Распылитель электрогидравлической форсунки дизеля
Владельцы патента RU 2345242:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки (RU)
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет разместить форсунку с предлагаемым распылителем под углом к оси цилиндра двигателя, а это в значительной степени устраняет компоновочные при конструировании и эксплуатационные при эксплуатации неудобства и трудности. Распылитель электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизеля содержит корпус распылителя с топливоподводящим каналом, подыгольной камерой и сопловым отверстием, запорную иглу, включающую направляющую, несущую и запорную конической формы части. Несущая часть запорной иглы подвижно размещена в неподвижной втулке. Подводящие топливо к камере закручивания тангенциальные каналы выполнены в торцовой части неподвижной втулки. В выходной торцовой части корпус распылителя снабжен сопловыми вырезом и выступом, обеспечивающими образование веерообразного факела распыленного топлива, согласующегося по форме и размеру с формой и размером камеры сгорания дизеля. 4 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к аккумуляторной системе подачи топлива дизеля.
Известен многосопловой распылитель электрогидравлической форсунки дизеля аккумуляторной системы подачи топлива, содержащий корпус с топливоподающими и сливными каналами, иглу распылителя, многосопловой распылитель, пружину запирания иглы, мультипликатор запирания, втулку мультипликатора, жиклер камеры гидроуправления, шариковый клапан гидроуправления, шток, якорь, электромагнит, пружину клапана гидроуправления (Заявка 19701879, Германия, МПК 6 F02M 63/00, заявл. 21.01.97, публ. 23.07.98).
Недостатком известного многосоплового распылителя электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива является плохое качество распыливания топлива в самом начале и, особенно, в самом конце процесса впрыскивания, связанное с органическим недостатком конструкции закрытых форсунок с многоструйными распылителями, заключающимся в перемещении основного перепада давления топлива из запорной части распылителя в сопловые отверстия в начале впрыскивания, и перемещение этого перепада давления из сопловых отверстий в запорную часть распылителя в процессе окончания впрыскивания. Такое перераспределение перепада давлений является основной причиной неудовлетворительного качества распыливания топлива в самом начале и в самом конце процесса впрыскивания. Образующиеся при этом, особенно при отсечке, крупные капли плохо распыленного топлива и даже подтекание топлива являются основной причиной образования твердых частиц (дыма) и закоксования сопловых отверстий распылителя форсунки в процессе эксплуатации дизеля.
Из известных наиболее близким по конструкции является распылитель электрогидравлической форсунки дизеля аккумуляторной системы подачи топлива центробежно-клапанного типа, включающий камеру закручивания, подводящие к ней топливо тангенциальные каналы, запорную конической формы часть иглы распылителя и сопловое отверстие цилиндрической формы (Патент РФ №2300660, МПК F02M 61/16, В05В 1/06, заявл. 14.02.2006, публ. 10.06.2007 - прототип).
Недостатком известной электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива с центробежно-клапанным распылителем является необходимость размещения форсунки вертикально и центрально по отношению к оси цилиндра дизеля. Эти требования создают большие компоновочные и эксплуатационные неудобства, особенно, при использовании четырех клапанов на один цилиндр и при одном распределительном вале.
Изобретение решает задачу при сохранении преимуществ в отношении качества распыливания топлива центробежно-клапанным распылителем форсунки сделать возможным боковое размещение форсунки под углом к оси цилиндра дизеля, что устраняет компоновочные при конструировании и эксплуатационные при эксплуатации значительные неудобства и трудности.
Техническая задача решается за счет того, что центробежно-клапанный распылитель электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива, включающий корпус распылителя с топливоподводящим каналом, подыгольной камерой и сопловым отверстием, запорную иглу, включающую направляющую, несущую и запорную конической формы части, камеру закручивания, подводящие к ней топливо тангенциальные каналы, выполненные в торцовой части неподвижной втулки, а в выходной торцовой части корпус распылителя, согласно изобретению снабжен сопловыми вырезом и выступом, обеспечивающими образование веерообразного факела распыленного топлива, согласующегося по форме и размеру с формой и размером камеры сгорания дизеля.
Техническая сущность изобретения поясняется графическими материалами, где
- фиг.1 - заявляемый распылитель электрогидравлической форсунки, продольный разрез;
- фиг.2 - узел 1 на фиг.1;
- фиг.3 - разрез А-А узла 1 фиг 2;
- фиг.4 - разрез Б-Б узла 1 фиг.2.
Заявляемый центробежно-клапанный распылитель электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизеля содержит корпус 1 с размещенными в нем топливоподводящим каналом 2 и подыгольной камерой 3, запорную иглу, включающую направляющую 4, несущую 5 и запорную конической формы 6 части, камеру закручивания 7, подводящие к ней топливо тангенциальные каналы 8, выполненные в неподвижной втулке 9 с размещенными в ней топливоподводящими каналами 10, сопловое отверстие 11 в корпусе распылителя 1 цилиндрической формы, а в выходной торцовой части корпус распылителя 1 снабжен сопловым выступом 12 и сопловым вырезом 13.
Заявляемый центробежно-клапанный распылитель электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизеля работает следующим образом.
В начале впрыскивания топлива форсункой запорная игла вместе с мультипликатором (не показан) под действием высокого давления топлива в подыгольной камере 3 перемещаются в направлении открытия форсунки и начинается впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля через сопловое отверстие 11. В сопловое отверстие 11 топливо поступает из подыгольной камеры 3 распылителя 1 через топливоподводящие каналы 10, размещенные во втулке 9, тангенциальные каналы 8, выполненные на торцовой поверхности втулки 9, в камеру закручивания 7, где топливо приобретает интенсивное вращательное движение.
Угловая скорость вращения топлива во время впрыскивания в сопловом отверстии 11 многократно возрастает по сравнению с угловой скоростью в камере закручивания. Под действием значительных центробежных сил топливо течет в сопловом отверстии 11 по винтообразной траектории тонким слоем, прижатым центробежными силами к внутренней поверхности соплового отверстия 11 с образованием газовой полости внутри потока. При подходе потока топлива к выходной части распылителя, благодаря наличию соплового выступа 12 и соплового выреза 13 в торцовой части распылителя 1, оно вытекает через кромку соплового выреза 13 по касательной траектории относительно внутренней поверхности соплового отверстия 11, образуя веерообразный факел распыленного топлива. Прекращается впрыскивание при воздействии мультипликатора (не показан) форсунки на запорную иглу в направлении закрытия форсунки.
Угол раскрытия веерообразного факела согласуется с формой и размерами камеры сгорания дизеля и определяется размером соплового выреза 13. Так как топливо в сопловом отверстии 11 совершает винтообразное движение с очень небольшим шагом, то высота соплового выступа 12 для образования веерообразного факела подбирается в 1,5...2 раза больше шага винтообразного движения топлива в сопловом отверстии при всех возможных скоростных и нагрузочных режимах работы дизеля (цикловых подачах топлива).
Так же, как и в прототипе, в предлагаемой конструкции распылителя электрогидравлической форсунки для дизеля аккумуляторной системы подачи топлива при любом положении иглы распылителя и всех фазах процесса впрыскивания перепад давления топлива не меняет своего расположения, и дросселирование потока топлива происходит в запорной части распылителя между конической запорной частью иглы и запорной поверхностью корпуса распылителя, причем все впрыскивание от начала и до конца происходит под постоянным, максимальным перепадом давления топлива в корпусе форсунки и газов в камере сгорания дизеля, что обеспечивает достаточно высокое качество распыливания во всех фазах процесса впрыскивания без образования крупных капель плохо распыленного топлива и его подтекания. Большие давления в аккумуляторной системе подачи топлива обуславливают весьма интенсивное вращательное движение топлива в камере закручивания, которое значительно усиливается при прохождении через сопловое отверстие распылителя и благодаря значительным центробежным силам по выходе из соплового отверстия топливо мелко распыливается и имеет достаточно большую дальнобойность.
Расчеты показывают, что при использовании центробежно-клапанного распылителя электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизеля возможно уменьшить ход запорной иглы, благодаря чему повысится быстродействие форсунки и снизится расход топлива на управление.
При соответствующих размерах и форме камеры сгорания предлагаемая конструкция распылителя форсунки обеспечивает хорошее смесеобразование и сгорание топлива, повышает экономичность и улучшает экологические качества рабочего процесса дизеля.
При использовании предлагаемой конструкции распылителя электрогидравлических форсунок можно ожидать в процессе оптимизации параметров снижение давления в аккумуляторе, что может иметь важное значение.
К преимуществам данной конструкции распылителя форсунок следует отнести малую вероятность засорения и закоксование соплового отверстия при эксплуатации, а также возможность без больших изменения и дополнений использовать уже разработанные и освоенные конструкции электрогидравлических форсунок, так как основные размеры распылителя вполне укладываются в их габариты.
Предлагаемая конструкция распылителя электрогидравлической форсунки может оказаться полезной в системах топливоподачи с двухфазным впрыскиванием и, особенно, при многофазной подаче топлива в дизеле.
Возможность размещения форсунки с предлагаемым распылителем под углом к оси цилиндра двигателя дает большие преимущества при конструировании дизеля и его эксплуатации, что имеет немаловажное значение при внедрении предложенной конструкции в производство.
Распылитель электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизеля, содержащий корпус распылителя с топливоподводящим каналом, подыгольной камерой и сопловым отверстием, запорную иглу, включающую направляющую, несущую и запорную конической формы части, причем несущая часть запорной иглы подвижно размещена в неподвижной втулке, камеру закручивания, подводящие к ней топливо тангенциальные каналы, выполненные в торцовой части неподвижной втулки, отличающийся тем, что выходная торцовая часть соплового отверстия распылителя снабжена сопловым вырезом с образованием соплового выступа, обеспечивающими образование веерообразного факела распыленного топлива, согласующегося по форме и размеру с формой и размером камеры сгорания дизеля.
