ФОРСУНКА ДЛЯ ДИЗЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК F02M61/20 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива дизельных двигателей.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, содержащая корпус форсунки, распылитель с запорной иглой, запорную пружину, между торцом которой и тарелкой пружины установлена демпфирующая прокладка из эластомера, например из полиамида. Прокладка гасит собственные колебания запорной пружины, возникающие при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя, и снижает возможность подскакивания запорной иглы на седле и подвпрыска топлива [1].

Недостатком известной форсунки является ограниченная площадь взаимодействия прокладки из эластомера с торцом запорной пружины и с тарелкой пружины, что связано с необходимостью использования эластомера с повышенной твердостью. Из-за повышенной твердости эластомера теряется эластичность прокладки и сводится к минимуму демпфирующий эффект. Большие удельные давления между прокладкой из эластомера и торцом запорной пружины и тарелкой пружины приводят к повышенным износам соприкасающихся поверхностей и к снижению стабильности регулировки давления начала впрыскивания форсунки.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является форсунка для дизельного двигателя с распылителем, содержащая размещенный в корпусе распылителя с запорной иглой, взаимодействующий с упругим запорным узлом, выполненным в виде упругого диска из эластомера, охваченного упругим стаканом и размещенного в запоре между опорными дисками, имеющими вогнутые поверхности, обращенные к упругому диску, при этом стенки упругого стакана снабжены продольными разрезами, а поверхность опорных дисков - кольцевыми канавками [2].

Недостатками известной форсунки являются сложность изготовления упругого напорного узла, необходимость иметь в подвижной системе форсунки нажимную штангу с массивным опорным диском, недостаточный теплоотвод от эластомера упругого запорного узла, что снижает стабильность и надежность работы форсунки.

Техническая задача изобретения - обеспечение оптимизации процесса впрыскивания, повышение надежности и долговечности форсунки, повышение стабильности регулировки давления начала впрыскивания за счет снижения массы подвижных деталей форсунки и введения эффекта демпфирования упругого элемента, обладающего нелинейной характеристикой.

Техническая задача решается за счет того, что в форсунке для дизеля, содержащей полый корпус с топливоподводящим и топливосливным каналами, полый распылитель с сопловыми отверстиями, запорную иглу, размещенную в полости распылителя с образованием подыгольной и надыгольной камер, нагружающий узел, размещенный в надыгольной камере с возможностью взаимодействия с запорной иглой через нажимную штангу, стакан нагружающего узла, размещенный в корпусе и регулировочный винт с контргайкой нагружающего узла, причем нагружающий узел в соответствии с заявляемым изобретением выполнен в виде стальной цилиндрической пружины, размещенной между опорной поверхностью диска регулировочного винта и опорной поверхность нажимной штанги, причем пружина размещена внутри стенки цилиндра из эластомера, и она жестко связана по всей поверхности с материалом эластомера.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежом, где показана заявляемая форсунка для дизеля, продольный разрез.

Заявляемая форсунка для дизеля содержит полый корпус 1 со штуцером подачи топлива 2 и штуцером слива топлива 3, корпус распылителя 4 с размещенной в нем запорной иглой 5, сопловыми отверстиями 6 и подыгольной полостью 7, с топливоподводящим каналом 3 и топливосливным каналом 9, штангу 10, сопряженную с запорной иглой 5 с одной стороны и с упругим элементом 11 - с другой стороны, состоящим из стальной пружины 12 и упругого цилиндра 13 из эластомера, станка 14, регулировочного винта 15 с контргайкой 16. Корпус распылителя 4 к корпусу форсунки 1 прижимается гайкой 17 в определенном положении и фиксируется в нем штифтом 18. Пружина 12 в упругом элементе 11 жестко соединена с поверхностью эластомера 13 в результате адгезионного сцепления. Поскольку упругий элемент 11 нагружающего узла при работе форсунки подвергается знакопеременным деформациям сдвига, сжатия и кручения и нагревается за счет внутреннего трения, то в заявляемой конструкции обеспечиваются оптимальные условия теплоотвода, так как площадь теплопередачи от поверхности упругого элемента 11 весьма значительная.

Регулирование давления начала впрыскивания форсунки осуществляется посредством ввинчивания регулировочного винта 15 в резьбовое отверстие стакана 14. Фиксирование регулировки осуществляется посредством контрагайки 16.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом.

Топливо подается по топливоподводящему каналу 8 в подыгольную полость 7. При достижении давления топлива в корпусе форсунки 1 уровня давления начала впрыскивания запорная игла 5, преодолевая усилие упругого элемента 11, передаваемое через штангу 10, поднимается, открывая доступ топлива к распыливающим сопловым отверстиям 6. Происходит впрыскивание топлива в цилиндр дизеля.

При прекращении подачи топлива насосом давление в подыгольной полости 7 снижается, запорная игла 5 под действием упругих деформаций пружины 12 и упругого цилиндра 13 опускается, перекрывая доступ топлива к распыливающим сопловым отверстиям 6. Впрыскивание топлива в цилиндр дизеля прекращается.

Пружина упругого элемента форсунки испытывает за счет предварительной затяжки и при работе форсунки напряжение кручения, а материал эластомера - сложное напряжение сдвига и сжатия.

В общепринятых конструкциях форсунок значительная часть массы подвижных деталей (пружина - нажимная штанга, игольчатый клапан) приходится на массу пружины.

В предложенной конструкции форсунки масса упругого элемента значительно снижена благодаря использованию эластомера, обладающего значительно меньшей плотностью по сравнению со сталью, и возможностью использовать стальную пружину с малой жесткостью, а следовательно, и имеющую значительно меньшую массу.

Таким образом в предложенной конструкции в процессе окончания впрыскивания за счет уменьшения массы подвижных деталей форсунки снижается сила удара и улучшается отсечка. Колебательные процессы в подвижной системе, в том числе и собственные колебания запорной пружины, при работе форсунки демпфируются упругим цилиндром 13, благодаря чему снижается возможность подскакивания запорной иглы на седле в процессе окончания впрыскивания топлива и исключается появление подвпрысков топлива.

Предложенная конструкция упругого элемента уменьшает массу подвижных деталей форсунки, улучшает динамику процесса окончания впрыскивания, обладает хорошим теплоотводом упругого элемента, что приводит к повышению стабильности и надежности работы, а также к повышению экономичности дизеля.

Преимуществом данной конструкции упругого элемента является также нелинейность его характеристики и возможность получения упругого элемента, обладающего жесткостью, изменяющейся в широких пределах без изменения его габаритов.

Внедрение предложенной конструкции форсунки не требует существенных изменений в технологии изготовления применяемых в настоящее время форсунок.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива дизельных двигателей. Технический результат изобретения - обеспечение оптимизации процесса впрыскивания, повышение надежности и долговечности форсунки, повышение стабильности регулировки давления начала впрыскивания за счет снижения массы подвижных деталей форсунки и введения эффекта демпфирования упругого элемента, обладающего нелинейной характеристикой. Упругий элемент форсунки выполнен в виде стальной цилиндрической пружины, размещенной внутри стенки цилиндра, изготовленного из эластомера, причем пружина жестко связана по всей поверхности с материалом эластомера. 1 ил.

Форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом, закрепленный на корпусе полый распылитель с сопловыми отверстиями, запорную иглу, размещенную в полости распылителя с образованием подыгольной и надыгольной камер, нагружающий узел, размещенный в надыгольной камере с возможностью взаимодействия с запорной иглой, стакан нагружающего узла, размещенный в корпусе, и регулировочный винт с контргайкой нагружающего узла, причем подыгольная камера сообщена с топливоподводящим каналом, отличающаяся тем, что нагружающий узел выполнен в виде стальной цилиндрической пружины, размещенной между опорной поверхностью диска регулировочного винта и опорной поверхностью нажимной штанги внутри упругого цилиндра из эластомера, причем пружина жестко связана по всей поверхности с материалом эластомера.