Распылитель форсунки для впрыскивания топлива методом соударяющихся струй

 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Изобретение позволяет повысить эффективность рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания при впрыскивании топлива в камеру сгорания методом соударяющихся струй. Распылитель снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки, что обеспечивает срабатывание клапана после выхода иглы на упор, ее посадки в седло и вторичного подъема. 2 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

В современных силовых установках транспортных средств, в частности в дизелях, наиболее широко распространены форсунки для впрыскивания топлива с гидравлическим управлением подъемом запорной иглы и многосопловыми распылителями. Как правило применяют распылители с радиально расходящимися сопловыми отверстиями. Топливо, впрыскиваемое такими распылителями, распространяется вдоль оси сопловых отверстий, что влечет за собой образование зон с высокой неравномерностью концентрации топлива и воздуха. Известна также форсунка для двигателя внутреннего сгорания [1], распылитель которой имеет в своем корпусе компенсационную полость, сообщающуюся с топливоподводящим каналом, поршень, пружину и запорную иглу форсунки, но данный распылитель не удовлетворяет требованиям впрыскивания топлива методом соударяющихся струй, так как поршень не может выполнять роль дифференциального клапана, а в сочетании с пружиной не обеспечивает условия открытия при давлении, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.

Кроме того, известны распылители, обеспечивающие впрыскивание топлива методом соударяющихся струй. При асинхронном изменении параметров струй распространение происходит в общем случае по эллиптическому полому конусу с изменяющимся углом при вершине. Применение данных распылителей позволяет значительно увеличить использование объема камеры сгорания, снизить неравномерность концентрации топлива, что позволяет в целом улучшить показатели дизеля. Однако, при гидравлическом управлении подъемом иглы указанное изменение параметров происходит только на этапах подъема и опускания запорной иглы форсунки, когда изменяется разность давлений топлива у соплового отверстия в седле и у отверстия в носике распылителя. Экспериментальные исследования показали высокую эффективность данных распылителей на режимах работы дизеля, обуславливающих незначительное время нахождения запорной иглы на упоре в сравнении с общим временем впрыскивания (режимы малых подач топлива). Недостатки, связанные с отсутствием всережимного управления развитием топливного факела, снижают эффективность применения данного способа впрыскивания на режимах средних и высоких нагрузок.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является распылитель форсунки, обеспечивающий впрыскивание топлива методом соударяющихся струй [2]. Однако, данный распылитель работает неэффективно на режимах средних и высоких нагрузок, обуславливающих значительное время нахождения запорной иглы на упоре в сравнении с общим временем впрыскивания.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания при впрыскивании топлива в камеру сгорания методом соударяющихся струй.

Решение поставленной задачи достигается тем, что распылитель снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемые мероприятия позволяют увеличить долю времени, в течении которого происходит изменение параметров струй за период впрыскивания, а следовательно, увеличивается временной диапазон в течение которого факел изменяет свою форму, тем самым способствуя равномерному распределению топлива в объеме камеры сгорания и качественному протеканию процесса смесеобразования.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что распылитель форсунки для впрыскивания топлива методом соударяющихся струй в камеру сгорания снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.

Таким образом, отличия, связанные с наличием в распылителе пружины, регулировочного винта и дифференциального клапана с запорной конической поверхностью, компенсационной полости в корпусе распылителя с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, а также отличия, связанные с жесткостью пружины, обеспечивающей открытие клапана только при давлении, превышающем давлении подъема запорной иглы, позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид распылителя, на фиг. 2 - осциллограмма процесса топливоподачи: зависимость Pf топлива в кармане распылителя и величины подъема иглы Y от угла поворота кулачкового вала насоса.

Распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания состоит из регулировочного винта 1, пружины клапана 2, дифференциального клапана 3, корпуса 4, запорной иглы 5. В корпусе распылителя 4 имеется компенсационная полость, соединенная с топливоподводящим каналом, в которой дифференциальный клапан 3 под действием пружины 2 прижимается к запорной конической поверхности, образуя герметичное соединение, а также сопловые отверстия расположенные попарно таким образом, что каждая пара имеет одно отверстие в запорном конусе седла распылителя, а второе в колодце распылителя, что обеспечивает впрыскивание топлива методом соударяющихся струй.

Устройство растает следующим образом.

1. При впрыскивании топлива методом соударяющихся струй изменение формы топливного факела, а именно, "раскрытие" и "схлопывание" полого конуса топливного факела, происходит на этапах подъема и опускания запорной иглы, когда существует изменение разности давлений топлива на входе во встречные сопловые отверстия. Данное устройство обеспечивает минимум два этапа подъема и опускания иглы (фиг. 1). В исходном положении дифференциальный клапан 3 закрыт. В начале процесса топливоподачи движение плунжера топливного насоса создает давление в кармане распылителя, необходимое дня подъема иглы (фиг. 2). Увеличивающееся давление топлива после выхода иглы на упор заставляет открыться дифференциальный клапан. Появившийся дополнительный объем разгружает топливную магистраль, давление в кармане распылителя падает и игла опускается в седло. Высокая скорость движения плунжера обеспечивает быстрое восстановление давления топлива и вторичный подъем иглы. В связи с тем, что давление открытия дифференциального клапана значительно превосходит давление закрытия, он остается открытым до окончания процесса впрыскивания.

2. При посадке запорной иглы форсунки в седло дифференциальный клапан выполняет демпфирование возникающих волн давления в системе, так как в этот момент он находится в промежуточном положении, а значение давления, при котором происходит посадка его в седло, меньше давления посадки запорной иглы форсунки.

3. При поддержании остаточного давления в системе топливо из компенсационной полости под воздействием пружины 2 вытесняется дифференциальным клапаном 3, тем самым создавая необходимое остаточное давление в трубопроводе высокого давления.

Применение данной конструкции распылителя позволяет эффективно использовать преимущества впрыскивания топлива методом соударяющихся струй, повышает экономичность двигателей и их энергетические показатели.

Формула изобретения

Распылитель форсунки двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, запорную иглу, сопловые отверстия, расположенные попарно таким образом, что каждая пара имеет одно отверстие в запорном конусе седла распылителя, а второе в колодце распылителя, и обеспечивающий впрыскивание топлива методом соударяющихся струй, отличающийся тем, что он снабжен пружиной, регулировочным винтом и дифференциальным клапаном с запорной конической поверхностью, корпус распылителя имеет компенсационную полость с запорной конической поверхностью для дифференциального клапана, выполненную параллельно оси запорной иглы и сообщающуюся с топливоподводящим каналом, дифференциальный клапан размещен в компенсационной полости и удерживается в нижнем положении пружиной, жесткость которой обеспечивает открытие клапана при давлении топлива, превосходящем давление подъема запорной иглы форсунки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для впрыска и распыливания жидкости и может быть использовано в различных тепловых двигателях, в силовых энергетических установках, в машинах и аппаратах химической промышленности, а также в ЖРД ракетно-космической техники, где требуется высокая точность поддержания заданного расхода компонента топлива

Изобретение относится к устройствам для впрыска и распыливания жидкости и может быть использовано в различных тепловых двигателях, в сопловых энергетических установках, в машинах и аппаратах химической промышленности, а также в ЖРД ракетно-космической техники, где требуется высокая точность поддержания заданного расхода компонента топлива

Изобретение относится к химическим аппаратам, к тепловым двигателям, в том числе к ЖРД, и другим аппаратам для смесеобразования

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и в газотурбинных двигателях

Изобретение относится к автомобильному машиностроению и может быть использовано при изготовлении дизелей

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность и долговечность форсунки

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в топливной аппаратуре

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в топливной аппаратуре дизелей

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к системам впрыска топлива в дизель

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к форсункам для многотопливных дизелей

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в конструкциях дизельных двигателей

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в различных отраслях, использующих дизельные двигатели

Изобретение относится к системам впрыска топлива дизельных двигателей. Предложена форсунка, содержащая корпус (1), полый распылитель (4) с коническим седлом (5) и каналы (2) и (3) подвода основного и запального топлива. В полости распылителя (4) размещена подпружиненная игла (11), в нижней части которой выполнена коническая запирающая поверхность, образующая с распылителем (4) подыгольный объем и полость смешения. В полости распылителя (4) выполнена распределительная полость (18), связанная с каналами (3) и (9) подвода топлива и с полостью смешения с помощью кольцевого канала (19). В теле иглы (11) выполнен осевой канал (20), связанный с радиальными каналами (21) и с каналами (7) и (8) подвода посредством кольцевой полости (22). При этом основное топливо подведено к полости (22) и каналу (20), а запальное топливо - к полости (18) и каналу (19). В средней части форсунки организована зона (26) дополнительного регулирования расхода запального топлива в виде ступенчатого участка кольцевого канала (19), который выполнен из работающих совместно выступа и соответствующей ему кольцевой проточки с использованием цилиндрических поверхностей распылителя (4) и иглы (11). Изобретение позволяет осуществлять коррекцию массового состава смеси, подаваемой в камеру сгорания дизеля в процессе рабочего цикла, а также улучшить мелкость распыливания топлива в периоды подъема и посадки запирающей иглы распылителя. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления двойным впрыском, включающий стадию, в которой с помощью устройства управления впрыском оценивают, выполняются ли в работающем с больше чем одним топливом двигателе заданные ранее условия выполнения логики переключения топлива, чтобы выполнить переключения топлива на привод посредством указанного топлива 1 или на привод посредством указанного топлива 2. Стадию, в которой, при выполнении указанных условий, за счет выполнения указанной логики переключения топлива, подают в цилиндр 1 двигателя в каждом цикле количество топлива по запрограммированной схеме, так что доля топлива, впрыскиваемого затронутой переключением форсункой увеличивается, в то время как доля топлива, впрыскиваемого не затронутой переключением форсункой уменьшается, а остальные цилиндры двигателя снабжают количеством топлива с последовательным повторением указанной схемы. Стадию, в которой выполняют участок схемы, в котором подаваемое по указанной схеме в указанный цилиндр 1 общее количество топлива впрыскивается затронутой переключением форсункой впрыска, и переключение топлива завершают, когда указанный участок схемы последовательно выполняется один раз во всех остальных цилиндрах. Также рассмотрено устройство для управления впрыском. Технический результат заключается в повышении эффективности переключения топлива. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к топливной аппаратуре. Форсунка содержит корпус и головку с каналами, полый распылитель с запирающим конусом, распыливающими отверстиями, каналами подвода, подпружиненную запирающую иглу, в распылителе выполнена распределительная полость, связанная с каналами подвода основного топлива, а также с полостью смешения посредством кольцевого канала, внутри запирающей иглы выполнен осевой канал, сообщенный с каналами подвода запального топлива посредством кольцевой полости, а также дополнительные радиальные каналы, выходящие одним концом в полость смешения, а другим - в осевой канал, один обратный клапан, установленный в линии каналов подвода запального топлива, включающая дополнительно выполненную в распылителе цилиндрическую проточку с образованием между распределительной и кольцевой полостями полости управления, которая сообщена с каналом подвода головки форсунки запального топлива, проточки, образованной между торцевыми поверхностями корпуса и головки форсунки. При работе форсунки можно значительно уменьшить объем энергоносителя, сосредоточенного в корпусе форсунки и распылителе, что увеличивает максимальное давление впрыскивания в период подачи основного топлива. Изобретение позволяет осуществлять коррекцию массового состава смеси, подаваемой в камеру сгорания дизеля в процессе рабочего цикла, а также улучшить мелкость распыливания топлива в периоды подъема и посадки запирающей иглы распылителя. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх