ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА

Полезная модель относится к системам подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания, в том числе к топливным форсункам.
Одним из основных компонентов топливных форсунок является распылитель. Распылитель включает корпус и иглу, расположенную в корпусе с возможностью свободного осевого перемещения. Корпуса распылителей обычно имеют форму ступенчатого тела вращения. Верхним торцом части корпуса распылителя, имеющей больший диаметр, корпус распылителя контактирует с расположенной выше деталью, например, корпусом форсунки. В средней части корпуса распылителя расположены: снаружи опорная поверхность для гайки распылителя, внутри - кольцевая полость - так называемый «карман». В нижней части корпуса распылителя, так называемом носике распылителя, расположены сопловые отверстия, через которые топливо попадает в камеру сгорания. Топливо к сопловым отверстиям может подводиться из кармана по кольцевому зазору между иглой распылителя и корпусом. В зависимости от конструкции распылителя, к карману топливо подводится через кольцевой зазор между иглой распылителя и стенками корпуса или дополнительный топливоподводящий канал. Проходное сечение сопловых отверстий значительно меньше проходного сечения кольцевого зазора между иглой распылителя и корпусом распылителя или проходного сечения дополнительного топливоподводящего канала. Поэтому в процессе эксплуатации корпус распылителя подвергается асимметричному нагружению от давления топлива. При этом возникает опасность раскрытия стыка между торцом корпуса распылителя и торцом расположенной выше детали, например, корпуса форсунки.
Известным решением для обеспечения надежности резьбовых соединений, направленной на предотвращение отворачивания одной из деталей и последующего раскрытия стыка, является стопорение с помощью упругих элементов, в частности - пружинных шайб (Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. - М.: Машиностроение, 1988. - 544 с. С. 68). К недостаткам известного решения в случае его применения для предотвращения раскрытия стыка между торцом распылителя топливной форсунки и торцом расположенной выше детали относится необходимость введения в конструкцию топливной форсунки пружинной шайбы, установленной между опорной поверхностью корпуса распылителя и внутренней опорной поверхностью гайки распылителя.
Известна также топливная форсунка, в которой опорная поверхность корпуса распылителя и контактирующая с ней внутренняя опорная поверхность гайки распылителя выполнены в виде прямых круговых конусов с заданными углами. Сопряжение корпуса распылителя с гайкой распылителя по коническим поверхностям обеспечивает не только дополнительную сжимающую нагрузку на корпус распылителя, одна из составляющих которой направлена по нормали к оси распылителя, но и, за счет развитой поверхности контакта, усилие самоторможения гайки распылителя по корпусу распылителя, предотвращающее, в известной мере, самоотворачивание гайки распылителя при работе форсунки. К недостаткам известного решения относится необходимость создания значительного момента при затяжке гайки распылителя, что связано с повышенными потерями на трение в контакте гайки распылителя с корпусом распылителя. К тому же при затяжке гайки распылителя может реализоваться один из двух сценариев. Либо произойдет выглаживание поверхностей, что может существенно уменьшить эффект самоторможения от трения, либо - наоборот - нарушение целостности поверхностей с последующим вырывом фрагментов материала из одной или обеих деталей, что может привести к последующему разрушению гайки распылителя или корпуса распылителя и выходу форсунки и, затем, двигателя из строя.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом -заявляемой полезной модели является топливная форсунка двигателя 3Д6 (Машиностроение. Энциклопедический справочник. Раздел 4. Конструирование машин. Т. 10. - М.: ГНТИ, 1948. С. 280). Топливная форсунка включает корпус форсунки, распылитель с корпусом распылителя и иглой распылителя, гайку распылителя. Опорные поверхности корпуса распылителя и гайки распылителя, по известному решению, выполнены плоскими. В месте сопряжения опорной поверхности корпуса распылителя с носиком распылителя на опорной поверхности корпуса распылителя выполнена канавка для выхода инструмента - шлифовального круга - при обработке детали. Контакт корпуса распылителя с гайкой распылителя происходит по плоской кольцевой площадке, ограниченной наружным диаметром верхней части корпуса распылителя и диаметром отверстия в гайке распылителя. Площадь такой площадки меньше площади поверхности любого конуса, который может вписан в пространство между двумя воображаемыми цилиндрами указанных диаметров. Это обстоятельство ограничивает необходимый момент затяжки гайки распылителя и уменьшает вероятность вырыва фрагментов материала из контактирующих поверхностей деталей. К недостаткам известного решения относится недостаточная надежность конструкции, с точки зрения возможного отворачивания гайки распылителя при работе форсунки. С одной стороны, это обусловлено относительно небольшой площадью контакта. С другой стороны, высокой жесткостью конструкции корпуса распылителя, то есть его малой податливостью.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является устранение недостатков прототипа: конструктивное обеспечение простого и надежного стопорения гайки распылителя против отворачивания при работе форсунки.
Поставленная задача решается за счет выполнения опорного торца корпуса распылителя, контактирующего с гайкой распылителя, в форме обратного конуса так, что первоначальный контакт корпуса распылителя с гайкой распылителя происходит по узкой кольцевой площадке шириной 0,1 - 0,3 мм, а при затяжке гайки распылителя происходит упругая деформация корпуса распылителя с увеличением ширины площадки контакта с гайкой распылителя до величины, равной разности радиусов корпуса распылителя и отверстия под носик распылителя в гайке распылителя.
Новизной в топливной форсунке, предлагаемой в качестве настоящей полезной модели, является конструктивное выполнение корпуса распылителя, обеспечивающего высокие упругие свойства и предотвращающее отворачивание гайки распылителя при работе форсунки.
Указанный признак является новым, существенным, неочевидным и промышленно выполнимым и направлен на решение поставленной полезной моделью технической задачи.
Конструкция топливной форсунки, предлагаемой в соответствии с заявляемой полезной моделью, поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2). Топливная форсунка включает корпус форсунки 1, распылитель 2 с корпусом распылителя 21 и иглой распылителя 22, гайку распылителя 3 с отверстием 31 под носик распылителя 211.
Опорный торец 212 корпуса распылителя 21 выполнен в виде обратного конуса (фиг.2). Предпочтительным является величина угла между образующей обратного конуса на торце корпуса распылителя и осью распылителя от 88° до 89°30'
Топливная форсунка работает следующим образом.
В зависимости от конструктивных особенностей форсунки, при сборке распылитель 2 устанавливают на корпус форсунки 1 или промежуточную деталь, например, проставку (на фиг. 1 не показана). Первоначальный контакт - контакт при незатянутой гайке распылителя - между корпусом распылителя и гайкой распылителя происходит по узкой кольцевой площадке 213, ширина которой, предпочтительно, составляет 0,1 - 0,3 мм (фиг. 2). Распылитель 2 ориентируется и фиксируется относительно корпуса форсунки 1 в угловом направлении любым известным способом. Способ ориентации и фиксации распылителя относительно корпуса форсунки, а также способ затяжки гайки распылителя не являются предметами охраны в рамках настоящей полезной модели.
При затяжке гайки распылителя 3 корпус распылителя 21 упруго деформируется так, что контакт между ним и гайкой распылителя 3 происходит по плоской кольцевой площадке 214, ширина которой определяется разностью между радиусом верхней части корпуса распылителя 21 и отверстия 31 под носик распылителя 211 в гайке распылителя 3.
Выполнение опорного торца корпуса распылителя в виде обратного конуса позволяет обеспечить необходимую податливость корпуса распылителя, что, в свою очередь, обеспечивает стопорение гайки распылителя и предотвращает ее отворачивание.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является предотвращение самоотворачивания гайки распылителя при работе форсунки за счет оригинальной формы опорного торца корпуса распылителя.
Предлагаемая конструкция топливной форсунки внедрена и выпускается серийно Алтайским заводом прецизионных изделий.