РАСПЫЛИТЕЛЬ ФОРСУНКИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02M61/10 F02M61/12 

Изобретение относится к области двигателестроения, конкретно к топливовпрыскивающей аппаратуре дизелей.

Известен распылитель форсунки дизеля, содержащий корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу с запирающей кромкой, образованной пересечением двух конических поверхностей, примыкающей к поверхности седла и обеспечивающей по линии их контакта запирание топлива [1] При этом между углами конусов иглы и седла имеется определенная разность: угол конуса иглы, расположенного ниже запирающей кромки (в направлении потока топлива), на 0,5-4^o больше угла седла корпуса распылителя, а угол конуса иглы, расположенного выше запирающей кромки, на 10-20^o меньше угла седла.

Указанное соотношение углов конусов иглы и седла корпуса распылителя предполагает для конуса иглы, расположенного ниже запирающей кромки, выполнение двух функций: обеспечение дросселирования потока топлива, а также его запирание, т.е. этот конус является дроссельно-запорным, по поверхности которого происходит в дальнейшем приработка иглы с седлом корпуса распылителя.

В результате этой приработки зона их контакта перемещается от запирающей кромки вниз при соответствующем уменьшении диаметра действительной окружности запирания. Такое явление при износе конусов распылителя приводит к снижению давления начала впрыскивания Pфо, потере способности к дробящему впрыскиванию и нарушению герметичности форсунки, что резко ухудшает мощностные, экономические и экологические показатели дизеля и является критерием исчерпания ресурса распылителя.

В связи с изложенным актуальной является проблема повышения ресурсов распылителя за счет уменьшения интенсивности приработки запирающего сопряжения иглы с седлом корпуса путем изменения конструкции распылителя.

Попыткой такого решения является известная конструкция распылителя [2] Отличительной особенностью данной конструкции является выполнение конуса иглы, расположенного выше запирающей кромки, с углом, максимально приближенным к углу седла. В этом случае, при посадке иглы на седло, топливо, находящееся в узком щелевом зазоре между седлом и упомянутым конусом иглы, выполняет роль гидравлического буфера, ослабляющего ударную нагрузку и, за счет этого, снижающего износ в сопряжении дроссельно-запорного конуса иглы с седлом. Из гидравлики известно, что жидкость, находящаяся в узких щелевых зазорах, приобретает свойства квазитвердого тела, обладающего высокой несущей способностью и выдерживающего значительные сжимающие нагрузки [3]
Однако отмеченный, теоретически обоснованный положительный эффект не может быть достигнут в известной реальной конструкции распылителя, т.к. выполнение запирающей кромки иглы геометрически точной круглой формы путем пересечения конусов с углами, максимально близкими по величине, технологически неосуществимо.

Целью изобретения является разработка технологичной конструкции распылителя с повышенным его ресурсом.

Цель достигается тем, что в распылителе, включающем корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельно-запорный конус с углом, большим угла седла, контактирующий своим основанием с седлом по линии запирающей кромки, и буферный в форме усеченного корпуса, примыкающий малым основанием к основанию дроссельно-запорного конуса и расположенный с зазором относительно седла, согласно изобретению на поверхности буферного конуса выполнена кольцевая канавка, прилегающая непосредственно к основанию дроссельно-запорного конуса по линии запирающей кромки.

На фиг. 1 в разрезе изображен предлагаемый распылитель. Распылитель включает корпус 1 с коническим седлом 2, имеющим угол α переходящим в колодец 3. В корпусе 1 размещена игла 4, содержащая дроссельно-запорный конус 5 с углом b большим a контактирующий своим основанием с седлом 2 по линии запирающей кромки 6. К основанию конуса 5 иглы 4 примыкает буферный конус 7 с образованием зазора 8 между его боковой поверхностью и седлом 2. Для повышения эффективности буферный конус 7 предпочтительнее выполнять с углом g большим угла a седла 2.

Принципиальной особенностью конструкции является то, что на поверхности буферного конуса 7 иглы 4 выполнена кольцевая канавка 9, прилегающая непосредственно к основанию дроссельно-запорного конуса 5 по линии запирающей кромки 6.

Данное техническое решение позволяет раздельно, технологически независимо друг от друга выполнять буферный конус и запирающую кромку, гарантируя геометрически точную ее форму, принципиально необходимую для обеспечения работоспособности распылителя.

В процессе эксплуатации первоначальное запирание топлива иглой 4 осуществляется по запирающей кромке 6 дроссельно-запорного конуса 5, контактирующей с седлом 2. В дальнейшем происходит постепенная приработка конуса 5 с седлом 2, которая в конечном счете приводит к исчерпанию ресурса распылителя. Однако наличие буферного конуса 7 иглы 4, расположенного с зазором 8 относительно седла 2, резко ослабляет ударную нагрузку при контактировании конуса 5 с седлом 2 за счет демпфирующего действия щелевого зазора 8, заполненного топливом. Особенно эффективно демпфирующее действие буферного конуса 7 в случае выполнения его с углом g большим угла a седла 2. В результате этого явления соответственно снижается интенсивность приработки сопряжения поверхности дроссельно-запорного конуса 5 с седлом 2, что обеспечивает увеличение ресурса работы распылителя.

В случае необходимости, для еще большего увеличения ресурса распылителя, на поверхности дроссельно-запорного конуса 5 иглы 4 может быть выполнена кольцевая канавка 10 (фиг. 2), разделяющая ее на запирающий 11 и дросселирующий 12 пояски и устанавливающая таким образом границу возможного уменьшения диаметра окружности запирания.

Испытание предлагаемой конструкции распылителя подтвердило простоту реализации и высокую эффективность технического решения.

Использование: двигателестроение, в частности топливовпрыскивающая аппаратура дизелей. Сущность изобретения: у распылителя, включающего конус с коническим седлом и иглу, содержащую дроссельно-запорный и буферный конуса, за счет выполнения на поверхности буферного конуса кольцевой канавки, прилегающей непосредственно к основанию дроссельно-запорного конуса по линии запирающей кромки, достигается увеличение ресурса при высокой технологичности конструкции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания, включающий корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельно-запорный конус с углом, большим угла седла, контактирующий своим основанием с седлом по линии запирающей кромки, и буферный в форме усеченного конуса, примыкающий малым основанием к основанию дроссельно-запорного конуса и расположенный с зазором относительно седла, отличающийся тем, что на поверхности буферного конуса выполнена кольцевая канавка, прилегающая непосредственно к основанию дроссельно-запорного конуса по линии запирающей кромки. 2. Распылитель по п.1, отличающийся тем, что буферный конус выполнен с углом, большим угла седла. 3. Распылитель по п.1, отличающийся тем, что на поверхности дроссельно-запорного конуса выполнена кольцевая канавка, разделяющая ее на запирающий и дросселирующий пояски.