РАСПЫЛИТЕЛЬ ФОРСУНКИ ДЛЯ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА МЕТОДОМ СОУДАРЯЮЩИХСЯ СТРУЙ Российский патент 1999 года по МПК F02M43/04 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

В современных силовых установках транспортных средств, в частности в дизелях, наиболее широко распространены форсунки для впрыскивания топлива с гидравлическим управлением подъемом запорной иглы и многосопловыми распылителями. Как правило применяют распылители с радиально расходящимися сопловыми отверстиями. Топливо, впрыскиваемое такими распылителями, распространяется вдоль оси сопловых отверстий, что влечет за собой образование зон с высокой неравномерностью концентрации топлива и воздуха. Известна также форсунка для двигателя внутреннего сгорания [1], распылитель которой имеет в своем корпусе компенсационную полость, сообщающуюся с топливоподводящим каналом, поршень, пружину и запорную иглу форсунки, но данный распылитель не удовлетворяет требованиям впрыскивания топлива методом соударяющихся струй, так как поршень не может выполнять роль дифференциального клапана, а в сочетании с пружиной не обеспечивает условия открытия при давлении, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.

Кроме того, известны распылители, обеспечивающие впрыскивание топлива методом соударяющихся струй. При асинхронном изменении параметров струй распространение происходит в общем случае по эллиптическому полому конусу с изменяющимся углом при вершине. Применение данных распылителей позволяет значительно увеличить использование объема камеры сгорания, снизить неравномерность концентрации топлива, что позволяет в целом улучшить показатели дизеля. Однако, при гидравлическом управлении подъемом иглы указанное изменение параметров происходит только на этапах подъема и опускания запорной иглы форсунки, когда изменяется разность давлений топлива у соплового отверстия в седле и у отверстия в носике распылителя. Экспериментальные исследования показали высокую эффективность данных распылителей на режимах работы дизеля, обуславливающих незначительное время нахождения запорной иглы на упоре в сравнении с общим временем впрыскивания (режимы малых подач топлива). Недостатки, связанные с отсутствием всережимного управления развитием топливного факела, снижают эффективность применения данного способа впрыскивания на режимах средних и высоких нагрузок.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является распылитель форсунки, обеспечивающий впрыскивание топлива методом соударяющихся струй [2]. Однако, данный распылитель работает неэффективно на режимах средних и высоких нагрузок, обуславливающих значительное время нахождения запорной иглы на упоре в сравнении с общим временем впрыскивания.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания при впрыскивании топлива в камеру сгорания методом соударяющихся струй.

Решение поставленной задачи достигается тем, что распылитель снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемые мероприятия позволяют увеличить долю времени, в течении которого происходит изменение параметров струй за период впрыскивания, а следовательно, увеличивается временной диапазон в течение которого факел изменяет свою форму, тем самым способствуя равномерному распределению топлива в объеме камеры сгорания и качественному протеканию процесса смесеобразования.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что распылитель форсунки для впрыскивания топлива методом соударяющихся струй в камеру сгорания снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.

Таким образом, отличия, связанные с наличием в распылителе пружины, регулировочного винта и дифференциального клапана с запорной конической поверхностью, компенсационной полости в корпусе распылителя с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, а также отличия, связанные с жесткостью пружины, обеспечивающей открытие клапана только при давлении, превышающем давлении подъема запорной иглы, позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид распылителя, на фиг. 2 - осциллограмма процесса топливоподачи: зависимость P_f топлива в кармане распылителя и величины подъема иглы Y от угла поворота кулачкового вала насоса.

Распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания состоит из регулировочного винта 1, пружины клапана 2, дифференциального клапана 3, корпуса 4, запорной иглы 5. В корпусе распылителя 4 имеется компенсационная полость, соединенная с топливоподводящим каналом, в которой дифференциальный клапан 3 под действием пружины 2 прижимается к запорной конической поверхности, образуя герметичное соединение, а также сопловые отверстия расположенные попарно таким образом, что каждая пара имеет одно отверстие в запорном конусе седла распылителя, а второе в колодце распылителя, что обеспечивает впрыскивание топлива методом соударяющихся струй.

Устройство растает следующим образом.

1. При впрыскивании топлива методом соударяющихся струй изменение формы топливного факела, а именно, "раскрытие" и "схлопывание" полого конуса топливного факела, происходит на этапах подъема и опускания запорной иглы, когда существует изменение разности давлений топлива на входе во встречные сопловые отверстия. Данное устройство обеспечивает минимум два этапа подъема и опускания иглы (фиг. 1). В исходном положении дифференциальный клапан 3 закрыт. В начале процесса топливоподачи движение плунжера топливного насоса создает давление в кармане распылителя, необходимое дня подъема иглы (фиг. 2). Увеличивающееся давление топлива после выхода иглы на упор заставляет открыться дифференциальный клапан. Появившийся дополнительный объем разгружает топливную магистраль, давление в кармане распылителя падает и игла опускается в седло. Высокая скорость движения плунжера обеспечивает быстрое восстановление давления топлива и вторичный подъем иглы. В связи с тем, что давление открытия дифференциального клапана значительно превосходит давление закрытия, он остается открытым до окончания процесса впрыскивания.

2. При посадке запорной иглы форсунки в седло дифференциальный клапан выполняет демпфирование возникающих волн давления в системе, так как в этот момент он находится в промежуточном положении, а значение давления, при котором происходит посадка его в седло, меньше давления посадки запорной иглы форсунки.

3. При поддержании остаточного давления в системе топливо из компенсационной полости под воздействием пружины 2 вытесняется дифференциальным клапаном 3, тем самым создавая необходимое остаточное давление в трубопроводе высокого давления.

Применение данной конструкции распылителя позволяет эффективно использовать преимущества впрыскивания топлива методом соударяющихся струй, повышает экономичность двигателей и их энергетические показатели.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Изобретение позволяет повысить эффективность рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания при впрыскивании топлива в камеру сгорания методом соударяющихся струй. Распылитель снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки, что обеспечивает срабатывание клапана после выхода иглы на упор, ее посадки в седло и вторичного подъема. 2 ил.

Распылитель форсунки двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, запорную иглу, сопловые отверстия, расположенные попарно таким образом, что каждая пара имеет одно отверстие в запорном конусе седла распылителя, а второе в колодце распылителя, и обеспечивающий впрыскивание топлива методом соударяющихся струй, отличающийся тем, что он снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.