Распылитель дизельной форсунки с сопловым отверстием на запорном конусе
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 F 02 M 61/06
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР, (ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " .
К" АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708490/06 (22) 23,06.89 (46) 23.08.93.Бюл.¹ 31 (71) Павлодарский индустриальный институт (72) А.К. Каракаев (56) Ефимов И., Иващенко H.À., Ивин В.И. и др. Двигатели внутреннего сгорания: Система поршневых и комбинированных двигателей ЗС. Под общей ред. А.С;Орлина, Н.Г.Круглова, 3-е изд. перераб, и доп.,— M.:
Машиностроение, 1985, с.199-200., Чарный И.А. Неустановившееся движе.,ние реальной жидкости s трубах.— M.-Л.;
Гос.изд. техн, теор.мет., 1951, с.16-18, 129, „„5U 1.835461 А1
2 (54) РАСПЫЛИТЕЛЬ ДИЗЕЛЬНОЙ ФОРСУНКИ С СОПЛОВЫМ ОТВЕРСТИЕМ HA
ЗАПОРНОМ КОНУСЕ (57) Использование: двигателестроение, в частности топливная аппаратура дизелей.
Сущность изобретения; распылитель (P) со держит запорную иглу (И) и корпус с колодцем и сопловыми отверстиями (СО). выходящими на запорный конус. Новым в Р является то; что Ьо(1с Qfso+f c) или (но-fHc) (fc-f>c) «(4но, а в пределе, когда нс=fí f8Î вЂ” fñ - ф4о+ н) ИЛи (но н) (fc fH) — fíî, где fHo 4 и fHc — площади между запорными поверхностями корпуса и И примаксимальном ходе И соответственно по большему, меньшему диаметрам запирания и по диаметру запорного конуса непосредственно после СО; fc— суммарная площадь СО. 1 з.п,ф-лы, 1 ил.2
lllo -=-1с — (filo+1!lc) ИЛИ (!но- !!c) — (fc гнс) -==тнс (1) а в пределе, когда fHc =-fl:.
i»o «гс- «(тн. +тн) !лли (2) (! но н) «(! с- н) «! но, где fHo, f!q и flic — площади между запорными т!оверхностями корпуса и иглы при максимальном ходе ее соответственна по большему, меньшему диаметрам запиранля и по диаметру запорного конуса 6!епасредственно Г!Осле сопг!Овь!х Отверстий . тс — СУММаРНаЯ ПЛОЩаДЬ СОПЛОВЫХ ОтВерстий.
Защлщдем61Й Оасп ыли!Тет!ь оТ прототи па отличается тем, что справедливы неравенства (1) и (2), т.е. является новым, Срав11ение с прототипом и с другими решениями в области двигат -естроения не позволило Выявить в них IlpMsHSKN, Отлича-!
Ощие защищаемый распылитель от прототипаа.
Сущность изобретения в части ьбосноВания защищаемых. соотношений размеров заключается в следующем, В топливной системе двл>кение топлива является крайне нестационарным, причем процесс до выходных кромок сопловых отверстий является волновым. При расчете нестационарн0го движения жидкостей пo волновому уравнению прошедшая через стык (Рпр) N отра>кенная QT с!ыка (Ротр) вол"
Hbl давлений зависят от величины прямой паДаюЩей волны Давленил (Ротр) волны Давлений зависят от величины прямой падающей волны давления (Рпад) на стык и от площади канала да и после стыка:
Изобретение относится.к области двиI ателестроения и предназначено для впрыскивания ",îïëèâà в дизель, Цель изобретения — повышение эффективности Впоысх!лвания топлива.
Поставленная цель достигается тем, что т: распылителе дизельной форсунки с сопловь!м отверстием на запорном конусе, содержащей корпус с колодцем или без колодца и с гопливоподводящим каналом, иглу с запорным конусом, размещенную в КООпусе с
Возмож!!Остью осевого перемещения. карМаис ООРаЗООВННЫй ИГЛОЙ И КОРПУСОМ И СООбщенный с топливог!Одводящим каналом, Гсстс
M lí с} Ic (но + !нс) + !с (4) а В случае, когда fHc=fH, т.е, когда сопловые отверстия примыкают непосредственно к колодцу распылителя, СГстс тно н 1 } — тс (но + fí) + !с (5) По мере увеличения разностей ((1но+1нс)-Ц или ((f o+f!)-(fc) коэффициенты отражения (4) и (5) увеличиваются, что приводит к
45 повышению давления впрыскивания (3) Рвир=Рпр стс=(1+
50 давлению впрыскивания;
Рпад стр — падающая на этот стык волна давления, Как видно из (4) и (5), г!ри 1»о= 1с
f1 и 1р — 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 уве"0 личению прошедшей через стык волны давления.
В распылителе прошедшая последовательно через стыки fHc u fH волна давления, отразившись от глухого дйа колодца и прой15 дя в обратном направлении через стыки fH u нс а при fH=fHc пройдя обратнотолько через стык 1нс, будет дополнительно повышать давление перед сопловыми отверстиями, так как эта отраженн-я от глухого дна колодца золна давления будет складываться с прямой прошедшей через стык fqo волной давления, и увеличивать величину падающей волнь! давления в районе сопловых отверстий, т.е. величину прямой волны давления (Рпадстс), падающей на стык в районе сопловых отверстий, и повышать давление впрыскивания, При этом коэффициент отражения стыка в районе сопловых отверстий В общем случае равен
55 (7) (3) (8) Рпр= (1+аст) Рпад; Ротр= г ст Рпад: г яств
f1+ f2 где а„т — коэффициент отражения сть:кг: тнс тнс
1 стс—
fHc + 2 тно тснс + 2 с! и тн гн +2 но fe - 2 fñ
1835461
При с= но+1нс из (4) и с=1но+1н из (5) следует г стс = 0 (9) Лно n(dp — 0,5 y sin t) y sin (тб2); (10) нсвт (С1нс — 0,5 y sin г) у sin (z/2); (11) н= л (С1» — 0,5 у sin г} у sin (г/2); (12) fc=! т dc/ 4: » = тгd»/ 4
2 где у — максимальный ход иглы; (13) Из уравнений (4), (5), (7) и(8) следует, что с уменьшением fc увеличивается коэффициент отражения, что приводит к повышению давления впрыскивания (6), При защищаемых соотношениях размеров (1) и (2) коэффициенты отражения по (7) и (8) будут наибольшими, что согласно (6) приводит к повышению давления впрыскивания, а следовательно, эффективности впрыскивания топлива, При условии (f>+f«)=fc (хотя из-за а„,=0 давление впрыскивания не повышается, так как согласно (6) Рвпр=Рпр стс=Рпад стс также происходит повышение эффективности впрыскивания из-за сокращения продолжительности впрыскивания (У нр) путем увеличения fc до(но+ f»«) или fc да(Гно+Гн). причем для дизелей одним из важнейших способов повышения экономичности работы является сокращение Ye ð, в особенности ее конечной стадии, что сильнее проявляется по мере увеличения быстроходности дизеля, например при сокращении,Yspp всего на
1 градус поворота кулачкового вала насоса (1 п.к,в) экономия топлива повышается на
2-3% (1), причам с увеличением диаметра сапловых отверстий распылителей менее склонные к закоксовыванию.
Из вышеизложенного следует, что при защищаемых соотношениях размеров (1) и (2) повышается эффективность впрыскивания топлива или за счет повышения давления, или за счет сокращения продолжительности впрыскивания.
Таким образом, заявляемые соотношения размеров связаны между собой единым изобретательским замыслом, способствующим повышению эффективности впрыскивания топлива.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Распылитель состоит из запорной иглы
1 и корпуса 2 с колодцем 3 и сопловыми отверстиями 4, выходящими на запорный конус, Согласно чертежу, 50
° с прямыми волнами давления в районе сопловых отверстий на запорном конусе, повышать давление впрыскивания топлива.
Таким образом, защищаемые соотношения размеров способствуют повышению эффективности впрыскивания по сравнению с прототипом или за счет повышения давления, или за счет сокращения продолжительности впрыскивания, что было установлено на основе анализа по формулам (3)-(9).
При защищаемых соотношениях размеров запорного узла можно существенно уменьшить механическую нагруженность привода топливовпрыскивающего насоса
l — число сопловых отверстий; т- угол запорного конуса;
d» — диаметр колодца распылителя.
Площадь канала колодца 1» может быть больше fH (как показано на чертеже), меньше или равным fH, а также 1» может быть равным нулю (f»=0), Впрыскивание топлива осуществляется следующим образом, Топливо через кольцевой канал между иглой и корпусом поступает, проходя сечение fHp, к сопловым отверстиям и к сечению
f c, откуда через сечение f попадает в колодец З.,По мере сужения канала между конусами на игле и корпусом распылителя повышается давление перед соплавыми отверстиями согласно (3), а в защищаемом распылителе прошедшая через стыки fHc u
fH волна давления., отразившись от глухого дна колодца и пройдя в обратном направлении через стыки fH и f«, а при f.=1н пройдя только через стык fHc, будет дополнительно повышать давление перед сопловыми отверстиями, так как эта отраженная ат глухого дна колодца волна давления скгадывается с прямой прошедшей через стык
fHo волной давления, и повышать давление впрыскивания согласно (6).
Защищается новая совокупность сущеcTB8HHblx признаков в распылителе согласно соотношением размеров (1) и (2), так как площадь колодца f» может быть как больше, как показано на чертеже, так и равным или меньше 4, а также равным нулю (f =0), т.е. повышается эффективность впрыскивания даже тогда, когда поток после Гн расширяется в колодце распылителя, так как время движения отраженной от донышка колодца волны давления до сопловых отверстий на запорном конусе где-то на три порядка меньше продолжительности впрыскивания.
За время впрыскивания отраженные ат глухого донышка колодца волны давления три порядка раз (свыше 1000 раз) будут подходить к сопловым отверстиям и, складываясь
1835461,1 Ф 4, Составитель А.Каракаев
Редактор M,Êóçíåöîâà Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Ливринц
Заказ 2978 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5
Праивводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1 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 отраслях.
Формула изобретения
Распылитель дизельной форсунки с сопловым отверстием на запорном конусе. содержащий корпус с колодцем и с топливоподводящим каналом, иглу с запорным-кожухом, размещенный в корпусе с возможностью осевого перемещения, карман, образованный иглой и корпусом и сообщенный с топливоподводящим каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности впрыскивания топлива, тно — fñ (тно + тнс) или (1но тнс) — (fc тнс) — fso, а в пределе, когда 1нс=1н
1но fc (1но+1н) или (fHo-f ) (fc-f ) 1но. где 1но, 1н и fHc — площади между запорны10 ми конусными поверхностями корпуса и иглы при максимальном ходе ее соответственно по большему, меньшему диаметрам запирания и диаметру запорного конуса непосредственно после сопловых от15 верстий;
fc — суммарная площадь сопловых отверстий. 3
