Форсунка для дизеля

 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива дизельных двигателей. Форсунка для дизеля содержит полый корпус с топливоподводящим и топливосливным каналами, полый распылитель с сопловыми отверстиями, подпружиненную через штангу запорную иглу, размещенную в полости распылителя с кольцевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и упругий элемент из эластомера. Штанга снабжена внутренней полостью, в которой с радиальным зазором установлен стержень, а упругий элемент размещен в радиальном зазоре и жестко связан с поверхностью стержня и внутренней поверхностью полости штанги, при этом между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги выполнен зазор. Наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги могут иметь форму усеченного конуса. Наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги могут быть выполнены ступенчатыми. Техническим результатом изобретения является оптимизация процесса впрыскивания, повышение надежности и долговечности форсунки, повышение стабильности регулировки давления начала впрыскивания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива дизельных двигателей.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, содержащая корпус форсунки, распылитель с запорной иглой, запорную пружину, между торцом которой и тарелкой пружины установлена демпфирующая прокладка из эластомера, например из полиамида. Прокладка гасит собственные колебания запорной пружины, возникающие при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя и снижает возможность подскакивания запорной иглы на седле и подвпрыска топлива.

Недостатком известной форсунки является ограниченная площадь взаимодействия прокладки из эластомера с торцом запорной пружины и с тарелкой пружины, что связано с необходимостью использования эластомера с повышенной твердостью. Из-за повышенной твердости эластомера теряется эластичность прокладки и сводится к минимуму демпфирующий эффект. Большие удельные давления между прокладкой из эластомера и торцом запорной пружины и тарелкой пружины приводят к повышенным износам соприкасающихся поверхностей и к снижению стабильности регулировки давления начала впрыскивания форсунки.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является форсунка для дизельного двигателя с распылителем, содержащая полый корпус, в котором размещена подпружиненная запорная игла с цилиндрической направляющей и запорной поверхностями, между цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса выполнен кольцевой зазор, в который залит уплотняющий элемент из эластомера, жестко связанный с цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса, цилиндрическая направляющая поверхность запорной иглы и внутренняя поверхность корпуса снабжены насечкой и поясками.

Недостатком известного распылителя форсунки является отсутствие возможности его разборки для проведения технического обслуживания. Кроме того, наличие одного цилиндрического пояска в нижней части распылителя не обеспечивает центрацию посадочного конуса запорной иглы относительно корпуса распылителя при значительном осевом биении. Кроме того, подвижная система форсунки имеет значительную массу, что ухудшает динамику процесса впрыскивания.

Технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение оптимизации процесса впрыскивания, повышение надежности и долговечности форсунки, повышение стабильности регулировки давления начала впрыскивания за счет разделения массы подвижных деталей форсунки на две части и введения между ними демпфирующего упругого элемента.

Техническая задача решается за счет того, что в форсунке для дизеля, содержащей полый корпус с топливоподводящим и топливосливным каналами, полый распылитель с сопловыми отверстиями, подпружиненную через штангу запорную иглу, размещенную в полости распылителя с концевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и упругий элемент из эластомера, в соответствии с заявляемым изобретением штанга снабжена внутренней полостью, в которой с радиальным зазором установлен стержень, а упругий элемент размещен в радиальном зазоре и жестко связан с поверхностью стержня и внутренней поверхностью полости штанги, при этом между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги выполнен зазор.

Техническая задача решается также за счет того, что наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги могут иметь форму усеченного конуса.

Техническая задача решается также за счет того, что наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги могут быть выполнены ступенчатыми.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - заявляемая форсунка для дизеля, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант штанги в сборе со стержнем в форме усеченного конуса, продольный разрез; на фиг. 3 - вариант штанги в сборе со стержнем ступенчатой формы, продольный разрез.

Заявляемая форсунка для дизеля содержит полый корпус 1 со штуцером подачи топлива 2 и штуцером слива топлива 3, корпус распылителя 4 с размещенной в нем запорной иглой 5, сопловыми отверстиями 6 и подыгольной полостью 7, с топливоподводящим каналом 8 и топливосливным каналом 9, штангу 10, сопряженную с запорной иглой 5 с одной стороны и с запорной пружиной 11 - с другой стороны, регулировочный стакан 12 с контрагайкой 13. Корпус распылителя 4 к корпусу форсунки 1 прижимается гайкой 14 в определенном положении и фиксируется в нем штифтом 15. Штанга 10 имеет полость, в которой коаксиально размещен стержень 16 с радиальным зазором, в котором размещен упругий элемент 17 из эластомера, жестко связанный с наружной боковой поверхностью полости штанги 19, а между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги предусмотрен зазор. Упругий элемент 17 удерживается в полости штанги 10 и удерживает стержень 16 в результате адгезионного сцепления эластомера с поверхностями 18 стержня и 19 штанги. Поскольку упругий элемент 17 при работе форсунки подвергается знакопеременным деформациям сдвига и нагревается за счет внутреннего трения, то в заявляемой конструкции обеспечиваются оптимальные условия теплоотвода, так как площадь теплопередачи от эластомера к штанге, омываемой сливаемым топливом, весьма значительная.

Предусмотренный в конструкции зазор между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги должен быть больше деформации сдвига упругого элемента при максимально возможных усилиях, передаваемых штангой. Толщина упругого элемента и его длина определяются из условия соблюдения допустимых напряжений сдвига используемого материала упругого элемента при знакопеременной динамической нагрузке.

Регулирование давления начала впрыскивания форсунки осуществляется посредством ввинчивания регулировочного стакана 12 в отверстие верхней части корпуса форсунки 1. Фиксирование регулировки осуществляется посредством контрагайки 13.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом.

Топливо подается по топливоподводящему каналу 8 в подыгольную полость 7. При достижении давления топлива в корпусе форсунки 1 уровня давления начала впрыскивания запорная игла 5, преодолевая усилие запорной пружины 11, передаваемое через штангу 10, упругий элемент 17 и стержень 16, поднимается, открывая доступ топлива к распыливающим сопловым отверстиям 6. Происходит впрыскивание топлива в цилиндр дизеля.

При прекращении подачи топлива насосом давление в подыгольной полости 7 снижается, запорная игла 5 под действием упругих деформаций пружины 11 и упругого элемента 17 опускается, перекрывая доступ топлива к распыливающим сопловым отверстиям 6. Впрыскивание топлива в цилиндр дизеля прекращается. В процессе опускания запорной иглы 5 при снижении давления топлива в подыгольной полости 7 на всю подвижную систему форсунки, состоящей из пружины, нажимной штанги в сборе и запорной иглы, действуют значительные силы инерции, благодаря которым, за счет снижения усилия деформации сдвига упругого элемента 17 происходит перемещение стержня 16 относительно штифта 10 в сторону сопловых отверстий распылителя при одновременном движении всей подвижной системы форсунки в ту же сторону. В момент касания запорной иглой 5 гнезда корпуса распылителя в процессе окончания впрыскивания сила удара определяется массой запорной иглы 5, массой стержня 16 и половиной массы упругого элемента 17. В этот момент исключается влияние массы запорной пружины 11, корпуса штанги 10 и половины массы упругого элемента 17 на силу удара запорной иглы о поверхность гнезда корпуса распылителя. В вариантах, показанных на фиг. 2 и 3, корпус штанги 10 и стержень 16 выполнены в форме усеченных конусов или ступенчатой формы, что позволяет дополнительно снизить массу в процессе окончания впрыскивания и уменьшить длину упругого элемента за счет изменения характера напряжения в нем. Напряжения сдвига при этом заменяются на сложные напряжения сдвига со сжатием.

Таким образом, в предложенных конструкциях в процессе окончания впрыскивания сила удара будет определяться массой, в сумме составляющей меньше половины всей массы подвижных деталей форсунки. Колебательные процессы в подвижной системе, в том числе и собственные колебания запорной пружины, при работе форсунки будут демпфироваться упругим элементом 17, благодаря чему снижается возможность подскакивания запорной иглы на седле в процессе окончания впрыскивания топлива и исключается появление подвпрысков топлива.

Введение упругого элемента значительно уменьшает массу подвижных деталей форсунки, улучшает динамику процесса окончания впрыскивания, что приводит к повышению стабильности и надежности работы, а также к повышению экономичности дизеля. Снижение массы подвижных деталей форсунки в момент удара в конце процесса впрыскивания снижает наклеп соударяющихся поверхностей запорной иглы и гнезда корпуса распылителя, в результате чего уменьшается их износ и повышается стабильность работы форсунки.

Формула изобретения

1. Форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподводящим и топливосливным каналами, полый распылитель с сопловыми отверстиями, подпружиненную через штангу запорную иглу, размещенную в полости распылителя с кольцевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и упругий элемент из эластомера, отличающаяся тем, что штанга снабжена внутренней полостью, в которой с радиальным зазором установлен стержень, а упругий элемент размещен в радиальном зазоре и жестко связан с поверхностью стержня и внутренней поверхностью полости штанги, при этом между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги выполнен зазор.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги имеют форму усеченного конуса.

3. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги выполнены ступенчатыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3