Распылитель штифтовой форсунки

Изобретение относится к двигателестроению и, в частности, может использоваться в топливной аппаратуре двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Изобретение направлено на повышение качества распределения топлива по объему камеры сгорания на этапе впрыска. Распылитель штифтовой форсунки состоит из корпуса распылителя, штифта, на конце которого имеются перекрывающиеся металлические лепестки, образующие замкнутую коническую поверхность. В сопловом канале устанавливаются заподлицо с поверхностью соединенные со схемой управления пьезокварцевые элементы таким образом, что они имеют возможность при подаче на них напряжения воздействовать на поверхность металлических лепестков, что обеспечивает изменение угла при их вершине с возможностью изменения направления развития топливного факела. Это приводит к равномерному распределению топлива и к улучшению пусковых качеств дизеля, его скоростной и мощностной характеристик. 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению и, в частности, может использоваться в топливной аппаратуре двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Известны распылители штифтовых форсунок дизелей (А.С.Лышевский. Системы питания дизелей. М: Машиностроение, 1981, с.130-131), в которых используются обычно распылители цилиндрическими, одноконусными и двухконусными штифтами, которые находятся в корпусе распылителя.

Недостатком этих распылителей является неравномерность распределения топлива в объеме камеры сгорания на этапе впрыска, так как топливо распространяется в форме конусообразных полых факелов, угол при вершине которых почти не изменяется в процессе впрыска, что приводит к наличию зон с повышенной концентрацией топлива. Неравномерность распределения топлива на этапе впрыска снижает коэффициент использования объема камеры сгорания и увеличивает время, необходимое для качественного смесеобразования. Это является причиной ухудшения экономических и экологических характеристик дизеля.

Известен распылитель штифтовой форсунки (Патент RU №2115015, кл. F02М 61/10), выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус распылителя, на конце которого имеются перекрывающиеся металлические лепестки, образующие замкнутую поверхность и др.

Недостатками этого распылителя является подтекание топлива из соплового канала в конце этапа впрыска, так как перекрывающиеся металлические лепестки упираются в упорные выступы, которые не позволяют им прижиматься к краям корпуса распылителя и тем самым закрывать сопловой канал по завершению впрыска. Это приводит к ухудшению экономических и экологических характеристик дизеля. Кроме того, отсутствие автоматизированного управления изменения угла при вершине головки штифта приводит к низкому качеству смесеобразования.

Изобретение направлено на повышение качества распределения топлива по объему камеры сгорания на этапе впрыска и улучшение топливной экономичности и экологичности дизеля.

Решение поставленной задачи достигается тем, что распылитель штифтовой форсунки состоит из корпуса распылителя, штифта, на конце которого имеются перекрывающиеся металлические лепестки, образующие замкнутую коническую поверхность, в сопловом канале устанавливаются заподлицо с поверхностью соединенные со схемой управления пьезокварцевые элементы таким образом, что они имеют возможность при подаче на них напряжения воздействовать на поверхность металлических лепестков, что обеспечивает изменение угла при их вершине с возможностью изменения направления развития топливного факела.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение позволяет значительно повысить надежность топливной аппаратуры, а также максимальные скорости диффузионного сгорания и, следовательно, индикаторный КПД и экономичность дизеля при высоких значениях коэффициента избытка воздуха. Это достигается тем, что в распылителе штифтовой форсунки вместо упорных выступов введены пьезокварцевые элементы, при подаче на них управляющего тока со схемы управления обеспечивается более равномерное распределение топлива по объему камеры сгорания при больших цикловых подачах топлива за счет увеличения скорости «раскрытия» и «схлопывания» перекрывающихся металлических лепестков, при этом осуществляется регулирование во временном интервале раскрытия угла топливного факела.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображен общий вид распылителя штифтовой форсунки; на фиг.2 - разрез А-А.

Распылитель штифтовой форсунки состоит из корпуса распылителя 3, штифта 5 с головкой, состоящей из перекрывающихся металлических лепестков 4, пьезокварцевых элементов 8, установленных в сопловом канале 6 заподлицо с поверхностью, к которым по проводникам 7 подводится напряжение, подводящего канала 1 и подыгольного объема 2. Пьезокварцевые элементы изготовляются, например, из сегнетоэлектрических кристаллов типа KDP, имеющих значительные коэффициенты расширения.

Распылитель штифтовой форсунки работает следующим образом. Топливо поступает по топливоподводящему каналу 1 в подыгольный объем 2, где создается давление, которое способствует поднятию штифта 5, что позволяет топливу поступать в сопловой канал 6. На выходе из соплового канала 6 струя топлива попадает на головку штифта 4, а от нее в камеру сгорания, где приобретает форму полого конуса, угол при вершине которого зависит от угла раскрытия головки штифта.

При поднятии штифта 5 подается напряжение на пьезокварцевые элементы, они, деформируясь, воздействуют на перекрывающиеся металлические лепестки 4, что приводит их к «схлопыванию», и образуется угол при вершине головки β₁. При прекращении подачи топлива давление в подыгольном объеме 2 падает и штифт 5 опускается. Параллельно прекращается подача напряжения на пьезокварцевые элементы, они прекращают воздействовать на перекрывающиеся металлические лепестки 4, которые в свою очередь «раскрываются» на угол β₂ под действием упругих сил.

Можно отметить, что в процессе впрыска угол топливного факела изменяется на величину равную β₂-β₁. Но при изменении частоты подачи напряжения на пьезокварцевые элементы на n-раз, в процессе впрыска угол топливного факела будет изменяться на величину β₂-β₁ n-раз.

Таким образом, за счет изменения угла при вершине конуса топливного факела изменяется направление движения факела в течение впрыска, улучшая равномерное распределение топлива. Кроме того, при изменении частоты подачи напряжения на пьезокварцевые элементы улучшаются пусковые качества дизеля, его скоростная и мощностная характеристики.

Распылитель штифтовой форсунки, состоящий из корпуса распылителя, штифта, на конце которого имеются перекрывающиеся металлические лепестки, образующие замкнутую коническую поверхность, отличающийся тем, что в сопловом канале устанавливаются заподлицо с поверхностью, соединенные со схемой управления, пьезокварцевые элементы таким образом, что они имеют возможность при подаче на них напряжения воздействовать на поверхность металлических лепестков, что обеспечивает изменение угла при их вершине с возможностью изменения направления развития топливного факела.