ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1997 года по МПК F02M51/06 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к устройствам впрыска топлива в двигатели внутреннего сгорания.

Известны форсунки, заданный факел распыла которых обеспечивается завихрением впрыскиваемой струи топлива с помощью специальных направляющих устройств. Причем эти устройства могут располагаться ниже поверхности седла, т.е. непосредственно на выходе из форсунки [1, 2, 3]
Устройства могут быть выполнены в виде пластинок с наклонными отверстиями или в виде спиральных канавок, расположенных на наружной поверхности специального направляющего участка, выполненного на запорном органе.

Известна также клапанная форсунка, содержащая седло клапана, отверстие для распыления топлива, примыкающее к нему, клапанную иглу, которая имеет уплотнительную поверхность, взаимодействующую с седлом, и направляющий отрезок вверх по потоку, в котором находится самое меньшее одно отверстие, проходящее сверху вниз и вызывающее завихрение, в котором размещена трубка с дозирующим отверстием [4]
Известна также принятая за прототип форсунка, содержащая седло клапана, отверстие для распыления, запорный орган клапана с уплотнительной поверхностью, взаимодействующей с седлом. Вверх по потоку запорный орган снабжен направляющим отрезком, который имеет отверстия для прохода потока топлива, расположенные сверху вниз по потоку и имеющие тангенциальную составляющую. Выход отверстий расположен в камере над седлом. В этой камере образуется завихрение топлива [5]
Все описанные форсунки имеют целостный запорный орган и отверстия, предназначенные для завихрения потока, пропускают через себя весь поток топлива, поэтому отложение осадков в отверстиях в процессе эксплуатации, то, что известно под названием закоксовывания или "истощения", проявляется в подобных конструкциях особенно сильно.

Предлагаемое изобретение решает задачу регулирования в широких пределах формы факела и степень распыла топлива в конструкциях форсунок с полным запорным органом, повышение качества распыла и уменьшение влияния закоксовывания ("истощения") форсунок на их характеристики в процессе эксплуатации.

Заявляемая электромагнитная форсунка содержит седло клапана и запорный орган, имеющий уплотняющую поверхность, взаимодействующую с поверхностью седла. При этом запорный орган снабжен наклонными отверстиями, расположенными сверху вниз по потоку и имеющими тангенциальную составляющую. Отверстия имеют выход в камеру завихрения, расположенную выше контакта запорного органа с седлом.

Отличие заявляемой форсунки в том, что запорный орган выполнен полым, а наклонные отверстия расположены так, что внутренняя полость запорного органа соединена с камерой завихрения.

При этом одна из стенок камеры является подвижной и выполнена в виде кольцевого пояска, расположенного на наружной поверхности рабочего органа. По периферии кольцевого пояска расположены вертикальные канавки. Взаимное расположение вертикальных канавок и наклонных отверстий выбрано таким, чтобы их оси пересекались в камере завихрения.

На фиг. 1 представлена заявляемая электромагнитная форсунка, общий вид; на фиг. 2 запорный орган; на фиг. 3 сечение Б-Б запорного органа.

Форсунка содержит корпус 1, расположенный в корпусе каркас катушки 2 с обмоткой 3. Внутри катушки находится ферромагнитный сердечник 4, упор 5 с проливочным отверстием 6 и полый якорь 7 с жестко присоединенным к нему запорным органом 8. Внутри якоря размещена возвратная пружина 9. В сердечнике установлены первая втулка 10 с поверхностью седла клапана 11 и вторая втулка 12, фиксирующая пластину 13 с дозирующим отверстием 14 для распыления топлива, и упорная шайба 15.

На наружной поверхности запорного органа 8 расположен кольцевой поясок 16, на периферии которого расположены прямоугольные вертикальные канавки 17. Кольцевой поясок выполняет две функции и является одной из стенок (подвижной) камеры завихрения и одновременно выполняет функцию ограничения осевого перемещения запорного органа.

Внутренняя полость запорного органа соединяется с наружной поверхностью ниже кольцевого пояска наклонными отверстиями 18 для потока топлива, расположенными сверху вниз по потоку под углом к вертикальной оси.

Для обеспечения тангенциальной составляющей потока топлива оси отверстий расположены под углом по отношению к радиальному направлению. Вертикальные канавки и отверстия расположены так, что оси их пересекаются в камере завихрения 19, расположенной выше зоны контактирования запорного органа с седлом.

Электронная форсунка работает следующим образом.

Форсунка подключена к топливопроводу. При подаче питания в обмотку якорь втягивается в катушку, открывая тем самым выходное отверстие. Топливо из полости якоря 7 через наклонные отверстия 18 запорного органа 8, а частично непосредственно из проливочного отверстия 6, омывая якорь, через вертикальные прямоугольные канавки 17 устремляется в камеру завихрения 19. Струи топлива из отверстий 18 и канавок 17, пересекаясь, образуют завихрение топлива и через распыливающее отверстие 14 топливо впрыскивается в камеру сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Регулируя угол наклона отверстий и соотношение сечений прямоугольных канавок и наклонных отверстий, можно получить заданную форму факела и степень распыла топлива.

Преимуществом заявляемой конструкции является улучшение качества распыла топлива, т. к. конструкция обеспечивает возможности регулирования в широких пределах формы факела и степень распыла, как за счет изменения тангенциальной составляющей наклонных отверстий, так и за счет изменения соотношения площадей наклонных отверстий и канавок на периферии кольцевого пояска запорного органа, что повышает в конечном счете полноту сгорания топлива и снижение содержания токсичных газов.

Кроме того, расположение наклонных отверстий и вертикальных канавок в зоне высокого давления топлива уменьшает отложение в них твердых частиц топлива и уменьшает закоксовывание форсунок в процессе эксплуатации.

Использование: двигателестроение, в частности топливная аппаратура дизельных двигателей. Сущность изобретения: форсунка содержит седло клапана, запорный орган, имеющий уплотняющую поверхность, взаимодействующую с поверхностью седла, при этом запорный орган снабжен наклонными отверстиями для прохода потока топлива, расположенными сверху вниз по потоку и имеющими тангенциальную составляющую, выходной конец наклонных отверстий расположен в камере завихрения. Запорный орган выполнен полым, а наклонные отверстия расположены так, что внутренняя полость запорного органа соединена с камерой завихрения. Одна из стенок камеры завихрения выполнена подвижной в виде кольцевого пояска, расположенного на наружной поверхности запорного органа, а на периферии кольцевого пояска выполнены вертикальные канавки. Расположение канавок и наклонных отверстий выбрано таким образом, что обеспечено пересечение их осей в камере завихрения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электромагнитная форсунка для систем впрыска топлива двигателей внутреннего сгорания, содержащая седло клапана, запорный орган, имеющий уплотняющую поверхность, взаимодействующую с поверхностью седла, при этом запорный орган снабжен наклонными отверстиями для прохода потока топлива, расположенными сверху вниз по потоку и имеющими тангенциальную составляющую, причем выходной конец наклонных отверстий размещен в камере завихрения, расположенной выше поверхности контакта запорного органа с седлом, отличающаяся тем, что запорный орган выполнен полым, а наклонные отверстия расположены так, что внутренняя полость запорного органа соединена с камерой завихрения. 2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что одна из стенок камеры завихрения выполнена подвижной в виде кольцевого пояска, расположенного на наружной поверхности рабочего органа, причем на периферии кольцевого пояска выполнены вертикальные канавки, а расположение канавок и наклонных отверстий выбрано так, что обеспечено пересечение осей в камере завихрения.