Одноштоковая форсунка Российский патент 2022 года по МПК F02B47/02 F02M25/22 F02M25/03 F02M43/04 F02M61/10 F02M67/00 

Изобретение относится к топливной форсунке для смешения воздушно-топливной смеси и впрыска её в камеру сгорания ДВС. Данная форсунка может быть использована в ДВС как для водного так и для наземного транспорта.

Из уровня техники, патент WO 2008/104423 (04.09.2008), № 2480614 конвенционным приоритетом от 26.02.2007г. известна топливная форсунка для впрыскивания топлива в камеру сгорания в
двигателе внутреннего сгорания, имеющая расположенный в ее корпусе с
возможностью направленного возвратно-поступательного перемещения поршень
управляющего клапана, управляющего возвратно-поступательным перемещением
поршня и имеющего установленную с возможностью направленного возвратнопоступательного перемещения вдоль соответствующей оси иглу с
направляющим отверстием, в которое входит предусмотренная на конце
форсуночной детали направляющая часть для направления иглы при ее
возвратно-поступательном перемещении, при этом вдоль указанной оси через
форсуночную деталь до направляющей части проходит подъемное
отверстие, через которое топливо может перетекать из управляющей полости
для управления возвратно-поступательным перемещением поршня в
расположенную между направляющим отверстием и направляющей частью
кольцевую полость с прохождением при этом через по меньшей мере один
сливной дроссель, расположенный в зоне перехода от подъемного отверстия к
кольцевой полости, отличающаяся тем, что подъемное отверстие оканчивается
в проходящем поперечно ему в направляющей части вдоль своей оси поперечном
отверстии и перед входом в это поперечное отверстие имеет сужающую
проходное сечение дросселирующую геометрию для образования сливного
дросселя.

Но данное устройство позволяет уменьшить кавитацию в потоке топлива в зоне
сливного дросселя но не позволяет получить воздушно-топливную смесь и подать её в камеру сгорания ДВС.

Самым близким по своей технической сущности является, известный из патента № 2468244 с конвенционным приоритетом от 21.06.07г. Топливная форсунка для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе
внутреннего сгорания, прежде всего форсунка для системы "common rail", имеющая
управляющий клапан, позволяющий воздействовать на
давление топлива в управляющей полости, ограниченной клапанным
элементом топливной форсунки, перемещающимся в зависимости от давления
топлива в управляющей полости между закрытым положением и освобождающим
путь прохождения топлива в камеру сгорания открытым положением.

Но данное устройство не позволяет получать воздушно-водно-топливную смесь и высоко гомогенизировать её.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение технических средств для получения воздушно-топливной смеси или трех компонентной воздушно-топливно-водяной смеси и подачи её в камеру сгорания ДВС как водного, так и наземного транспорта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что Одноштоковая форсунка содержит корпус с камерой смешения, сопло, обмотку возбуждения, прижимную пружину, топливную форсунку, запорный шток, сердечник электромагнита, уплотнительные прокладки, крышку причем направляющий блок состоит из по крайней мере одного лабиринтного уплотнения, кроме того дополнительно содержит штуцер снабженный обратным клапаном и позволяющий установку воздушного трубопровода и штуцер позволяющий установку водяной форсунки или заглушки. Вся внутренняя поверхность камеры смешения и запорный шток отполированы до зеркального блеска, что уменьшает оседание топлива на стенках камеры смешения и поверхности штока, что в свою очередь сокращает потери топлива. Лабиринтные уплотнения выполнены например из стали, латуни или бронзы, и представляют собой например уплотнительные кольца с выполненными в них канавками, где в шахматном порядке чередуются гребень и выемка, что позволяют держать в камере смешения очень высокое давление, предотвращает выход смеси из камеры смешения, а кроме того выполнять роль направляющих предотвращая хождения запорного штока из стороны в сторону при его работе. Предложенная конструкция форсунки позволяет использовать смесь из трех компонентов топлива, воздуха и воды. А также способствует более полной гомогенизации топлива перед подачей его в ДВС. Высокая гомогенизация топлива позволяет без применения более высоко октанового топлива поднять степень сжатия в цилиндре, тем самым улучшить такие показатели как мощность, крутящий момент, экономичность и экологичность. Поскольку в цилиндре ДВС на малых и средних оборотах двигателя температура не высокая, то ЭБУ (электронный блок управления) блокирует систему впрыска воды до 4, 5 тыс. оборотов в минуту, по достижении 4,5 тыс. оборотов ЭБУ разблокирует систему и капитан или водитель транспортного средства имеет возможность включить её кнопкой на посту управления. Как только система впрыска воды начала работу ЭБУ двигателя дозирует количество подаваемой воды в зависимости от оборотов двигателя. Больше оборотов - больше подача воды, таким образом можно менять процентное содержание воды в топливо-воздушной смеси. При падении оборотов двигателя ниже 4,5 тыс. оборотов в минуту ЭБУ блокирует подачу воды независимо от того, включена была система или нет.

Суть технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен корпус с камерой смешения 1, топливная форсунка 2, запорный шток 3, штуцер 4, уплотнительные прокладки 5, крышка 6, лабиринтное уплотнение 7, сердечник электромагнита 8, обмотка возбуждения 9, прижимная пружина 10, сопло 11, обратный клапан 12, штуцер 13.

Одноштоковая форсунка работает следующим образом. Шток 3 опущен, сопло 11 закрыто, водяная форсунка (на рисунке не показана), установленная в штуцер 13 производит впрыск необходимого количества воды под давлением, превышающим давление внутри камеры смешения, например 10 атм. Как только водяная форсунка впрыснула необходимое количество воды в смесительную камеру 1 топливная форсунка 2 производит впрыск необходимого количества топлива под давлением, превышающим давление внутри камеры смешения, например 12 и выше атм. При этом обратный клапан 12 закрыт, поскольку давление внутри камеры смешения 1 выше, чем давление в штуцере 4. В камере смешения 1 происходит активное перемешивание воздуха, воды и топлива, т. е. гомогенизация. Для впрыска топливной смеси в камеру сгорания ДВС на обмотку возбуждения 9 подается электрический ток, который протягивая сердечник электромагнита 8 перемещая запорный шток 3 вверх. Запорный шток 3 открывает сопло 11 и происходит подача топливной смеси в камеру сгорания ДВС, при этом оставшаяся в камере смешения 1 топливная смесь выдавливается давлением воздуха, который подается из штуцера 4 открывая подпружиненный клапан 12. Подаваемый под давлением воздух продувает внутренний объём камеры смешения 1 от остатков топливной смеси, после чего запорный шток 3 с помощью прижимной пружины 10 опускается, закрывая сопло 11, и далее цикл повторяется.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат - расширение технических средств для получения воздушно-топливной смеси или трехкомпонентной воздушно-топливно-водяной смеси и подачи её в камеру сгорания ДВС. Одноштоковая форсунка содержит корпус 1 с камерой смешения, сопло 11, обмотку возбуждения 9, пружину 10, топливную форсунку 2, запорный шток 3, сердечник электромагнита 8, уплотнительные прокладки 5, крышку 6. Направляющий блок состоит из по крайней мере одного лабиринтного уплотнения 7, кроме того форсунка дополнительно содержит штуцер 4, снабженный обратным клапаном 12, позволяющий установку воздушного трубопровода и штуцер 13, позволяющий установку водяной форсунки или заглушки. Вся внутренняя поверхность камеры смешения 1 и запорный шток 3 отполированы до зеркального блеска, что уменьшает оседание топлива на стенках камеры смешения и поверхности штока, что в свою очередь сокращает потери топлива. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Одноштоковая форсунка содержит корпус с камерой смешения, сопло, обмотку возбуждения, пружину, топливную форсунку, запорный шток, сердечник электромагнита, уплотнительные прокладки, крышку, и отличающаяся тем, что направляющий блок состоит из по крайней мере одного лабиринтного уплотнения, кроме того дополнительно содержит штуцер, снабженный обратным клапаном и позволяющий установку воздушного трубопровода, и штуцер, позволяющий установку водяной форсунки или заглушки.

2. Одноштоковая форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что вся внутренняя поверхность камеры смешения и запорный шток отполированы до зеркального блеска.