РАСПЫЛИТЕЛЬ ФОРСУНКИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 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 (см. патент ФРГ N 932209, кл. 46C², 1952 г.). 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 (или так называемого "характерного диаметра"). Такое явление при износе конусов распылителя приводит к снижению давления начала впрыскивания P_фо, 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 ресурса распылителя за счет уменьшения интенсивности приработки запирающего сопряжения иглы с седлом корпуса путем изменения конструкции распылителя.

Известна конструкция распылителя, игла которого помимо дроссельно-запорного конуса содержит буферный конус, примыкающий своим малым основанием к основанию дроссельно-запорного конуса и имеющий угол, больший угла седла (см. патент РФ N 2102627, F 02 М, 1996 г.).

Принципиальной особенностью этой конструкции является то, что буферный конус иглы выполнен с малым основанием диаметром, меньшим диаметра основания дроссельно-запорного конуса, что обеспечивает расположение буферного конуса с некоторым зазором относительно седла.

В этом случае при посадке иглы на седло топливо, находящееся в узком щелевом зазоре между седлом и буферным конусом иглы, выполняет роль демпфера, ослабляющего ударную нагрузку и за счет этого снижающего износ в сопряжении дроссельно-запорного конуса иглы с седлом. Это явление обусловлено тем, что жидкость, находящаяся в узких щелевых зазорах, приобретает свойства квазитвердого тела, обладающего высокой несущей способностью и выдерживающего значительные сжимающие нагрузки (см. Сб. статей "Гидропривод и автоматика в машиностроении", Машиностроение, 1966 г., с. 136).

Однако наряду с положительным характером действия гидравлического демпфера, повышающего ресурс распылителя, известное техническое решение несовершенно вследствие усложнения конструкции иглы и недостаточной эффективности буферного конуса из-за конструктивной ограниченности длины демпфирующей части седла корпуса.

Целью изобретения является разработка технологичной и эффективной 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 с седлом по линии характерного диаметра и совмещенный по ее границе с буферным элементом, расположенным с демпфирующим зазором относительно поверхности седла, согласно изобретению, седло выполнено комбинированным, в виде двух совмещенных посредством ступенчатого перехода конусов, а игла имеет единственный дроссельно-запорный конус, контактирующий со ступенчатым переходом седла по линии характерного диаметра, которая ограничивает со стороны основания часть дроссельно-запорного конуса, выполняющего роль буферного элемента.

На фиг. 1 в разрезе изображен предлагаемый распылитель, включающий корпус 1 с комбинированным седлом, выполненным в виде двух совмещенных посредством ступенчатого перехода конусов 2 и 3 с предпочтительно равными углами α. В корпусе 1 размещена игла 4, содержащая дроссельно-запорный конус 5 с углом β > α, контактирующий со ступенчатым переходом седла по линии характерного диаметра d_х. Линия характерного диаметра d_х ограничивает со стороны основания часть дроссельно-запорного конуса 5, выполняющего роль буферного элемента, расположенного с демпфирующим зазором 6 относительно седла (поверхности конуса 3).

Принципиальной особенностью конструкции является то, что седло корпуса 1, состоящее из двух ступенчато совмещенных конусов 2 и 3, позволяет использовать иглу 4 с единственным конусом 5, буферная часть которого имеет возможность всей длиной образующей взаимодействовать посредством зазора 6 с седлом, за счет чего достигается максимально возможный демпфирующий эффект.

В процессе эксплуатации первоначальное запирание топлива иглой 4 осуществляется по линии характерного диаметра d_х. В дальнейшем происходит постепенная приработка конуса 5 с седлом по поверхности конуса 2, которая в конечном счете приводит к исчерпанию ресурса распылителя. Однако наличие буферной части дроссельно-запорного конуса 5 иглы 4, расположенной с зазором 6 относительно поверхности конуса 3, резко ослабляет нагрузку при контактировании конуса 5 с поверхностью конуса 2 за счет демпфирующего действия щелевого зазора 6, заполненного топливом. В результате этого явления соответственно снижается интенсивность приработки сопряжения дроссельно-запорного конуса 5 с седлом (по поверхности конуса 2), что обеспечивает увеличение ресурса распылителя.

В случае необходимости, для еще большего увеличения ресурса распылителя, на поверхности дроссельно-запорного конуса 5, ограниченной со стороны вершины линией характерного диаметра d_х, выполняется кольцевая канавка 7 (фиг. 2), разделяющая ее на запирающую 8 и дросселирующую 9 части.

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

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре дизелей. Изобретение позволяет разработать технологическую и эффективную конструкцию распылителя с повышенным ресурсом. Распылитель форсунки включает корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельно-запорный конус с углом, большим угла седла, контактирующий с седлом по линии характерного диаметра и совмещенный по ее границе с буферным элементом, расположенным с демпфирующим зазором относительно поверхности седла. Седло выполнено комбинированным в виде двух совмещенных посредством ступенчатого перехода конусов. Игла имеет единственный дроссельно-запорный конус, контактирующий со ступенчатом переходом седла по линии характерного диаметра, которая ограничивает со стороны основания часть дроссельно-запорного конуса, выполняющую роль буферного элемента. Седло корпуса, состоящее из двух ступенчато совмещенных конусов, позволяет использовать иглу с единственным конусом, буферная часть которого всей длиной образующей взаимодействует посредством зазора с седлом при максимально возможном демпфирующем эффекте. 1 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 с седлом по линии характерного диаметра и совмещенный по ее границе с буферным элементом, расположенным с демпфирующим зазором относительно поверхности седла, отличающийся тем, что седло выполнено комбинированным в виде двух совмещенных посредством ступенчатого перехода конусов, а игла имеет единственный дроссельно-запорный конус, контактирующий со ступенчатым переходом седла по линии характерного диаметра, которая ограничивает со стороны основания часть дроссельно-запорного конуса, выполняющего роль буферного элемента. 2. Распылитель по п.1, отличающийся тем, что на поверхности дроссельно-запорного конуса, ограниченного со стороны вершины линией характерного диаметра, выполнена кольцевая канавка, разделяющая ее на запирающую и дросселирующую части.