Распылитель с сопловыми отверстиями на запорном конусе Советский патент 1993 года по МПК F02M61/06 

Изобретение относится к двигателест- роению и предназначено для впрыскивания топлива в дизель.

Целью изобретения является повышение эффективности впрыскивания топлива.

Поставленная цель достигается тем, что в распылителе с сопловыми отверстиями на запорном конусе, содержащем корпус с колодцем или без колодца и с топливоподво- дящим каналом, иглу с запорным конусом, размещенную в корпусе с возможностью осевого перемещения, карман, образованный иглой и корпусом и сообщенный с топ- ливоподводящим каналом.

fHO (fc + ft.c) (fH + fHC) ИЛИ

(1)

(fHO-fHc)fc fH.

а в пределе, когда fHc - fn. fHo (fc + fn) 2fH или

(fHO - fH) tc fH.

лест- ания

ышелива.

, что и на с коодво-усом, стью ован топ-

1)

(2)

где fHo.fH и fHc - площади между запорными поверхностями корпуса и иглы при максимальном ходе ее соответственно пФ большему, меньшему диаметрам запирания и по диаметру запорного конуса непосредственно после сопловых отверстий; fc - суммарная площадь сопловых отверстий.

В топливной системе движение топлива крайне нестационарно, причем процесс до выходных кромок сопловых отверстий является волновым. При расчете нестационарного движения жидкостей по волновому уравнению прошедшая через стык (РПр) и отраженная от стыка (Ротр) волны давлений зависят от величины прямой падающей волны давления (Рпад) на стык и от площади канала до и после стыка.

Рпр -(1+ Ост) Рпад : Ротр а- Рпэд; Ост f 1 - f2

fl +f2

i

ОС

N Ni

с a

(3)

где Ост - коэффициент отражения стыка; f 1 и f2 - площади каналов до и после стыка.

Из (3) видно, что с уменьшением площади после стыка увеличивается величина прошедшей волны давления через стык при прочих равных условиях, увеличивается также величина отраженной волны давления, которая складываясь с прямой падающей волной давления на стык, и приводит к увеличению прошедшей через стык волны давления.

В распылителе прошедшая последовательно через стыки fHc и fc волна давления, отразившись от глухого дна колодца и пройдя в обратном направлении через стыки fit и fuc, а при TH fnc пройдя обратно через стык fuc, будет дополнительно повышать давление перед сопловыми отверстиями, так как эта отраженная от глухого дна колод ца волна давления складывается с прямой прошедшей через стык fVio волной давления и увеличивает величину падающей волны давления в районе сопловых отверстий, т.е. величину прямой волны давления (Рпад.стс). падающей на стык в районе сопловых отверстий, и повышать давление впрыскивания. При этом коэффициент отражения стыка в районе сопловых отверстий в общем случае равен

и

I fr

+ f«c ) - fc

+ fuc ) + fc

(4)

а в случае, когда сопловые отверстия при мыкают непосредственно к колодцу распы лителя (Тис fn).

(и +

м

Ъ)

-fc

(Тно + Гн)+ fc

(5)

По мере увеличения разностей (fHc-fc) или (fH-fc) коэффициенты ортражения (4) и (5) увеличиваются, что приводит к повышению давления впрыскивания (3)

Рвпр Рпр.стс (И СЕстс)Рпад.стс, (6)

где Рпр.стс - прошедшая через стык в районе сопловых отверстий волна давления, равная давлению впрыскивания; Рпадстс - волна давления, падающая на этот стык. Как видно из (4) и (5), при THC fc

- fno -

МЮ НС

fnc

fHO + 2 fr

(7) 55

а при fH - fc GCTC

f,

но

f|)O т Л THIH

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Анализ уравнений (4), (5),(7) и (8) показывает, что с уменьшением суммарной площади сопловых отверстий (fc) повышаются коэффициенты отражения, что приводит к повышению давления впрыскивания согласно (6).

При условиях (7) и (8) коэффициенты отражения уменьшаются по сравнению с (4) и (5), и согласно (6) уменьшается давление впрыскивания, однако сокращается продолжительность впрыскивания (впр) из-за увеличения fc до fnc(7) или fc до fit (8), что также повышает эффективность впрыскивания из- за повышения интенсивности впрыскивания, так как для дизелей одним из важнейших способов повышения экономичности работы является сокращение . в особенности ее конечной стадии, что сильнее проявляется по мере увеличения быстроходности дизеля. Например, при сокращении впр. всего на 1° поворота кулачкового вала насоса (1° п.к.в.) экономия топлива повышается на 2-3%.Следует также отметить, что с увеличением диаметра сопловых отверстий распылители менее склонны к закоксовыванию.

Из вышеизложенного следует, что при заявленных соотношениях размеров повышается эффективность впрыскивания топлива или за счет повышения давления, или за счет сокращения продолжительности впрыскивания.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Распылитель состоит из запорной иглы 1 и корпуса 2 с колодцем 3 и сопловыми отверстиями 4, выходящими на запорный конус. При этом

fno л( - 0,5у sinr) у sin( г/2); (9) л(1нс-0,5у -slni)y (r/2); (10) fH л(,5у -sim) у sin (г/2); (11) fc ijrdc2/4; Гк ,(12)

где у - максимальный ход иглы; i - число сопловых отверстий; г- угол запорного конуса; die - диаметр колодца распылителя.

Площадь канала колодца fK может быть больше fn (как показано на чертеже), меньше TH или равна нулю (f 0).

Впрыскивание топлива осуществляется следующим образом.

Топливо через кольцевой канал между иглой и корпусом поступает, проходя сечение , к сопловым отверстиям и к сечению Тис, откуда через сечение fM попадает в колодец 3. По мере сужения канала между конусами на игле и корпусе распылителя повышается давление перед сопловыми отверстиями согласно (3), а прошедшая через стыки fuc и fH волна давления, отразившись от глухого дна колодца и пройдя в обратном направлении через стыки fH и fHc, (а при TH fHc пройдя только через стык fHc). будет дополнительно повышать давление перед сопловыми отверстиями, так как эта отраженная от глухого дна колодца волна давления складывается с прямой прошедшей через стык fHo волной давления и повышает давление впрыскивания согласно (6).

Площадь колодца fHc может быть больше (как показано на чертеже), равна или меньше fH, а также равна нулю (тк 0), т.е. эффективность впрыскивания повышается даже тогда, когда поток после fH расширяется в колодце распылителя, так как время движения отраженной от донышка колодца волны давления до сопловых отверстий на запорном конусе приблизительно на три Порядка меньше продолжительности впрыскивания. За время впрыскивания отраженные от глухого донышка колодца волны давления три порядка раз (свыше 1000 раз) буду подходить к сопловым отверстиям и, складываясь с прямыми волнами давления в районе сопловых отверстий на запорном конусе, повышать давление впрыскивания, т.е. эффективность впрыскивания топлива,

Таким образом, заявляемые соотношения размеров способствуют повышению эффективности впрыскивания по сравнению с прототипом или за счет повышения давления впрыскивания, или за счет сокращения продолжительности впрыскивания.

При данных соотношениях размеров запорного узла можно существенно уменьшить механическую нагруженность привода топливо-впрыскивэющего насоса при прочих равных условиях, так как необходимое давление впрыскивания достигается при меньшем давлении, создаваемом плунжером, что, в свою очередь, повышает надежность и срок службы топливной системы.

Изобретение может быть использовано , на всех типах дизелей, применяемых в различных областях,

Формула изобретения Распылитель с сопловыми отверстиями на запорном конусе, содержащий корпус с колодцем и топливоподводящим каналом, иглу с запорным конусом, размещенную в корпусе с возможностью осевого переме- щения. карман, образованный иглой и кор пусом и сообщенный с топливоподводящим каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности впрыскивания топлива

Тно (fc + Тис) (т„ - f,c)

или

(fno - 1нс) S fc fH,

а в пределе, когда THC fH

.THO(fc + fH)2fH

ИЛИ (fno - fn) fc fn,

где fHo, fn и fnc - площади между Запорными конусными поверхностями корпуса и иглы

при максимальном ходе ее соответственно по большему, меньшему диаметрам запирания и по диаметру запорного конуса непосредственно после сопловых отверстий; fc - суммарная площадь сопловых отверстий.

Использование: двигателестроение, в частности топливная аппаратура дизелей. Сущность изобретения: распылитель содержит запорную иглу и корпус с колодцем и сопловыми отверстиями (СО), выходящими на запорный конус При этом fHo (fc+Тнс) (fH Н нс) ИЛИ (fHO - fnc) fc fH, a в пределе когда fHC н, fno (fc - М 2fH или (fHO - fn) fc fH, где fHo. f и fHc - площади между запорными поверхностями корпуса и иглы при максимальном ходе иглы соответственно по большему, меньшему диаметрам запирания и по диаметру запорного конуса непосредственно после СО; fc - суммарная площадь СО. 1 ил.