Форсунка для дизеля

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность форсунок, повысить стабильность регулировок форсунки, упростить конструкцию системы топливоподачи. Форсунка содержит полый корпус с топливоподающим каналом, полый распылитель с сопловым отверстием, подпружиненную запорную иглу, размещенную в полости распылителя с концевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и уплотняющий элемент из эластомера. Форсунка снабжена нажимной штангой, размещенной в корпусе форсунки коаксиально с радиальным зазором. Уплотняющий элемент из эластомера размещен в радиальном зазоре и жестко связан с наружной боковой поверхностью нажимной штанги и внутренней поверхностью корпуса форсунки. Между нижней торцевой поверхностью уплотняющего элемента и верхней торцевой поверхностью иглы распылителя выполнен зазор с образованием герметичной топливной полости, а запорная игла подпружинена через нажимную штангу. 1 ил.

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

Известна форсунка для дизеля с распылителем, содержащим 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 [1].

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 корпуса запорной иглы относительно корпуса распылителя при значительном осевом биении, а уплотняющий элемент из эластомера размещен в наиболее нагретой зоне форсунки-распылителе.

Из известных наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является форсунка для дизеля с распылителем, имеющим запорный орган в виде иглы, расположенной в корпусе, и топливной полостью, герметично замкнутой эластичным элементом, выполненным из эластомера и жестко связанным с иглой и корпусом распылителя. Корпус распылителя снабжен параллельными противолежащими канавками и выемками для размещения уплотнительного элемента, который герметично перекрывает топливную полость и работает аналогично мембране, причем уплотнительный элемент размещен во втулке, встроенной в корпус распылителя с возможностью извлечения вместе с запорной иглой [2].

Недостатком известной форсунки является размещение уплотняющего элемента в распылителе, имеющем при работе дизеля наиболее высокую температуру по сравнению с другими деталями форсунки. Кроме того, ограниченные размеры распылителя и уплотнительного элемента не способствуют хорошему теплоотводу, а наличие двух центрирующих поясков иглы затрудняют технологию заливки эластомера при изготовлении распылителя.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и долговечности форсунки, повышение стабильности регулировок форсунки, упрощение конструкции системы топливоподачи.

Техническая задача решается за счет того, что форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподающим каналом, полый распылитель с сопловым отверстием, подпружиненную запорную иглу, размещенную в полости распылителя с кольцевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и уплотняющий элемент из эластомера, снабжена нажимной штангой, размещенной в корпусе форсунки коаксиально с радиальным зазором, уплотняющий элемент из эластомера размещен в радиальном зазоре и жестко связан с наружной боковой поверхностью нажимной штанги и внутренней поверхностью корпуса форсунки, причем между нижней торцевой поверхностью уплотняющего элемента и верхней торцевой поверхностью иглы распылителя выполнен зазор с образованием герметичной топливной полости, а запорная игла подпружинена через нажимную штангу.

Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где показан заявляемый объект-форсунка для дизеля.

Заявляемая форсунка для дизеля содержит корпус 1 с сопловым отверстием 2 и подводящим каналом 3, корпус распылителя 4 с размещенной в нем запорной иглой 5, нажимную штангу 6, сопряженную с запорной иглой 4 с одной стороны и с запорной пружиной 7 - с другой стороны, регулировочный стакан 8 с контргайкой 9, регулировочный штифт 10 с контргайкой 11. Нажимная штанга 6 размещена в корпусе форсунки 1 коаксиально с радиальным зазором, в котором размещен уплотняющий элемент 12 из эластомера, жестко связанный с наружной боковой поверхностью 13 штанги 6 и внутренней поверхностью 14 корпуса форсунки 1, а между уплотняющим элементом 12 и иглой распылителя 5 предусмотрена полость 15. Уплотняющий элемент 12 жестко связан с наружной боковой поверхностью 13 нажимной штанги 6 и внутренней поверхностью 14 корпуса форсунки 1 в результате адгезионного сцепления эластомера с этими поверхностями. Поскольку уплотняющий элемент 12 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 нажимной штанге и корпусу форсунки весьма значительная. Толщина уплотняющего элемента определяется из условия соблюдения допустимых напряжений сдвига используемого материала уплотняющего элемента при знакопеременной динамической нагрузке.

Регулирование давления начала впрыскивания форсунки осуществляется перемещением регулировочного стакана 8 в отверстии верхней части корпуса форсунки 1. Фиксирование регулировки осуществляется посредством контргайки 9. Регулировочный штифт 10 при этой операции должен быть вывернут с тем, чтобы его торец не касался нажимной штанги 6.

Регулирование максимального хода h иглы распылителя 4 осуществляется посредством перемещения регулировочного штифта 10 в резьбовом отверстии стакана 8. Фиксирование регулировки осуществляется посредством контргайки 11. Возможность выбора в заявляемой форсунке величины максимального хода иглы распылителя расширяет функциональные возможности ее.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом.

Топливо подается по топливоподводящему каналу 3 в подыгольную полость 16. При достижении давления топлива в корпусе форсунки 1,уровня давления начала впрыскивания запорная игла 5, преодолевая усилие запорной пружины 7, передаваемое через нажимную штангу 6, поднимается, открывая доступ топлива к распыливающему сопловому отверстию 2. Происходит впрыскивание топлива в цилиндр дизеля.

При прекращении подачи топлива насосом (на чертеже не показан) давление в подыгольной полости 16 снижается, запорная игла 5 под действием упругих деформаций пружины 7 и уплотняющего элемента 12 опускается, перекрывая доступ топлива к распыливающему сопловому отверстию 2. Впрыскивание топлива в цилиндр дизеля прекращается. Топливо, просочившееся через зазор между иглой 5 и внутренней поверхностью корпуса распылителя 3, собирается в полости 15 в период впрыскивания, создавая в ней повышенное давление. После окончания впрыскивания под действием этого давления начинается протечка топлива через этот же зазор в обратном направлении, то - есть из полости 15 в подыгольную камеру, соединенную топливоподающим каналом 2 с трубопроводом высокого давления (на чертеже не показан) системы топливоподачи.

Время процесса впрыскивания для четырехтактного дизеля составляет 4-5% от времени, когда трубопровод высокого давления и топливоподводящий канал с подыгольной камерой находятся в разгруженном от давления состоянии. В связи с этим обстоятельством на протечку топлива из полости 15 в подыгольную камеру 16 отводится между процессами впрыскивания значительное время, в течение которого давление топлива в полости 15 снижается до уровня топлива в трубопроводе высокого давления и корпусе форсунки между впрыскиваниями.

Таким образом, предложенная конструкция форсунки делает систему топливоподачи бессливной, что существенно упрощает конструкцию и удешевляет ее. Кроме того, бессливная конструкция форсунки снижает эксплуатационные затраты и повышает экономичность дизеля за счет снижения потерь топлива при эксплуатации. Колебательные процессы в подвижной системе, в том числе и собственные колебания запорной пружины, при работе форсунки будут демпфироваться уплотняющим элементом 12, благодаря чему снижается возможность подскакивания запорной иглы на седле в процессе окончания впрыскивания топлива и исключается появление подвпрысков топлива. Наличие уплотняющего элемента, который в процессе впрыскивания частично выполняет функцию упругого элемента, позволяет использовать в форсунке менее жесткую пружину, а следовательно, и имеющую меньшую массу, а также снизить массу нажимной штанги. В момент окончания впрыскивания, кроме усилия пружины и усилия от упругости уплотняющего элемента, возникает дополнительное усилие, действующее на иглу, благодаря давлению топлива в полости 15. Все перечисленное улучшает динамику процесса окончания впрыскивания и приводит к повышению стабильности и надежности работы, а также к повышению экономичности дизеля.

Заявляемая конструкция форсунки позволяет снизить жесткие требования по гидравлической плотности распылителя и упростить технологию, а следовательно, и затраты на его изготовление.

Снижение гидравлической плотности распылителя и протечки топлива в зазоре между запорной иглой и корпусом распылителя в противоположных направлениях в процессе впрыскивания и промежутках между впрыскиваниями создают благоприятные условия для очистки зазора между иглой и корпусом распылителя от загрязнений, возникающих в процессе работы двигателя, что значительно снижает вероятность зависания иглы распылителя.

Заявляемая конструкция форсунки позволяет регулировать величину максимального хода иглы распылителя, что расширяет ее aункциональные возможности.

Источники информации 1. Авт. св. СССР N 1543109, кл. F 02 M 61\00, 11. 03. 88, публ. БИ N 6, 1980.

2. Патент РФ N 1838661, кл. F 02 M 61/00, 08.07.91, публ. БИ 32, 1993 (прототип).

Формула изобретения

Форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподающим каналом, полый распылитель с сопловым отверстием, подпружиненную запорную иглу, размещенную в полости распылителя с кольцевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и уплотняющий элемент из эластомера, отличающаяся тем, что она снабжена нажимной штангой, размещенной в корпусе форсунки коаксиально с радиальным зазором, уплотняющий элемент из эластомера размещен в радиальном зазоре и жестко связан с наружной боковой поверхностью нажимной штанги и внутренней поверхностью корпуса форсунки, причем между нижней торцевой поверхностью уплотняющего элемента и верхней торцевой поверхностью иглы распылителя выполнен зазор с образованием герметичной топливной полости, а запорная игла подпружинена через нажимную штангу.

РИСУНКИ

Рисунок 1