ФОРСУНКА Российский патент 1997 года по МПК F02M61/16 

Предлагаемое устройство используется для осуществления управляемой подачи жидкости или газа из одной полости в другую за счет избыточного давления.

Преимущественной областью применения является топливоподающая аппаратура двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известна форсунка закрытого типа, получившая наибольшее распространение в топливоподающих системах ДВС. Она содержит корпуса, распылитель, запирающую иглу, установленную в распылитель с зазором, и нагружающее приспособление для предварительного прижатия запирающей иглы к запирающей поверхности распылителя (см. книгу: Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова, М. Машиностроение, 1985, с. 166).

Известны также форсунка содержащая запирающую иглу с внутренней полостью для уменьшения массы подвижных деталей. (См. книгу: Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова, М. Машиностроение, 1985, с. 176).

Недостатком этих форсунок игла установлена в распылитель. Для уменьшения доли перетекающего топлива, пара игла распылитель выполняется с высокой точностью, что существенно повышает стоимость изготовления. В процессе эксплуатации, вследствие интенсивного износа прецизионных поверхностей запирающей иглы и распылителя, зазор увеличивается, доля утечек топлива возрастает, снижается давление впрыска, уменьшается цикловая подача, ухудшается экономичность двигателя.

Известна также мембрана форсунка, в которой для устранения утечек топлива пространство между запирающей иглой и распылителем, называемое нагнетательной камерой, герметизирует с помощью мембраны.

Мембранная форсунка содержит корпус, распылитель, запирающую иглу, устанавливаемую в корпусе с возможностью перемещения, упругий элемент в виде набора упругих мембран и прокладок между ними, установленный между запирающей иглой и нагружающим приспособлением (СМ. книгу: Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова, М. Машиностроение, 1985, с. 167).

Недостатком этой форсунки является нестабильность гидродинамических параметров истечения вещества из-за неполного исключения возможности возникновения утечек в соединениях между мембранами и прокладками. Другие недостатки высокая конструктивная сложность, ухудшение параметров впрыска из-за большого объема нагнетательной полости, низкая технологичность изготовления.

Задачей предлагаемого решения является повышение стабильности гидродинамических параметров истечения вещества.

Решение поставленной задачи достигается тем, что форсунка содержит корпус, распылитель, нагружающее приспособление, запирающую иглу, выполненную в виде стержня с внутренней полостью и запирающей поверхностью, при этом запирающая игла дополнительно снабжена со стороны противоположной запирающей поверхности фланцем, который неподвижно и герметично сопряжен с корпусом, например, с помощью нагружающего приспособления.

Существенным отличием предлагаемого решения, по сравнению с известными, является организация перемещения запирающей поверхности иглы за счет деформации самой иглы.

На чертеже изображен общий вид форсунки.

Форсунка содержит корпус 1 с нагнетательной камерой 2, распылитель 3, запирающую иглу 4 с внутренней полостью 5, запирающей частью 6, запирающей поверхностью 7, упругой частью 8 и фланцем 9, нагружающее приспособление 10.

Форсунка работает следующим образом. Запирающая игла 4, под действием нагружающего приспособления 10, находится в состоянии сжатия, при этом запирающая поверхность 7 закрывает отверстие распылителя 3 с усилием предварительной затяжки. При создании в нагнетательной камере 2 давления большого, чем давление во внутренней полости 5 упругая часть 8 деформируется в направлении уменьшения линейных размеров поперечного сечения. В виду различия по длине радиальных жесткостей поперечных сечений запирающей иглы 4 и влияния элементов сопряженных с ней (корпус 1, нагружающее приспособление 10) величины деформаций поперечных сечений упругой части 8 различны. Если, например упругая часть 8 выполнена в виде полного цилиндра, то после создания в нагнетательной камере 2 избыточного давления она примет форму параболоида вращения. Элементарная площадка боковой поверхности в плоскости образующей испытывает при этом изгиб. Так как одна сторона упругой части 8 сопряжена с неподвижным фланцем 9, то другая сторона, сопряженная с запирающей частью 6, свободно перемещается в продольном направлении, т.е. к продольной деформации упругой части 8 от силы предварительной затяжки добавляется продольная деформация от давления жидкости, а продольная деформация запирающей части 6 на эту же величину уменьшается. Сила взаимодействия запирающей поверхности 7 с распылителем 3 также уменьшается и при некотором давлении жидкости происходит раскрытие стыка между ними; откроется отверстие распылителя 3 и жидкости начнет выходить из форсунки. С момента раскрыта стыка давление жидкости действует и на запирающую поверхность 7, дополнительно деформируя в продольном направлении запирающую 6 и упругую 8 части. При снижении давления жидкости в нагнетательной камере 2 запирающая 6 и упругая 8 части за счет накопленной потенциальной энергии деформации возвращаются в первоначальное положение. Запирающая поверхность 7 перекрывает отверстие распылителя 3; подача жидкости прекращается.

Применение предлагаемой форсунки позволяет исключить утечки прокачиваемой жидкости и влияния их на гидродинамические показатели впрыска в течение всего срока службы форсунки. Кроме того, форсунка имеет меньшее количество деталей по сравнению с известными форсунками мембранного типа, исключена кинематическая пара игла-корпус (игла-распылитель). Все это существенно упрощает конструкцию и повышает технологичность изготовления.

Использование: двигателестроение, в частности, топливовпрыскивающая аппаратура. Сущность изобретения: форсунка содержит корпус 1 с нагнетательной камерой 2, распылитель 3, запирающую иглу 4 с внутренней полостью 5, запирающей частью 6, запирающей поверхностью 7, упругой частью 8 и фланцем 9, нагружающее приспособление 10. 1 ил.

Форсунка, содержащая корпус, распылитель, нагружающее приспособление, запирающую иглу, выполненную в виде стержня с внутренней полостью и запирающей поверхностью, отличающаяся тем, что запирающая игла дополнительно снабжена со стороны, противоположной запирающей поверхности, фланцем, который неподвижно и герметично сопряжен с корпусом.