ФОРСУНКА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F02M61/10 F02M55/02 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, работающих, преимущественно на маловязких сортах топлива и смесях топлив различного состава.

Известна топливная система дизеля (см. Зубрилов С.П., Селиверстов В.М., Браславский М.И. Ультразвуковая кавитационная обработка топлив на судах. - Л.: Судостроение, 1988. с.76-77), представляющая собой 2-топливную (т.н. битопливную) систему и позволяющая подавать на горение в камеры сгорания дизеля как дизельное (ГОСТ 305-82), моторное (ГОСТ 1667-68), газотурбинное (ГОСТ 10433-75) топлива, так и флотский мазут Ф-5 (ГОСТ 10585-75), а также смеси указанных топлив в различных заданных пропорциях.

Известна форсунка для дизеля, содержащая топливный насос высокого давления соединенного через топливные трубки высокого давления со штуцерами форсунок, каждая из которых имеет корпус, закрепленный на нем распылитель с сопловыми отверстиями, запорную иглу, нагруженную через штангу пружиной и давлением топлива, надыгольную и подыгольную полости, причем в распылителе выполнена кольцевая проточка, а в корпусе форсунки выполнены каналы для сообщения кольцевой проточки с надыгольной полостью (см. авторское свидетельство СССР №1201543 МПК F02M 59/44, опубликованное 30.12.1985).

Недостаток известного технического решения заключается в недостаточно надежной работе форсунки из-за тяжелых условий работы сопловых отверстий распылителя, иглы распылителя и штанги, вызванных высоким температурным режимом работы двигателя и боковыми усилиями на иглу и штангу.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению по числу общих признаков является форсунка для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус со средством крепления к головке цилиндров, надыгольной полостью и штуцером, выходящим из головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, для подсоединения трубки высокого давления от топливного насоса высокого давления, распылитель с сопловыми отверстиями, соединенный с корпусом посредством гайки, иглу с хвостовиком, размещенную в полости распылителя с образованием подыгольной полости, сообщенной через каналы в распылителе и корпусе со штуцером для подсоединения трубки высокого давления, прокладку для герметизации форсунки в отверстии головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, штангу, размещенную в корпусе и взаимодействующую своим первым концом с хвостовиком иглы, а вторым концом - с нижним фланцем пружины, причем верхний фланец пружины выполнен с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой, расположенной в корпусе (см. Фомин Ю.Я. и др. Топливная аппаратура дизелей. М.: 1982, с.29-31, рис.2.15).

Недостаток прототипа заключается в недостаточно надежной работе форсунки вследствие тяжелых условий работы элементов форсунки на маловязком топливе и смесях топлив различного состава.

Задачей изобретения и техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы форсунки и срока ее службы, стабильности впрыска топлива и упрощение эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

Указанный технический результат достигается тем, что форсунка для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус со средством крепления форсунки к головке цилиндров, надыгольной полостью и резьбовым штуцером, выходящим из головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, для подсоединения топливной трубки высокого давления от топливного насоса высокого давления, распылитель с сопловыми отверстиями, соединенный с корпусом посредством гайки, иглу с хвостовиком, дифференциальной площадкой и запорным конусом, размещенную в распылителе с образованием подыгольной полости, сообщенной через каналы в распылителе и корпусе со штуцером для подсоединения топливной трубки высокого давления с одной стороны и с сопловыми отверстиями с другой стороны, прокладку для герметизации форсунки в отверстии головки цилиндров, штангу, размещенную в корпусе и взаимодействующую своим первым концом с хвостовиком иглы, а вторым концом - с нижним фланцем пружины, причем верхний фланец пружины выполнен с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой, расположенной в корпусе форсунки, согласно изобретению гайка распылителя выполнена из материала, теплопроводность которого больше теплопроводности стали, прокладка для герметизации форсунки в отверстии головки цилиндра выполнена в виде центральной прокладки из малоуглеродистой стали, расположенной между двумя прокладками из титанового сплава, между торцевыми частями гайки распылителя и средством крепления форсунки к головке цилиндров установлены две тарельчатые пружины, в надыгольной полости корпуса расположена центрирующая втулка для штанги, хвостовик иглы выполнен с возможностью взаимодействия с первым концом штанги через пару сферических поверхностей, выполненных на торцах хвостовика и первого конца штанги, верхний и нижний фланцы пружины выполнены с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой и вторым концом штанги соответственно каждый через пару сферических поверхностей, выполненных в торцах верхнего и нижнего фланцев, регулировочной гайки и первого конца штанги, в распылителе и на боковой поверхности иглы выполнены кольцевые проточки, обеспечивающие периодическое сообщение надыгольной полости через калиброванный ступенчатый канал в корпусе с кольцевой проточкой иглы, резьбовой штуцер для подсоединения топливной трубки высокого давления от топливного насоса высокого давления выполнен в виде двух коаксиально расположенных относительно друг друга наружной и внутренней трубок, причем наружная трубка первым своим концом через первую резиновую прокладку и резьбу герметично соединена с корпусом форсунки, второй концевой частью через вторую резиновую прокладку, шайбу, первую гайку и первую контргайку герметично соединена с наружной поверхностью головки цилиндров, на наружной поверхности внутренней трубки выполнены наружные выступы, контактирующие с внутренней поверхностью наружной трубки, при этом торцевая поверхность наружного выступа на первом конце внутренней трубки выполнена с возможностью поджатия запорного конуса топливной трубки высокого давления, расположенной в полости внутренней трубки, к корпусу форсунки с обеспечением герметичного соединения трубки высокого давления с каналом в корпусе, а с торца второго конца наружной трубки через резьбу установлена вторая гайка, выполненная с возможностью взаимодействия со вторым концом внутренней трубки и обеспечения поджатия внутренней трубки к топливной трубке высокого давления с помощью второй контргайки.

Гайка распылителя может быть выполнена из алюминия.

Между сферическими поверхностями торцов верхнего фланца пружины и регулировочной гайки может быть установлен шарик.

Больший диаметр ступенчатого калиброванного канала корпуса обращен к надыгольной полости.

На фиг.1 показан поперечный разрез форсунки;

на фиг.2 - узел I фиг.1;

на фиг.3 - узел II фиг.1.

Форсунка для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1 со средством 2 крепления форсунки к головке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, надыгольной полостью 3 и резьбовым штуцером, выходящим из головки 4 цилиндров, для подсоединения топливной трубки 5 высокого давления от топливного насоса высокого давления. Распылитель 6 с сопловыми отверстиями, соединен с корпусом 1 посредством гайки 7.

Игла 8 с хвостовиком 9, дифференциальной площадкой 10 и запорным конусом 11, размещена в распылителе 6 с образованием подыгольной полости 12, сообщенной через каналы 13 и 14 в распылителе 6 и корпусе 1 со штуцером для подсоединения топливной трубки 5 высокого давления с одной стороны и с сопловыми отверстиями с другой стороны.

Штанга 15 размещена в корпусе 1 и взаимодействует своим первым концом с хвостовиком 9 иглы 8, а вторым концом - с нижним фланцем 16 пружины 17.

Верхний фланец 18 пружины 17 выполнен с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой 19, расположенной в корпусе 1.

Гайка 7 распылителя 6 выполнена из материала, теплопроводность которого больше теплопроводности стали, например из алюминия, что обеспечивает оптимальный уровень температуры в районе сопловых отверстий.

Прокладка для герметизации форсунки в отверстии головки цилиндра выполнена в виде центральной прокладки 20 из малоуглеродистой стали, расположенной между двумя прокладками 21 из титанового сплава (см. фиг.2), что обеспечивает ограничение теплоотвода от головки 4 цилиндра к корпусу распылителя 6.

Между торцевыми частями гайки 7 распылителя 6 и средством 2 крепления форсунки к головке цилиндров установлены две тарельчатые пружины 22, предотвращающие передачу вибрации от головки 4 цилиндров к корпусу 1 форсунки.

В надыгольной полости 3 корпуса 1 форсунки расположена центрирующая втулка 23 для штанги 15.

Хвостовик 9 иглы 8 выполнен с возможностью взаимодействия с первым концом штанги через пару сферических поверхностей, одна из которых имеет вогнутую форму, а другая - выпуклую форму. Сферические поверхности выполнены на торцах хвостовика 9 и первого конца штанги 15.

Верхний и нижний фланцы 18 и 16 пружины 17 выполнены с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой 19 и вторым концом штанги 15 соответственно каждый через пару сферических поверхностей, выполненных в торцах верхнего и нижнего фланцев 18 и 16, регулировочной гайки 19 и первого конца штанги 15. При этом одна из сферических поверхностей имеет вогнутую форму, а другая - выпуклую форму. Между сферическими поверхностями торцов верхнего фланца 18 пружины и регулировочной гайки 19 может быть установлен шарик 24. В этом случае сферические поверхности верхнего фланца 18 пружины 17 и регулировочной гайки 19 имеют вогнутую форму. Это позволяет снять боковые нагрузки с иглы 8 и штанги 15.

В распылителе 6 и на боковой поверхности иглы 8 выполнены кольцевые проточки 25 и 26, обеспечивающие периодическое сообщение надыгольной полости 3 через калиброванный ступенчатый канал 27 в корпусе 1 с кольцевой проточкой 26 иглы 8. Больший диаметр ступенчатого калиброванного канала 27 обращен к надыгольной полости 3 форсунки (см. фиг.3). Это позволяет увеличить скорость посадки иглы 8 и повысить эффективность работы форсунки.

Резьбовой штуцер, выходящий из головки 4 цилиндров двигателя внутреннего сгорания, для подсоединения топливной трубки 5 высокого давления от топливного насоса высокого давления, выполнен в виде двух коаксиально расположенных относительно друг друга наружной и внутренней трубок 28 и 29 (см. фиг.3).

Наружная трубка 28 первым своим концом через первую резиновую прокладку 30 и резьбу герметично соединена с корпусом 1, второй концевой частью через вторую резиновую прокладку 31, шайбу 32, первую гайку 33 и первую контргайку 34 герметично соединена с наружной поверхностью головки 4 цилиндров.

На наружной поверхности внутренней трубки 29 выполнены наружные выступы 35, контактирующие с внутренней поверхностью наружной трубки, при этом торцевая поверхность наружного выступа 35, выполненного на первом конце внутренней трубки 29, поджимает запорный конус 36 топливной трубки 5 высокого давления, расположенной в полости внутренней трубки 29, к корпусу 1, обеспечивая герметичное соединение трубки 5 высокого давления с каналом 14 в корпусе 1.

С торца второго конца наружной трубки 28 через резьбу установлена вторая гайка 37, взаимодействующая со вторым концом внутренней трубки 29 и обеспечивающая поджатие внутренней трубки 29 к топливной трубке 5 высокого давления с помощью второй контргайки 38.

Такое выполнение штуцера предотвращает попадание топлива в масло в случае утечки топлива из топливной трубки 6 высокого давления.

Форсунка работает следующим образом. Топливо от топливного насоса высокого давления (ТНВД) через топливную трубку 5 высокого давления поступает через каналы 14 и 13 в подыгольную полость 12 и воздействует на дифференциальную площадку 10 иглы 8, преодолевая усилие пружины 17. При этом игла 8 приподнимается и запорный конус 11 иглы 8 освобождает проход топлива к сопловым отверстиям распылителя 6, обеспечивая подачу топлива в цилиндр двигателя. После окончания подачи топлива ТНВД (отсечки топлива плунжером ТНВД) находящееся в надыгольной полости 3 топливо через калиброванный ступенчатый канал 27 в корпусе 1 и проточку 25 в распылителе 7 поступает в кольцевую проточку 26 иглы 8, обеспечивая ускорение посадки иглы и прекращение подачи топлива в цилиндр двигателя.

Таким образом, обеспечивается повышение надежности работы форсунки и срока ее службы, стабильности впрыска топлива и упрощение эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, работающих преимущественно на маловязких сортах топлива и смесях топлив различного состава. Форсунка содержит корпус со средством крепления форсунки к головке цилиндров, надыгольной полостью и резьбовым штуцером, выходящим из головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, для подсоединения топливной трубки высокого давления от топливного насоса высокого давления. Распылитель с сопловыми отверстиями соединен с корпусом посредством гайки распылителя. Игла с хвостовиком, дифференциальной площадкой и запорным конусом размещена в распылителе с образованием подыгольной полости, сообщенной через каналы в распылителе и корпусе со штуцером для подсоединения топливной трубки высокого давления с одной стороны и с сопловыми отверстиями с другой стороны. Штанга размещена в корпусе и взаимодействует своим первым концом с хвостовиком иглы, а вторым концом - с нижним фланцем пружины. Верхний фланец пружины выполнен с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой, расположенной в корпусе форсунки. Гайка распылителя выполнена из материала, теплопроводность которого больше теплопроводности стали. Прокладка для герметизации форсунки в отверстии головки цилиндров выполнена в виде центральной прокладки из малоуглеродистой стали, расположенной между двумя прокладками из титанового сплава. Между торцевыми частями гайки распылителя и средством крепления форсунки к головке цилиндров установлены две тарельчатые пружины. В надыгольной полости корпуса расположена центрирующая втулка для штанги. Хвостовик иглы выполнен с возможностью взаимодействия с первым концом штанги через пару сферических поверхностей, выполненных на торцах хвостовика и первого конца штанги. Верхний и нижний фланцы пружины выполнены с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой и вторым концом штанги соответственно каждый, через пару сферических поверхностей, выполненных в торцах верхнего и нижнего фланцев, регулировочной гайки и первого конца штанги. В распылителе и на боковой поверхности иглы выполнены кольцевые проточки, обеспечивающие периодическое сообщение надыгольной полости через калиброванный ступенчатый канал в корпусе с кольцевой проточкой иглы. Резьбовой штуцер, выходящий из головки цилиндров для подсоединения топливной трубки высокого давления от топливного насоса высокого давления, выполнен в виде двух коаксиально расположенных относительно друг друга наружной и внутренней трубок. Наружная трубка первым своим концом через первую резиновую прокладку и резьбу герметично соединена с корпусом, а второй концевой частью через вторую резиновую прокладку, шайбу, первую гайку и первую контргайку герметично соединена с наружной поверхностью головки цилиндров. На наружной поверхности внутренней трубки выполнены наружные выступы, контактирующие с внутренней поверхностью наружной трубки. Торцевая поверхность наружного выступа, выполненного на первом конце внутренней трубки, поджимает запорный конус топливной трубки высокого давления, расположенной в полости внутренней трубки, к корпусу, обеспечивая герметичное соединение трубки высокого давления с каналом в корпусе. С торца второго конца наружной трубки через резьбу установлена вторая гайка, взаимодействующая со вторым концом внутренней трубки и обеспечивающая поджатие внутренней трубки к топливной трубке высокого давления с помощью второй контргайки. Технический результат заключается в повышении надежности работы форсунки и срока ее службы, стабильности впрыска топлива и упрощении эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Форсунка для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус со средством крепления форсунки к головке цилиндров, надыгольной полостью и резьбовым штуцером, выходящим из головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, для подсоединения топливной трубки высокого давления от топливного насоса высокого давления, распылитель с сопловыми отверстиями, соединенный с корпусом посредством гайки, иглу с хвостовиком, дифференциальной площадкой и запорным конусом, размещенную в распылителе с образованием подыгольной полости, сообщенной через каналы в распылителе и корпусе со штуцером для подсоединения топливной трубки высокого давления с одной стороны и с сопловыми отверстиями с другой стороны, прокладку для герметизации форсунки в отверстии головки цилиндров, штангу, размещенную в корпусе и взаимодействующую своим первым концом с хвостовиком иглы, а вторым концом с нижним фланцем пружины, причем верхний фланец пружины выполнен с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой, расположенной в корпусе форсунки, отличающаяся тем, что гайка распылителя выполнена из материала, теплопроводность которого больше теплопроводности стали, прокладка для герметизации форсунки в отверстии головки цилиндра выполнена в виде центральной прокладки из малоуглеродистой стали, расположенной между двумя прокладками из титанового сплава, между торцевыми частями гайки распылителя и средством крепления форсунки к головке цилиндров установлены две тарельчатые пружины, в надыгольной полости корпуса расположена центрирующая втулка для штанги, хвостовик иглы выполнен с возможностью взаимодействия с первым концом штанги через пару сферических поверхностей, выполненных на торцах хвостовика и первого конца штанги, верхний и нижний фланцы пружины выполнены с возможностью взаимодействия с регулировочной гайкой и вторым концом штанги соответственно каждый через пару сферических поверхностей, выполненных в торцах верхнего и нижнего фланцев, регулировочной гайки и первого конца штанги, в распылителе и на боковой поверхности иглы выполнены кольцевые проточки, обеспечивающие периодическое сообщение надыгольной полости через калиброванный ступенчатый канал в корпусе с кольцевой проточкой иглы, резьбовой штуцер для подсоединения топливной трубки высокого давления от топливного насоса высокого давления выполнен в виде двух коаксиально расположенных относительно друг друга наружной и внутренней трубок, причем наружная трубка первым своим концом через первую резиновую прокладку и резьбу герметично соединена с корпусом форсунки, второй концевой частью через вторую резиновую прокладку, шайбу, первую гайку и первую контргайку герметично соединена с наружной поверхностью головки цилиндров, на наружной поверхности внутренней трубки выполнены наружные выступы, контактирующие с внутренней поверхностью наружной трубки, при этом торцевая поверхность наружного выступа на первом конце внутренней трубки выполнена с возможностью поджатия запорного конуса топливной трубки высокого давления, расположенной в полости внутренней трубки, к корпусу форсунки с обеспечением герметичного соединения трубки высокого давления с каналом в корпусе, а с торца второго конца наружной трубки через резьбу установлена вторая гайка, выполненная с возможностью взаимодействия со вторым концом внутренней трубки и обеспечения поджатия внутренней трубки к топливной трубке высокого давления с помощью второй контргайки.2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что гайка распылителя выполнена из алюминия.3. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что между сферическими поверхностями торцов верхнего фланца пружины и регулировочной гайки установлен шарик.4. Форсунка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что больший диаметр ступенчатого калиброванного канала корпуса обращен к надыгольной полости.