Центробежный распылитель для подачи двух компонентов топлива

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в системе подачи топлива многотопливных дизелей.
Из известных наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является центробежная форсунка многотопливного дизеля, содержащая распылителя, корпус которого снабжен дополнительно двумя каналами, направленными касательно к кольцевой проточке на запорном конусе корпуса распылителя и камерой закручивания, заканчивающейся распыливающими отверстием, в корпусе распылителя выполнены каналы подвода основного топлива и присадки, игла распылителя имеет две цилиндрические, ступенчатые, прецизионные поверхности (Патент на полезную модель РФ №135733, заявл. 28.11.2012, опубл. 20.12.2013).
Недостатком форсунки является невозможность организации подачи второго компонента топлива в различных фазах процесса топливоподачи и технологическая сложность выполнения тангенциальных каналов в корпусе распылителя для организации центробежного эффекта. Задачей полезной модели является повышение топливной экономичности дизеля путем повышением качества распыливания топлива, возможности использования двух видов топлива одновременно, обеспечение ступенчатого процесса впрыскивания и возможности подачи запальной дозы топлив.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение топливной экономичности дизеля путем повышения качества перемешивания и распыливания двух видов топлива.
Технический результат достигается тем, что центробежный распылитель для подачи двух компонентов топлива включает корпус, в котором выполнены каналы для подачи основного топлива и второго компонента, в полости распылителя установлена запирающая игла, имеющая две цилиндрические ступенчатые прецизионные поверхности, на входе из распылителя выполнено распыливающее отверстие, согласно полезной модели в игле распылителя выполнено центральное осевое отверстие, в верхней части которого установлена заглушка, на верхней цилиндрической прецизионной поверхности иглы выполнена проточка, которая радиальными отверстиями соединена с центральным осевым каналом, в нижней части полости распылителя установлена втулка, сопряженная с нижней прецизионной частью иглы, на внешней части втулки выполнены винтовые канавки, а на запорной конической поверхности выполнены радиальные отверстия, соединенные с центральным осевым отверстием.
Задача может быть решена при помощи двух вариантов центробежного распылителя.
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами центробежного распылителя для подачи двух компонентов топлива.
Фиг. 1 - центробежный распылитель (1 вариант).
Фиг. 2 - центробежный распылитель (2 вариант).
Фиг. 3 - разрез А-А распылителя.
Фиг. 4 - разрез Б-Б распылителя.
Фиг. 5 - разрез В-В распылителя.
Центробежный распылитель содержит корпус 1, иглу распылителя 2, в игле выполнено осевое отверстие 3, на прецизионной поверхности иглы выполнена кольцевая проточка 4 и радиальные отверстия 5, в нижней иглы на поверхности запорного конуса 6 иглы выполнены радиальные отверстия 7. В корпусе 1 распылителя выполнена подыгольная полость 8, отверстие 9 для подачи первого компонента топлива и отверстие 10 для подачи второго компонента, в нижней части корпуса распылителя 1 выполнено распыливающее отверстие 11 и установлена втулка 12, на внешней поверхности которой выполнены спиральные канавки 13; осевое отверстие иглы 3 в верхней части перекрыто заглушкой 14.
Центробежный распылитель работает следующим образом. Первый компонент топлива подается от топливного насоса под высоким давлением в корпус 1 распылителя через отверстие 9 в подыгольную полость 8. При достижении давления равного началу впрыскивания игла преодолевая усилие пружины форсунки (на рисунке не показано) поднимается вверх. Топливо под высоким давлением проходит по винтовым каналам 13, обеспечивая центробежный эффект при истечении в распыливающее отверстие 11, обеспечивая качественное распыливание топлива. По мере перемещения иглы вверх происходит совмещение кольцевой проточки 4 с отверстием 10 в корпусе распылителя. По отверстию 10 подается второй компонент топлива, который поступает в кольцевую проточку 4, далее через радиальные отверстия 5 в осевое отверстие 3 и в отверстия 7. Вытекая из отверстия 7, данный компонент топлива перемешивается с первым компонентом топлива. За счет центробежного эффекта истечения обоих компонентов топлив обеспечивается качественное перемешивание смеси топлив. При достижении иглой верхнего упора игла останавливается.
После отсечки топлива топливным насосом и снижения давления топлива, игла под действием силы пружины перемещается вниз, происходит рассоединение отверстия 10 с кольцевой проточкой 4 и истечение второго компонента прекращается. При посадке иглы на седло прекращается подача и первого компонента топлива, процесс впрыскивания прекращается.
Распылитель может обеспечить подачу только одного из компонентов топлива, для этого достаточно отключить подачу второго компонента.
Второй вариант центробежного распылителя обеспечивает ступенчатое подключение второго компонент топлива и работает следующим образом.
Первый компонент топлива от топливного насоса под высоким давлением поступает в корпус 1 распылителя через отверстие 9 в подыгольную полость 8. При достижении давления равного давлению начала впрыскивания игла, преодолевая усилия пружины форсунки, поднимается вверх. Топливо под высоким давлением проходит по винтовым каналам 13, обеспечивая центробежный эффект в камере закручивания поступает в распыливающее отверстие 11. Что обеспечивает качественное распыливание топлива. По мере перемещения иглы вверх на величину h происходит совмещение кольцевой проточки 4 с отверстием 10 в корпусе распылителя. По отверстию 10 подается второй компонент топлива в кольцевую проточку 4, далее через радиальные отверстие 3 в радиальные отверстия 7. Выходя из отверстий 7, данный компонент топлива перемешивается с первым компонентом топлива.
За счет центробежного эффекта в камере закручивания происходит более качественное смешивание двух компонентов, что обеспечивает более однородную рабочую смесь в камере сгорания. Далее происходит впрыскивание в камеру сгорания. Распыливание топлива в камере сгорания осуществляется за счет центробежного эффекта создаваемого в распылителе. Для обеспечения более высокого центробежного эффекта выходное распыливающее отверстие выполняется сужающим по ходу движения топлива, так как при уменьшении радиуса закручивания увеличивается центробежный эффект. Запорный конус корпуса распылителя является сужающим участком распыливающего отверстия.
Топливо, совершающее вращательное движение вдоль распыливающего отверстия, выходя из него распадается на мелкие капли. Центробежный эффект позволяет получить более мелкодисперсное состояние топлива в факеле. После окончания подачи основного компонента топлива насосом, давление топлива в полости распылителя снижается, запорная игла 2 под действием пружины начинает движение вниз. Происходит рассоединение проточки 4 с отверстием 10, прекращается подача второго компонента топлива. Процесс впрыскивания прекращается.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет осуществлять совместную и раздельную независимую подачу двух компонентов топлива. Для подачи только одного из компонентов достаточно отключить подачу второго компонента. Применение центробежного эффекта обеспечивает более качественное перемешивание двух компонентов топлива, а также более мелкодисперсное состояние факела топлива и, как следствие, повышение экономичности дизеля.