Форсунка пневматической системы топливоподачи для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02M67/02 

С/)

н w

13 между корпусом и тарелкой. Диаметр тарелки в 1,2-2,0 раза больше диаметра горловины 3 седла. Наличие щели 13 создает дополнительное сопротивление вытеканию тоцливовоздушной смеси и более резкому нарастанию давления в канале форсунки. Давление смеси в начале и конце подачи существенно отличается. Путем изменения диаметра тарелки при сохранении определенного соотношения основной 14 и дополнительной, 13 щелей обеспечивается требуемая из условий работы форсунки разность давлений открытия и закрытия клапана для исключения повторного его открытия на такте впуска или продувки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение позволяет повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов путем исключения повторного открытия клапана. В зоне перемещения тарелки 8 клапана 6 в корпусе 1 форсунки выполнена расточка глубиной, равной 0,8-1,2 максимальной высоты подъема клапана, с образованием дополнительной щели

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к форсункам пневматической системы топливоподачи для двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение топ- ливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов путем исключения повторного открытия клапана.

На фиг.1 показана форсунка пневма- тической системы топливоподачи, общий вид; на фиг.2 - диаграммы давлений во впускном канале форсунки; на фиг.З - диаграммы изменения силы, действующей на тарелку клапана.

Форсунка содержит корпус 1, в котором выполнены седло 2 с диаметром df горловины 3, канал 4 подвода топ- ливовоздушнрй смеси, расточка 5 диаметром dp и глубиной ,8-1,2 мак- симальной высоты подъема клапана 6. Стержень 7 клапана 6 выполнен диаметром d , тарелка 8 - диаметром d. . Клапан 6 имеет упор 9, удерживаемый на стержне 7 клапана 6 стопорным кольцом 10, ограничитель 11 хода клапана 6, пружину 12. Дополнительная щель 13 для прохода топливовоздушной смеси выполнена с площадью проходного сечения, составляющей 0,5-1,0 площа- ди проходного сечения основной щели 14

Форсунка работает следующим образом.

С ростом величины давления топливовоздушной смеси в канале 4 подвода смеси растет сила, действующая на тарелку 8 клапана 6. Активная площадь тарелки 8 клапана, на которую воздействует сила давления топливовоздушной смеси, пропорциональна диаметру

5

0

5

5

d горловины 3 седла 2 клапана 6. При превьшаении силой давления топливовоздушной смеси усилия затяжки пружины 12, поддерживающей клапан 6 в закрытом состоянии, тарелка 8 отрывается от седла 2 и топливовоздушная смесь поступает из канала 4 форсунки.

При наличии дополнительной щели 13 между стенкой расточки 5 и тарелкой 8 с площадью сечения, меньшей или равной площади проходного сечения щели 13, образуется дополнительное гидравлическое сопротивление, препятствующее вытеканию топливовоздушной смеси, за счет которого смесь, выходя из щели 13, не npocto обтекает тарелку 8 клапана 6, а воздействует на нее. В этом случае при неизменном давлении в канале 4 форсунки и увеличении активной площади тарелки 8 клапана 6 возрастает сила, действующая на тарелку 8 клапана 6 и удерживающая его в открытом состоянии.

Следовательно, при уменьшении давления в канале 4 форсунки в конце процесса топливоподачи, клапан 6 находится в открытом состоянии при давлении меньшем, чем в момент открытия. Так, например, площадь тарелки 8 клапана 6, на которую воздействует сила давления топливовоздушной смеси в момент открытия клапана 6, составляет

f,,f(,

де d - диаметр горловины 3 седла 2; dj - диаметр стержня 7 клапана 6, при ,5 мм и мм.

При избыточной величине давления открытия клапана р,3,0-10 Па и подаче в канале 4 в среду с постоянным противодавлением сила, действующая на тарелку клапана, составляет

Q , p, f,3, 0,37- ,1Н.

После открытия клапана 6 активная площадь тарелки 8 клапана 6, на которую действует сила давления вытекающей топливовоздушной смеси, увеличивается и составляет

.

где d - диаметр тарелки клапана, при 1 мм

-(1,П-0,,88 см .

При неизмененном давлении в полости форсунки, равном jj, -3,0-10 Па, за счет увеличения активной площади тарелки клапана возрастает сила давления топливовоздушной смеси на тарелку

Q, р,,0 0,88 ,АН

При уменьшении давления в полости форсунки в конце процесса топливопо- |дачи клапан находится в открытом со- стоянии до тех пор, пока сила, действующая на тарелку клапана, превышает 11,1Н. При дальнейшем уменьшении силы клапан закрывается. Давлени в канале форсунки в момент закрытия клапана составляет

h , Q|/,, 11,1/0,88 Ю Ч 1,3« «10 Па.

На фиг.2 приведены кривые, описывающие изменение величины давления в каналах форсунки-прототипа и представляющие собой ломаную линию с точками 15-17 и предлагаемой форсунки с точками 18,15,19 и 20 при подаче в среду с постоянным противодавлением и одинаковым давлением затяжки пружины 12 клапана 6 форсунки.

В полости форсунки-прототипа величина давления изменяется следующим образом. Точка 15 - давление открытия клапана форсунки. На участке

5

10

20

между точками 15 и 16 в процессе топ- ливоподачи имеет место повышение давления. На участке между точками 16 и 17 окончание процесса топливопода- чи сопровождается падением давления.

Точка 17 характеризует величину давления закрытия клапана, р, уровень величины остаточного давления в канале форсунки. В данной форсунке величина давления открытия клапана соответствует давлению его закрытия. В зависимости dT давления в канале, в котором осуществляется 15 подачка, клапан прижимается к седлу при повьпиении давления в нем, или открывается при понижении давления ниже РО„ .

В канале предлагаемой форсунки на участке между точками 15 и 16 происходит повышение давления. Точка 15 характеризует величину давления открытия клапана форсунки. На участке между точками 15-19 происходит повышение давления в процессе топливопо- дачи. Точка 20 характеризует величину давления закрытия клапана форсунки. рд.т - уровень величины остаточного давления в канале форсунки.

Повышение давления в канале форсунки в процессе топливоподачи с аэродинамическим сопротивлением истечению топливовоздушной смеси. Более резкое нарастание давления в канале форсунки предлагаемой конструкции на участке топливоподачи связано с наличием дополнительного сопротивления вытеканию топливовоздушной смеси - щели между стенкой расточки и тарелкой клапана.

25

30

35

0

На фиг.З показано изменение величины силы, действующей на тарелку В форсунки-прототипа (ломаная линия с 5 точками 15-17) и предлагаемой форсунки (ломаная линия с точками 18,15, 21,19 и 20). Для клапана 6 форсунки- прототипа точка 15 соответствует началу подъема клапана. На участке между точками 15 и 16 возрастает сила, действующая на тарелку клапана за счет увеличения давления в процессе топливоподачи. На участке мезвду точками 16 и 17 происходит уменьшение силы, действующей на тарелку клапана в конце процессе топливоподачи вследствие падения давления величины подачи в канале форсунки. -уровень величины остаточной силы, действую0

5

Сила остаточного давления топлив воздушной смеси в полости форсунки

Q росг 4,8Н.

,, 1,3- 0,37- 10

1370294

щей на тарелку клапана после его закрытия .

Сила, действующая на тарелку клапана, в предлагаемой конструкции форсунки в процессе топливоподачи изменяется следующим образом. На участке между точками 18-15 происходит возрастание величины силы, действующей на тарелку клапана, за счет увеличе- Q ния давления в полости форсунки. Точка 15 характеризует величину силы, соответствующей началу подъема клапана. На участке между точками 15-21 происходит возрастание величины силы, is мой для открытия клапана форсунки действующей на тарелку клапана, за ,1H. Следовательно имеется за- счет увеличения активной площади тарелки клапана (р, const). На участке между точками 21-16 - возрастание силы за счет увеличения давления на участке топливоподачи. На участке между точками 19-20 - уменьшение си20

Суммарная сила, действующая на тарелку клапана и стремящаяся оторвать ее от седла на такте впуска

Qcy Q2+Q2 1,85+4,,65Н. Получено значение силы, необходи

пас по силе, прижимающей тарелку кл пана к седлу, равный

,1-6,,45H,

который позволяет поднять уровень остаточного давления в полости форсунки, т.е., заканчивать процесс

лы, действующей на тарелку клапана в конце процесса топливоподачи. Точка

который позволяет поднять уровень остаточного давления в полости форсунки, т.е., заканчивать процесс

20 - закрытие клапана форсунки. QQCT 25 топливоподачи при некотором избыточуровень остаточной силы, действующей на тарелку клапана после его закрытия .

Работа предлагаемой форсунки отличается от работы форсунки-прототи- па. Основными отличиями являются су- ществленная разность остаточных давлений в каналах форсунок при одинаковых давлениях затяжки пружины и существенное отличие давлений топливо- воздушной смеси в канале предлагаемой форсунки в начале и конце подачи. В прототипе давление топлийовоздуш- ной смеси в начале и конце подачи одинаково.

Путем изменения диаметра тарелки клапана при сохранении указанного отношения площадей проходных сечений дополнительной и основной щелей обес печивается требуемая разность давлений открытия и закрытия клапана для исключения повторного его открытия на такте впуска или продувки.

Для форсунки с диаметром тарелки клапана мм и диаметром горловины седла ,5 мм,-установленной на двигателе с максимальным разряжением, в цилиндре двигателя на такте впуска ,5 -10 Па, сила, отрывающая тарелку клапана от седла, составляет

,

0,5 0,37. 10 1,85Н

Сила остаточного давления топливо- воздушной смеси в полости форсунки

Q росг 4,8Н.

,, 1,3- 0,37- 10

мой для открытия клапана форсунки ,1H. Следовательно имеется за-

мой для открытия клапана форсунки ,1H. Следовательно имеется за-

Суммарная сила, действующая на тарелку клапана и стремящаяся оторвать ее от седла на такте впуска

Qcy Q2+Q2 1,85+4,,65Н. Получено значение силы, необходимой для открытия клапана форсунки ,1H. Следовательно имеется за-

пас по силе, прижимающей тарелку клапана к седлу, равный

,1-6,,45H,

мой для открытия клапана форсунки ,1H. Следовательно имеется за-

который позволяет поднять уровень остаточного давления в полости форсунки, т.е., заканчивать процесс

топливоподачи при некотором избыточ

ном противодавлении в цилиндре двигателя - на такде сжатия. Так, для форсунки с указанными размерами противодавление в конце процесса топливоподачи составляет

,2,45/0,88 ,5 40 Па.

При известном уровне давления подачи и выбранном уровне противодавления со стороны цилиндра двигателя для форсунки предлагаемой конструкции должно быть выдержано соотношение

f &РИ

ц

pk 0

5

fK,

где Дрн - разность давлений в канале форсунки и в цилиндре двигателя в начале процесса топливоподачи; разность давлений в канале форсунки и в цилиндре двигателя в конце процесса топливоподачи.

Данное соотношение обеспечивает надежное удержание клапана форсунки в закрытом состоянии на такте впуска, при завершении процесса топливоподачи на такте сжатия.

Формула изобретения

кой клапана, причем расточка размещена в зоне перемещения тарелки, а диаметр последней в 1,2-2,0 раза больше диаметра горловины седла,

кой клапана, причем расточка размещена в зоне перемещения тарелки, а диаметр последней в 1,2-2,0 раза больше диаметра горловины седла,

3.Форсунка по ПП.1 и 2, о т л и- чающаяся тем, что площадь проходного сечения дополнительной щели составляет 0,5-1,0 площади проходФив. 3