Форсунка для дизеля

Авторы патента:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к форсункам для впрыскивания топлива в дизель. Изобретение позволяет обеспечить двухступенчатый процесс впрыскивания, улучшить условия регулирования и технического обслуживания. Форсунка для дизеля содержит полый корпус с топливоподводящим каналом, распылитель, установленную в корпусе распылителя запорную иглу и нагружающий узел с двумя упругими элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с запорной иглой. Один упругий элемент выполнен в виде коаксиально размещенного цилиндра из эластомера, жестко связанного с внутренней поверхностью первого регулировочного стакана с одной стороны и боковой поверхностью нажимной штанги с другой стороны. Второй упругий элемент в виде стальной пружины размещен в полости второго регулировочного стакана с возможностью взаимодействия с торцевой поверхностью первого регулировочного стакана. Жесткость упругого элемента из эластомера в 1,5...2,0 раза больше жесткости стальной пружины. 1 ил.

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

Известна форсунка для дизеля с распылителем, содержащим полый корпус, в котором размещена подпружиненная запорная игла с цилиндрической направляющей и запорной поверхностями, между цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса выполнен кольцевой зазор, в который залит уплотняющий элемент из эластомера, жестко связанный с цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса, цилиндрическая направляющая поверхность запорной иглы и внутренняя поверхность корпуса снабжены насечкой и поясками (А.с. СССР №1543109, F 02 M 61/00, 11.03.88, опубл. БИ №6, 1990).

Недостатком известного распылителя форсунки является отсутствие возможности его разборки для проведения технического обслуживания. Кроме того, наличие одного цилиндрического пояска в нижней части распылителя не обеспечивает центрацию посадочного конуса запорной иглы относительно корпуса распылителя при значительном осевом биении. Недостатком является также размещение уплотняющего элемента из эластомера в наиболее нагретой части форсунки.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, имеющим запорный орган в виде иглы, расположенной в корпусе, и топливной полостью, герметично замкнутой эластичным элементом, выполненным из резины или пластмассы и связанным при помощи вулканизации 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 (Патент ГДР №264055, F 02 М 61/00, 17.07.87, опубл. 1989).

Недостатком известного распылителя форсунки является низкая надежность и долговечность вследствие отсутствия возможности разборки для проведения технического обслуживания, в частности, удаления нагара с поверхности запорной иглы и прочистки распыливающих отверстий. Недостатком является и размещение уплотняющего элемента в наиболее нагретой части форсунки.

Известна также форсунка для дизеля, содержащая размещенный в корпусе распылитель с запорной иглой, взаимодействующий с запорным узлом, выполненным в виде установленных последовательно двух пружин различной жесткости, последовательно вступающих в работу после начала процесса впрыскивания, что обеспечивает осуществление двухступенчатого процесса впрыскивания топлива, который является наиболее оптимальным, особенно для дизелей с непосредственным впрыском (Заявка Японии №63-54897, F 02 М 45/08, 25.03.83, опубл. 1988).

Недостатком известной конструкции форсунки является значительная масса подвижных деталей, трудности контроля и регулирования ограничения подъема запорной иглы на первом участке после начала впрыскивания. Регулировать этот подъем прокладками можно, но проконтролировать его просто не представляется возможным.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является форсунка для дизеля, обеспечивающая двухступенчатое впрыскивание топлива, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом, распылитель, установленную в корпусе распылителя запорную иглу и нагружающий узел с двумя упругими элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с запорной иглой. Упругие элементы выполнены в виде коаксиально размещенных цилиндров из эластомера, жестко связанных между собой с помощью стакана, причем один из цилиндров жестко связан с корпусом форсунки, а другой - с запорной иглой, которая снабжена проточками на направляющей поверхности для подачи топлива к распыливающим отверстиям, при этом корпус форсунки выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса распылителя (Заявка РФ №930252971/13, F 02 М 61/20, 45/08, 27.04.93, опубл. БИ №30, 1996, прототип).

Недостатком известной форсунки для дизеля является отсутствие ограничителя максимального подъема запорной иглы, трудность обеспечения надежного уплотнения двух взаимосвязанных элементов форсунки при больших значениях давления топлива при впрыскивании, трудность обеспечения соосности запорной иглы при сборке двух взаимосвязанных элементов форсунки.

Технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение двухступенчатого процесса впрыскивания при возможности его оптимизации, улучшение условий регулирования и технического обслуживания форсунки, а также расширение ее функциональных возможностей.

Техническая задача решается за счет того, что в форсунке для дизеля, содержащей полый корпус с топливоподводящим каналом, распылитель, установленную в корпусе распылителя запорную иглу и нагружающий узел с двумя упругими элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с запорной иглой, причем один упругий элемент выполнен в виде коаксиально размещенного цилиндра из эластомера, жестко связанного с внутренней поверхностью первого регулировочного стакана с одной стороны и боковой поверхностью нажимной штанги с другой стороны, второй упругий элемент в виде стальной пружины размещен в полости второго регулировочного стакана с возможностью взаимодействия с торцевой поверхностью первого регулировочного стакана, причем жесткость упругого элемента из эластомера в 1,5...2,0 раза больше жесткости стальной пружины.

На чертеже изображен общий вид форсунки для дизеля.

Форсунка для дизеля содержит корпус 1 со штуцером подачи топлива 2, запорную иглу 3, корпус распылителя 4 с сопловыми отверстиями 5, нажимную штангу 6, сопряженную с запорной иглой 3. Нагружающий узел включает нажимную штангу 6, упругий элемент 7 из эластомера, первый регулировочный стакан 8, стальную пружину 9, второй регулировочный стакан 10 с контргайкой 11 и прокладкой 12 и размещенный в нем регулировочный винт 13 с контргайкой 14 и прокладкой 15. Стальная пружина 9 сопряжена с первым регулировочным стаканом 8 с одной стороны и вторым регулировочным стаканом 10с другой стороны.

Нажимная штанга 6 размещена в первом регулировочном стакане 8 коаксиально с радиальным зазором, в котором размещен упругий элемент 7 из эластомера, жестко связанный с наружной боковой поверхностью 16 нажимной штанги 6 и внутренней поверхностью 17 первого регулировочного стакана 8 в результате адгезионного сцепления эластомера с этими поверхностями.

Топливоподводящий канал 18 соединен с подыгольной полостью распылителя 19, а распылитель 4 к корпусу форсунки прижимается гайкой 20.

В корпусе форсунки 1 предусмотрено отверстие 21 для штуцера слива топлива.

Ограничение максимального подъема запорной иглы 3 не регулируется и определяется зазором h_I между торцовой поверхностью запорной иглы и поверхностью корпуса форсунки 1, а ограничение максимального подъема h_II первого регулировочного стакана 8 осуществляется посредством регулировочного винта 13 и фиксируется посредством контргайки 14.

Регулирование давления открытия форсунки осуществляется перемещением второго регулировочного стакана 10 в корпусе форсунки 1.Фиксирование регулировки осуществляется посредством контргайки 11. Заканчивается процесс регулирования форсунки установлением зазора h_II между регулировочным винтом 13 и торцовой поверхностью первого регулировочного стакана 8, причем зазор h_II меньше зазора h_I при всех вариантах регулировки форсунки. Фиксирование этой регулировки осуществляется посредством контргайки 14. Утечки топлива по резьбовым соединениям между вторым регулировочным стаканом 10 и корпусом форсунки 1, а также между вторым регулировочным стаканом 10 и регулировочным винтом 13 предотвращаются за счет установки прокладок 12 и 15 соответственно.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом. Топливо подается по топливоподводящему каналу 18 в подыгольную полость 19. При достижении давления топлива в корпусе форсунки 1 уровня начала впрыскивания запорная игла 3, преодолевая усилие упругой деформации упругого элемента 7 и усилие упругой деформации стальной пружины 9, поднимается, открывая доступ топлива к сопловым отверстиям 5. Происходит впрыскивание топлива в цилиндр дизеля. Жесткость упругого элемента 7 выбирается значительно больше жесткости стальной пружины 9. В связи с этим в начальный момент впрыскивания происходит, главным образом, деформация стальной пружины 9 при небольшой деформации упругого элемента 7. При дальнейшем подъеме запорной иглы 3 первый регулировочный стакан 8 своей торцовой поверхностью упирается в регулировочный винт 13, за счет чего происходит блокировка стальной пружины 9, и при дальнейшем подъеме запорной иглы 3 будет деформироваться только упругий элемент 7. При прекращении подачи топлива топливным насосом давление топлива на дифференциальную площадку запорной иглы 3 снижается, запорная игла 3 под действием упругой деформации упругого элемента 7, а затем и упругой деформации стальной пружины 9 опускается, перекрывая доступ топлива к сопловым отверстиям 5. Впрыскивание топлива в цилиндр дизеля прекращается.

Заявляемое техническое решение позволяет упростить конструкцию, технологию изготовления и увеличивает надежность и долговечность форсунки, обеспечивающей двухступенчатый процесс впрыскивания. Конструкция форсунки позволяет производить ее разборку для проведения технического обслуживания, обеспечивает простоту и гибкость регулировок, а также возможность выбора соотношений параметров между ступенями процесса впрыскивания в широком диапазоне. Предлагаемая конструкция форсунки может оказаться полезной при доводке рабочего процесса нового дизеля, так как дает возможность легко варьировать соотношениями параметров между ступенями и оптимизировать рабочий процесс. Наличие запорного элемента из эластомера обеспечивает нелинейность характеристики форсунки и придает подвижной системе форсунки функцию демпфера при работе. Двухступенчатый процесс впрыскивания существенно улучшает рабочий процесс дизеля, за счет чего улучшаются динамические и экономические показатели его работы, повышается моторесурс двигателя, снижается дымность выхлопных газов и выхлоп становится экологически более чистым.

Формула изобретения

Форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом, распылитель, установленную в корпусе распылителя запорную иглу и нагружающий узел с двумя упругими элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с запорной иглой, причем один упругий элемент выполнен в виде коаксиально размещенного цилиндра из эластомера, жестко связанного с внутренней поверхностью первого регулировочного стакана с одной стороны и боковой поверхностью нажимной штанги с другой стороны, отличающаяся тем, что второй упругий элемент в виде стальной пружины размещен в полости второго регулировочного стакана с возможностью взаимодействия с торцевой поверхностью первого регулировочного стакана, причем жесткость упругого элемента из эластомера в 1,5...2,0 раза больше жесткости стальной пружины.

РИСУНКИРисунок 1

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающим устройствам дизеля

Система впрыскивания топлива // 2177559

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам впрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания

Форсунка с двухфазным впрыскиванием для двигателя внутреннего сгорания // 2141573

Изобретение относится к области двигателестроения, конкретно к топливовпрыскивающим устройствам дизеля

Распылитель форсунки для впрыскивания топлива методом соударяющихся струй // 2136948

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия

Топливовпрыскивающая форсунка для системы питания двс // 2136947

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для систем питания двигателей внутреннего сгорания

Форсунка для впрыска топлива для двигателей внутреннего сгорания // 2121596

Форсунка двигателя внутреннего сгорания // 2064073

Форсунка для двухфазного впрыскивания топлива // 1815400

Изобретение относится к двигателестроению, а более конкретно, к топливной аппаратуре с двухфазным впрыскиванием

Распылитель форсунки для дизеля // 1693275

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к тепловой аппаратуре дизельных двигателей, и позволяет повысить надежность работы дизеля без снижения топливной экономичности

Форсунка для ступенчатого впрыска топлива // 1562510

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет снизить расход топлива за счет повышения давления впрыска в его конечной стадии

Клапанная форсунка для впрыскивания топлива и способ управления ею // 2265749

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

Форсунка двигателя внутреннего сгорания // 2273762

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре дизелей

Устройство впрыска текучей среды // 2457353

Изобретение относится к устройству впрыска текучей среды (топлива) и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС)

Устройство впрыска текучей среды // 2457354

Устройство впрыска текучей среды // 2457355

Изобретение относится к устройству впрыска текучей среды, в частности, для двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Устройство впрыска текучей среды // 2471084

Изобретение относится к устройству впрыска текучей среды под давлением, например топлива, в частности, для двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива // 2493418

Изобретение относится к способу и устройству для управления подачей топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте для больших дизелей. Предлагаемое изобретение улучшает динамику подачи топлива, повышает индикаторный кпд, реализует мультивпрыск и регулируемые по длительности впрыски посредством простых механических устройств. Способ управления подачей топлива, заключающийся в том, что подают топливо сначала через один уровень отверстий, а затем и позже во время цикла подачи топлива через два уровня отверстий одновременно. Осуществляют предварительный до, как минимум, одного основного и, как минимум, один впрыск после, как минимум, одного основного, при этом на каждом предварительном впрыске и на каждом впрыске после основного перемещают иглу вверх механическим путем в течение времени переключения, заданного при впрыске с помощью кулачков с микропрофилями с малой высотой, взаимодействующих с пластиной, подают топливо под давлением под иглу и осуществляют каждый впрыск через отверстия первого уровня, удерживают иглу в верхнем положении на время длительности каждого впрыска механическим путем при взаимодействии микропрофилей с заданной малой высотой с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце пластины, после окончания каждого впрыска иглу перемещают в нижнее крайнее положение на седло и удерживают в течение времени, заданного при каждой отсечке, осуществляют, как минимум, один основной впрыск через отверстия второго уровня одновременно с, как минимум, одним впрыском через отверстия первого уровня, для этого перемещают иглу в верхнее положение механическим путем в течение времени переключения заданного при впрыске с помощью кулачков с микропрофилями с большей высотой, взаимодействующих с пластиной, подают топливо под давлением под иглу, перемещают одновременно иглу и втулку в верхнее крайнее положение, подают топливо под давлением под втулку и в отверстия второго уровня, начинают основной впрыск через отверстия второго уровня одновременно с впрыском через отверстия первого уровня, удерживают иглу и втулку в верхнем положении на время длительности основного впрыска механическим путем при взаимодействии микропрофиля с большей высотой с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце пластины или дополнительно перемещают иглу и втулку по заданному закону на время длительности основного впрыска при взаимодействии микропрофилей с заданной переменной высотой по длине микропрофиля с выпуклой поверхностью постоянного радиуса, перемещают пластину вдоль оси кулачкового вала с микропрофилями с набегающей кромкой микропрофиля, параллельной оси кулачкового вала и сбегающей кромкой микропрофиля, параллельной скосу выпуклой поверхности на конце пластины, изменяют длину выпуклой поверхности вдоль скоса при непрерывном управлении и изменяют длительность впрыска непрерывно или перемещают пластину вдоль оси кулачкового вала с микропрофилями с набегающей кромкой микропрофиля, параллельной оси кулачкового вала, и сбегающей кромкой микропрофиля, параллельной оси кулачкового вала, изменяют длину выпуклой поверхности вдоль оси кулачкового вала ступенчато и изменяют длительность впрыска ступенчато. Устройство для управления подачей топлива включает форсунку с двумя уровнями отверстий с подпружиненными иглой и втулкой, игла форсунки соединена механически с быстродействующим реверсивным механическим приводом. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива // 2493419

Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива // 2493421

Изобретение относится к способу и устройству для управления подачей топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте для больших дизелей. Предлагаемое изобретение улучшает динамику подачи топлива, повышает индикаторный к.п.д., реализует мультивпрыск и регулируемые по длительности впрыски посредством простых механических устройств. Устройство для управления подачей топлива включает форсунку с подпружиненной иглой с механическим приводом, мультипликатор перемещения, механический регулятор длительности впрыска, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления, снабжено индивидуальным топливным насосом для каждой форсунки с приводом от кулачкового вала, соединенным кинематически с коленчатым валом, общим гидравлическим аккумулятором низкого давления, двумя управляющими механическими клапанами со штоками с конусными или иными запирающими поверхностями, быстродействующим реверсивным механическим приводом для каждой форсунки, общим клапаном регулирования высокого давления или клапаном регулирования высокого давления для каждой форсунки. Программные профилированные кулачки с микропрофилями заданной длины с постоянной или переменной высотой на кулачковом валу для управления впрыском выполнены с возможностью последовательного взаимодействия сначала с прямой частью пластины при ее перемещении из одного крайнего положения в другое, а затем с выпуклой поверхностью пластины постоянного радиуса при впрысках заданной длительности, выпуклая поверхность, как минимум, одной пластины выполнена с переменной со скосом непрерывной по ширине пластины длиной выпуклой концевой части с прямыми набегающими краями микропрофилей и косыми сбегающими концами микропрофилей, параллельными скосу выпуклой концевой части при непрерывном регулировании длительности, каждая пластина выполнена с возможностью перемещении вдоль оси штока и иглы, каждая пластина выполнена с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной или расположенной под углом к оси иглы и штока, при регулировании длительности впрыска и соединена для этого шлицевым соединением со штоком, относительно которого перемещается пластина, выход гидроаккумулятора низкого давления соединен со входом каждого индивидуального топливного насоса высокого давления отдельным трубопроводом с обратным клапаном, клапан регулирования высокого давления соединен с подплунжерной полостью каждого индивидуального топливного насоса на выходе и гидроаккумулятором низкого давления, каждый индивидуальный топливный насос соединен с форсункой и ее подыгольной и надыгольной камерами трубопроводами высокого давления, надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидроаккумулятором низкого давления. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива // 2493422

Изобретение относится к способу и устройству для управления подачей топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте для больших дизелей. Предлагаемое изобретение улучшает динамику подачи топлива, повышает индикаторный кпд, реализует мультивпрыск и регулируемые по длительности впрыски посредством простых механических устройств. Устройство для управления подачей топлива включает форсунку с подпружиненной иглой с механическим приводом, мультипликатор перемещения, механический регулятор длительности впрыска, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления. Устройство снабжено индивидуальным гидравлическим аккумулятором высокого давления с клапаном регулирования высокого давления для каждой форсунки, индивидуальным топливным насосом для каждой форсунки с приводом от кулачкового вала, соединенным кинематически с коленчатым валом, через ролик с коромыслом, общим гидравлическим аккумулятором низкого давления, управляющим механическим клапаном со штоком с конусной или иной запирающей поверхностью, быстродействующим реверсивным механическим приводом. Выход каждого индивидуального топливного насоса высокого давления соединен трубопроводом с обратным клапаном с индивидуальным гидравлическим аккумулятором высокого давления, который соединен гидравлически с надыгольной и подыгольной камерами форсунки, а через клапан регулирования высокого давления - с общим гидравлическим аккумулятором низкого давления, надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидроаккумулятора низкого давления соединен через общий трубопровод со входом каждого индивидуального топливного насоса высокого давления отдельным трубопроводом с обратным клапаном, каждый индивидуальный топливный насос соединен на входе трубопроводом с обратным клапаном с топливным насосом, управляющий механический клапан установлен между надыгольной камерой и гидравлическим аккумулятором низкого давления и соединен кинематически с иглой форсунки, игла форсунки соединена кинематически через мультипликатор перемещения или напрямую с быстродействующим реверсивным механическим приводом для ее линейного перемещения, который снабжен как минимум одной пластиной для одного цилиндра с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на одном конце определенной длины выпуклой части, кулачковым валом, соединенным кинематически с коленчатым валом с как минимум одним программным профилированным кулачком с как минимум одним микропрофилем на нем с постоянной заданной малой высотой для реализации предварительного впрыска, как минимум одним микропрофилем с большей высотой для реализации основного впрыска или как минимум одним микропрофилем переменной высоты, изменяющимся по заданному закону по длине микропрофиля для реализации основного впрыска, с как минимум одним микропрофилем для реализации впрыска после основного с высотой, большей высоты микропрофиля, для реализации предварительного впрыска. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.