ГАЗОУПРАВЛЯЕМАЯ ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F02M49/02 F02M47/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения - патент SU 1838659 «Электроуправляемая форсунка с газовым поршнем». Цель запатентованного изобретения - повышение эффективности действия топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания. Описание сущности изобретения данного аналога поясняется фиг.1.

Электроуправляемая форсунка с газовым приводом содержит корпус 1, в котором выполнена цилиндрическая проточка 2, размещенный в ней соосно цилиндр 3 с полостью, газовый поршень 4 с пружиной 5. В поршне 4 выполнены распылитель 6 и направляющая цилиндрическая поверхность 7, взаимодействующая с цилиндром 3. Игла 8 с пружиной 9 установлена запорной поверхностью в распылителе 6, а подпружиненным концом в цилиндре 3 с образованием гидрозапорной камеры 10. Поршень 6 установлен на цилиндре 3 с образованием гидроаккумулирующей камеры 11. Аккумулирующая камера 11 сообщена каналом 12 с первым обратным клапаном 13 с гидрозапорной камерой 10, которая сообщается через второй обратный клапан 14 с магистралью 15 низкого давления, а при помощи сливной магистрали 16 с полостью 17 золотникового клапана 18, имеющего электромагнитный привод 19 и возвратную пружину 20. Магистраль 15 низкого давления периодически сообщается с полостью 17 при помощи канала 21, а цилиндрическая проточка 2 сообщается с камерой сгорания 22 двигателя.

Форсунка действует следующим образом.

При ходе сжатия давление в цилиндре двигателя и камере сгорания 22 повышается. Газовый поршень 4, сжимая пружину 5, перемещается вверх (по чертежу). Одновременно происходит сжатие топлива в аккумулирующей камере 11 и гидрозапорной камере 10. Клапаны 13 и 14 закрываются. При этом давление в гидрозапорной камере 10 удерживает иглу 8 в закрытом положении. При подаче сигнала на электромагнитный привод 19 золотниковый клапан 18, сжимая возвратную пружину 20, перемещается вправо (по чертежу) и сообщает сливную магистраль 16 с каналом 21 магистрали 15 низкого давления. Давление в гидрозапорной камере 10 падает, что позволяет игле 8 под действием давления в аккумулирующей камере 11 открыть распылитель 6, который впрыскивает топливо в камеру сгорания 22 двигателя. При снятии сигнала с электромагнитного привода 19 золотниковый клапан 18 под действием возвратной пружины 20 перемещается в исходное положение. Сливная магистраль 16 отсоединяется от магистрали 15 низкого давления. Давление в гидрозапорной камере 10 вновь возрастает и игла 8 перекрывает распылитель 6. Впрыскивание топлива прекращается. Варьируя длительность сигнала, можно изменять количество топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания 22. При уменьшении давления в камере сгорания 22, например при ходе всасывания двигателя, газовый поршень 4 под действием пружины 5 возвращается в исходное положение. Давление в аккумулирующей камере 11 и гидрозапорной камере 10 падает. Топливо из магистрали 15 низкого давления через обратный клапан 14 поступает в гидрозапорную камеру 10 и далее по каналу 12 через первый обратный клапан 13 и аккумулирующую камеру 11. Форсунка готова к следующему циклу.

Предлагаемое изобретение отличается от аналога более простой кинематической схемой и возможностью использования его во всех типах ДВС.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия пневмоуправляемой топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания - далее ДВС.

Поршень ДВС 1 (фиг.2) при такте сжатия сжимает рабочее тело (воздух или топливную смесь) в камере сгорания 2. Часть рабочего тела из камеры сгорания 2 по трубопроводу 3 через обратный клапан 4 поступает в пневмоаккумулятор 5. Система управления пневмоуправляемой топливной форсунки (далее система управления, не показана) отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в тот момент, когда требуется подать топливо в камеру сгорания 2, устанавливает газораспределитель 6 в положение, как показано на чертеже. Рабочее тело из пневмоаккумулятора 5 по каналу 7 поступает в силовую полость поршня привода форсунки 8 (на чертеже сверху поршня привода топливной форсунки 8). Поршень привода топливной форсунки 8 и соединенный с ним плунжер топливной форсунки 9 движутся вниз, и топливо через открывшийся обратный клапан впрыска топлива 10 впрыскивается в камеру сгорания 2, после чего система управления переводит газораспределитель 6 в нижнее (по чертежу) положение. Теперь рабочее тело из пневмоаккумулятора 5 через газовый канал возвратной полости поршня привода форсунки 11 поступает в возвратную полость поршня привода форсунки 8 (на чертеже снизу поршня привода топливной форсунки 8). Поршень привода топливной форсунки 8 и соединенный с ним плунжер топливной форсунки 9 перемещаются в верхнее (по чертежу) положение, и топливо из топливного бака (на чертеже не показан) через обратный клапан приема топлива 12 засасывается в полость плунжера форсунки 8. Отработавшее рабочее тело по газовому каналу поршня привода форсунки 7 и каналу выброса отработавших газов 13 выбрасываются наружу. Пневмоуправляемая топливная форсунка готова к очередному рабочему циклу. При впрыскивании топлива в камеру сгорания 2 отработавшие газы из возвратной полости поршня привода топливной форсунки 8 выбрасываются в атмосферу по каналу выброса отработавших газов 14. Клапан-отсечка 15 служит для прекращения подачи рабочего тела из камеры сгорания 2 в пневмоаккумулятор 5, когда давление в камере сгорания сравняется с максимальным рабочим давлением в пневмоаккумуляторе.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пневмоуправляемая топливная форсунка ДВС содержит систему управления пневмоуправляемой топливной форсунки, отслеживающая текущее положение поршня ДВС, газораспределитель, поршень привода топливной форсунки и обратный клапан. Пневмоуправляемая топливная форсунка снабжена пневмоаккумулятором, плунжером топливной форсунки и клапаном-отсечкой, служащим для прекращения подачи рабочего тела из камеры сгорания ДВС в пневмоаккумулятор после его полной зарядки. Пневмоаккумулятор имеет возможность сообщаться через газовые каналы с силовой и возвратной полостями поршня привода форсунки и через обратный клапан с камерой сгорания ДВС. Зарядка пневмоаккумулятора рабочим телом осуществляется из цилиндра ДВС при такте сжатия. Для впрыска топлива плунжером пневмоуправляемой топливной форсунки в цилиндр ДВС система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в силовую полость поршня привода топливной форсунки. Для подготовки пневмоуправляемой топливной форсунки к очередному рабочему циклу система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в возвратную полость поршня привода топливной форсунки.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Пневмоуправляемая топливная форсунка ДВС обладает рядом достоинств по сравнению с другими типами приводов. При сравнительной простоте конструкции привод позволяет оперативно в зависимости от нагрузки на двигатель и во всем диапазоне оборотов коленвала изменять фазы начала и конца подачи топлива в цилиндр и дозу топлива в соответствии с физико-химическими свойствами применяемого в каждый конкретный момент топлива без переналадки топливной аппаратуры, отличается компактностью, меньшей удельной массой и меньшими удельными энергозатратами. Проектирование и производство не потребует значительных материальных затрат и глубокого переоснащения оборудования.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура 1. Электроуправляемая форсунка с газовым поршнем.

1 - корпус электроуправляемой форсунки, 2 - цилиндрическая проточка, 3 - цилиндр, 4 - газовый поршень, 5 - пружина, 6 - распылитель, 7 - направляющая цилиндрическая поверхность, 8 - игла, 9 - пружина, 10 - гидрозапорная камера, 11 - аккумулирующая камера, 12 - канал, 13 - первый обратный клапан, 14 - обратный клапан, 15 - магистраль низкого давления, 16 - сливная магистраль, 17 - полость, 18 - золотниковый канал, 19 - электромагнитный привод, 20 - возвратная пружина, 21 - канал, 22 - камера сгорания двигателя.

Фигура 2. Пневмоуправляемая топливная форсунка ДВС.

1 - поршень ДВС, 2 - камера сгорания ДВС, 3 - трубопровод, 4 - обратный клапан, 5 - пневмоаккумулятор, 6 - газораспределитель, 7 - газовый канал поршня привода форсунки, 8 - поршень привода топливной форсунки, 9 - плунжер топливной форсунки, 11 - газовый канал возвратной полости поршня привода форсунки, 10 - обратный клапан впрыска топлива, 12 - обратный клапан приема топлива, 13, 14 - каналы выпуска отработавших газов в атмосферу, 15 - клапан-отсечка.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет упростить кинематическую схему и использовать форсунку во всех типах ДВС. Пневмоуправляемая топливная форсунка двигателя внутреннего сгорания содержит систему управления пневмоуправляемой топливной форсунки, отслеживающую текущее положение поршня двигателя внутреннего сгорания, газораспределитель, поршень привода топливной форсунки, обратный клапан. Пневмоуправляемая топливная форсунка снабжена пневмоаккумулятором, плунжером топливной форсунки и клапаном-отсечкой, служащим для прекращения подачи рабочего тела из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания в пневмоаккумулятор после его полной зарядки. Пневмоаккумулятор имеет возможность сообщаться через каналы с силовой и возвратной полостями поршня привода форсунки и через обратный клапан с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания. Зарядка пневмоаккумулятора рабочим телом осуществляется из цилиндра двигателя внутреннего сгорания при такте сжатия. Для впрыска топлива плунжером пневмоуправляемой топливной форсунки в цилиндр двигателя внутреннего сгорания система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в силовую полость поршня привода топливной форсунки. Для подготовки пневмоуправляемой топливной форсунки в готовность к очередному рабочему циклу система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в возвратную полость поршня привода топливной форсунки. 2 ил.

Пневмоуправляемая топливная форсунка двигателя внутреннего сгорания, содержащая систему управления пневмоуправляемой топливной форсунки, отслеживающую текущее положение поршня двигателя внутреннего сгорания, газораспределитель, поршень привода топливной форсунки, обратный клапан, отличающаяся тем, что пневмоуправляемая топливная форсунка снабжена пневмоаккумулятором, плунжером топливной форсунки и клапаном-отсечкой, служащим для прекращения подачи рабочего тела из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания в пневмоаккумулятор после его полной зарядки, причем пневмоаккумулятор имеет возможность сообщаться через каналы с силовой и возвратной полостями поршня привода форсунки и через обратный клапан с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания, зарядка пневмоаккумулятора рабочим телом осуществляется из цилиндра двигателя внутреннего сгорания при такте сжатия, для впрыска топлива плунжером пневмоуправляемой топливной форсунки в цилиндр двигателя внутреннего сгорания система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в силовую полость поршня привода топливной форсунки, а для подготовки пневмоуправляемой топливной форсунки в готовность к очередному рабочему циклу система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в возвратную полость поршня привода топливной форсунки.