ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 2013 года по МПК F02M61/10 F02M59/46 

Изобретение относится к топливной форсунке для впрыска топлива в дизельном двигателе согласно ограничительной части п. 1 и к дизельному двигателю, в частности двухтактному дизельному двигателю большой мощности, по меньшей мере, с одной такой форсункой.

В некоторых дизельных двигателях и, в частности, в двухтактных дизельных двигателях большой мощности традиционной конструкции, таких, которые используются на суднах и электростанциях, применяют форсунки, содержащие корпус и соединенную с ним головку, имеющую продольное отверстие и одно или несколько идущих от него сопловых отверстий для впрыска топлива в расположенную в цилиндре камеру сгорания дизельного двигателя. Кроме того, такие форсунки содержат расположенную внутри их корпуса иглу и седло клапана, которое взаимодействует с ней для управления подачей топлива к продольному отверстию и к сопловым отверстиям.

Обычно седло клапана топливной форсунки расположено на удалении от соплового отверстия или отверстий, поскольку оно должно поддерживаться достаточно прочно, чтобы воспринимать сжимающие нагрузки, возникающие от высоких давлений впрыска. Это требует соответственно прочной конструкции, которая занимает относительно много места. Поскольку, однако, обычно на каждый цилиндр предусмотрено несколько форсунок, из-за нехватки места было бы сложно выполнить соответственно прочными участки форсунок, находящиеся в непосредственной близости от камеры сгорания. Кроме того, в двухтактном дизельном двигателе головка цилиндра обычно настолько толстая, что эти участки форсунок вряд ли охлаждались бы и тем самым при работе подвергались бы воздействию очень высоких температур, если бы седла клапанов топливных форсунок располагались не как обычно на удалении от сопловых отверстий. Достаточное расстояние между седлами клапанов и соответствующими сопловыми отверстиями гарантирует, что седла клапанов при работе не будут слишком нагреваться и будут безупречно функционировать в любых эксплуатационных условиях.

Вследствие описанной выше конструкции объем топлива, который остается в продольном отверстии головки после закрывания иглы клапана, значительный. Оставшееся в продольной расточке топливо нагревается и на фазе расширения может вытекать в камеру сгорания из-за понижающегося давления. К этому моменту температуры в камере сгорания уже настолько снизились, что их больше недостаточно для полного сгорания. Опыты показали, что объем оставшегося в продольной расточке топлива оказывает значительное влияние на выброс сажи дизельного двигателя.

В WO 93/07386 описана форсунка, содержащая головку с продольным отверстием и сопловым отверстием, и клапан с седлом и запорной частью для инициирования и прекращения подачи топлива к головке и сопловому отверстию. В этом документе форсунка содержит дополнительно выполненный в виде втулки запорный элемент, прочно соединенный с запорной частью клапана для открывания и закрывания соплового отверстия. С помощью дополнительного запорного элемента можно на этапе расширения воспрепятствовать нежелательному вытеканию топлива из продольного отверстия головки. За счет прочного соединения между запорной частью клапана и дополнительным запорным элементом к производственным допускам предъявляются высокие требования, а формы сечения седла клапана и соплового отверстия должны быть точно согласованы между собой с тем, чтобы давление топлива не слишком сильно расширяло втулку и за счет этого не повредило ее.

Задачей настоящего изобретения является создание форсунки для впрыска топлива в дизельном двигателе, в частности двухтактном дизельном двигателе большой мощности, запорная часть и запорный элемент которой более просты в изготовлении и которая не требует никакого критического согласования между формами сечения седла клапана и соплового отверстия или отверстий. Другая задача состоит в создании дизельного двигателя, в частности двухтактного дизельного двигателя большой мощности по меньшей мере с одной такой форсункой.

Эта задача решается согласно изобретению посредством форсунки, охарактеризованной в п. 1, и посредством дизельного двигателя, охарактеризованного в п. 10 формулы.

Предложенная в изобретении форсунка для впрыска топлива в дизельном двигателе, в частности двухтактном дизельном двигателе большой мощности, содержит корпус и соединенную с ним головку, имеющую продольное отверстие и одно или несколько идущих от него сопловых отверстий для впрыска топлива в расположенную в цилиндре камеру сгорания дизельного двигателя. Кроме того, форсунка содержит расположенную внутри корпуса иглу и седло клапана, которое взаимодействует с ней для управления подачей топлива к продольной расточке и к сопловым отверстиям. В продольном отверстии головки дополнительно установлена заслонка для открывания и закрывания сопловых отверстий, которая снабжена собственным сервоприводом для ее приведения в действие со сдвигом по времени относительно иглы клапана.

Предпочтительно, заслонка для открывания и закрывания сопловых отверстий установлена с возможностью перемещения в продольном направлении головки и/или вращения относительно нее. Заслонка может быть выполнена, например, в виде втулки или части втулки или в виде цилиндрической детали или части цилиндрической детали.

В другом предпочтительном варианте сервопривод заслонки выполнен в виде электрического, пневматического или гидравлического актуатора, например поршня или гидропривода с поворотным золотником. Сервопривод заслонки может быть соединен, например, с топливоподводом к форсунке для управления заслонкой давлением подаваемого топлива. В другом предпочтительном варианте сервопривод заслонки содержит возвратную пружину, посредством которой заслонка или шток или привод с поворотным золотником может быть приведен в исходное положение или положение покоя.

В еще одном предпочтительном варианте выполнения форсунка содержит контур для охлаждения ее корпуса и/или головки. Контур может быть рассчитан, например, на топливо и, при необходимости, связан с топливной системой пониженного давления. В другом предпочтительном варианте форсунка содержит управляющий клапан, который может быть расположен в верхней части или области форсунки для управления приведением в действие заслонки и/или подачей топлива к форсунке и/или, в случае наличия, контуром для охлаждения корпуса и/или головки.

Кроме того, изобретение относится к дизельному двигателю, в частности двухтактному дизельному двигателю большой мощности по меньшей мере с одной форсункой для впрыска топлива, согласно одному или нескольким из описанных выше вариантов.

Благодаря заслонке в продольном отверстии головки и благодаря собственному сервоприводу заслонки можно в описанных выше форсунках на этапе расширения избежать нежелательного вытекания топлива из продольной расточки. Таким образом предотвращается также выброс сажи, который в противном случае возникал бы при неполном сгорании топлива на этапе расширения. Далее предпочтительно, что с иглы клапана на заслонку в продольном отверстии не передаются напряжения, так что она может свободно двигаться в отверстии, поскольку в описанной выше форсунке отсутствует прочное соединение между иглой клапана и заслонкой. Благодаря собственному сервоприводу заслонки можно управлять описанной выше форсункой так, чтобы заслонка мало двигалась или вообще не двигалась, пока продольное отверстие нагружено давлением топлива. Это позволяет снизить износ как головки, так и заслонки, а также ее сервопривода.

Приведенное описание вариантов служит лишь примером. Другие предпочтительные варианты следуют из зависимых пунктов формулы и чертежей. Кроме того, в рамках настоящего изобретения отдельные признаки описанных или изображенных вариантов могут быть комбинированы между собой, образуя новые варианты.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах его осуществления с помощью чертежей, на которых

фиг.1 - продольный разрез традиционной форсунки;

фиг.2А - продольный разрез первого примера выполнения форсунки согласно изобретению;

фиг.2В - продольный разрез второго примера выполнения форсунки согласно изобретению;

фиг.3 - продольные разрезы третьего примера выполнения форсунки и управляющего клапана согласно изобретению;

фиг.3А, В, С - сечения примера из фиг.3;

фиг.3D - продольный разрез управляющего клапана на фиг.3 в перерыве между впрысками.

На фиг.1 изображен продольный разрез традиционной форсунки 10 для впрыска топлива в дизельный двигатель, в частности двухтактный дизельный двигатель большой мощности. Форсунка 10 содержит держатель 1, корпус 2 с цилиндрическим отверстием и головку 3 с продольным отверстием 5 и идущими от нее сопловыми отверстиями 4 для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя. Кроме того, форсунка 10 содержит поршень 8, установленный с возможностью перемещения в цилиндрическом отверстии, расположенную в показанной на фиг.1 форсунке на поршне 8 иглу 6 клапана, расположенное в продолжении иглы 6 седло 7 клапана, а также расположенный в продолжении поршня 8 толкатель 11 и пружину 9 сжатия, усилие которой передается через толкатель 11 на поршень 8. При этом, пока приложенное к форсунке давление топлива мало, соединенная с поршнем 8 игла 6 прижата к седлу 7 с прерыванием подачи топлива к головке 3.

На фиг.2А изображен продольный разрез первого примера выполнения форсунки для впрыска топлива в дизельный двигатель, в частности двухтактный дизельный двигатель большой мощности согласно изобретению. Форсунка содержит корпус 2 и соединенную с ним головку 3, имеющую продольное отверстие 5 и по меньшей мере одно идущее от нее сопловое отверстие 4.1, 4.2 для впрыска топлива в расположенную в цилиндре камеру сгорания дизельного двигателя. Кроме того, форсунка содержит расположенную внутри корпуса 2 иглу 6 клапана и седло 7 клапана, которое взаимодействует с иглой клапана для управления подачей топлива к продольному отверстию 5 и по меньшей мере к одному сопловому отверстию 4.1, 4.2. В продольном отверстии 5 головки 3 дополнительно установлена заслонка 14 для открывания и закрывания соплового отверстия или отверстий 4.1, 4.2, которая снабжена собственным сервоприводом 8.2, 9.2, 15 для приведения ее в действие со сдвигом по времени относительно иглы 6.

Далее форсунка согласно варианту выполнения на фиг.2А может содержать держатель, который на фиг.2А для наглядности не показан, и/или поршень 8.1, который расположен подвижно, например, в цилиндрическом отверстии корпуса 2 и связан, в частности функционально, с иглой 6 клапана, и/или возвратную пружину 9.1, усилие которой действует на поршень 8.1 и/или иглу 6 для ее прижатия в перерывах между впрысками и в состоянии покоя к седлу 7 и прерывания подачи топлива к головке 3. В предпочтительном варианте выполнения соединенный с иглой 6 поршень 8.1 может нагружаться через топливоподвод 12 давлением топлива для отделения иглы 6 посредством поршня от седла 7 и разрешения подачи топлива к головке 3.

Заслонка 14 может быть выполнена, например, как показано на фиг.2А, в виде втулки или, в частности, в виде части втулки или в виде цилиндрической детали или части цилиндрической детали, причем во втулке или соответственно в перечисленных частях и деталях, в частности, предусмотрено одно или несколько отверстий, которые при нахождении заслонки 14 в положении впрыска разрешают подачу топлива к отверстию или отверстиям 4.1, 4,2.

В другом предпочтительном варианте сервопривод заслонки 14 выполнен в виде гидравлического актуатора, например, продольного штока 8.2, который расположен, например, подвижно в игле 6 и/или в соединенном с ней поршне 8.1. Гидравлический актуатор сервопривода функционально связан в данном примере выполнения с заслонкой 14, например, таким образом, что, как показано на фиг.2A, движение продольного штока 8.2 передается через штифт 15 на заслонку 14. Штифт 15 может быть подвижно установлен, например, в продольном отверстии иглы 6. В частности, сервопривод заслонки 14 может быть соединен с топливоподводом 12 форсунки, например через компенсационное отверстие 13 в игле 6, для приведения заслонки 14 в действие давлением подаваемого топлива.

В еще одном предпочтительном варианте сервопривод заслонки 14 содержит возвратную пружину 9.2, посредством которой заслонка 14 или продольный шток 8.2 может быть приведен в исходное положение или положение покоя для закрывания соплового отверстия или отверстий 4.1, 4.2. В случае если как игла 6, так и сервопривод заслонки 14 приводятся в действие давлением подаваемого топлива, целесообразно согласовать коэффициент жесткости и натяжение возвратной пружины 9.1 иглы 6 с коэффициентом жесткости и натяжением возвратной пружины 9.2 заслонки 14, а именно предпочтительно так, чтобы сопловое отверстие или отверстия 4.1, 4.2 открывались заслонкой 14, прежде чем переместится игла 6 и откроется подача топлива к головке 3.

В другом предпочтительном варианте соединенный с иглой 6 поршень 8.1 имеет спиралеобразную канавку 8.1а, которая связывает топливоподвод 12 форсунки с выполненной в корпусе 2 полостью, окружающей переднюю часть соединенного с иглой 6 поршня 8.1 и части иглы. Таким образом поршень 8.1 при работе центрируется и смазывается, а при подаче топлива одновременно замедляется возрастание давления в полости, в результате чего можно задержать приведение в действие соединенного с иглой 6 поршня 8.1.

Процесс впрыска поясняется ниже на примере выполнения согласно фиг.2А. Когда к форсунке по топливоподводу 12 подается топливо, возрастает давление в выполненной в ее корпусе 2 полости, которая окружает переднюю часть соединенного с иглой 6 поршня 8.1 и части иглы 6. Через компенсационное отверстие 13 в игле 6 возрастающее давление передается на продольный шток 8.2 заслонки 14, причем продольный шток перемещается как только силовое воздействие давления топлива на продольный шток превысит силовое воздействие возвратной пружины 9.2 на него. Движение продольного штока 8.2 передается через штифт 15 на заслонку 14, при этом заслонка движется в положение, в котором отверстие или отверстия в заслонке совпадают с сопловым отверстием или отверстиями 4.1, 4.2 в головке 3 и последние освобождаются. Если давление топлива в полости продолжает повышаться, то соединенный с иглой 6 поршень 8.1 перемещается, как только силовое воздействие давления топлива на поршень превысит силовое воздействие возвратной пружины 9.1 на него. Вследствие этого игла 6 отходит от седла 7, и осуществляется подача топлива к головке 3 и к сопловому отверстию или отверстиям 4.1, 4.2. Выходящее через сопловое отверстие или отверстия топливо впрыскивается в камеру сгорания дизельного двигателя.

Процесс впрыска заканчивается с одновременным прекращением подачи топлива к форсунке. В этом случае давление топлива в полости падает и соединенный с иглой 6 поршень 8.1 прижмет ее к седлу 7, как только силовое воздействие возвратной пружины 9.1 на поршень превысит силовое воздействие давления топлива на него. Таким образом прекращается подача топлива к головке 3. Если давление топлива в полости продолжает падать, то продольный шток 8.2 заслонки 14 переместится, как только силовое воздействие возвратной пружины 9.2 на шток превысит силовое воздействие давления топлива на него. Движение продольного штока 8.2 передается через штифт 15 на заслонку 14, причем последняя перемещается в положение, в котором сопловое отверстие или отверстия 4.1, 4.2 в головке 3 закрыты. Таким образом, если процесс впрыска закончен, можно избежать нежелательного вытекания топлива из продольного отверстия головки.

На фиг.2В изображен продольный разрез второго примера выполнения форсунки для впрыска топлива в дизельном двигателе, в частности двухтактном дизельном двигателе большой мощности согласно настоящему изобретению. Показанный на фиг.2В вариант отличается от варианта на фиг.2А, главным образом, изменением подачи топлива и другим вариантом, в котором предусмотрен канал 16, 16' отвода масла. Во втором варианте форсунка содержит корпус 2 и соединенную с ним головку 3, имеющую продольное отверстие 5 и одно или несколько идущих от него сопловых отверстий 4.1, 4.2 для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя. Кроме того, форсунка содержит расположенную внутри корпуса 2 иглу 6 и седло 7 клапана, которое взаимодействует с ней для управления подачей топлива к продольному отверстию 5 и сопловым отверстиям 4.1, 4.2. В продольном отверстии 5 головки 3 дополнительно установлена заслонка 14 для открывания и закрывания сопловых отверстий 4.1, 4.2, которая снабжена собственным сервоприводом 8.2, 9.2, 15 для приведения заслонки 14 в действие со сдвигом по времени относительно иглы 6.

Далее форсунка в примере выполнения согласно фиг.2В может содержать держатель, который на фиг.2В для наглядности не показан, и/или поршень 8.1, который расположен подвижно, например, в цилиндрическом отверстии корпуса 2 и связан, в частности, функционально, с иглой 6, и/или возвратную пружину 9.1, усилие которой действует на поршень 8.1 и/или иглу 6 для ее прижатия после впрыска и в состоянии покоя к седлу 7 и прерывания подачи топлива к головке 3.

В предпочтительном варианте сервопривод заслонки 14 выполнен в виде гидравлического актуатора, например продольного штока 8.2, который расположен, например, подвижно в игле 6 и/или в соединенном с ней поршне 8.1. Гидравлический актуатор сервопривода функционально связан с заслонкой 14, например, таким образом, что движение продольного штока 8.2 передается через штифт 15 на заслонку 14. Штифт 15 может быть подвижно установлен, например, в продольном отверстии соединенного с иглой 6 поршня 8.1 и/или в игле 6.

В другом предпочтительном варианте сервопривод заслонки 14 содержит возвратную пружину 9.2, посредством которой заслонка 14 или продольный шток 8.2 может быть приведена/приведен в исходное положение или положение покоя для закрывания соплового отверстия или отверстий 4.1, 4.2.

В примере выполнения на фиг.2В форсунка содержит топливоподвод 12, связанный с выполненной в корпусе 2 полостью, окружающей переднюю часть соединенного с иглой 6 поршня 8.1 и части иглы. Таким образом, поршень 8.1 при работе нагружается давлением топлива для отделения иглы 6 посредством поршня от седла 7 и разрешения подачи топлива к головке 3. Сервопривод заслонки 14 может быть, в частности, соединен с топливоподводом 12 форсунки, например, через компенсационное отверстие 13 в игле 6, для приведения заслонки 14 в действие давлением подаваемого топлива.

В еще одном предпочтительном варианте для разгрузки направляющей штифта 15 от давления предусмотрен канал 16, 16' отвода масла. В случае если, как показано на фиг.2В, штифт 15 подвижно установлен в продольном отверстии соединенного с иглой поршня 8.1 и/или в игле 6, первая часть 16 канала отвода масла может быть выполнена, например, в соединенном с иглой поршне 8.1 и/или в игле 6, а вторая часть 16' - в корпусе 2, причем обе части прямо соединены между собой, когда игла 6 прижата к седлу 7, а подача топлива к головке 3 завершена. Благодаря каналу отвода масла можно воспрепятствовать проникновению топлива вдоль штифта 15 в продольное отверстие 5 головки и возрастанию давления топлива в нем, прежде чем подача топлива к головке будет разрешена иглой 6.

Другие формы, варианты и частные случаи выполнения изображенной на фиг.2В форсунки могут быть взяты из описания к фиг.2А. Кроме того, приведенное в связи с примером на фиг.2А пояснение процесса впрыска относится также и к примеру на фиг.2В.

На фиг.3 изображен продольный разрез третьего примера выполнения форсунки для впрыска топлива в дизельном двигателе, в частности двухтактном дизельном двигателе большой мощности, и управляющего клапана согласно изобретению. В этом примере выполнения форсунка содержит корпус 2 и соединенную с ним головку 3, имеющую продольное отверстие 5 и одно или несколько идущих от него сопловых отверстий 4.1, 4.2 для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя. Кроме того, форсунка содержит расположенную внутри корпуса 2 иглу 6 и седло 7 клапана, которое взаимодействует с иглой клапана для управления подачей топлива к продольному отверстию 5 и сопловым отверстиям 4.1, 4.2. В продольном отверстии 5 головки 3 дополнительно установлена заслонка 14' для открывания и закрывания сопловых отверстий 4.1, 4.2, которая установлена предпочтительно с возможностью вращения относительно головки 3 и снабжена собственным сервоприводом 8.3, 9.3 для приведения ее в действие со сдвигом по времени относительно иглы 6.

Далее форсунка в примере на фиг.3 может содержать держатель, который на фиг.3 для наглядности не показан, и/или поршень 8.1, который расположен подвижно, например, в цилиндрическом отверстии корпуса 2 и связан, в частности функционально, с иглой 6 клапана, и/или возвратную пружину, усилие которой действует на соединенный с клапанной иглой поршень 8.1 и/или иглу 6 для прижатия ее в перерывах между впрысками и в состоянии покоя к седлу 7 и прерывания подачи топлива к головке 3. В предпочтительном варианте соединенный с иглой 6 поршень 8.1 может нагружаться через топливоподвод 12 давлением топлива для отделения иглы 6 посредством поршня от седла 7 и разрешения подачи топлива к головке 3.

В данном примере выполнения заслонка 14' выполнена в виде вращающейся заслонки, которая, как показано на фиг.3 и 3А, может быть выполнена в виде детали, имеющей цилиндрическую форму на большей части периметра, или в виде части цилиндрической детали, или в виде втулки, или части втулки, причем в названных деталях или в указанной втулке выполнены одно или несколько отверстий, которые при находящейся в положении впрыска заслонке 14' осуществляют подачу топлива к сопловому отверстию или отверстиям 4.1, 4.2. При необходимости, заслонка 14' может быть установлена с возможностью вращения в головке 3, например, в его продольном отверстии 5.

В другом предпочтительном варианте выполнения сервопривод заслонки 14' выполнен в виде гидравлического актуатора, например, как показано на фиг.3, 3В и 3С, в виде привода вращения по меньшей мере с одной установленной с возможностью вращения цапфой 8.3а и выполненным на ней кулачком 8.3, который установлен с возможностью вращения в цилиндрической полости или в секторе цилиндрической полости и закрывает ее, в результате чего кулачок и цапфа совершают вращательное движение, когда в полость подается находящаяся под давлением среда. Гидравлический актуатор сервопривода взаимодействует в данном примере с заслонкой 14', например, через щелевую муфту. Привод вращения может быть расположен, например, между седлом 7 клапана и головкой 3. Однако можно расположить привод вращения, например, также в верхней части форсунки и соединить, например, валом с заслонкой 14', при необходимости, через зубчатые колеса. Гидравлический актуатор может быть комбинирован также с управляющим золотником управляющего клапана.

В другом предпочтительном варианте сервопривод заслонки 14' содержит возвратную пружину 9.3, которая, например, как показано на фиг.3С, может быть выполнена в виде спиральной пружины, посредством которой заслонка или привод вращения может быть приведена/приведен в исходное положение или положение покоя для закрывания соплового отверстия или отверстий 4.1, 4.2.

Сервопривод заслонки может быть связан с топливоподводом 12 форсунки для приведения в действие заслонки 14' посредством давления подаваемого топлива. В случае если как клапанная игла 6, так и сервопривод заслонки 14' приводятся в действие давлением подаваемого топлива, целесообразно согласовать коэффициент жесткости и натяжение возвратной пружины 9.1 иглы 6 с коэффициентом жесткости и натяжением возвратной пружины 9.3 заслонки 14', а именно предпочтительно так, чтобы сопловое отверстие или отверстия 4.1, 4.2 открывались заслонкой 14', прежде чем переместится игла 6 и произойдет подача топлива к головке 3.

В другом предпочтительном варианте выполнения форсунка содержит контур для охлаждения ее корпуса 2 и/или головки 3. Контур может быть рассчитан, например, на топливо и, при необходимости, связан с топливной системой пониженного давления. В другом предпочтительном варианте форсунка содержит управляющий клапан 20, который может быть расположен в верхней части или области форсунки для управления срабатыванием заслонки 14, 14' и/или подачей топлива к форсунке и/или, в случае наличия, контуром для охлаждения корпуса 2 и/или головки 3.

В верхней части фиг.3 изображен продольный разрез примера выполнения такого управляющего клапана. Управляющий клапан 20 содержит управляющий золотник 21, который на фиг.3 находится в положении впрыска топлива, и вспомогательный привод (не показан), например гидроцилиндр для приведения в действие управляющего золотника. Управляющий клапан может содержать клапан для управления подачей топлива с седлом, запорной частью 22 и возвратной пружиной 23 для прижатия запорной части к седлу. В показанном на фиг.3 положении управляющего золотника 21 запорная часть приподнята им от седла и происходит подача топлива из топливоподвода 12' управляющего золотника к игле 6 форсунки через топливоподвод 12 форсунки. Управляющий клапан может содержать управляющую функцию, выполненную, например, в виде 2/2- или 3/2-ходового распределителя для управления заслонкой 14, 14', а также управляющую линию 18, которой управляющий клапан соединен с сервоприводом заслонки. Соответствующая подача находящейся под давлением среды к управляющему клапану происходит, например, через впускной канал 24, который может быть связан с топливоподводом или с топливной системой пониженного давления. В показанном на фиг.3 положении управляющего золотника 21 впускной канал 24 связан с управляющей линией 18 для приведения в действие заслонки 14, 14' и открывания сопловых отверстий 4.1, 4.2.

Если форсунка содержит контур для охлаждения корпуса 2 и/или головки 3, то в управляющем клапане 20 может быть предусмотрена управляющая функция для управления контуром, включающая в себя, например, 2/2-ходовой распределитель. Предпочтительным образом для этой цели управляющий клапан через возвратную линию 17 соединен с охлаждающим устройством форсунки. В качестве охлаждающего устройства могут использоваться, например, как показано на фиг.3, топливоподвод 12, выполненная в корпусе 2 полость, которая окружает переднюю часть соединенного с иглой 6 поршня 8.1 и части иглы, и возвратная линия 17. Контур может быть рассчитан, например, на топливо и, при необходимости, связан с топливной системой пониженного давления для экономии мощности насоса. В показанном на фиг.3 положении управляющего золотника 21 возвратная линия 17 закрыта, поскольку в данном варианте во время впрыска топлива циркуляция в охлаждающем контуре не предусмотрена.

На фиг.3D изображен продольный разрез управляющего клапана из фиг.3 в перерыве между впрысками. Управляющий клапан 20 содержит управляющий золотник 21, который на фиг.3D находится в положении покоя, соответствующем положению в перерыве между впрысками. Управляющий клапан может содержать клапан для управления подачей топлива с седлом, запорной частью 22 и возвратной пружиной 23. В показанном на фиг.3D положении управляющего золотника 21 он отделен от запорной части 22 так, что последняя прижата возвратной пружиной 23 к седлу, а подача топлива из топливоподвода 12' управляющего золотника к игле 6 форсунки прервана. Управляющий клапан может содержать управляющую функцию, выполненную, например, в виде 2/2- или 3/2-ходового распределителя для управления заслонкой 14, 14', а также управляющую линию 18, которой управляющий клапан соединен с сервоприводом заслонки. В показанном на фиг.3D положении управляющего золотника 21 управляющая линия 18 связана с выпускным каналом 25, который может быть связан, например, с баком для утечек топлива для разгрузки сервопривода заслонки и закрывания соплового отверстия или отверстий 4.1, 4.2.

Если форсунка содержит контур для охлаждения корпуса 2 и/или головки 3, то в управляющем клапане 20 может быть предусмотрена управляющая функция для управления контуром, включающая в себя, например, 2/2-ходовой распределитель. Предпочтительно, для этой цели управляющий клапан через возвратную линию 17 соединен с охлаждающим устройством форсунки. Контур может быть рассчитан, например, на топливо и, при необходимости, связан с топливной системой пониженного давления для экономии мощности насоса. В показанном на фиг.3D положении управляющего золотника 21 возвратная линия 17 связана с выпускным каналом 26, который может быть присоединен, например, к баку топливной системы пониженного давления. Дополнительно в показанном положении управляющего золотника 21 впускной канал 24, который может быть связан, например, с топливной системой пониженного давления, связан с топливоподводом 12 форсунки. Таким образом топливо с пониженным давлением может направляться через охлаждающее устройство форсунки. В качестве охлаждающего устройства могут использоваться, например, как показано на фиг.3, выполненная в корпусе 2 полость, которая окружает переднюю часть соединенного с иглой 6 поршня 8.1 и части иглы, топливоподвод 12 и возвратная линия 17, связанные с полостью.

В зависимости от выполнения управляющего клапана 20 с его помощью можно управлять протеканием процесса впрыска и/или приведением в действие заслонки 14, 14' в головке 3 и/или контуром охлаждения корпуса 2 и/или головки 3. Предпочтительно, охлаждающий контур и, при необходимости, сервопривод заслонки питаются из системы низкого давления, например топливной системы пониженного давления, для уменьшения насосных потерь в охлаждающем контуре. С началом процесса впрыска управляющий золотник 21 перекрывает подачу к охлаждающему устройству в форсунке и возвратную линию 17 охлаждающего контура и/или открывает соединение между связанным с напорной системой впускным каналом 24 и управляющей линией 18, которая соединяет управляющий клапан с сервоприводом заслонки. За счет этого заслонка в головке приводится в положение впрыска, а сопловое отверстие или отверстия 4.1, 4.2 открываются. Собственно процесс впрыска начинается за счет дальнейшего перемещения управляющего золотника 21, которое открывает предусмотренный в управляющем клапане клапан для управления подачей топлива, в результате чего топливо поступает к игле 6 в форсунке. За счет давления топлива соединенный с иглой 6 поршень 8.1 и игла 6 приподнимаются от седла 7, и происходит подача топлива к головке 3 и к сопловому отверстию или отверстиям 4.1, 4.2. Выходящее через сопловое отверстие или отверстия топливо впрыскивается в камеру сгорания дизельного двигателя.

Процесс впрыска заканчивается, причем управляющий золотник 21 управляющего клапана закрывает сначала предусмотренный в нем клапан для управления подачей топлива. В этом случае падает давление топлива на соединенном с иглой 6 поршне 8.1, и игла 6 прижимается к седлу усилием действующей на поршень возвратной пружины 9.1. За счет этого прекращается подача топлива к головке 3. При дальнейшем перемещении управляющего золотника может быть прервано соединение между соединенным с напорной системой впускным каналом 24 и управляющей линией 18, которая соединяет управляющий клапан с сервоприводом заслонки. За счет этого заслонка движется в положение, в котором сопловое отверстие или отверстия 4.1, 4.2 в головке 3 закрыты. Таким образом, когда процесс впрыска закончен, можно избежать вытекания топлива из продольной расточки головки. Если предусмотрен контур для охлаждения корпуса 2 и/или головки 3, то посредством управляющего клапана можно открыть подачу к охлаждающему устройству в форсунке и возвратную линию 17 охлаждающего контура для охлаждения корпуса и/или головки в перерывах между впрысками или в положении покоя форсунки.

Благодаря собственному сервоприводу заслонки можно управлять форсункой, как это описано выше, так, чтобы заслонка двигалась мало или вообще не двигалась, пока продольное отверстие в головке нагружено давлением топлива из топливоподвода. Это имеет то преимущество, что можно уменьшить износ как головки, так и заслонки и ее сервопривода.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет обеспечить возможность предотвращения нежелательного выхода топлива из продольного отверстия головки форсунки во время фазы расширения. Форсунка для впрыска топлива в дизельном двигателе содержит корпус и соединенную с ним головку, имеющую продольное отверстие и одно или несколько идущих от него сопловых отверстий для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя, а также расположенную внутри корпуса иглу клапана и седло клапана, которое выполнено с возможностью взаимодействия с иглой клапана для управления подачей топлива к продольному отверстию и к сопловым отверстиям. В продольном отверстии головки дополнительно установлена заслонка для открывания и закрывания сопловых отверстий с обеспечением возможности предотвращения нежелательного выхода топлива из продольного отверстия головки во время фазы расширения. Заслонка снабжена собственным сервоприводом для приведения заслонки в действие со сдвигом по времени относительно иглы. Дизельный двигатель снабжен форсункой по любому из пп.1-22 ф-лы. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Форсунка для впрыска топлива в дизельном двигателе, содержащая корпус (2) и соединенную с ним головку (3), имеющую продольное отверстие (5) и одно или несколько идущих от него сопловых отверстий (4.1, 4.2) для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя, а также расположенную внутри корпуса (2) иглу (6) клапана и седло (7) клапана, которое выполнено с возможностью взаимодействия с иглой клапана для управления подачей топлива к продольному отверстию (5) и к сопловым отверстиям (4.1, 4.2), отличающаяся тем, что в продольном отверстии головки (3) дополнительно установлена заслонка (14, 14') для открывания и закрывания сопловых отверстий (4.1, 4.2) с обеспечением возможности предотвращения нежелательного выхода топлива из продольного отверстия головки во время фазы расширения, причем заслонка (14, 14') снабжена собственным сервоприводом (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) для приведения заслонки (14, 14') в действие со сдвигом по времени относительно иглы (6).

2. Форсунка по п.1, в которой заслонка (14, 14') для открывания и закрывания сопловых отверстий (4.1, 4.2) установлена с возможностью перемещения в продольном направлении головки (3) и/или вращения относительно нее.

3. Форсунка по п.1 или 2, в которой заслонка (14, 14') выполнена в виде втулки или части втулки или в виде цилиндрической детали или части цилиндрической детали.

4. Форсунка по п.1 или 2, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') выполнен в виде гидравлического актуатора.

5. Форсунка по п.3, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') выполнен в виде гидравлического актуатора.

6. Форсунка по п.4, в которой гидравлический актуатор выполнен в виде продольного штока (8.2) или гидропривода (8.3) с поворотным золотником.

7. Форсунка по п.5, в которой гидравлический актуатор выполнен в виде продольного штока (8.2) или гидропривода (8.3) с поворотным золотником.

8. Форсунка по п.1 или 2, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') соединен с топливоподводом к форсунке для управления заслонкой давлением подаваемого топлива.

9. Форсунка по п.3, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') соединен с топливоподводом к форсунке для управления заслонкой давлением подаваемого топлива.

10. Форсунка по п.4, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') соединен с топливоподводом к форсунке для управления заслонкой давлением подаваемого топлива.

11. Форсунка по п.5, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') соединен с топливоподводом к форсунке для управления заслонкой давлением подаваемого топлива.

12. Форсунка по п.1 или 2, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') содержит возвратную пружину (9.2, 9.3).

13. Форсунка по п.3, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') содержит возвратную пружину (9.2, 9.3).

14. Форсунка по п.4, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') содержит возвратную пружину (9.2, 9.3).

15. Форсунка по п.5, в которой сервопривод (8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 15) заслонки (14, 14') содержит возвратную пружину (9.2, 9.3).

16. Форсунка по п.1 или 2, содержащая контур для охлаждения корпуса (2) и/или головки (3), в частности контур для топлива, который связан, например, с топливной системой пониженного давления.

17. Форсунка по п.3, содержащая контур для охлаждения корпуса (2) и/или головки (3), в частности контур для топлива, который связан, например, с топливной системой пониженного давления.

18. Форсунка по п.4, содержащая контур для охлаждения корпуса (2) и/или головки (3), в частности контур для топлива, который связан, например, с топливной системой пониженного давления.

19. Форсунка по п.5, содержащая контур для охлаждения корпуса (2) и/или головки (3), в частности контур для топлива, который связан, например, с топливной системой пониженного давления.

20. Форсунка по п.1 или 2, содержащая управляющий клапан (20) для управления приведением в действие заслонки (14, 14') и/или подачей топлива к форсунке и/или в случае наличия контуром для охлаждения корпуса и/или головки.

21. Форсунка по п.16, содержащая управляющий клапан (20) для управления приведением в действие заслонки (14, 14') и/или подачей топлива к форсунке и/или в случае наличия контуром для охлаждения корпуса и/или головки.

22. Форсунка по любому из пп.17-19, содержащая управляющий клапан (20) для управления приведением в действие заслонки (14, 14') и/или подачей топлива к форсунке и/или в случае наличия контуром для охлаждения корпуса и/или головки.

23. Форсунка по п.1 или 2, предназначенная для двухтактного дизельного двигателя большой мощности.

24. Дизельный двигатель, по меньшей мере, с одной форсункой по любому из пп.1-22.

25. Дизельный двигатель по п.24, который является двухтактным дизельным двигателем большой мощности.