)      injectoare electromagnetice (comanda se realizeaza prin impulsuri electrice).

1.1. Injectorul de tip deschis

La unele motoare de puteri mici se utilizeaza injectoare de tip deschis. Din punct de vedere constructiv si functional, injectorul deschis este cel mai simplu (fig. 2.94). Acesta este format din corpul injectorului 1, pulverizatorul 2 si piulita 3, prin care pulverizatorul se asambleaza cu corpul injectorului.

Corpul injectorului este prevazut cu un racord 4 de legatura cu conducta de inalta presiune si o canalizatie interioara 5 prin care combustibilul ajunge la orificiul (orificiile) 6 de pulverizare. La trecerea combustibilului prin orificiul (orificiile) de pulverizare apar rezistente hidraulice importante, datorita diametrului mic al acestuia (acestora), ceea ce determina pulverizarea combustibilului.

Avantajele injectorului deschis sunt urmatoarele:

a)      constructie simpla (tehnologic usor de realizat),

b)      fiabilitate si durabilitate sporite in exploatare (lipsesc piese in miscare care constituie principala cauza a uzurilor si defectiunilor care apar in timpul functionarii);

c)      posibilitatea eliminarii aerului care patrunde in conducta de inalta presiune.

Injectorul deschis are o raspandire restransa, datorita dezavantajelor pe care le prezinta:

a)      injectia incepe la presiuni foarte mici, din care cauza pulverizarea si penetratia jetului de combustibil sunt nesatisfacatoare, ceea ce duce la marirea intarzierii la autoaprindere (motorul functioneaza brutal);

b)      sfarsitul injectiei are loc, de asemenea, la presiuni foarte mici si nu poate fi controlat (finetea pulverizarii si penetratia jetului sunt nesatisfacatoare, astfel ca ultimele fractiuni de combustibil injectat ard insuficient);

c)      dupa terminarea procesului de injectie, combustibilul din canalizatia interioara continua sa picure in cilindrul motorului, inrautatind considerabil conditiile de ardere si inlesnind formarea de calamina, care poate obtura orificiul de pulverizare;

d)      gazele fierbinti din cilindrul motorului ridica temperatura pulverizatorului, avand consecinte nefavorabile asupra durabilitatii acestuia.

Utilizarea injectoarelor deschise da rezultate satisfacatoare in cazul injectiei de benzina (in colectorul sau galeria de admisie) sau al ansamblului pompa-injector. In acest din urma caz, efectul de picurare este inlaturat prin montarea unei supape de retinere.

1.2. Injectorul de tip inchis

Injectorul de tip inchis are orificiul (orificiile) de pulverizare controlat (e) de un arc, mentinut in pozitia inchis cu ajutorul unui arc elicoidal.

Injectoarele inchise cu comanda hidraulica a acului pulverizatorului au constructia clasica prezentata in figura 2.95. Corpul 1 este asamblat cu pulverizatorul 2 prin intermediul piulitei speciale 3. In corpul pulverizatorului se introduce acul 4, mentinut pe sediu de tija 5 si arcul elicoidal cilindric 6. Tensiunea arcului este reglabila. In acest sens, se utilizeaza surubul de reglare 7, care se deplaseaza in piesa 8 si se fixeaza cu contrapiulita 9. Accesul la surubul de reglare este posibil prin indepartarea capacului 10.

Motorina este introdusa in injector prin racordul 13 (la care se leaga conducta de inalta presiune); acest racord poate contine si un filtru preventiv capabil sa retina impuritatile din conducta de inalta presiune.

Orificiile a si b, prelucrate in corpul injectorului si in corpul pulverizatorului servesc la dirijarea combustibilului catre orificiile de pulverizare p. Corespondenta dintre orificiul a si orificiul b se asigura fie cu ajutorul unui canal circular c, fie cu ajutorul unor stifturi.

Ridicarea acului de pe scaunul prelucrat in corpul pulverizatorului are loc sub actiunea fortei dezvoltate de presiunea combustibilului din camera q a pulverizatorului asupra portiunii tronconice a acului, rezultata prin prelucrarea acestuia cu diametre diferite. Acul este ridicat de pe sediu atunci cand forta de presiune invinge tensiunea arcului elicoidal cilindric, moment ce coincide cu inceputul injectiei combustibilului in cilindrul motorului. Dupa ce combustibilul incepe sa patrunda in cilindru, presiunea in camera pulverizatorului scade; cand forta de presiune devine mai mica decat tensiunea arcului, acul se aseaza pe scaunul conic - moment ce coincide cu sfarsitul injectiei. Durata injectiei este determinata, asadar, de intervalul de timp dintre deschiderea si inchiderea acului pulverizatorului.

Etansarea acului la presiunile mari din camera pulverizatorului se asigura prin prelucrarea cu precizie deosebita a alezajului din pulverizator si a acului, pe lungimea corespunzatoare portiunii de diametru mare. Astfel, jocul cuplului pulverizator-ac pe aceasta portiune este de cca. 1,5.3mm. Cu toate acestea, prin jocul respectiv au loc scapari de combustibil. Dupa ce asigura ungerea suprafetelor in contact, scaparile de combustibil sunt dirijate catre racordul 11 prin orificiul axial practicat in surubul 7 (fig. 2.95).

Etansarea in zona de asezare a suprafetelor plane ale pulverizatorului si corpului injectorului se asigura prin prelucrarea acestora cu valori stranse ale abaterilor de forma (planeitate sub 1mm) si de la calitatea prelucrarii suprafetei (rugozitate sub 0,1mm). Etansarea pe suprafata de asezare a capacului 10 se face cu ajutorul garniturii din cupru 12. O garnitura din cupru sau tabla de otel se utilizeaza si pentru fixarea tubulaturii de inalta presiune in racordul 13.

De regula, corpul injectorului se monteaza in chiulasa intr-o pozitie univoca, deoarece orificiile pulverizatorului trebuie sa orienteze jetul de combustibil dupa directii determinate de cerintele procesului de formare a amestecului. Fixarea in locasul din chiulasa se realizeaza dupa mai multe metode: prin intermediul unor flanse si prezoane; prin intermediul unor bride; prin infiletare direct in chiulasa; prin infiletare prin intermediul unei piulite speciale.

Pulverizatorul injectoarelor inchise comporta doua piese: corpul 2 si acul 4 (fig.2.95). Varful acului pulverizatorului poate fi:

a)      conic;

b)      cu stift.

Cand acul este prevazut cu varf conic, in corpul pulverizatorului se prelucreaza punga P, din care combustibilul este pulverizat prin unul sau mai multe orificii de pulverizare p (fig. 2.96.a si b). In cazul existentei unui singur orificiu de pulverizare (fig. 2.96.a), acesta se executa, de regula, inclinat. Valorile optime ale diametrului si unghiului de inclinare ale orificiului de pulverizare se stabilesc in concordanta cu procedeul de formare a amestecului. Varful pulverizatorului cu un singur orificiu se executa conic (fig. 2.96.a). In cazul existentei mai multor orificii de pulverizare (fig. 2.96.b), varful corpului pulverizatorului are forma de bulb, iar orificiile ase dispun echidistant pe suprafata laterala a unui con imaginar, numit con de pulverizare. Unghiul acestuia si diametrul orificiilor constituie parametri care se optimizeaza cu ocazia stabilirii solutiei energetice a MAC-ului. De asemenea, se optimizeaza si lungimea orificiilor, parametru care influenteaza penetratia jetului de combustibil.

Cand acul este prevazut cu stift, in corpul pulverizatorului se executa un singur orificiu de pulverizare dispus central (fig. 2.96.c si d). Daca stiftul este cilindric, rolul lui principal este de a curati orificiul de pulverizare de depunerile carbonoase (fig. 2.96.e). Daca stiftul este tronconic (fig.2.96.c) sau dublu tronconic (fig. 2.96.d), la actiunea de autocuratire se adauga si efectul de dispersie a jetului (particulele de combustibil se lovesc de ultima suprafata conica a stiftului, formand o panza conica.

Sectiunea de curgere variaza proportional cu inaltimea de ridicare a acului. In cazul pulverizatoarelor cu stift, sectiunea de curgere creste lent la inceputul ridicarii acului, datorita prezentei stiftului conic sau dublu tronconic. Ca urmare, la inceputul injectiei se introduce o fractiune mica din doza pe ciclu, doza principala introducandu-se ulterior. Aceasta particularitate este convenabila pentru limitarea mersului brutal al motorului.

In acelasi scop se utilizeaza si pulverizatoarele denumite Pinteaux (fig. 2.96.e), care permit realizarea injectiei pilot de combustibil. Acestea au prelucrat sub scaunul conic din corpul pulverizatorului un orificiu lateral, inclinat. Stiftul cilindric formeaza cu orificiul principal de pulverizare un ajustaj cu joc foarte mic (cca. 0,003mm). La ridicarea acului, atata timp cat portiunea cilindrica a stiftului (cea care formeaza ajustajul) nu deschide orificiul de pulverizare, combustibilul curge numai prin orificiul lateral, jetul fiind indreptat catre centrul camerei de ardere; se produce injectia pilot. Ulterior, cand acul deschide orificiul de pulverizare, se produce injectia dozei principale. Raportul dintre doza injectata prin orificiul lateral si doza principala variaza in functie de regimul de functionare al motorului. Injectoarele Pinteaux asigura pornirea usoara a motorului; se utilizeaza pe motoare cu camere de ardere de mare turbulenta.

La motoarele navale de puteri mari, se utilizeaza injectoare de combustibil greu care nu difera esential de injectoarele de motorina. Datorita regimului termic mai ridicat al pulverizatorului, injectoarele de combustibil greu trebuie racite. In acest sens, atat in corpul injectorului, cat si in pulverizator se executa o canalizatie suplimentara, in care circula ulei sau apa. Se prefera apa (distilata sau tratata, pentru evitarea coroziunii si a depunerilor) din motive de securitate. Circuitul de racire al injectoarelor trebuie sa fie independent de circuitul de racire al motorului.

Corpul injectorului se executa din OLC de calitate pentru cementare sau de imbunatatire, semifabricatul obtinandu-se prin forjare in matrita. Suprafata de asezare se carbonitrureaza si se caleste pentru evitarea deformarii si asigurarea unei etansari corespunzatoare.

Arcului injectorului i se impune o caracteristica precisa, fiind necesare tratamente de stabilizare care sa-i asigure mentinerea calitatilor in timp.

La randul lor, pulverizatoarele se executa din oteluri speciale. Corpul pulverizatorului se imperecheaza cu acul, astfel incat jocul in portiunea de etansare sa rezulte in limitele prescrise (1,5.3mm). odata imperecheate, corpul si acul pulverizatorului, devin ansamblu neinterschimbabil.

Concluzionand, injectoarele inchise cu comanda hidraulica prezinta urmatoarele avantaje:

a)      injectia incepe la o presiune relativ mare, care poate fi reglata convenabil prin modificarea tensiunii arcului;

b)      intrucat injectia se termina la presiuni relativ mari, se elimina fenomenul de picurare, fenomen ce duce la o ardere prelungita si la cocsarea pulverizatoarelor;

c)      nu este necesar un dispozitiv special de comanda.

Aceste injectoare prezinta insa si o serie de dezavantaje:

a)      constructie mai complicata, cu piese in miscare care fac posibila aparitia defectiunilor si reducerea duratei de functionare;

b)      din cauza socului produs la inchiderea acului, scaunul si braul de etansare a acului se uzeaza rapid;

c)      datorita presiunilor variabile ale combustibilului din camera pulverizatorului, sistemul ac-arc poate intra in vibratie;

d)      datorita dilatarii si contractiei volumului de combustibil continut in pompa de injectie, conducta de inalta presiune si injector, doza de combustibil care poate fi injectata in cilindru este limitata.

Injectoarele prevazute cu comanda mecanica sau electrica nu sunt aplicate la motoarele navale.