НАСОС-ФОРСУНКА Российский патент 2000 года по МПК F02M57/02 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива с электрическим приводом.

Известна форсунка-свеча для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с топливоподводящим каналом и электрический импульсный привод, в корпусе выполнена коническая испарительная камера с соплом при вершине конуса и гидродинамическая камера, размещенная на выходе в топливоподающий канал, причем сопло и гидродинамическая камера сообщены тангенциальным каналом, лежащим в основании конуса, а электрический импульсный привод выполнен в виде свечи зажигания поверхностного разряда, содержащей корпус, изолятор с центральным электродом и керамической вставкой, поверхность разряда которой расположена на основании конуса испарительной камеры [1].

Недостатком данной конструкции является необходимость нагрева до температур кипения и испарения значительной доли цикловой подачи топлива, что обуславливает значительные тепловые потери и требует для создания необходимых давлений разряда высокой мощности.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является насос-форсунка, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом и соплом, соосно установленный в корпусе трубчатый электрод, изолированный от корпуса втулкой из электроизоляционного материала и жестко связанный с последней с образованием испарительной камеры, размещенной со стороны сопла, затвор, сообщающий испарительную камеру с топливоподводящим каналом, и кольцеобразный разрядный теплообменник, установленный в испарительной камере, в центральном отверстии которого размещен с радиальным зазором нижний конец трубчатого электрода [2].

Недостатком данной конструкции является то, что для впрыскивания порции топлива необходимо до кипения нагреть значительную ее часть в испарителе. Учитывая малый промежуток времени, отведенный для впрыскивания топлива в дизеле, и необходимость создания теплогидравлического удара, энергия разряда (импульса) должна быть очень высокой (несколько десятков джоулей).

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности впрыскивания топлива в двигателе внутреннего сгорания, снижение затрат энергии впрыскивания, а также на упрощение конструкции топливной аппаратуры.

Решение поставленной задачи достигается тем, что распылитель выполнен многосопловым, цилиндрической формы, в торцовой поверхности которого с внутренней стороны имеются тороидальные углубления с выступом в центральной части, а по периметру углубления выполнены сопловые отверстия, при этом соосно каждому тороидальному углублению установлен электрод в электроизоляционной втулке, образующие электроразрядную предсопловую камеру.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемая конструкция насос-форсунки позволяет локализовать энергию разряда непосредственно у сопловых отверстий, снизить энергию разряда, необходимую для впрыскивания топлива, и стабилизировать тепловой режим работы форсунки.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что распылитель выполнен многосопловым, цилиндрической формы, в торцовой поверхности которого с внутренней стороны имеются тороидальные углубления с выступом в центральной части, а по периметру углубления выполнены сопловые отверстия, при этом соосно каждому тороидальному углублению установлен электрод в электроизоляционной втулке, образующие электроразрядную предсопловую камеру.

Таким образом, отличия, связанные с тем, что распылитель выполнен многосопловым, цилиндрической формы, в торцовой поверхности которого с внутренней стороны имеются тороидальные углубления с выступом в центральной части, а по периметру углубления выполнены сопловые отверстия, при этом соосно каждому тороидальному углублению установлен электрод в электроизоляционной втулке, образующие электроразрядную предсопловую камеру, 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 насос-форсунка, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - элемент I и разрез по В-В.

Насос-форсунка предназначена для подачи топлива в дизель и состоит из корпуса 1, в котором с помощью гайки 2 закреплены проставки 3 и многосопловой распылитель 4 цилиндрической формы. В проставке 3 находится штуцер 5 с клапаном 6, канал подвода топлива 7, а также электроды 8 в электроизоляционной втулке 9. Многосопловой распылитель 4 имеет в торцовой поверхности с внутренней стороны тороидальные углубления 10 с выступом в центральной части, в каждом из которых находится 5-10 сопловых отверстий 11. Напротив каждого электрода 8 в центральной части углубления имеется выступ, образующий совместно с электродом электроразрядную предсопловую камеру 12. Количество электродов 5 соответствует количеству углублений.

Насос-форсунка работает следующим способом.

В штуцер 5 через клапан 6 по каналу 7 подается топливо под низким давлением, не превышающим 2 МПа. При подаче в нужный момент времени на электроды 8 управляющих импульсов высокого напряжения 10-20 кВ происходит электрический разряд между электродом 8 и многосопловым распылителем 4 в электроразрядной предсопловой камере 12. Растворенный в топливе воздух, находящийся в электроразрядной предсопловой камере 12, мгновенно нагревается до температуры несколько тысяч градусов. Расширяясь, нагретый воздух создает интенсивную волну давления до 70 МПа, которая распространяется по всему объему тороидального углубления. При этом топливо из сопловых каналов впрыскивается в камеру сгорания дизеля. При впрыскивании топлива под действием создаваемого разрежения клапан открывается и новая порция топлива поступает в предсопловую камеру по топливоподводящему каналу 7. Далее процесс повторяется.

Изменение цикловой подачи топлива производится путем изменения частоты генерируемых импульсов и отключением электродов тороидального углубления. При этом топливо из сопловых каналов впрыскивается в камеру сгорания дизеля. При впрыскивании топлива под действием создаваемого разрежения клапан открывается и новая порция топлива поступает в предсопловую камеру по топливоподводящему каналу 7. Далее процесс повторяется.

Изменение цикловой подачи топлива производится путем изменения частоты генерируемых импульсов и отключением электродов.

Применение данной системы подачи топлива в дизель позволяет эффективно и качественно подавать необходимые порции топлива в камеру сгорания дизеля вне зависимости от его режимов работы, снижает энергопотребление при впрыскивании топлива, стабилизирует тепловой режим работы насос-форсунки. Кроме того, упрощение конструкции ведет к снижению себестоимости изготовления топливной аппаратуры.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1236141 A1, МКИ F 02 M 57/06. Форсунка-свеча для двигателя внутреннего сгорания (Н.К.Надиров, В.М.Низовкин), опубл. 07.06.86, Бюл. N 21.

2. Авторское свидетельство СССР N 1719704 A1, МКИ F 02 M 57/02. Насос-форсунка (Д. И.Шарыгин, В.И.Филатов, С.Л.Шарыгин, (СССР)), опубл. 15.03.92, Бюл. N 10.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива с электрическим приводом. Изобретение направлено на повышение эффективности впрыскивания топлива в двигателе внутреннего сгорания, снижение затрат энергии впрыскивания, а также на упрощение конструкции топливной аппаратуры. Распылитель выполнен многосопловым, цилиндрической формы, в торцовой поверхности которого с внутренней стороны имеются тороидальные углубления с выступом в центральной части, а по периметру углубления выполнены сопловые отверстия, при этом соосно каждому тороидальному углублению установлен электрод в электроизоляционной втулке, образующие электроразрядную предсопловую камеру. 3 ил.

Насос-форсунка для двигателя внутреннего сгорания, содержащая полый корпус, втулку из электроизоляционного материала, топливоподводящий канал, клапан, распылитель, отличающийся тем, что распылитель выполнен многосопловым, цилиндрической формы, в торцовой поверхности которого с внутренней стороны имеются тороидальные углубления с выступом в центральной части, а по периметру углубления выполнены сопловые отверстия, при этом соосно каждому тороидальному углублению установлен электрод в электроизоляционной втулке, образующие электроразрядную предсопловую камеру.