Форсунка с гидравлическим запиранием для двигателя внутреннего сгорания

 

Форсунка содержит корпус 1 с каналами 2 и 3 подвода топлива высокого и среднего давления, закрепленный на корпусе распылитель (Р) 4 с седлом 5 и распыливающими отверстиями 6, нагруженную пружиной 8 запорную иглу 7 с образованием надыгольной и подыгольной полостей 9 и 10, а в канале 3 размещен жиклер 11. Полость 9 сообщена с каналом 3, а полость 10 - с каналом 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s F 02 М 59/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829786/06 (22) 29.05.90 (46) 15.06.92. Бюл, ¹ 22 (71) Научно-производственное объединение по топливной аппаратуре двигателей "ЦНИТА" (72) Б.Н.Файнлейб, В.X. Печеный и В.И.Кольцов (53) 62 1.436.038(088.8) (56) Лышевский А.С. Системы питания дизелей. Учебн. способ для студентов вузов, обучающихся по специальности ДВС, — М„

Машиностроение, 1981, с.134, рис.59. (54) ФОРСУНКА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ЗАПИРАНИЕМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Форсунка содержит корпус 1 с каналами

2 и 3 подвода топлива высокого и среднего давления, закрепленный на корпусе распылитель (P) 4 с седлом 5 и распыливающими отверстиями 6, нагруженную пружиной 8 запорную иглу 7 с образованием надыгольной и подыгольной полостей 9 и 10, а в канале 3 размещен жиклер 11. Полость 9 сообщена с каналом 3, а полость 10 — с каналом 2, 1 ил.

1740754

Изобретение относится к системам подачи топлива для дизельного двигателя, в частности к форсункам и насос-форсункам с гидравлическим или комбинированным запиранием иглы.

Известна форсунка с комбинированным запиранием иглы распылителя, надыгольная полость которой содержит пружину запирания и сообщена каналом с источником давления жидкости, например с аккумулятором топлива.

Наиболее близкой к изобретению является форсунка с гидравлическим запиранием иглы, содержащая корпус с каналами подвода топлива высокого и среднего давления, закрепленный на корпусе распылитель с распыливающими отверстиями, и запорную иглу, размещенную в распылителе с образованием подыгольной и надыгольной полостей, причем подыгольная полость сообщена с каналом подвода топлива высокого давления, а надыгольная — с каналом подвода топлива среднего давления.

Недостатком такой форсунки является низкая надежность работы распылителя при давлениях более 100 МПа, так как при указанных давлениях происходит разрушение поверхностей седла в корпусе распылителя и упора иглы из-за больших скоростей перемещения иглы, Кроме того, игла теряет подвижность и наблюдается ее зависание в верхнем положении. В результате этого ухудшается качество распыла топлива, а следовательно, выходит из строя топливная аппаратура двигателя. "Зависание" иглы приводит к постоянному распыливанию топлива в цилиндре и, как следствие, к выходу из строя двигателя, Причиной потери подвижности иглы является процесс облитерации в ее диаметральном зазоре из-за наличия неизменяющегося в процессе впрыскивания давления топлива в надыгольной полости. Потеря подвижности иглы является также следствием осевой деформации иглы, возникающей в момент удара об упор, и последующего фиксирования этой деформации большим статическим нагружением от давления топлива более 100 МПа в подЫГОЛЬНОЙ ПОЛОСТИ, Цель изобретения — повышение надежности и долговечности работы форсунки при давлениях впрыскивания более 100 МПа.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции форсунки с гидравлическим запиранием, содержащей корпус с каналами подвода топлива высокого и среднего давления, закрепленный на корпусе распылитель с распыливающими отверстиями и запорную иглу, размещенную в

55 распылителе с образованием подыгольной и надыгольной полостей, причем подыгольная полость сообщена с каналом подвода топлива высокого давления, а надыгольная — с каналом подвода топлива среднего давления, она снабжена жиклером, размещенным в канале подвода топлива среднего давления.

Введение указанного жиклера, диаметр отверстия которого выбирается исходя из величин максимальных давлений впрыскивания, диаметра и хода иглы, обеспечивает цикличное колебание давления в надыгольной полости относительно уровня давления источника давления жидкости и снижение скорости перемещения иглы в момент ее соприкосновения с упором и седлом распылителя и, как следствие, уменьшение силы удара. Циклическое колебание давления в надыгольной полости является причиной снижения облитерации и исключает зависание иглы. Уменьшение скорости иглы в момент удара об упор или седло увеличивает долговечность работы форсунки и, в свою очередь, также снижает вероятность потери подвижности иглы.

На чертеже изображена предложенная форсунка.

Форсунка содержит корпус 1 с каналами 2 и 3 подвода топлива высокого и среднего давления, закрепленный на корпусе распылитель 4 с седлом 5 и распыливающими отверстиями 6 и запорную иглу 7, нагруженную пружиной 8, размещенной в надыгольной полости 9, которая сообщена с каналом 3 подвода топлива среднего давления, Подыгольная полость 10 сообщена с каналом 2 подвода топлива высокого давления, В канале 3 установлен жиклер 11. В надыгольной полости 9 размещен упор 12, ограничивающий перемещение запорной иглы 7.

Форсунка работает следующим образом.

Между периодами впрыскивания установившееся давление в полости 9 (равное давлению в аккумуляторе) и усилие поджатия пружины 8 обеспечивают достаточную силу прижатия F< запорной иглы 7 к седлу 5 распылителя 4. С нарастанием давления топлива в канале 2 и в полости 10 (передается из полости нагнетания высокого давления) возрастает усилие отрыва Fp запорной иглы 7 от седла 5 распылителя 4.

С момента превышения усилий отрыва

Fpy над силой прижатия Fn запорная игла 7 начинает подниматься. Сила прижатия Fp складывается из усилия Fnp поджатия пружины 8 и усилия FT давления топлива. Усилие отрыва Fo возрастает

1740754

10

20

30

45

55 пропорционально скорости нарастания давления топлива в подыгольной полости 10 и практически не зависит от величины подьемы иглы, Усилие прижатия иглы F< с ростом величины подъема иглы возрастает (только до момента соприкосновения иглы cyriopoM

12), так как, во-первых, с подъемом запорной иглы 7 пропорционально возрастает усилие поджатия пружины 6 (Fpp), во-вторых, наличие жиклера 11 приводит к тому, что с подъемом запорной иглы 7 возрастает давление топлива в полости 9, в следовательно, и усилие от давление топлива (Ет).

Повышение давления топлива в полости

9 происходит в результате сжатия топлива поднимающейся запорной иглой 7 (игла играет роль плунжера и уменьшает объем полости 9) и дросселируемого истечения топлива через жиклер 11 (количество вытесняемого топлива определяется величиной подъема и диаметра запорной иглы 7).

Давление топлива в полости 9 с момента начала движения запорной иглы 7 и до соприкосновения ее с упором 12 возрастает (относительно давления топлива в аккумуляторе), а затем снижается (при постоянном объеме полости 9, когда запорная игла 7— на упоре 12) до уровня давления топлива в аккумуляторе за счет истечения топлива через жиклер 11.

Таким образом, благодаря наличию жиклера 11 процесс подъема запорной иглы

7 характеризуется значительным повышением давления топлива в полости 9 (относительно установившегося давления топлива в аккумуляторе) к моменту соприкосновения запорной иглы 7 с упором 12. Топливо под повышенным давлением в полости 9 играет роль демпфера в процессе посадки иглы 7 на упор 12.

В период окончания впрыскивания давление топлива в полости 10 начинает снижаться от величины 120+150 МПа с достаточно большой скоростью 60-80 МПа/мс, соответственно снижается с такой же скоростью сила отрыва F<> запорной иглы 7.

С момента превышения силы прижатия

F< над силой отрыва запорная игла 7 отрывается от упора 12 и начинает опускаться.

При этом скорость ее движения определяется двумя факторами: высокой скоростью падения давления топлива в подыгольной полости 10, практической независимости от скорости падения давления от запорной иглы 7, и изменением усилия прижатия запор. ной иглы 7, величина которого с увеличением расстояния от упора 12 снижается, Величина усилия F> прижатия запорной иглы 7 в момент посадки уменьшается, вопервых, из-за снижения усилия F p поджатия пружины 8 (это усилие меняется незначительно), во-вторых, из-за снижения давления:топлива в полости 9. Снижение давления в полости 9 происходит в результате резкого увеличения объема полости 9 (игла 7 опускается, играя роль плунжера в период всасывания) и дросселируемого наполнения топливом через жиклер 11 полости 9.

Давление топлива в полости 9 снижается (относительно установившегося давления в аккумуляторе), пока запорная игла 7 не сядет в седло распылителя 4, а затем повышается до уровня давления топлива в аккумуляторе за счет наполнения через жиклер 11 (при постоянном объеме полости 9).

Описываемый процесс изменения давления в полости 9 завершается до качала следующего цикла впрыскивания.

Таким образом, процесс посадки запорной иглы 7 характеризуется значительным снижением давления топлива в полости 9 (относительно установившегося давления в аккумуляторе) к моменту посадки запорной иглы 7 и в момент удара о седло 5, Установка жиклера 11 в канал 3 приводит к тому, что за время впрыскивания топлива форсункой происходит значительное колебание давления топлива в надыгольной полости 9, которое непосредственно влияет на изменение давления топлива в диаметральном зазоре иглы 7, предотвращая процесс облитерации в этом зазоре.

Колебания давления в полости 9 в процессе впрыскивания (относительно установившегося уровня давления в аккумуляторе) способствует снижению скорости перемещения запорной иглы 7 в конце процесса подъема и посадки и, соответственно, силы удара ее об упор 12 и седло 5 распылителя

4. Тем самым, повышается надежность работы и долговечность форсунки (при давлениях впрыскивания более 100 МПа).

Исследования показали, что установка жиклера обеспечивает надежную работу электроуправляемой гидроприводной насос-форсунки с комбинированным запиранием иглы (диаметр 6 мм, ход 0,3 мм, диаметральный зазор 3 — 5 мк) при давлениях впрыскивания 120 — 150 МАа (площадь проходного сечения распылителя,и tp = 0,12—

0,25 мм ), Требуемые характеристики впрыскивания сохраняются при установке жиклера с диаметром отверстия 0,5 мм.

Формула изобретения

Форсунка с гидравлическим запиранием для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с каналами подвода топлива высокого и среднего давления, за1740754

15

30

40

50

Составитель Б. Файелейб

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 2067 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям ы открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 крепленный на корпусе распылитель с распыливающими отверстиями и запорную иглу, размещенную в распылителе с образованием подыгольной и надыгольной полостей, причем подыгольная полость со- 5 общена с каналом подвода топлива высокого давления, а надыгольная -с каналом подвода топлива среднего давления, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности работы, она снабжена жиклером, размещенным в канале подвода топлива среднего давления.