ФОРСУНКА ДЛЯ ДИЗЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F02M43/04 

Изобретение относится к автомобильному машиностроению и может быть использовано при изготовлении дизелей.

Известна форсунка для дизеля, которая содержит корпус с каналами подвода основного и запального топлива, распылитель с каналом подвода основного топлива, сообщенным с карманом иглы, с каналом подвода запального топлива и с каналом кольцевого сечения, соединяющим карман иглы с полостью, расположенной у основания запирающей кромки иглы (см. а.с. СССР N 1530801, кл. F 02 M 43/04, 1987).

Недостатком указанного устройства является большая нагруженность запирающей иглы в условиях высокой форсировки дизеля.

Известна также форсунка, выбранная в качестве прототипа, содержащая канал подвода углеводородного топлива и канал подвода присадки, распылитель с каналами подвода углеводородного топлива и присадки, причем канал подвода присадки дополнительно содержит смесительно-аккумулирующую камеры (см. а.с. СССР N 1087681, кл. F 02 M 25/10, 1983).

Недостатком указанного устройства является то, что смешение топлив происходит в объеме, значительно превышающем цикловые подачи обоих топлив. Это приводит к тому, что система инерционна и практически неуправляема с позиции изменения состава смеси в процессе единичного цикла. Кроме того, смешение основного и запального топлива происходит в кармане распылителя у основания прецизионной поверхности иглы, что приводит к попаданию одного из топлив с плохим смазывающим свойством в прецизионную часть иглы, что вызывает ее интенсивный износ.

Цель изобретения - достижение возможности управления составом смеси в процессе единичного цикла, повышение надежности форсунки, что в итоге позволяет улучшить процесс смесеобразования по сравнению с прототипом и снизить износ прецизионных частей иглы.

Для достижения цели в известной форсунке для дизеля, содержащей корпус, закрепленный на корпусе распылитель с карманом, каналы подвода основного и запального топлива, выполненные в корпусе и распылителе, подпружиненную запорную иглу с запирающей кромкой, размещенную в распылителе, причем канал подвода запального топлива сообщен с карманом распылителя, в распылителе выполнены кольцевой канал, сообщенный с карманом, и полость, расположенную у основания запирающей кромки запорной иглы и сообщенная с каналом подвода основного топлива, а через кольцевой канал - с карманом, причем площадь сечения и длина кольцевого канала соответствуют условию:
l_кf_к>αρV где l_к - длина кольцевого канала;
f_к - площадь поперечного сечения кольцевого канала;
α - коэффициент сжимаемости топлива;
ρ - плотность топлива;
V_з.т - объем топлива в линии нагнетания запального топлива;
q_ц - цикловая подача основного топлива;
t - время впрыскивания топлива в дизель;
μf_р - эквивалентное проходное сечение распылителя.

На фиг. 1 показано сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Форсунка для дизеля содержит корпус 1, на котором закреплен распылитель 2 с карманом 3, каналы 4, 5 и 6, 7 подвода основного и запального топлива соответственно, которые выполнены в корпусе 1 и распылителе 2, подпружиненную пружиной 8 запорную иглу 9 с запирающей кромкой 10, размещенную в распылителе 2, причем канал 7 подвода запального топлива сообщен с карманом 3, при этом в распылителе 2 выполнены кольцевой канал 11, сообщенный с карманом 3, и полость 12, расположенная у основания запирающей кромки 10 запорной иглы 9 и сообщенная с каналом 5 подвода основного топлива, а через кольцевой канал 11 - с карманом 3 распылителя 2, причем площадь сечения и длина кольцевого канала 11 соответствуют условию
l_кf_к>αρV где l_к - длина кольцевого канала;
f_к - площадь поперечного сечения кольцевого канала;
α - коэффициент сжимаемости топлива;
ρ - плотность топлива;
V_з.т - объем топлива в линии нагнетания запального топлива;
q_ц - цикловая подача основного топлива;
t - время впрыскивания топлива в дизель;
μf_р - эквивалентное проходное сечение распылителя.

В конструкции форсунки предусмотрены нагнетательные обратные клапаны 13 и 14 основного и запального топлива соответственно, подпружиненные соответствующими пружинами 15 и 16, колодец 17 с распыливающими отверстиями 18 и 19, выходящими в камеру сгорания (на чертеже не показаны).

Форсунка для дизеля работает следующим образом.

На режиме пуска и холостого хода запальное топливо по каналу 6 подвода в корпусе 1, открыв нагнетательный обратный клапан 14 с пружиной 16, поступает в канал 7 и далее - в карман 3 распылителя 2. Давление в полости кармана 3 возрастает, вызывая рост давления в полости 12 у основания запирающей кромки 10 запорной иглы 9. Когда сила от давления топлива, действующего на запорную иглу 9, превысит силу предварительной затяжки пружины 8, игла 9 поднимается и запальное топливо поступает в карман 3, затем по кольцевому каналу 11 - в колодец 17 и далее через распыливающие отверстия 18 и 19 - в камеру сгорания. После окончания периода нагнетания топлива на этих режимах давление в полости 12 падает и игла 9 возвращается в исходное положение.

На рабочих режимах в форсунку подаются оба топлива. При этом запальное топливо подается вышеописанным образом, но с некоторым опережением во времени. Основное топливо может подаваться как после окончания нагнетания запального топлива, так и одновременно, но с небольшим запаздыванием. При подаче основное топливо поступает по каналу 4 подвода через нагнетательный обратный клапан 13 с пружиной 15 в канал 5, а далее - в полость 12 у основания запирающей кромки 10 запорной иглы 9. Давление в полости 12 возрастает. И когда сила от давления основного топлива, действующего на иглу 9, превысит силу предварительной натяжки пружины 8, игла 9 поднимается и основное топливо через распыливающие отверстия 18 и 19 поступает в камеру сгорания. При этом в полости 12 осуществляется смешение запального и основного топлива. Однако в процессе впрыскивания часть основного топлива поступает и в кольцевой канал 11 определенного объема. Последний определяется тем условием, что основное топливо не может попасть в карман 3, а именно что объем кольцевого канала 11, определяемый его длиной l_к и площадью его поперечного сеченияf_к, должен быть больше объема топлива, поступающего в него в результате сжимаемости линии нагнетания запального топлива, определяемой параметрами α, ρ, V_з.т, q_ц, t и μf_р, т.е. должно выполняться условие
l_кf_к>αρV
Объем запального топлива V_з.т включает в себя все полости в линии нагнетания от полости 12 до нагнетательного обратного клапана 14. При отсутствии последнего объем V_з.т увеличивается и будет включать дополнительно все полости магистралей вплоть до обратного клапана топливного насоса.

Обеспечение указанного условия позволяет исключить попадание основного топлива (спирта) с плохими смазывающими свойствами в карман 3 распылителя 2, в результате чего не происходит повышенного износа запорной иглы 9. Это позволяет повысить надежность работы форсунки. Кроме того, поскольку при выполнении указанного условия отсутствует перемешивание компонентов в объеме, намного превышающем цикловые подачи, в форсунке достигается возможность осуществления направленного воздействия на характеристики впрыскивания с позиции качественного состава смеси, подаваемой в камеру сгорания дизеля в различные моменты процесса топливоподачи.

Использование: в двигателестроении , в топливной аппаратуре ддизелей. Сущность изобретения: форсунка содержит корпус с каналами подвода запального и основного топлив, карман, дополнительную полость, выполненную у основания запирающей кромки иглы и связанную с карманом кольцевым каналом, а также с каналом подвода основного топлива, распыливающие отверстия, при этом геометрические размеры кольцевого канала выбирают из условия, приведенного в описании. При пуске и на режимах холостого хода запальное топливо поступает по каналам в полость кармана. Далее происходит подъем иглы и впрыскивание запального топлива через распыливающие отверстия в камеру сгорания, затем игла возвращается в исходное положение. На рабочих режимах в форсунку поступает оба топлива, причем запальное с некоторым опережением. Основное топливо по каналам поступает в дополнительную полость, игла поднимается и основное топливо впрыскивается в камеру сгорания, причем часть основного топлива поступает из полости в кольцевой канал определенного объема. 2 ил.

ФОРСУНКА ДЛЯ ДИЗЕЛЯ, содержащая корпус, закрепленный на корпусе распылитель с карманом, каналы подвода основного и запального топлива, выполненные в корпусе и распылителе, подпружиненную запорную иглу с запирающей кромкой, размещенную в распылителе, причем канал подвода запального топлива сообщен с карманом распылителя, отличающаяся тем, что в распылителе выполнены кольцевой канал, сообщенный с карманом, полость, расположенная у основания запирающей кромки запорной иглы и сообщенная с каналом подвода основного топлива, а через кольцевой канал - с карманом, причем площадь сечения и длина кольцевого канала соответствует условию

где l_к - длина кольцевого канала;
f_к - площадь поперечного сечения кольцевого канала;
α - коэффициент сжимаемости топлива;
r - плотность топлива;
V_зт - объем топлива в линии нагнетания запального топлива;
g_ц - цикловая подача основного топлива;
t - время впрыскивания топлива в дизель;
mf_p - эквивалентное проходное сечение распылителя.