Форсунка для дизеля

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам впрыска топлива. Изобретение позволяет упростить конструкцию форсунки и технологию ее изготовления, повысить ее надежность, долговечность и стабильность работы. Форсунка содержит корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива с щелевым топливным фильтром, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, проставку с топливоподводящим каналом, фигурную накидную гайку и шайбы регулировки давления начала впрыскивания. Запорная игла размещена в корпусе распылителя. Укороченная нажимная штанга сопряжена с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной с другой стороны. В корпусе форсунки имеется герметичная топливная полость, в которой размещены запорная пружина, нажимная штанга и упругий элемент из эластомера. Элемент из эластомера размещен внутри пружины и жестко связан с корпусом форсунки, но не касается витков пружины. Элемент из эластомера имеет герметичную газовую полость. Объем полости больше максимально возможных протечек топлива при впрыскивании из подыгольной полости распылителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей.

Известна 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 [1].

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 уплотняющего элемента не способствуют хорошему теплоотводу, а наличие двух центрирующих поясков иглы затрудняют технологию заливки эластомера при изготовлении распылителя.

Известна также форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподводящим 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 [2].

Недостатком известной форсунки является необходимость в технологии изготовления форсунки предусмотреть заливку уплотняющего элемента из эластомера и жесткого его соединения с наружной боковой поверхностью нажимной штанги и внутренней поверхностью корпуса форсунки, а также установление довольно точного взаимного расположения нажимной штанги и корпуса форсунки при заливке эластомера. Кроме того, конструкция форсунки не может быть реализована при укороченной нажимной штанге.

Из известных наиболее близкой по конструкции является форсунка для дизеля, содержащая корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива с щелевым топливным фильтром, корпус распылителя с топливоподающим каналом и подыгольной полостью, размещенную в корпусе распылителя запорную иглу, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной с другой стороны, проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку, шайбы регулировки давления начала впрыскивания топлива и штуцер сливной системы [3].

Недостатком известной форсунки является необходимость в топливоподающей аппаратуре дизеля иметь систему слива топлива, просочившегося во время впрыскивания через уплотняющий зазор между запорной иглой и корпусом распылителя, а также, что протечки топлива через этот зазор происходят только в одном направлении из подыгольной полости распылителя в надыгольную при наличии системы слива топлива.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции и технологии изготовления форсунки, повышения ее надежности, долговечности и стабильности работы.

Техническая задача решается за счет того, что форсунка для дизеля, содержащая корпус с топливоподводящим каналом, штуцером подвода топлива с щелевым топливным фильтром, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, размещенную в корпусе распылителя запорную иглу, укороченную нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной с другой стороны, проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку и шайбы регулировки давления начала впрыскивания топлива, согласно изобретению форсунка в корпусе имеет герметичную топливную полость, в которой размещены запорная пружина, нажимная штанга и упругий элемент из эластомера, размещенный внутри пружины и жестко связанный с корпусом форсунки, но не касающийся витков пружины. При этом упругий элемент из эластомера может иметь герметичную газовую полость, объем которой больше максимально возможных протечек топлива при впрыскивании из подыгольной полости распылителя в надыгольную.

Техническая сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показана заявляемая форсунка, продольный разрез; на фиг.2 - вариант упругого элемента форсунки.

Заявляемая форсунка для дизеля содержит корпус 1 с топливоподводящим каналом 2, штуцером подвода топлива 3 и щелевым топливным фильтром 4, корпус распылителя 5 с топливоподводящим каналом 2 и подыгольной полостью 6, размещенную в корпусе распылителя запорную иглу 7, укороченную нажимную штангу 8, сопряженную с запорной иглой 7 с одной стороны и с запорной пружиной 9 с другой стороны, проставку 10 с топливоподводящим каналом 2, размещенную между корпусом форсунки 1 и корпусом распылителя 5, фигурную накидную гайку 11 и шайбы регулировки давления начала впрыскивания форсунки 12, снабжена герметичной топливной полостью 13, в которой размещены запорная пружина 9, укороченная нажимная штанга 8 и упругий элемент из эластомера 14, размещенный внутри пружины и жестко связанный с корпусом форсунки, но не касающийся витков пружины, а объем герметичной топливной полости 13 меньше объема топливной полости, включающей объем подыгольной полости распылителя, объем топливоподводящих каналов форсунки, объем трубопровода высокого давления и объем штуцера топливного насоса до запорной части нагнетательного клапана топливного насоса (в дальнейшем описании - объем топливной полости линии высокого давления) (на чертеже не показан).

В предлагаемой конструкции форсунки отсутствует система слива топлива, просочившегося в процессе впрыскивания через зазор между запорной иглой 7 и поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5.

Регулирование давления начала впрыскивания форсунки осуществляется подбором количества шайб 12.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом.

Топливо подается по топливоподводящим каналам 2 через щелевой топливный фильтр 4 в подыгольную полость 6 распылителя. При достижении давления топлива в полости 6 уровня давления начала впрыскивания запорная игла 7, преодолевая усилие запорной пружины 9, передаваемое через укороченную нажимную штангу 8, поднимается, открывая доступ топлива к распыливающему сопловому отверстию. Происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля.

При прекращении подачи топлива насосом (на чертеже не показан) давление в подыгольной полости 6 снижается, запорная игла 7 под действием упругих деформаций пружины 9 опускается, перекрывая доступ топлива к распыливающему сопловому отверстию. Впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля прекращается. Топливо, просочившееся через зазор между запорной иглой 7 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5, попадает в герметичную топливную полость 13 форсунки в период впрыскивания, создавая в ней повышенное давление. При этом протечки топлива через зазор в распылителе в процессе впрыскивания снижаются от начала впрыскивания до его окончания, а давление топлива в полости 13 нарастает от начала впрыскивания до его окончания.

После окончания впрыскивания под действием повышенного давления топлива в герметичной полости 13 форсунки начинаются протечки топлива через зазор между запорной иглой 7 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5 в обратном направлении, то есть из герметичной топливной полости 13 форсунки в топливную полость линии высокого давления, в которой в момент окончания процесса впрыскивания создается низкое давление за счет процесса разгрузки. В период времени до следующего процесса впрыскивания давление топлива в топливной полости линии высокого давления нарастает за счет протечек из герметичной топливной полости 13 форсунки через зазор между запорной иглой 7 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 5.

Как известно, в топливных полостях форсунки, топливопроводе высокого давления и штуцере топливного насоса в разделенных топливоподающих системах дизелей в процессе работы возникают и присутствуют небольшие газовые пузырьки, состоящие из воздуха и паров топлива. Количество и размеры этих пузырьков зависят от давления топлива. С увеличением давления топлива количество и размеры этих пузырьков уменьшаются. При значительном давлении они почти исчезают. Причем по всему объему топлива они распределяются равномерно.

В заявляемой форсунке для дизеля нет сливной системы, в связи с этим для нормальной работы топливоподающей аппаратуры без гидравлического запирания форсунки необходимо, чтобы протечки топлива в процессе впрыскивания в герметичную топливную полость 13 форсунки через уплотняющую часть распылителя по объему равнялись протечкам топлива из герметичной топливной полости 13 форсунки в топливную полость линии высокого давления в период времени между впрыскиваниями.

В период времени между впрыскиваниями к началу следующего впрыскивания увеличение объема упругого элемента из эластомера в герметичной полости форсунки и суммарный объем газовых пузырьков в топливной полости линии высокого давления после отсечки должен быть больше максимально допустимых протечек топлива из подыгольной в надыгольную полости распылителя в процессе впрыскивания и наоборот из надыгольной в подыгольную полости распылителя между процессами впрыскивания при работе топливоподающей аппаратуры на всех режимах работы дизеля для исключения гидравлического запирания форсунки. Благодаря наличию упругого элемента из эластомера объем герметичной топливной полости форсунки может быть в 2-3 раза меньше объема топливной полости линии высокого давления.

Во время впрыскивания в герметичной полости 13 форсунки давление топлива нарастает за счет протечки топлива через уплотняющую часть распылителя из подыгольной полости в надыгольную. При этом объем упругого элемента из эластомера уменьшается за счет объемного сжатия. Сжимаемостью топлива и упругостью элементов конструкции форсунки можно пренебречь, ввиду их малости, а при наличии некоторого количества газовых пузырьков в самом начале впрыскивания за счет повышения давления они быстро исчезают.

После окончания впрыскивания в топливной полости линии высокого давления за счет разгрузки ее нагнетательным клапаном топливного насоса давление резко падает и в ней образуются газовые пузырьки. Суммарный объем образующихся газовых пузырьков не должен быть меньше протечки топлива в период между впрыскиванием из герметичной полости форсунки в топливную полость линии высокого давления, что обеспечивается подбором разгружающей способности нагнетательного клапана топливного насоса.

В момент окончания впрыскивания, кроме усилия запорной пружины форсунки, возникает дополнительное усилие, действующее на запорную иглу благодаря давлению топлива в герметичной топливной полости 13 форсунки, что улучшает динамику процесса окончания впрыскивания и способствует повышению стабильности и надежности работы, а также повышению экономичности дизеля.

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 запорной иглой и корпусом распылителя от загрязнений, возникающих в процессе работы дизеля, что значительно снижает вероятность зависания запорной иглы распылителя в процессе эксплуатации.

Образование газовых пузырьков в топливной полости линии высокого давления снижает стабильность работы топливоподающей аппаратуры дизеля, снижается при этом цикловая подача и уменьшается угол опережения впрыскивания топлива. В заявляемой форсунке за счет протечки топлива из герметичной полости форсунки в период времени между впрыскиваниями в топливную полость линии высокого давления давление топлива в ней возрастает и к началу следующего процесса впрыскивания количество и размер газовых пузырьков уменьшаются или исчезают вообще. Это приводит к повышению стабильности работы топливоподающей аппаратуры и дизеля в целом.

Таким образом, предложенное изобретение упрощает конструкцию форсунки и технологию ее изготовления, повышает ее надежность, долговечность и стабильность работы.

Источники информации 1. Патент РФ 1838661, кл. F 02 M 61/00, 08.07.91.

2. Патент РФ 2162543, кл. F 02 M 61/00, 21.04.99.

3. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. Справочник. Л., Машиностроение, 1990, с. 162 (прототип).

Формула изобретения

1. Форсунка для дизеля, содержащая корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива с щелевым топливным фильтром, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, размещенную в корпусе распылителя запорную иглу, укороченную нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной - с другой стороны, проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку и шайбы регулировки давления начала впрыскивания топлива, отличающаяся тем, что в корпусе форсунки имеется герметичная топливная полость, в которой размещены запорная пружина и нажимная штанга и упругий элемент из эластомера, размещенный внутри пружины и жестко связанный с корпусом форсунки, но не касающийся витков пружины.

2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что упругий элемент из эластомера имеет герметичную газовую полость, объем которой больше максимально возможных протечек топлива при впрыскивании из подыгольной полости распылителя в надыгольную.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2