ФОРСУНКА МНОГОТОПЛИВНОГО ДИЗЕЛЯ

Полезная модель относится к системам питания двигателей внутреннего сгорания и, прежде всего дизелей, использующих газовые топлива.
Известна форсунка для дизеля, которая содержит корпус с каналами подвода основного и запального топлив, распылитель с каналом подвода основного топлива, сообщенным с полостью кармана между корпусом распылителя и поверхностью подпружиненной иглы, и с каналом подвода запального топлива, сообщенным с центральным осевым каналом и радиальными каналами, выполненными в теле иглы. При этом полость кармана имеет возможность сообщаться посредством канала кольцевого сечения с полостью, расположенной у основания запирающей кромки иглы. Для подачи топливной смеси в камеру сгорания в форсунке выполнены распыливающие отверстия [а.с. СССР №1530801, МПК F 02 M 43/04, опубл.1989г.]
Недостаток указанной конструкции состоит в том, что она хотя и дает возможность изменять состав смеси, подаваемой в камеру сгорания в процессе рабочего цикла, но при этом не позволяет осуществлять коррекцию распределения используемых двух топлив по зонам камеры сгорания.
Известна форсунка многотопливного дизеля, содержащая корпус с каналами подвода основного топлива и присадки и совмещенный с ним распылитель, в корпусе которого выполнены соответствующие каналы для подвода основного топлива и присадки, а в его внутренней полости установлена подпружиненная запирающая игла, выполненная с конической поверхностью, контактирующей с запирающей конической поверхностью корпуса распылителя, образующая с корпусом распылителя
полость кармана и подыгольный объем и выполненная с осевым каналом для подвода присадки, имеющим возможность сообщения с подыгольным объемом с помощью радиальных наклонных каналов, выходные кромки которых размещены на запирающей конической поверхности запирающей иглы, а посредством дополнительных радиальных каналов - с кольцевым каналом, образованным между поверхностями корпуса распылителя и запирающей иглы и сообщенным с полостью кармана каналами подвода основного топлива, и распыливающие отверстия первой группы, выполненные в корпусе распылителя, входные кромки которых расположены в подыгольном объеме, в корпусе распылителя дополнительно выполнены распыливающие отверстия второй группы, входные кромки которых расположены на запирающей конической поверхности распылителя, [а.с. РФ №2240439, МПК F 02 M 43/04, опубл.20.11.2004г.]
Недостатком данного технического решения является невозможность рационального перераспределения основного топлива и присадки по зонам камеры сгорания с учетом режима работы двигателя, особенностей конструкции камеры сгорания и расположения форсунки в ней.
Это техническое решение принято в качестве прототипа.
Техническим результатом полезной модели, является одновременная коррекция состава смеси, подаваемая в дизель за время рабочего цикла и перераспределение используемых топлив по зонам камеры сгорания в заданные моменты времени.
Технический результат достигается тем, что форсунка многотопливного дизеля, содержащая корпус с каналами подвода основного топлива и присадки и совмещенный с ним распылитель, в корпусе которого выполнены соответствующие каналы для подвода основного топлива и присадки, а в его внутренней полости установлена
подпружиненная запирающая игла, выполненная с конической поверхностью, контактирующей с запирающей конической поверхностью корпуса распылителя, образующая с корпусом распылителя полость кармана и выполненная с осевым каналом и сужающийся соплом для подвода присадки, а в корпусе распылителя выполнены две группы распыливающих отверстий, причем контактирующие поверхности запирающей иглы и корпуса распылителя выполнена с обратной конусностью, а в нижней части запирающей иглы и корпуса.
Технический результат достигается тем, что в форсунке многотопливного дизеля, содержащей корпус с каналами подвода основного топлива и присадки и совмещенный с ним распылитель, в корпусе которого выполнены соответствующие каналы для подвода основного топлива и присадки, а в его внутренней полости установлена подпружиненная запирающая игла, выполненная с конической поверхностью, контактирующей с запирающей конической поверхностью корпуса распылителя, образующая с корпусом распылителя полость кармана и выполненная с осевым каналом и сужающимся соплом для подвода присадки, а в корпусе распылителя выполнены две группы распыливающих отверстий, причем контактирующие поверхности запирающей иглы и корпуса распылителя выполнены с обратной конусностью, а в нижней части запирающей иглы выполнена цилиндрическая запирающая поверхность, на которую выходят входные кромки первой и второй групп, причем входные кромки первой группы распыливающих отверстий сопряжены с нижней частью цилиндрической запирающей поверхности иглы и осевым каналом с сужающимся соплом запирающей иглы, а входные кромки второй группы распыливающих отверстий сопряжены со средней частью цилиндрической запирающей поверхности иглы и соответствующими подводящими отверстиями, расположенными с диаметрально противоположной стороны
цилиндрической запирающей поверхности иглы, верхняя часть запирающей иглы образует с корпусом форсунки вторую полость кармана, сообщенную с каналом подвода присадки, в корпусе форсунки размещена шайба, опирающаяся на торец распылителя и подпружиненная второй пружиной, расположенной соосно с первой пружиной, а оси подводящих отверстий основного топлива смещены на половину диаметра относительно осей распыливающих отверстий второй группы.
При работе форсунки с такими конструктивными особенностями в ее полостях в результате смешения основного топлива образуются топливные смеси, характеризующиеся различными составами. Жидкое топливо к газовому топливу поступает как в зону смешения в канале распылителя, так и в зону размещения входных кромок распыливающих отверстий второй и первой группы. При этом в зависимости от высоты подъема запирающей иглы, а иначе от периода рабочего цикла, значения коэффициентов избытка воздуха будут изменять свое значение по зонам камеры сгорания. В результате в различные зоны камеры сгорания, в которые, под соответствующим углом, ориентированы своими геометрическими осями распыливающие отверстия первой и второй групп, будут впрыскиваться струи газа топливной смеси, различные по составу, соответствующие значения коэффициентов избытка воздуха которых также при этом будут переменными в течение периода рабочего цикла.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез форсунки; на фиг.2 изображен выносной элемент I на фиг.1 при закрытом положении запирающей иглы 8; на фиг.3 изображен выносной элемент I на фиг.1 с расположением запорной иглы 8 при подаче присадки запального топлива; на фиг.4 изображен выносной элемент I на фиг.1 с расположением запорной иглы 8 при подаче присадки и основного топлива.
Форсунка многотопливного дизеля содержит корпус 1 с каналами 2 и 3 подвода основного топлива и присадки соответственно, распылитель 4, в корпусе 5 которого выполнены каналы 6 и 7 для подвода основного топлива и присадки, а в его внутренней полости установлена запирающая игла 8, подпружиненная посредством пружины 9.3апирающая игла 8 выполнена с запирающей конической поверхностью 10 обратной конусности (см. фиг.2), контактирующей с запирающей конической поверхностью обратной конусности 11 корпуса 5 распылителя 4 и образующая с корпусом 5 полость кармана 12. В нижней части запирающей иглы 8 выполнена цилиндрическая запирающая поверхность 13, а по оси выполнен осевой канал 14 для подвода запального топлива с сужающимся соплом на выходе. Осевой канал 14 запирающей иглы 8 сообщен с каналом 7 для подвода присадки в корпусе 5 с помощью радиальных каналов 15 и кольцевой проточки 16. В конусной части корпуса 5 распылителя 4 выполнены распыливающие отверстия 17, 18 первой группы и 19, 20 второй группы, причем входные кромки первой группы распыливающих отверстий 17, 18 сопряжены с нижней частью цилиндрической запирающей поверхности 13, запирающей иглы 8 и осевым каналом 14 с сужающимся соплом, а входные кромки второй группы распыливающих отверстий 19, 20 сопряжены со средней частью цилиндрической запирающей поверхности 13 запирающей иглы 8 и соответствующими подводящими отверстиями основного топлива 21, 22, расположенными с диаметрально противоположной стороны цилиндрической запирающей поверхности 13 и соединенными продольными каналами 23, 24 с полостью кармана 12 и с каналом 6, для подвода основного топлива. При этом оси подводящих отверстий 21, 22 смещены на половину диаметра отверстий 21, 22, относительно осей распыливающих отверстий 19, 20 второй группы. Верхняя часть запирающей иглы 8 образует с корпусом 1 вторую полость кармана 25,
которая сообщена с каналом 7 для подвода присадки, а в корпусе 1 форсунки размещена шайба 26, опирающаяся на торец распылителя 4, подпружиненная пружиной 27, расположенной соосно с пружиной 9.
При совместной подаче основного топлива, например, природного газа и присадки, например запального жидкого топлива форсунка работает следующим образом.
На рабочих режимах дизеля основное топливо и присадка одновременно или с некоторым относительным опережением присадки, что определяется характеристиками впрыскивания, которые должна обеспечить топливная аппаратура, подаются насосами (условно не показана) к корпусу 1 форсунки и по соответствующим каналам 2 и 3 подвода достигают корпуса 5 распылителя 4. Далее основное топливо по каналу 6 через полость кармана 12, продольные каналы 23 и 24, подводящие отверстия 21 и 22 поступают к запирающей цилиндрической поверхности 13, запирающей иглы 8. Присадка по каналу 7 посредством кольцевой проточки 16, радиальных каналов 15 и затем по осевому каналу 14 с сужающимся соплом на выходе поступает к запирающим коническим поверхностям 10 и 11. В результате подачи топлив к распылителю 4 в полостях его корпуса 5 происходит повышение давления. При одновременной подаче топлив давление в полостях карманов 12 и 25 создает усилие, превышающее усилие затяжки пружины 9 и запирающая игла 8 поднимается сначала до упора в шайбу 26, поджатую пружиной 27. Запорная игла находится в промежуточном положении (см. фиг.3). Первые порции присадки через канал 14, подыгольный объем, образованный коническими поверхностями 10 и 11, поступает в распыливающие отверстия 17 и 18 первой группы и затем в камеру сгорания дизеля. Присадка хорошо распыливается, перемешивается с воздухом, воспламеняется и сгорает с высокой полнотой.
При дальнейшем повышении давления в полости кармана 25 и полости кармана 12, преодолеваются усилие затяжки пружины 9 и 27, запирающая игла 8 встает на упор (см. фиг.4)
Присадка из осевого канала 14 запирающей иглы 8 через сопловое отверстие поступает в образовавшийся подыгольный объем. Туда же поступает основное топливо из подводящей каналов 21 и 22 и перемешивается с присадкой. Однородная смесь основного топлива и присадки поступает через распыливающие отверстия 17, 18 и 19, 20 в камеру сгорания дизеля, где воспламеняется по всему объему камеры сгорания с высокой эффективностью. Для повышения эффективности перемешивания основного топлива и присадки, оси подводящих отверстий смещены на половину диаметра относительно осей распыливающих отверстий второй группы.
Таким образом, конструкция форсунки, выполненная в соответствии с предлагаемым изобретением, решает поставленную техническую задачу, а именно дает возможность осуществлять как коррекцию топливной смеси по составу за период рабочего цикла, так и перераспределение используемых топлив по зонам камеры. Оптимизация указанных характеристик топливоподачи возможна для каждой конкретной конструкции камеры сгорания того или иного дизеля.