Транспортный дизель

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре дизелей. Технической задачей изобретения является снижение расхода топлива и улучшение экологических характеристик дизеля с камерой сгорания, диаметр горловины которой меньше диаметра камеры сгорания. Транспортный дизель содержит поршень с выполненной в нем камерой сгорания, цилиндр с головкой, насос с топливопроводом, форсунку с распылителем, ось которого наклонена к оси камеры сгорания. Распылитель состоит из корпуса и запирающей иглы. В корпусе выполнены распыливающие отверстия первой группы и дополнительно к ним - распыливающие отверстия второй группы. Входные кромки расплывающих отверстий расположены соответственно в подыгольном объеме и на запирающей конической поверхности. Геометрические оси отверстий первой группы образуют с осью распылителя большие углы, чем геометрические оси отверстий второй группы. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в дизелях.

Известен дизельный двигатель, содержащий поршень с камерой сгорания, цилиндр, головку цилиндра, насос высокого давления, форсунку, установленную асимметрично относительно оси камеры сгорания, распылитель, имеющие две группы распыляющих отверстий, ориентированных на ближние и дальние стенки камеры сгорания (см. авт. св. СССР 922302, МКИ F 02 M 61/00, опубл. 1982 г. ).

Эта конструкция позволяет улучшить экономические и экологические характеристики дизеля путем более рационального перераспределения топлива по зонам камеры сгорания.

Однако применительно к дизелю, у которого горловина камеры сгорания меньше, чем диаметр камеры сгорания, использование данной конструкции не дает желаемого результата в части улучшения экономичности и экологических характеристик.

Известен дизель, принятый в качестве прототипа, содержащий поршень с расположенной в нем камерой сгорания, диаметр горловины которой меньше диаметра камеры сгорания, расположенного у основания, форсунку с распылителем, ось которого наклонена относительно оси камеры сгорания. Данная камера сгорания известна как камера ЦНИДИ (см. кн. Иванченко Н.Н., Семенов Б.Н., Соколов В. С. Рабочий процесс дизелей с камерой в поршне. - Л.: Машиностроение, 1972 г. , с. 163, рис. 86-б). Она позволяет обеспечить высокую топливную экономичность дизеля благодаря качественному смесеобразованию, которое обеспечивается энергией воздушного заряда в случаях, когда распределение топлива по распыливающим отверстиям будет равномерное (см. там же, с. 144). Однако по условиям компоновки для ряда дизелей ось распылителя наклонена относительно оси камеры сгорания. В результате оси распыливающих отверстий имеют различные углы наклона к оси канала, подводящего топливо. Это приводит к тому, что коэффициенты расходов различных распыливающих отверстий имеют различные значения, что обеспечивает неравномерное распределение топлива по зонам камеры сгорания, в которых происходит смешение топлива и окислителя. Поэтому на режиме внешней скоростной характеристики у рассматриваемой модели дизеля имеются существенные резервы по улучшению его характеристик.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение расхода топлива и улучшение экологических характеристик дизеля с камерой сгорания, диаметр горловины которой меньше диаметра у основания камеры сгорания, путем оптимизации процесса подачи и распределения топлива по зонам камеры сгорания.

Для решения поставленной технической задачи транспортный дизель, содержащий цилиндр, поршень с выполненной в нем камерой сгорания, диаметр горловины которой меньше диаметра камеры сгорания, насос высокого давления с топливопроводом и головку цилиндра с форсункой и распылителем, ось которого наклонена к оси камеры сгорания, и имеющим одну группу распыливающих отверстий, входные кромки которых расположены в подыгольном объеме, согласно изобретению в распылителе дополнительно имеет распыливающие отверстия второй группы, входные кромки которых расположены на запирающей конической поверхности корпуса распылителя, причем геометрические оси распыливающих отверстий первой группы образуют с осью распылителя большие углы наклона, чем геометрические оси распыливающих отверстий второй группы.

Решение поставленной технической задачи в случае дизеля, у которого диаметр горловины камеры сгорания, выполненной в поршне, меньше диаметра камеры сгорания d_к, т.е. камеры сгорания типа ЦНИДИ, становится возможным благодаря определенному выбору соотношения углов β₁ и β₂, т.е. углов наклона осей соответствующих отверстий первой и второй групп к оси распылителя. Благодаря уточнению соотношения упомянутых углов наклона β₁ и β₂ распыливающих отверстий распылителя, для камер сгорания типа ЦНИДИ появляется возможность выровнять коэффициенты расхода топлива по обеим группам распыливающих отверстий, а следовательно, оптимизировать процессы подачи и распределения топлива по зонам камеры сгорания, что и приводит к снижению расхода топлива и улучшению экологических характеристик дизеля.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлена конструкция транспортного дизеля в сеч. Б-Б на фиг.2; на фиг.2 изображено сеч. А-А на фиг.1; на фиг.3 представлен вид 1 на фиг.1.

На чертежах приняты следующие обозначения: γ - угол наклона оси распылителя к оси камеры сгорания; α₁,α₂,α₃,α₄ - углы в плане, образованные осями распыливающих отверстий;β₁ и β₂ - соответствующие углы, образованные осями распыливающих отверстий первой и второй групп и осью распылителя; d_к - диаметр камеры сгорания у ее основания.

Транспортный дизель содержит поршень 1 с выполненной в нем камерой сгорания 2, цилиндр 3 и его головку 4, насос 5 высокого давления с топливопроводом 6, форсунку 7 с распылителем 8, геометрическая ось 9 которого наклонена относительно геометрической оси 10 камеры сгорания 2.

Распылитель 8 состоит из корпуса 11 и запирающей иглы 12. В корпусе 11 выполнена запирающая коническая поверхность 13, подыгольный объем 14 и две группы распыливающих отверстий 15 и 16 соответственно. При этом входные кромки 17 распыливающих отверстий 15 первой группы расположены в подыгольном объеме 14, а входные кромки 18 распыливающих отверстий 16 второй группы - на запирающей конической поверхности 13. Геометрические оси 19 отверстий 15 образуют с осью 20 распылителя 8 угол β₁, а геометрические оси 21 отверстий 16 - угол β₂. Геометрические оси 19 и 21 отверстий 15 и 16 соответственно образуют между собой углы α₁,α₂,α₃ и α₄ - углы в плане (см. фиг.2). Количество отверстий 15 и 16 каждой группы может быть различно. Запирающая игла 12 распылителя 8 имеет запирающую коническую поверхность 22.

Камера сгорания 2 имеет форму тела вращения, при этом диаметр горловины 23 камеры сгорания 2 меньше, чем диаметр камеры сгорания d_к, расположенный у нижнего основания 24.

Дизель четырехтактный и работает по известной схеме.

В конце такта сжатия из насоса 5 высокого давления по топливопроводу 6 топливо поступает к форсунке 7 и распылителю 8. При заданном и определенном давлении в форсунке 7 игла 12 поднимается и топливо поступает в камеру сгорания 2 дизеля через распыливающие отверстия 15 и 16 первой и второй групп.

Количество топлива, подаваемого в камеру сгорания 2 через различные распыливающие отверстия, зависит от их гидравлических характеристик, которые определяются углами β₁ и β₂, а следовательно, углом γ - углом наклона оси распылителя 8 к оси камеры сгорания 2, а кроме этого и количеством распыливающих отверстий 15 и 16 в каждой группе, геометрическими параметрами распылителя 8 и режимом работы дизеля. Факторы, определяющие распределение топлива по отверстиям, уточняются в процессе доводки дизеля и подбираются таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение энергоносителя по зонам камеры сгорания на режиме внешней скоростной характеристик дизеля. Что касается значений угла наклона оси распылителя форсунки к оси камеры сгорания γ, то как известно, они лежат в интервале 15^o<γ<55, что является оптимальным для дизелей с конструкцией камеры сгорания типа ЦНИДИ.

Опыты показывают, что в случае γ=0 при равных значениях β₁ и β₂, на режиме внешней скоростной характеристики дизеля через отверстия 15 первой группы будет подаваться большее количество топлива, чем через отверстия 16 второй группы. Это объясняется влиянием скоростного напора на расход топлива.

При увеличении угла наклона оси распылителя форсунки к оси камеры сгорания, т. е. при увеличении угла γ необходимо и увеличение угла β₁ и соответствующее уменьшение угла β₂. Это приводит к тому, что гидравлические потери при входе топлива в отверстия 15 первой группы увеличиваются, а в отверстие 16 второй группы уменьшаются. В результате разница в подаче топлива уменьшается, и в интервале значений 15^o<γ<55 распределение топлива по отверстиям на режиме внешней скоростной характеристики быстроходного дизеля практически выравнивается. Этим достигается наилучшие топливная экономичность и экологические характеристики рабочего процесса.

Таким образом, при выполнении в распылителе форсунки дизеля с камерой типа ЦНИДИ распыливающих отверстий второй группы в дополнение к распыливающим отверстиям первой группы, угол наклона геометрической оси которых к оси распылителя выбирается большим, чем соответствующий угол наклона распыливающих отверстий второй группы, достигаются лучшие топливная экономичность и экологические характеристики.

Формула изобретения

Транспортный дизель, содержащий цилиндр, поршень с выполненной в нем камерой сгорания, диаметр горловины которой меньше диаметра камеры сгорания, насос высокого давления с топливопроводом и головку цилиндра с форсункой и распылителем, ось которого наклонена к оси камеры сгорания, имеющим одну группу распыливающих отверстий, входные кромки которых расположены в подыгольном объеме, отличающийся тем, что в распылителе дополнительно выполнены распыливающие отверстия второй группы, входные кромки которых расположены на запирающей конической поверхности корпуса распылителя, причем, геометрические оси распыливающих отверстий первой группы образуют с осью распылителя большие углы наклона, чем геометрические оси распыливающих отверстий второй группы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3