ЭЛЕКТРОГИДРОУПРАВЛЯЕМАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ ГАЗОДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к системам подачи топлива двигателей внутреннего сгорания, точнее к топливоподающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, работающих по газодизельному циклу, и может быть использована для улучшения эксплуатационных параметров дизельных двигателей внутреннего сгорания при работе их на газообразном топливе.
Из предшествующего уровня техники известно устройство для управления подачей топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте (Погуляев Юрий Дмитриевич. Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива // Патент РФ RU 2507411 C2. Опубликовано 20.02.2014 Бюл. №5) содержащее корпус, в котором размещены каналы подвода и отвода дизельного топлива, канал подвода дизельного топлива, распылитель, имеющий отверстия малых подач и отверстия больших подач, и иглу.
Недостатком данного технического решения являются сложности связанные с изготовлением устройства и обеспечения его управления, вызванные необходимостью применения отдельной системы, обеспечивающей подачу гидравлической жидкости для управления устройством.
Известна гидроуправляемая форсунка для газодизеля содержащая корпус форсунки, в котором размещены штанга, пружина, канал гидрозапора, канал подвода дизельного топлива, распылитель, имеющий отверстия малых подач и отверстия больших подач, и иглу (Кадхем Нассер Сальман. Совершенствование системы впрыска жидкого топлива для газодизеля. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук // г. Санкт-Петербург, 2003, С. 5-8; Кадхем Нассер Сальман, Л.E. Магидович. Совершенствование системы подачи жидкого топлива для газодизеля. // XXX Юбилейная неделя СПбГТУ. Материалы межвузовской научной конференции. Ч.Ш; СПбГТУ, 2002. С. 4-5.). Описанная форсунка принята в качестве прототипа.
К недостаткам рассматриваемой конструкции форсунки следует отнести сложность изготовления иглы, конструктивно представляющая собой большую иглу, внутри которой расположена подвижная малая, и усложнение системы управления, вызванное необходимостью применения автономной системы гидрозапирания.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель является разработка форсунки, исключающей недостатки прототипа.
Техническим результатом, обеспечиваемым разработанной конструкцией форсунки является, обеспечение точного и стабильного дозирования последовательных малых цикловых порций запального дизельного топлива.
Техническая задача достигается тем, что электрогидроуправляемая форсунка для газодизельного двигателя содержит корпус форсунки, с размещенными в ней штангой, пружиной, каналами гидрозапора и подвода дизельного топлива, распылитель с отверстиями малых и отверстия больших подач, и иглу, при этом форсунка снабжена проставкой, на которой закреплен корпус с клапанами управления упора и иглы с жиклерами, а на корпусе клапанов закреплена крышка с каналом линии слива и электромагнитами, внутри которых размещены, с возможностью обеспечения управления клапанами упора и иглы, пружины и стержни. При этом корпус клапанов снабжен каналами сброса и слива, а проставка снабжена подвижным ограничителем максимального подъема иглы, причем игла представляет собой неразборную деталь с двумя запорными конусами и дифференциальной площадкой, при этом между корпусом клапанов, проставкой, подвижным ограничителем и верхней торцевой поверхностью штанги образована гидрополость запирания, а между корпусом клапанов, проставкой и подвижным ограничителем образована гидрополость управления.
Наличие проставки, на которой закреплен корпус с клапанами управления упора и иглы с жиклерами, позволяет обеспечить близкую к линейной дифференциальную характеристику впрыскивания размещением подвижного упора, меняющего фиксированный подъем иглы для точной и стабильной подачи малых и больших порций дизельного топлива, и управление давлением дизельного топлива в гидрополостях запирания и управления соединением и разъединением гидрополостей с линией слива.
Закрепленная на корпусе клапанов крышка с каналом линии слива и электромагнитами, внутри которых размещены, с возможностью обеспечения управления клапанами упора и иглы, пружины и стержни, обеспечивает заданную величину цикловой подачи дизельного топлива для режимов запуска и прогрева, при максимальном подъеме иглы, и формирование фронта начала подачи дифференциальной характеристики впрыска дизельного топлива близкой к прямоугольной форме отводом управляющего дизельного топлива из гидрополостей управления и запирания на слив, и герметичность гидрополостей запирания и управления, надежным прижатием клапанов упора и иглы к жиклерам.
Каналы сброса и слива в корпусе клапанов позволяют осуществить подвод управляющего дизельного топлива из гидрополостей запирания и управления к клапанам упора и иглы.
Наличие подвижного ограничителя максимального подъема иглы, дает возможность формирования близкой к линейной дифференциальной характеристики цикловой подачи дизельного топлива в зависимости от длительности управляющего электрического импульса, заданием фиксированных величин максимального подъема иглы для точной и стабильной подачи запального дизельного топлива через отверстия малых подач при работе по газодизельному циклу и, через отверстия малых и больших подач, на режимах запуска и прогрева двигателя.
Выполнение иглы в виде единой неразборной детали с двумя запорными конусами и дифференциальной площадкой дает возможность обеспечить подачу минимизированной запальной порции дизельного топлива через отверстия малых подач для газодизельного режима и цикловую подачу дизельного топлива на режимах запуска и прогрева одновременно через отверстия малых и больших подач.
Гидрополость запирания обеспечивает формирование близкого к прямоугольной форме фронта отсечки дифференциальной характеристики впрыскивания цикловой порции дизельного топлива и герметичность форсунки, надежным удержанием иглы в закрытом положении.
Гидрополость управления позволяет обеспечить стабильную подачу минимальной порции запального дизельного топлива путем ограничения величины максимального подъема иглы, при которой дизельное топливо подается в камеру сгорания только через отверстия малых подач.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема электрогидроуправляемой форсунки для газодизельного двигателя.
Электрогидроуправляемая форсунка для газодизельного двигателя включает в себя корпус форсунки 1, с размещенными в ней штангой 2, пружиной 3, каналами гидрозапора 4 и подвода дизельного топлива 5, распылитель 6 с отверстиями малых 7 и больших подач 8, иглу 9 с двумя запорными конусами и дифференциальной площадкой, проставку 10, на которой закреплен корпус 11 с клапанами управления упора 12 и иглы 13 с жиклерами упора 14 и иглы 15, крышку 16 с каналом линии слива 17 и электромагнитами 18 и 19, внутри которых размещены, с возможностью обеспечения управления клапанами упора 12 и иглы 13, пружины 20 и 21, и стержни 22 и 23, при этом корпус клапанов 11 снабжен каналами сброса 24 и слива 25, а проставка 10 снабжена подвижным ограничителем 26 максимального подъема иглы 9, причем комбинированная игла 9 представляет собой неразборную деталь с двумя запорными конусами и дифференциальной прлощадкой, при этом между корпусом клапанов 11, проставкой 10, подвижным ограничителем 26 и верхней торцевой поверхностью штанги 2 образована гидрополость запирания 27, а между корпусом клапанов 11, проставкой 10 и подвижным ограничителем 26 образована гидрополость управления 28.
Предлагаемая полезная модель функционирует следующим образом: в исходном положении герметичность форсунки обеспечивает пружина 3, прижимающая иглу 9, через штангу 2 к распылителю 6, которая перекрывает отверстия больших подач 8 и малых подач 7. При этом гидрополость запирания 27, образованная верхним торцом штанги 2, проставкой 10, подвижным ограничителем 26 и корпусом клапанов 11, через канал гидрозапора 4 соединена с линией высокого давления, а клапан управления иглы 13, прижатый пружиной 21 через стержень 23 к жиклеру иглы 15, перекрывает канал линии слива 17, соединяющий гидрополость запирания 27 с каналом линии слива 17. При этом управляющая гидрополость управления 28, образованная проставкой 10, подвижным ограничителем 26 и корпусом клапанов 11, через канал гидрозапора 4 также соединена с линией высокого давления, а клапан управления упора 12, прижатый пружиной 20 через стержень 22 к жиклеру упора 14, перекрывает канал сброса 24, соединяющий гидрополость управления 28 с каналом линии слива 17.
Во время запуска и работы газодизеля к форсунке из аккумулятора подводиться дизельное топливо высокого постоянного давления, при этом часть дизельного топлива по каналу гидрозапора 4 поступает в гидрополость запирания 27 и гидрополость управления 28, а другая часть, по каналу подвода дизельного топлива 5, подводится к комбинированной игле 9.
На режимах запуска и прогрева газодизель работает только на дизельном топливе, поэтому на электромагниты упора 18 и иглы 19 одновременно подаются управляющие электрические сигналы. При этом стержень 22, сжимая пружину 20, освобождает клапан управления упора 12 и гидрополость управления 28 соединяется с каналом линии слива 17, а стержень 23, сжимая пружину 21, освобождает клапан управления иглы 13 и гидрополость запирания 27 также соединяется с каналом линии слива 17. Дизельное топливо из гидрополости запирания 27 и гидрополости управления 28 начинает перетекать в линию слива, при этом давление дизельного топлива в этих гидрополостях оказываются значительно ниже давления дизельного топлива, воздействующего на дифференциальную площадку комбинированной иглы 9. Под действием разности этих давлений, сжимая пружину 3, игла 9 поднимается вверх на максимальную величину подъема, сначала перемещая штангу 2 до соприкосновения с подвижным ограничителем 26 и далее перемещая штангу 2 до соприкосновения с подвижного ограничителя 26 с корпусом клапанов 11. При этом открываются отверстия малых 7 и больших подач 8, через которые цикловая порция дизельного топлива впрыскивается в камеру сгорания. После снятия управляющих сигналов с электромагнитов упора 18 и иглы 19, стержени 22 и 23, под действием пружин 20 и 21, прижимают клапаны управления упора 12 и иглы 13 к жиклерам упора 14 и иглы 15, и разъединяют гидрополости запирания 27 и управления 28 с каналом линии слива 17, препятствуя перетеканию дизельное топливо из этих гидрополостей в линию слива. Давление дизельного топлива в гидрополостях управления 28 и запирания 27 резко возрастают. При этом, в начальный момент, давление дизельного топлива в гидрополости управления 28, вследствие меньшего объема, растет быстрее, чем в гидрополости запирания 27, поэтому подвижный ограничитель 26 начинает перемещаться вниз вместе со штангой 2, перемещая вниз и иглу 9. Затем, вследствие существенной разности площадей верхнего торца штанги 2 и двух запорных конусов и дифференциальной прлощадки комбинированной иглы 9, на которые воздействует дизельное топливо с одинаковым давлением, штанга 2 перемещает иглу 9 вниз, до упора с распылителем 6. Отверстия больших 8 и малых подач 7 перекрываются, впрыск дизельного топлива в цилиндр двигателя прекращается.
После прогрева двигатель автоматически переключается на работу по газодизельному циклу. При этом на всех рабочих режимах подвижный ограничитель 26 постоянно удерживается прижатым к проставке 10 давлением дизельного топлива находящегося в гидрополости управления 28, так как на электромагнит упора 18 управляющий электрический сигнал не подается, и клапан управления упора 12, прижатый пружиной 20 через стержень 22 к жиклеру упора 14, перекрывает канал сброса 24, соединяющий гидрополость управления 28 с линии слива, а управляющий электрический сигнал, для организации впрыска малой запальной порции дизельного топлива, подается только на электромагнит иглы 19.
В режиме газодизеля, при подаче управляющего электрического сигнала на электромагнит иглы 19 стержень 23, сжимая пружину 21, освобождает клапан управления иглы 14 и гидрополость запирания 27 соединяется с каналом линии слива 17. Дизельное топливо из и гидрополости запирания 27 начинает перетекать в линию слива, давление дизельного топлива в этой гидрополости оказывается значительно ниже давления дизельного топлива, воздействующего на дифференциальную прлощадку иглу 9 и, под действием разности этих давлений, сжимая пружину 3 игла 9 поднимается вверх и перемещает штангу 2 до соприкосновения с подвижным ограничителем 26. При этом открываются только отверстия малых подач 7, через которые малая по объему цикловая запальная порция дизельного топлива впрыскивается в камеру сгорания. После снятия управляющего сигнала с электромагнита иглы 19 стержень 23, под действием пружины 21, прижимает клапан управления иглы 13 к жиклеру иглы 15 и разъединяет гидрополость запирания 27 с каналом линии слива 17, препятствуя перетеканию дизельное топливо из этой гидрополости в линию слива. Давления дизельного топлива в гидрополости запирания 27 резко возрастает и, вследствие существенной разности площадей верхнего торца штанги 2 и запорного конуса и дифференциальной площадки иглы 9, на которые воздействует дизельное топливо с одинаковым давлением, штанга 2 перемещает иглу 9 вниз, до упора с распылителем 6. Отверстия малых подач 7 перекрываются, впрыск запальной порции дизельного топлива в цилиндр двигателя прекращается.