Форсунка для впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к топливной аппаратуре дизельных двигателей, а именно к форсункам для впрыска топлива в камеру сгорания дизеля, и может быть использовано в тепловозостроении, судостроении, тракторостроении, автомобилестроении. Форсунка содержит полый корпус с коническим седлом, предсопловым каналом, соплом, каналом подвода топлива, ограничителем хода иглы, размещенные в полости корпуса запорную пружину, иглу с запорной и цилиндрической частями, размещенными последовательно по потоку, причем игла размещена соосно с соплом с образованием зазора между торцом со стороны ее запорной части и ограничителем хода иглы, элементы закрутки потока выполнены в виде винтовой цилиндрической многозаходной пружины, размещенной на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, а выходные участки многозаходной цилиндрической пружины имеют возможность свободного перемещения в пазах, выполненных на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, причем в исходном положении витки многозаходной винтовой цилиндрической пружины вплотную прилегают друг к другу. Изобретение позволяет улучшить распыл топлива во всем диапазоне режимов работы дизеля за счет саморегулирования давления топливного потока на входе в предсопловой канал. 6 ил.

Изобретение относится к топливной аппаратуре дизельных двигателей, а именно к форсункам для впрыска топлива в камеру сгорания дизеля, и может быть использовано в тепловозостроении, судостроении, тракторостроении, автомобилестроении.

Форсунки, используемые для подачи топлива в камеру сгорания в мелко распыленном виде, разделяются на форсунки, в которых впрыскивание топлива осуществляется без его предварительного закручивания вокруг оси, вдоль которой происходит его движение, и форсунки с закручиванием топлива, позволяющие достичь более тонкого распыла, что повышает экономичность работы дизельного двигателя и снижает объем вредных выбросов в атмосферу.

Известен распылитель форсунки для дизельного двигателя, содержащий корпус с каналом подвода топлива, сопловым отверстием, двумя соосными седлами, разделенными кольцевой проточкой, полый запорный клапан, выполненный в виде втулки с боковыми внутренней и наружной направляющими поверхностями, дифференциальной площадкой и запорной поверхностью, взаимодействующей с седлом, и установленный в корпусе распылителя с образованием надыгольной и подыгольной камер, и запорную иглу с направляющей и запорной поверхностью и дифференциальной площадкой, размещенную в полости запорного клапана и прецизионно сопряженную своей направляющей поверхностью последнего, причем запорная поверхность иглы взаимодействует с седлом, расположенным у соплового отверстия, а подыгольная камера сообщена с каналом подвода топлива, причем, с целью оптимизации характеристики распыливания топлива в процессе впрыскивания, на запорной поверхности запорного клапана выполнены тангенциальные каналы, сообщающие подыгольную камеру с кольцевой проточкой, а сопловое отверстие выполнено центральным /1/.

Недостатком данного технического решения являются значительные потери скорости топливных струй, поступивших в сопловой наконечник, за счет трения о стенки канала и поверхность иглы, что существенно ухудшает распыл топлива и, следовательно, влечет за собой неустойчивую работу дизеля, перерасход топлива и увеличение объема вредных выбросов в атмосферу.

Известна форсунка для впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая полый корпус с коническим седлом, предсопловым каналом, соплом, каналом подвода топлива, ограничителем хода иглы, размещенные в полости корпуса запорную пружину, иглу с запорной и цилиндрической частями, расположенными последовательно по потоку, причем цилиндрическая часть иглы расположена в предсопловом канале с образованием кольцевого канала, элементы закрутки потока, причем игла размещена соосно с соплом с образованием зазора между торцом со стороны ее запорной части и ограничителем хода иглы, элементы закрутки потока выполнены в виде винтовых лопастей, установленных на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала /2/.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является невозможность регулировки межлопастного зазора в зависимости от давления потока топлива, поступающего в предсопловой канал, следствием чего является ухудшение распыла топлива в конце процесса впрыска.

Целью предполагаемого изобретения является улучшение распыла во всем диапазоне режимов работы дизеля за счет саморегулирования давления топливного потока на входе в предсопловой канал.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем полый корпус с коническим седлом, предсопловым каналом, соплом, каналом подвода топлива, ограничителем хода иглы, размещенные в полости корпуса запорную пружину, иглу с запорной и цилиндрической частями, расположенными последовательно по потоку, причем цилиндрическая часть иглы расположена в предсопловом канале с образованием кольцевого канала, элементы закрутки потока, причем игла размещена соосно с соплом с образованием зазора между торцом со стороны ее запорной части и ограничителем хода иглы, элементы закрутки потока выполнены в виде винтовой цилиндрической многозаходной пружины, размещенной на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, причем входные участки винтовой цилиндрической многозаходной пружины жестко закреплены на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, а выходные участки винтовой цилиндрической многозаходной пружины имеют возможность свободного перемещения в пазах, выполненных на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, причем в исходном положении витки винтовой цилиндрической многозаходной пружины вплотную прилегают друг к другу.

При исследовании отличительных признаков описываемой форсунки дизельного двигателя не выявлено аналогичных технических решений, позволяющих улучшить распыл топлива во всем диапазоне режимов работы дизельного двигателя.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Данная конструкция позволяет снизить расход топлива дизелем и сократить объем вредных выбросов в окружающую среду.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где изображены: на фиг. 1-форсунка с винтовой цилиндрической многозаходной пружиной, установленной на цилиндрической части иглы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - форсунка с винтовой цилиндрической многозаходной пружиной, установленной на внутренней поверхности предсоплового канала; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4.

Форсунка содержит корпус 1 с коническим седлом 2, предсопловым каналом 3, соплом 4, каналом подвода топлива 5, подыгольную камеру 6, ограничитель 7 хода иглы 8, иглу 8 с запорной частью 9 и цилиндрической частью 10, размещенную в полости корпуса 1, элементы закрутки потока в виде винтовой цилиндрической многозаходной пружины 11, размещенной после запорной части 9 иглы 8 по направлению движения топливного потока на цилиндрической части 10 иглы 8 или на внутренней поверхности предсоплового канала 3, запорную пружину 12.

Форсунка работает следующим образом.

Топливо под давлением по каналу 5 подается в подыгольную камеру 6. По достижении в камере 6 давления, равного начальному давлению впрыска, игла 8, преодолевая сопротивление запорной пружины 12, поднимается до тех пор, пока не упрется в ограничитель 7, а топливо через зазор между запорной частью 9 и седлом 2 проникает в кольцевой канал, образованный цилиндрической частью 10 иглы 8 и поверхностью предсоплового канала 3 и, разжимая витки винтовой цилиндрической многозаходной пружины 11, проходит между ними, приобретая вращательное движение, и поступает через сопловое отверстие 4 в камеру сгорания.

В конце процесса впрыска давления топлива в подыгольной камере 6 снижается, в результате чего воздействие потока топлива на витки винтовой цилиндрической многозаходной пружины 11 ослабевает и зазор между витками пружины 11 уменьшается, обеспечивая поддержание высокого давления в подыгольной камере 6.

По окончании процесса подачи топлива игла 8 опускается на седло 2 и перекрывает запорной частью 9 поступление топлива в кольцевой канал и сопло 4. Впрыскивание топлива в камеру сгорания прекращается.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в улучшении распыла топлива во всем диапазоне режимов работы дизельного двигателя, что позволяет повысить экономичность работы дизеля и сократить объем вредных выбросов в атмосферу.

Источники информации, использованные при экспертизе 1. СССР, патент N1746043 F 02 М 61/10, Распылитель форсунки для дизельного двигателя, М. Н. Кухарев, М. В. Кольцов, И.В. Журавец и др. Опубл. 07.07.92. БИ N25.

2. Россия, патент N 20526554 F 02 V 61/10, Форсунка для впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, В.В. Никулин. Опубл. 20.01.96. БИ N 2 (прототип).

Формула изобретения

Форсунка для впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая полый корпус с коническим седлом, предсопловым каналом, соплом, каналом подвода топлива, ограничителем хода иглы, размещенные в полости корпуса запорную пружину, иглу с запорной и цилиндрической частями, расположенными последовательно по потоку, причем цилиндрическая часть иглы расположена в предсопловом канале с образованием кольцевого канала, элементы закрутки потока, причем игла размещена соосно с соплом с образованием зазора между торцом со стороны ее запорной части и ограничителем хода иглы, отличающаяся тем, что элементы закрутки потока выполнены в виде винтовой цилиндрической многозаходной пружины, размещенной на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, причем входные участки винтовой цилиндрической многозаходной пружины жестко закреплены на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, а выходные участки винтовой цилиндрической многозаходной пружины имеют возможность свободного перемещения в пазах, выполненных на цилиндрической части иглы или на поверхности предсоплового канала, причем в исходном положении витки винтовой цилиндрической многозаходной пружины вплотную прилегают друг к другу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6