Распылитель форсунки для дизеля

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре дизелей. Распылитель форсунки включает корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую у основания конуса уплотнительно-амортизирующий поясок, контактирующий по всей его ширине с конической поверхностью седла. За уплотнительным пояском на игле выполнен дросселирующий конус с углом, большим угла конуса седла. Уплотнительно-амортизирующий поясок иглы при ее посадке сближается с поверхностью седла, создавая путем защемления топлива в узкой щели амортизирующий эффект, резко снижающий скорость движения иглы еще до физического контакта гребешков шероховатости сближающихся поверхностей. Техническим результатом является увеличение ресурса распылителя форсунки за счет повышения эффективности амортизации ударной нагрузки в коническом уплотнении путем обеспечения мягкой посадки иглы на седло с низкой скоростью до вступления в контакт гребешков шероховатости поверхностей конического уплотнения и повышение ресурса конического уплотнения и распылителя в целом. 2 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре дизелей.

Известен распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания (RU 2175078, МПК F02M 61/10, F02M 61/10, опубл. 20.10.2001 г.), включающий корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельно-запорный конус с углом, большим угла седла, контактирующий с седлом по линии характерного диаметра и совмещенный по ее границе с буферным элементом, расположенным с демпфирующим зазором относительно поверхности седла. Седло выполнено комбинированным в виде двух совмещенных посредством ступенчатого перехода конусов, а игла имеет единственный дроссельно-запорный конус, контактирующий со ступенчатым переходом седла по линии характерного диаметра, которая ограничивает со стороны основания часть дроссельно-запорного конуса, выполняющего роль буферного (амортизирующего) элемента.

В вышеописанном техническом решении повышение ресурса конического уплотнения, разрушающегося ударными нагрузками при посадке иглы, предполагается достичь за счет снижения силы удара в специальном буферном устройстве, представляющем собой две сближающиеся поверхности, между которыми, по мнению авторов, защемляется топливо. Как показали исследования (Кузькин В.Г., Толмачев А.В. Снижение ударных нагрузок при посадке иглы распылителя форсунки. «Эффективность эксплуатации технических систем», международный сборник научных трудов. Издательство ART, Польша - Ольштын, 1999 г., с.256…260), буферный эффект в таких амортизирующих устройствах возникает при чрезвычайно малом сближении поверхностей. На основе данных этих исследований получена зависимость

справедливая для дизельного топлива,

где S - сближение поверхностей, при котором происходит резкое торможение скорости иглы и обеспечивается мягкий их контакт;

bn - ширина конического пояска контакта, мм.

Так, например, при bn=5 мм это сближение составляет 8,6 мкм, а при bn=0,5 мм оно равно 0,3 мкм. В указанном изобретении не приводится величина зазора S в буферном устройстве при посадке иглы, что делает достижение эффекта амортизации маловероятным. Однако и при назначении необходимой малой величины демпфирующего зазора эффект амортизации будет кратковременным, т.к. даже незначительный износ фактического контакта иглы и седла неизбежно приведет к смыканию поверхностей амортизирующего устройства и потере плотности конического уплотнения распылителя, т.е. к выходу его из строя.

Изобретение решает задачу увеличения ресурса распылителя форсунки за счет повышения эффективности амортизации ударной нагрузки в коническом уплотнении путем обеспечения мягкой посадки иглы на седло с низкой скоростью до вступления в контакт гребешков шероховатости поверхностей конического уплотнения.

Для обеспечения необходимого технического результата в известном распылителе форсунки, включающем корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельный конус с углом, большим угла седла, амортизирующий элемент, предлагается иглу выполнить с коническим уплотнительно-амортизирующим пояском с углом конуса, равным углу конуса седла, причем ширину пояска связать с относительным удельным контактным давлением иглы на седло и суммарной шероховатостью контактирующих поверхностей уплотнительно-амортизирующего пояска и седла зависимостью:

,

где bn - ширина уплотнительно-амортизирующего пояска, мм,

- относительное удельное контактное давление иглы на седло,

∑Ra - суммарная шероховатость контактирующих поверхностей уплотнительно-амортизирующего пояска и седла, мкм,

ρт - расчетное давление, до которого коническое уплотнение сохраняет гидравлическую плотность, кГ/см2,

ρу - удельное контактное уплотняющее давление в коническом уплотнении, кг/см2.

Величина сближения S поверхности уплотнительно-амортизирующего пояска с поверхностью седла, при которой проявляется амортизирующий эффект и происходит резкое торможение иглы, больше ∑Ra и связана с шириной уплотнительно-амортизирующего пояска bn зависимостью S=0,82(bn)1.46.

На прилагаемых к описанию схемах изображено:

на фиг.1 - распылитель форсунки в разрезе;

на фиг.2 - схема для определения согласованных параметров конического уплотнения предлагаемого распылителя форсунки.

На схемах приняты следующие обозначения: 1 - игла; 2 - корпус; 3 - коническое седло; 4 - конический уплотнительно-амортизирующий поясок; 5 - конусная боковая поверхность пояска; 6 - полость в корпусе; 7 - дросселирующий конус; 2α - угол конуса седла; 2β - угол дросселирующего конуса; bn - ширина уплотнительно-амортизирующего пояска; dи - диаметр иглы; do - диаметр основания конуса уплотнительно-амортизирующего пояска; Рп - сила затяжки пружины форсунки; Ру - уплотняющая сила; РТ - сила давления топлива на иглу.

Распылитель включает корпус 2 с коническим седлом 3, иглу 1, конический уплотнительно-амортизирующий поясок 4 шириной bn и конусной боковой поверхностью 5, с углом конуса равным углу конуса конического седла 3. Корпус 2 выполнен с полостью 6, в которой после посадки иглы принимается расчетное давление ρТ, до которого коническое уплотнение сохраняет гидравлическую плотность. Реальное давление в полости 6 соответствует остаточному ρост, которое остается в системе топливоподачи после впрыска топлива и посадки иглы. С целью обеспечения более надежной плотности конического уплотнения расчетное давление назначается большим ρост. Для предлагаемого распылителя рекомендуется принять ρт=0,5-ρпи, где ρпи - известное давление подъема иглы. Уплотняющая сила Ру равна

Ру=(Рпт)⋅sinα,

где - сила затяжки пружины форсунки;

- сила давления топлива на иглу, уменьшающая уплотняющее воздействие, где ρт - расчетное давление, до которого коническое уплотнение сохраняет гидравлическую плотность. Удельное контактное уплотняющее давление в коническом уплотнении равно

ρу=Py/Fn,

где Fn=π⋅(do-bnsinα)⋅bn - площадь контакта в коническом уплотнении.

Относительное удельное контактное уплотняющее давление , создаваемое иглой на седло, составит:

где dи, do, bn, см,

ρпи, ρт, ρу, кГ/см2. Проведенное исследование (Кузькин В.Г. О уплотняющих усилиях и гидравлической проницаемости прецизионных соединений; XVI международный симпозиум «Судовые энергетические установки», Польша - Гданьск, 1994 г., с.165…175) показало, что прецизионное (беспрокладочное) уплотнение, каковым является предлагаемое коническое уплотнение, сохраняет плотность лишь при соблюдении условия:

где ∑Ra=Ran+Rac - суммарная шероховатость уплотнительно-амортизирующего пояска иглы Ran и поверхности конуса седла Rac в мкм;

bn - ширина пояска в мм.

При назначении ширины пояска bn рекомендуется выбирать ее величину близкой с реальными значениями ширины зоны контакта обычных распылителей при их выбраковке по герметичности конического уплотнения, образованной в результате разрушения поверхностных слоев металлов седла и иглы.

Зависимость (3) представлена на фиг.2 в графическом виде, удобном для практического использования.

Конкретный пример выбора параметров при изготовлении предлагаемого распылителя форсунки.

У распылителей двигателя NVD-48A (ЧРН 32/48) ширина зоны контакта при их выбраковке по плотности конического уплотнения находится в пределах 0,5…0,7 мм. Назначив у предлагаемого распылителя bn=0,6 мм и зная необходимые величины и параметры работы этого распылителя форсунки: dи=8,0 мм; do=4,7 мм; ρпи=280 кг/см2; 2α=60°, приняв, ρт=0,5⋅ρпи, на основе зависимостей (2) и (3), получим согласованные между собой параметры конического уплотнения: bn=0,6 мм; =1,98; ∑Ra≤0,163 мкм. При этом величина сближения уплотнительно-амортизирующего пояска, при котором происходит практически полное торможение иглы, составляет

S=0,82(bn)1.46=0,39 мкм, что превышает ∑Ra=0,163 мкм и свидетельствует о мягкой посадке иглы и повышении ресурса конического уплотнения и распылителя в целом.

Схема определения согласованных параметров предлагаемого распылителя (bn, и ∑Ra) с помощью графического представления зависимости (3) показана на фиг.2 (точка «а»).

Распылитель форсунки для дизеля, включающий корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельный конус с углом, большим угла седла, амортизирующий элемент, отличающийся тем, что игла выполнена с коническим уплотнительно-амортизирующим пояском с углом конуса, равным углу конуса седла, причем ширина пояска связана с относительным удельным контактным давлением иглы на седло и суммарной шероховатостью контактирующих поверхностей уплотнительно-амортизирующего пояска и седла зависимостью:

,

где bn - ширина уплотнительно-амортизирующего пояска, мм,

- относительное удельное контактное давление иглы на седло,

∑Ra - суммарная шероховатость контактирующих поверхностей уплотнительно-амортизирующего пояска и седла, мкм,

ρт - расчетное давление, до которого коническое уплотнение сохраняет гидравлическую плотность, кг/см2,

ρу - удельное контактное уплотняющее давление в коническом уплотнении, кг/см2,

а величина сближения S поверхности уплотнительно-амортизирующего пояска с поверхностью седла, при которой проявляется амортизирующий эффект и происходит резкое торможение иглы, больше ∑Ra и связана с шириной уплотнительно-амортизирующего пояска bn зависимостью S=0,82 (bn)1.46.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (ДВС). Предложен топливный клапан (50) для впрыска газообразного топлива в камеру сгорания ДВС.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен клапан (10) впрыска топлива для периодического впрыска топлива в камеру сгорания ДВС, имеющий корпус (12) клапана, который задает продольную ось (14) и снабжен пространством (16) высокого давления.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам подачи топлива для дизельных двигателей, и может использоваться в качестве топливной форсунки дизеля.

Топливная форсунка для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе внутреннего сгорания, имеющая иглу (1), которая установлена в центральном отверстии (2) в корпусе (3) распылителя топливной форсунки с возможностью направленного возвратно-поступательного перемещения в этом отверстии для открытия или закрытия по меньшей мере одного распылительного отверстия (4) и которая своим выполненным на ее обращенном к камере сгорания конце кольцевым уплотнительным участком (5) взаимодействует с коническим герметичным седлом (6), выполненным на обращенном к камере сгорания конце корпуса (3) распылителя топливной форсунки, согласно изобретению, коническое герметичное седло (6) имеет угол раствора конуса (α1) в пределах от 40 до 50°, а центральное отверстие (2) имеет расположенный вблизи седла направляющий участок (7) уменьшенного диаметра, предназначенный для направления иглы (1) при ее возвратно-поступательном перемещении и выполненный в пределах того участка центрального отверстия (2), длина которого составляет максимум 40% от общей длины корпуса (3) распылителя форсунки, считая от обращенного к камере сгорания конца этого корпуса (3).

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Технический результат - снижение стоимости изготовления топливной форсунки с управляющим вспрыскиванием клапанным элементом.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, конкретно - к топливным форсункам, впрыскивающим масляное биотопливо. .

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

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для впрыскивания топлива в ДВС, имеющая впускной канал (11) для жидкости, дозирующее отверстие (12) для жидкости и ведущий от впускного канала (11) к дозирующему отверстию (12) продолговатый, имеющий форму полого цилиндра проточный канал (13), ограниченный корпусом форсунки (14) и втулкой (15). Для влияния на конструктивно обусловленные гидравлические резонансы таким образом, чтобы исключить возможность возбуждения критичных, обусловленных компоновкой структурных мод, проточный канал (13) подразделен на, по меньшей мере, два отделенных друг от друга участка (131, 132) и между последовательно расположенными участками (131, 132) проточного канала образовано задросселированное проточное соединение для жидкости. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный клапан (50) для впрыскивания жидкого топлива с низкой температурой воспламенения в камеру сгорания ДВС с турбонаддувом и самовоспламенением. Клапан содержит удлиненный корпус (52) с распылителем (54), входное отверстие (53) для топлива, отверстие (78) для пусковой жидкости, иглу (61) клапана. Клапан также содержит топливную камеру (58), окружающую иглу (61) клапана и выходящую к указанному седлу (69), нагнетательный поршень (80), пусковой поршень (83). Нагнетательный поршень (80) соединен с пусковым поршнем (83) с возможностью их совместного перемещения, пусковая камера (85) соединена с отверстием (78) для пусковой жидкости, а нагнетательная камера (82) имеет выход, соединенный с топливной камерой (58), и вход, соединенный с входным отверстием (53) для топлива. Кроме этого клапан имеет входное отверстие (70) для уплотняющей жидкости и канал (30), соединяющий входное отверстие (70) с каналом (81) для уплотнения нагнетательного поршня (80) в указанном канале. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный клапан (1), предназначенный для впрыска топлива в камеру сгорания двухтактного ДВС с самовоспламенением. Клапан имеет иглу (20), которая упруго поджата по направлению к седлу (22) клапана. Эффективная поверхность давления, которая обеспечивает толкание иглы клапана в направлении открытия под воздействием давления топлива, существенно увеличивается, когда игла (20) клапана поднята от седла (22). На игле (20) выполнена дополнительная эффективная поверхность (29) давления. Эффективная поверхность (29) давления создает усилие, толкающее иглу (20) по направлению к седлу (22) клапана, когда указанная эффективная поверхность (29) оказывается под воздействием давления топлива. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложена электрогидравлическая форсунка аккумуляторной топливной системы дизельного двигателя, содержащая корпус 1 с группой корпусных деталей 2, 3, в которых имеются каналы высокого давления, каналы слива, распылитель с распыливающими отверстиями и иглой, размещенной в распылителе, торцевой упор 12 иглы и электроуправляемый клапан 27. Форсунка имеет дополнительный выпускной канал 21 из камеры управления 13, выход которого объединен с выходом основного выпускного канала 16 и каналом 25 клапана 27, а вход открыт при малых подъемах иглы и закрывается при больших. Эффект управляемого байпасирования жиклера основного выпускного канала позволяет начинать процесс подачи быстро, но затем медленно увеличивать расход подаваемого в цилиндр двигателя топлива. Таким образом, обеспечивается ломаный передний фронт характеристики впрыскивания топлива. Техническое решение позволяет добиться выполнения экологических нормативов по вредным выбросам, снижения шумность работы дизеля и нагрузки на его детали. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Предлагается способ управления характеристикой впрыскивания топлива аккумуляторной топливной системой дизеля с электрогидравлическими форсунками с электромагнитным управлением, включающий воздействие на управляющие импульсы тока, подаваемые на управляющий электромагнитный клапан форсунки с возможностью обеспечения изменения формы характеристики впрыскивания. Топливо подается через две группы распиливающих отверстий форсунки, при этом распыливающие отверстия первой группы расположены на запирающем конусе корпуса распылителя, с осями, направленными под углом 70-85 градусов от вертикали, а распыливающие отверстия второй группы расположены ниже в подыгольном объеме распылителя форсунки, с осями, направленными под углом к вертикали на 4-8 градуса меньшим, чем оси отверстий первой группы. Изобретение обеспечивает равномерное распределение топлива при центральном расположении распылителя форсунки относительно камеры сгорания в поршне типа «глубокий Гессельман» при управлении параметрами впрыскивания по зонам камеры сгорания, а также дает возможность изменения формы характеристики впрыскивания топлива. 8 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре дизелей. Распылитель форсунки включает корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую у основания конуса уплотнительно-амортизирующий поясок, контактирующий по всей его ширине с конической поверхностью седла. За уплотнительным пояском на игле выполнен дросселирующий конус с углом, большим угла конуса седла. Уплотнительно-амортизирующий поясок иглы при ее посадке сближается с поверхностью седла, создавая путем защемления топлива в узкой щели амортизирующий эффект, резко снижающий скорость движения иглы еще до физического контакта гребешков шероховатости сближающихся поверхностей. Техническим результатом является увеличение ресурса распылителя форсунки за счет повышения эффективности амортизации ударной нагрузки в коническом уплотнении путем обеспечения мягкой посадки иглы на седло с низкой скоростью до вступления в контакт гребешков шероховатости поверхностей конического уплотнения и повышение ресурса конического уплотнения и распылителя в целом. 2 ил.

Наверх