Насос-форсунка для дизелей

Секция 12. Технические науки

of a management automated system, which includes infrastructure, regulations and human roles (not a physical person but only his functions within automated system).

2. Natural systems which do not involve people participation. When carrying out researches of such systems it is necessary to use instead of the term System the term Model. In that case the researcher bypasses paradox of Hierarchy by means of a complete description of model of system. The researcher turns object into artificial system like reflection in a mirror. As usual it occurs when modeling, the part of information on System is thus lost and/or it is considered insignificant.

Conclusions

Thus, when using the described way of classification of all objects (Systems in classical understanding), there is a possibility of a solution of the system paradox problem. It is obvious that the majority of researchers does so in

practice. However, sticking to the definition of a system, they are compelled to generalize definitions of studied systems, to add to them properties which real systems probably don’t have. And, thinking that they work with systems, not with models, can make the mistakes connected with rejection of insignificant system signs.

V. N. Sadovsky in [3, 240-244] suggests solving contradictions through fixing of certain properties or system elements, considering systems in dynamics. However, actually these decisions lead to emergence of the same models described above.

Coming back to definition of the concept System it is necessary to remember that the system only then is that when it is possible to describe it. Otherwise, any restrictions or generalizations lead only to emergence of new definitions which aren’t general, and define only a context of the specific researcher.

Reference:

1. Mesarovic M. D., Yasuhiko Takahara General System Theory: mathematical foundations. System Research Center. Cleveland. Ohio. - 1975.

2. Осипов А. И., Уваров А. В. Энтропия и ее роль в науке.//Соросовский образовательный журнал, т. 8, № 1. - 2004.

3. Садовский В. Н. Основания общей теории систем. - М: Наука, - 1974.

4. Lars Skittner General System Theory. Ideas and Applications. World Scientific Publishing Co. - 2001.

Sharygin Lev Nikolaevich, Vladimir State University, professor, Department of Technics and Technology

E-mail: ttd.tef@vlsu.ru

Pump-injector for diesel engines

Abstract: the basic technical solutions for creating pump-injectors for diesel engines are proposed in this article. High pressure is created by a plunger pair. The magnetostrictive material is applied as a drive of the plunger rod. The rod is lengthened by magnetic field of electric coil.

Keywords: pump-injectors, diesel, magnetostrictive rod, electric coil.

Шарыгин Лев Николаевич, Владимирский государственный университет, профессор кафедры технико-технологических дисциплин

E-mail: ttd.tef@vlsu.ru

Насос-форсунка для дизелей

Аннотация: предложены основные технические решения по созданию насос-форсунки для дизелей. Высокое давление создается плунжерной парой. В качестве привода плунжера применен стержень из магнито-стрикционного материала. Стержень удлиняется магнитным полем электрической катушки.

Ключевые слова: насос-форсунка, дизель, магнитострикционный стержень, электрическая катушка.

Высокое давление впрыска топлива в насос- [3, 245-257], либо за счет применения плунжерной

форсунках создается либо за счет применения вы- пары. В качестве привода плунжера используют

соковольтного электрического разряда в топливе механический привод от распределительного вала

147

Section 12. Technical sciences

двигателя [2] или гидропривод [1]. Однако известные конструкции насос-форсунок достаточно сложны и нетехнологичны, поскольку содержат ряд точных кинематических сопряжений.

Предлагаем основные технические решения по созданию конструктивно простой насос-форсунки с приводом плунжера на основе стержня из магнито-стрикционного материала — рис. 1-3.

Рис. 2. Разрез А-А- по рис. 1

В-Б

Рис. 3. Разрез Б-Б по рис. 1

Насос-форсунка устроена следующим образом. Имеется корпус 1 с резьбовым отверстием 2 для подключения магистрали низкого давления топлива от подкачивающего насоса, причем штуцер (на рис. 1 не показан) магистрали, закручиваемый в отверстие 2, должен содержать обратный клапан. Такое расположение обратного клапана обусловлено удобством обслуживания системы топливоподачи дизеля. Снизу (здесь и далее ориентация чертежа) в корпусе с помощью резьбы закреплен распылитель 3, внутри которого расположена игла 4. Игла имеет кольцевую проточку 5, осевой канал 6, при этом осевой канал сообщается поперечным отверстием 7 с кольцевой проточкой 5 и поперечным отверстием 8 с подигольной полостью 9. Осевой канал иглы сверху заглушен резьбовой пробкой 10. Игла

поджата к посадочному конусу распылителя с рас-пыливающими отверстиями 11 пружиной 12. Упорным элементом этой пружины служит резьбовая заглушка 13 распылителя. В распылителе имеется наружная кольцевая проточка 14, соединенная отверстием 15 с надигольной полостью 16, в которой расположена пружина иглы.

Сверху в корпусе с помощью резьбы установлена плунжерная втулка 17 с плунжером 18. Пространство, ограниченное корпусом, плунжерной втулкой и плунжером образует нагнетательную камеру 19. Нагнетательная камера соединена группой отверстий 20 корпуса с внутренней кольцевой проточкой 21, которая соединяется отверстиями 22 в распылителе с кольцевой проточкой 5 иглы 4. Для исключения поршневого эффекта иглы предусмотрен

148

Секция 12. Технические науки

дренажный канал, который представлен внешней кольцевой проточкой 14 распылителя с отверстиями 15, соединяющими эту проточку с надигольной полостью, а в корпусе имеется минимум одно сквозное отверстие 23, расположенное напротив проточки распылителя.

В верхней части насос-форсунки имеется привод плунжера. Основу привода образуют магнитострик-ционный стержень 24 помещенный в каркас 25 электрической катушки 26. Каркас закреплен винтами 27 на втулке 28, которая с помощью резьбы соединена с плунжерной втулкой 17. Концы моточного провода катушки подпаяны к электрическому разъему 29. Плунжер 18 поджат к магнитострикционному стержню пружиной 30. Во втулке 28 привода плунжера имеется дренажное отверстие 31.

Заметим, что в предлагаемой конструкции привода плунжера не предъявляется высоких требований по точности как к каркасу катушки, так и магнито-стрикционному стержню 24. Осевая длина стержня 24 не лимитируется, поскольку он находится в силовом замыкании за счет пружины 30 плунжера 18. Радиальные зазоры стержня 24 с каркасом 25 и с гнездом в плунжере могут иметь широкие поля допусков, т. к. под действием магнитного поля катушки стержень 24 удлиняется, а за счет коэффициента Пуассона магнитострикционного материала сечение стержня уменьшается. Необходимо отметить высокое быстродействие магнитострикционных материалов — задержка по деформации отстает от магнитного поля на доли микросекунды. Кроме того, стержень 24 целиком не перемещается, т. е. фактически в движении участвует треть его массы. В конструктивной реализации насос-форсунки для быстроходных дизелей плунжер следует выполнять с юбкой по типу поршня в цилиндре двигателя, что дополнительно повысит быстродействие.

Работа насос-форсунки. Топливо под низким давлением от подкачивающего насоса через обратный клапан на входе насос-форсунки заполняет ее внутренний объем. На угле поворота коленчатого вала дизеля, соответствующем углу опережения впрыска, электронный блок системы топливоподачи

формирует электрический импульс на катушку 26. Возникающее магнитное поле катушки удлиняет магнитострикционный стержень 24. Удлинение магнитострикционного стержня обеспечивает перемещение плунжера 18. Объем нагнетательной камеры 19 сокращается, следовательно, давление топлива в ней возрастает, что приводит к закрытию обратного клапана магистрали низкого давления на входе насос-форсунки.

Высокое давление топлива из нагнетательной камеры 19 по отверстиям 20, внутренней кольцевой проточке корпуса 21, отверстиям 22 распылителя поступает в кольцевую проточку 5 иглы 4. Далее волна давления распространяется по отверстиям иглы — поперечному отверстию 7, осевому каналу 6, поперечному отверстию 8 — и достигает подигольной полости 9. Высокое давление топлива в подигольной полости поднимает иглу 4, сжимая ее пружину 12. При подъеме иглы освобождаются отверстия 11 распылителя, и происходит впрыск топлива в камеру сгорания дизеля. Величина цикловой подачи определяется параметрами электрического импульса, подаваемого в катушку 26 — длительностью и амплитудой. После окончания впрыска происходит сброс давления, и игла 4 под действием сжатой пружины 12 возвращается в исходное положение. На сбросе давления открывается обратный клапан магистрали низкого давления на входе насосфорсунки и топливо из этой магистрали заполняет (дополняет) нагнетательную камеру 19. При этом за счет сжатой пружины 30 плунжер 18 возвращается в исходное положение.

Таким образом, конструкция насос-форсунки проста и высокотехнологична. Основные детали токарной группы. Насос-форсунка имеет высокое быстродействие, т. к. время срабатывания магнито-стрикционного стержня составляет доли микросекунд, следовательно, возможно применение для быстроходных дизелей. Магнитострикционный элемент имеет простейшую форму, требования к точности его изготовления минимальны. Это особенно важно с учетом высокой твердости магнитострикционных материалов.

Список литературы:

1. Насос-форсунка. Патент RU2314431 МПК F02M 57/02./В. В. Внуков, опубл. 10.01.2008.

2. Устройство для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания. Патент RU 2120055 МПК F02M 57/02, 59/36./Заявитель Роверт Бош Гмб Х (DE). Опубл. 10.10.1998.

3. Шарыгин Л. Н. Проектирование конкурентноспособных технических изделий. - Владимир: ВИТ-принт, -2013. - 290 с.

149