ФОРСУНКА Российский патент 1997 года по МПК F02M61/20 F16K7/02 F16K17/02 

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 корпус, распылитель с зазором и нагружающее устройство для предварительного прижатия запирающей иглы к запирающей поверхности распылителя [1, с.166]
Известна также форсунка, содержащая запирающую иглу с внутренне полостью для уменьшения массы подвижных деталей [1, с.176]
Недостатком этих форсунок является наличие утечек топлива через зазор, с которым запирающая 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 мембранная форсунка, в которой для устранения утечек топлива пространство между запирающей иглой и распылителем, называемое нагнетательной камерой, герметизируют с помощью мембраны. Мембранная форсунка содержит корпус с возможностью перемещения, упругий элемент в виде набора упругих мембран и прокладок между ними, установленный между запирающей иглой и нагружающим устройством [1, с.167]
Недостатком этой форсунки является высокая конструктивная сложность, низкая технологичность изготовления, а также возможность возникновения утечек в соединениях между мембранами и прокладками.

Задачей предлагаемого решения является упрощение конструкции форсунки.

Решение поставленной задачи достигается тем, что форсунка содержит корпус, распылитель, запирающую иглу, размещенную в корпусе, нагружающее устройство, герметично соединенное с корпусом, и упругий элемент, герметично связанный с одной стороны с запирающей иглой, а с противоположной стороны с корпусом, при этом упругий элемент выполнен в виде стержня с внутренней полостью.

Решение поставленной задачи достигается также тем, что форсунка снабжена кольцевой проставкой, установленной герметично в корпусе между нагружающим устройством и стержнем соосно с последним, причем стержень герметично соединен с кольцевой проставкой.

Существенным отличием предлагаемого решения, по сравнению с известными, является использование для перемещения запирающей иглы свойства упругого элемента, выраженного в виде изменения формы (длины) при действии внешних сил нормально его боковой поверхности.

На фиг.1 изображен общий вид форсунки, на фиг. 2 фрагмент варианта сопряжения упругого элемента с корпусом.

Форсунка содержит корпус 1 с нагнетательным каналом 2 и нагнетательной камерой 3, распылитель 4 с отверстием, герметично сопряженный с корпусом 1, запирающую иглу 5 с запирающей поверхностью 6, герметично сопряженную с упругим элементом 7. Упругий элемент 7 другой стороной герметично сопряжен с корпусом 1 или проставкой 8 нагружающего устройства 9 (фиг.2), герметично сопряженного с корпусом 1.

Форсунка работает следующим образом. Под действием нагружающего устройства 8 запирающая игла 5 и упругий элемент 7 находятся в состоянии сжатия, при этом запирающая поверхность 6 перекрывает отверстие распылителя 4. Прокачиваемая через форсунку жидкость от нагнетательного устройства (на чертеже не показано) подается по нагнетательному каналу 2 в нагнетательную камеру 3. При создании в нагнетательной камере 3 давления большего, чем давление во внутренней полости упругого элемента 7, упругий элемент 7 деформируется в направлении уменьшения линейных размеров поперечного сечения. При этом деформация сечений, расположенных по середине длины упругого элемента 7 будет большей, чем сечений, расположенных по краям. Это объясняется влиянием на жесткость упругого элемента 7 большей жесткости в радиальном направлении элементов, сопряженных с ним (запирающей иглы 5, проставки 8 нагружающего устройства 9) или собственных элементов. Если, например, упругий элемент 7 выполнен в виде цилиндрической оболочки, то после создания в нагнетательной камере 3 избыточного давления она примет форму параболоида вращения. Такая форма деформации приводит к уменьшению линейного размера упругого элемента 7 в направлении перемещения запирающей иглы 5, т.е. к продольной деформации упругого элемента 7 от силы предварительной затяжки добавляется продольная деформация от давления жидкости, а продольная деформация запирающей иглы 5 на это же величину уменьшается. При этом сила взаимодействия запирающей поверхности 6 с распылителем 4 уменьшается и при некотором давлении жидкости происходит раскрытие стыка между ними; открывается отверстие распылителя 4 и жидкость выходит из форсунки. С момента раскрытия стыка давление жидкости действует и на запирающую поверхость 6, дополнительно деформируя в продольном направлении запирающую иглу 5 и упругий элемент 7. При снижении давления жидкости в нагнетательной камере 3 деформация запирающей иглы 5 и упругого элемента 7 за счет накопленной потенциальной энергии упругой деформации уменьшается. Как только суммарная продольная деформация запирающей иглы 5 и упругого элемента 7 от сил давления жидкости станет равной суммарной продольной деформации этих элементов от силы предварительной затяжки запирающая поверхность 6 войдет во взаимодействие с распылителем, перекроет отверстие распылителя и подача жидкости из форсунки прекратится.

Применение предлагаемой форсунки позволяет уменьшить количество деталей по сравнению с известными форсунками мембранного типа, исключить кинематическую пару игла-корпус (игла-распылитель), а также исключить утечки прокачиваемой жидкости и влияние их на гидродинамические показатели впрыска в течение всего срока службы форсунки.

Использование: двигателестроение, в частности устройства для осуществления управляемой подачи жидкости или газа из одной полости в другую за счет избыточного давления. Сущность изобретения: форсунка содержит корпус 1 с нагнетательным каналом 2 и нагнетательной камерой 3, распылитель 4 с отверстием, герметично сопряженный с корпусом 1, запирающую иглу 5 с запирающей поверхностью 5, герметично сопряженную с упругим элементом 7. Упругий элемент 7 другой стороной герметично сопряжен с корпусом 1 или проставкой 8 нагружающего устройства 9, герметично сопряженного с корпусом 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Форсунка, содержащая корпус, распылитель, запирающую иглу, размещенную в корпусе, нагружающее устройство, герметично соединенное с корпусом, и упругий элемент, герметично связанный с одной стороны с запирающей иглой, а с противоположной стороны с корпусом, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде стержня с внутренней полостью. 2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что снабжена кольцевой проставкой, установленной в корпусе между нагружающим устройством и стержнем соосно с последним, причем стержень герметично соединен с кольцевой проставкой.