ФОРСУНКА ДЛЯ ДИЗЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02M61/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, имеющим запорный орган в виде иглы, расположенной в корпусе, и топливной полостью, герметично замкнутой эластичным элементом, выполненным из эластомера и жестко связанным с иглой и корпусом распылителя. Корпус распылителя снабжен параллельными противолежащими канавками и выемками для размещения уплотнительного элемента, который герметично перекрывает топливную полость и работает аналогично мембране, причем уплотнительный элемент размещен во втулке, встроенной в корпус распылителя с возможностью извлечения вместе с запорной иглой [1].

Недостатком известной форсунки является размещение уплотняющего элемента в распылителе, имеющем при работе дизеля наиболее высокую температуру по сравнению с другими деталями форсунки. Кроме того, ограниченные размеры распылителя и уплотнительного элемента не способствуют хорошему теплоотводу, а наличие двух центрирующих поясков иглы затрудняют технологию заливки эластомера при изготовлении распылителя.

Из известных наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом, полый распылитель с сопловым отверстием, подпружиненную запорную иглу, размещенную в полости распылителя, с кольцевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и уплотняющий элемент из эластомера, снабжена нажимной штангой, размещенной в корпусе форсунки коаксиально с радиальным зазором, уплотняющий элемент из эластомера размещен в радиальном зазоре и жестко связан с наружной боковой поверхностью нажимной штанги и внутренней поверхностью корпуса форсунки, причем между нижней торцевой поверхностью уплотняющего элемента и верхней торцевой поверхностью иглы распылителя выполнен зазор с образованием герметичной топливной полости, а запорная игла подпружинена через нажимную штангу [2].

Недостатком известной форсунки является необходимость в технологии изготовления форсунки предусмотреть заливку уплотняющего элемента из эластомера и жесткого его соединения с наружной боковой поверхностью нажимной штанги и внутренней поверхностью корпуса форсунки, а также установление довольно точного взаимного расположения нажимной штанги и корпуса форсунки при заливке эластомера. Кроме того, конструкция форсунки не может быть реализована при укороченной нажимной штанге.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции и технологии изготовления форсунки, повышение ее надежности, долговечности и стабильности работы.

Техническая задача решается за счет того, что в форсунке для дизеля, содержащей корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, запорную иглу, размещенную в корпусе распылителя, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной - с другой стороны, согласно изобретению форсунка содержит проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку и шайбы регулировки давления начала впрыскивания форсунки, и герметичную топливную полость, в которой размещены запорная пружина и нажимная штанга, причем объем топливной полости равен или на 5-10% меньше топливного объема, включающего объем подыгольной полости распылителя, объем топливоподводящих каналов форсунки, объем трубопровода высокого давления и объем штуцера топливного насоса до запорной части нагнетательного клапана топливного насоса (в дальнейшем описании - объем топливной полости линии высокого давления).

Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где показан заявляемый объект - форсунка для дизеля.

Заявляемая форсунка для дизеля содержит корпус 1 с топливоподводящим каналом 2, штуцером подвода топлива 3 и щелевым топливным фильтром 4, корпус распылителя 5 с топливоподводящим каналом 2, запорную иглу 6, размещенную в корпусе распылителя, нажимную штангу 7, сопряженную с запорной иглой 6 с одной стороны и с запорной пружиной 8 - с другой стороны, проставку 9 с топливоподводящим каналом 2, размещенную между корпусом форсунки 1 и корпусом распылителя 5, фигурную накидную гайку 10, подыгольную полость 11 и шайбы регулировки давления начала впрыскивания форсунки 12, снабжена герметичной топливной полостью 13, в которой размещены запорная пружина 8 и нажимная штанга 7, причем с целью уменьшения объема полости 13 запорная пружина 8 размещена в кольцевой проточке корпуса форсунки 1 каоксиально при минимальном зазоре между витками запорной пружины и стенками кольцевой проточки в корпусе форсунки.

В предлагаемой конструкции форсунки отсутствует система слива топлива, просочившегося в процессе впрыскивания через зазор между запорной иглой 6 и поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5, причем объем герметичной топливной полости 13, в которой размещены запорная пружина 8 и нажимная штанга 7, равен или на 5-10% меньше объема топливной полости линии высокого давления (на чертеже не показан).

Регулирование давления начала впрыскивания форсунки осуществляется подбором количества шайб 12.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом.

Топливо подается по топливоподводящим каналам 2 через щелевой топливный фильтр 4 в подыгольную полость 11 распылителя. При достижении давления топлива в полости 11 уровня давления начала впрыскивания запорная игла 6, преодолевая усилие запорной пружины 8, передаваемое через нажимную штангу 7, поднимается, открывая доступ топлива к распыливающему сопловому отверстию. Происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля.

При прекращении подачи топлива насосом (на чертеже не показан) давление в подыгольной полости 11 снижается, запорная игла 6 под действием упругих деформаций пружины 8 опускается, перекрывая доступ топлива к распыливающему сопловому отверстию. Впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля прекращается. Топливо, просочившееся через зазор между запорной иглой 6 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5, попадает в герметичную топливную полость 13 форсунки в период впрыскивания, создавая в ней повышенное давление. При этом протечки топлива через зазор в распылителе в процессе впрыскивания снижаются от начала впрыскивания до его окончания, а давление топлива в полости 13 нарастает от начала впрыскивания до его окончания.

После окончания впрыскивания под действием повышенного давления топлива в герметичной полости 13 форсунки начинаются протечки топлива через зазор между запорной иглой 6 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5 в обратном направлении, то есть из герметичной топливной полости 13 форсунки в топливную полость линии высокого давления, в которой в момент окончания процесса впрыскивания создается низкое давление за счет процесса разгрузки. В период времени до следующего процесса впрыскивания давление топлива в топливной полости линии высокого давления нарастает за счет протечек из герметичной топливной полости 13 форсунки через зазор между запорной иглой 6 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5. Так как этот процесс занимает довольно большой период времени по сравнению с периодом впрыскивания, к началу следующего процесса впрыскивания давления топлива в этих полостях выравниваются.

Как известно, в топливных полостях форсунки, топливопроводе высокого давления и штуцере топливного насоса в разделенных топливоподающих системах дизелей в процессе работы возникают и присутствуют небольшие газовые пузырьки, состоящие из воздуха и паров топлива. Количество и размеры этих пузырьков зависят от давления топлива. С увеличением давления топлива количество и размеры этих пузырьков уменьшаются. При значительном давлении они почти исчезают. Причем по всему объему топлива они распределяются равномерно.

В заявляемой форсунке для дизеля нет сливной системы, в связи с этим для нормальной работы топливоподающей аппаратуры без гидравлического запирания форсунки необходимо, чтобы протечки топлива в процессе впрыскивания в герметичную топливную полость 13 форсунки через уплотняющую часть распылителя по объему равнялись протечкам топлива из герметичной топливной полости 13 форсунки в топливную полость линии высокого давления в период времени между впрыскиваниями, а объем этих протечек был бы меньше или равен суммарному объему газовых пузырьков в герметичной топливной полости 13 форсунки, так как объем протечек топлива в герметичной топливной полости 13 форсунки компенсируется сжимаемостью топлива, упругостью элементов конструкции форсунки, но, главным образом, за счет уменьшения размеров и количества газовых пузырьков в топливе при повышении давления.

В период времени между впрыскиваниями давление топлива в герметичной топливной полости форсунки снижается за счет протечек топлива в топливную полость линии высокого давления, и к началу следующего процесса впрыскивания давления топлива в этих полостях уравниваются, уравниваются и плотности распределения газовых пузырьков по количеству и размерам в этих полостях. В связи с этим суммарный объем газовых пузырьков в каждой из этих полостей должен быть больше максимально допустимых протечек в распылителе в процессе впрыскивания при работе топливоподающей аппаратуры на всех режимах работы дизеля для исключения гидравлического запирания форсунки, но и объем герметичной топливной полости форсунки должен быть равен или на 5-10% меньше объема топливной полости линии высокого давления.

В момент окончания впрыскивания, кроме усилия запорной пружины форсунки, возникает дополнительное усилие, действующее на запорную иглу, благодаря давлению топлива в герметичной топливной полости 13 форсунки, что улучшает динамику процесса окончания впрыскивания и способствует повышению стабильности и надежности работы, а также повышению экономичности дизеля.

Протечки топлива в зазоре между запорной иглой и корпусом распылителя в противоположных направлениях в процессе впрыскивания и промежутках между впрыскиваниями создают благоприятные условия для очистки зазора между запорной иглой и корпусом распылителя от загрязнений, возникающих в процессе работы дизеля, что значительно снижает вероятность зависания запорной иглы распылителя в процессе эксплуатации.

Образование газовых пузырьков в топливной полости линии высокого давления снижает стабильность работы топливоподающей аппаратуры дизеля, снижается при этом цикловая подача и уменьшается угол опережения впрыскивания топлива. В заявляемой форсунке за счет протечки топлива из герметичной полости форсунки в период времени между впрыскиваниями в топливную полость линии высокого давления давление топлива в ней возрастает и к началу следующего процесса впрыскивания количество и размер газовых пузырьков уменьшаются. Это приводит к повышению стабильности работы топливоподающей аппаратуры и дизеля в целом.

Источники информации
1. Патент РФ 1838661, кл. F 02 M 61/00, 08.07.91.

2. Патент РФ 2162543, кл. F 02 M 61/00, 21.04.99 (прототип).

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам впрыска топлива. Изобретение позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления форсунки, повысить ее надежность, долговечность и стабильность работы. Форсунка для дизеля содержит корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, запорную иглу, размещенную в корпусе распылителя, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и запорной пружиной - с другой стороны. Форсунка содержит проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку, шайбы регулировки давления начала впрыскивания и герметичную топливную полость, в которой размещены запорная пружина и нажимная штанга. Объем топливной полости равен или меньше на 5-10% топливного объема, включающего объем подыгольной полости распылителя, объем топливоподводящих каналов форсунки, объем трубопровода высокого давления и объем штуцера топливного насоса до запорной части нагнетательного клапана топливного насоса. 1 ил.

Форсунка для дизеля, содержащая корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, запорную иглу, размещенную в корпусе распылителя, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной - с другой стороны, отличающаяся тем, что форсунка содержит проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку, шайбы регулировки давления начала впрыскивания и герметичную топливную полость, в которой размещены запорная пружина и нажимная штанга, причем объем топливной полости равен или меньше на 5-10% топливного объема, включающего объем подыгольной полости распылителя, объем топливоподводящих каналов форсунки, объем трубопровода высокого давления и объем топливного насоса до запорной части нагнетательного клапана топливного насоса.