РАСПЫЛИТЕЛЬ ФОРСУНКИ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DIESEL ENGINE INJECTION NOZZLE

Изобретение относится к машиностроению, к области производства и эксплуатации дизельных двигателей внутреннего сгорания.
Известным техническим решением является распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания (см. патент РФ 2102627, опубл. БИ №2 от 20.01.1998), характеризующийся тем, что на поверхности дроссельно-запирающего конуса выполнена кольцевая канавка, разделяющая его на запирающий и дросселирующий пояски. Такое конструктивное решение обеспечивает работоспособное состояние распылителей только до наработки двигателей 500…800 моточасов. Это происходит потому, что в процессе эксплуатации на внутренней и наружной части корпуса распылителя происходит отложение нагара, в том числе на седле корпуса распылителя. В процессе эксплуатации количество нагара накапливается и через 500-800 моточасов игла своим запорным конусом начинает упираться в нагар. Игла приподнимается - происходит разгерметизация распылителя; наступает отказ.
Наиболее близким техническим решением является распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания (см. патент РФ 2227225, опубл. БИ №11 от 20.04.2004), включающий корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельно-запорный конус с углом большим угла седла. На поверхности дроссельно-запирающего конуса выполнена кольцевая канавка, разделяющая ее на запорный и дросселирующий пояски. Часть дросселирующего пояска иглы выполнена цилиндрической формы с диаметром, меньше диаметра топливоподводящего канала сопловых отверстий. На цилиндрической поверхности выполнена площадка в виде эллипса, малая ось которого меньше диаметра цилиндрической поверхности, а большая ось эллипса расположена вдоль оси иглы, а по длине она охватывает цилиндрическую и дросселирующего поверхности иглы.
Такое техническое решение обеспечивает турбулентность топлива в нижней части запорного конуса и толивоподводящего канала сопловых отверстий распылителя при впрыске и тормозит формирование нагаров в этой области. Такой эффект позволил увеличить наработку до отказа до 1100-1200 мото-часов. Однако рассматриваемое техническое решение не предотвращает возникновение отказов по причине нагарообразования в запорной части корпуса распылителя.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение доремонтного ресурса новых, а также восстановление работоспособного состояния распылителей, находящихся в условиях рядовой эксплуатации и доведение ресурса до 3000 мото-часов.
Поставленная задача решается следующим образом. Распылитель форсунки для дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) включает корпус коническим седлом и размещенную в нем иглу с дроссельно-запирающим конусом. Часть дросселирующей канавки выполнена в форме неравнобочной трапеции, у которой боковая сторона запорного конуса иглы выполнена под прямым углом к оси иглы, а другая боковая сторона неравнобочной трапеции под углом больше прямого, при этом длина ее оканчивается у основания буферного конуса.
Для усиления турбулентности в топливе при впрыске на буферном конусе, боковой поверхности и верхнем основании неравнобочной трапеции, выполнена площадка в виде эллипса, малая ось которого меньше диаметра основания буферного конуса, а большая ось эллипса расположена вдоль оси иглы.
По длине площадка охватывает буферный конус, боковую сторону и верхнее основание неравнобочной трапеции. Такая форма дросселирующей части иглы распылителя позволяет сформировать дополнительное турбулентное движение топлива внутри распылителя и обеспечить более полное (до 93%) туманообразное состояние горючей смеси в камере сгорания при впрыске топлива. Туманообразное топливо поступает в камеру сгорания, где быстро переходит в парообразное состояние и полностью сгорает, тем самым уменьшает удельный расход топлива на единицу мощности.
На чертеже представлена запорная часть иглы распылителя форсунки для дизельного ДВС.
В корпусе 1 распылителя форсунки установлена игла 2. Через топливоподводящий канал 3 корпуса 1 распылителя топливо подводится к запорно-дросселирующему конусу 4 иглы 2 распылителя. Ниже запорно-дросселирующего конуса 4, на дросселирующей поверхности иглы выполнена канавка в виде неравнобочной трапеции 5 (заштриховано), у которой боковая сторона 6 у запорного конуса выполнена под прямым углом к оси иглы 2. Другая противоположная боковая сторона 7 неравнобочной трапеции расположена под углом, больше прямого к оси иглы 2. Причем длина боковой стороны 7 неравнобочной трапеции заканчивается у основания 8 буферного конуса 10. Такое расположение боковой стороны 7 трапеции 5, при работе распылителя выполняет роль конуса турбулентного завихрения топлива перед впрыскиванием в камеру сгорания. Герметизация распылителя происходит по запорно-дросселирующему конусу 4 иглы 2 и по запорному конусу 9 корпуса распылителя 1.
Для усиления турбулентности в топливе при впрыске на буферном конусе 10, боковой поверхности 7 и верхнем основании трапеции выполнена площадка 11 в виде эллипса, малая ось которого меньше диаметра основания 8 буферного конуса 10, а большая ось эллипса расположена вдоль оси иглы 2. По длине площадка 11 охватывает буферный конус 10, боковую сторону 7 и верхнее основание неравнобочной трапеции 5.
Работает предлагаемое техническое устройство следующим образом. При давлении впрыска (например, 18 МПа), игла 2 приподнимается, и топливо устремляется в образовавшийся зазор между запорно-дросселирующим конусом 4 иглы 2 и запорным конусом (седлом) 9 корпуса распылителя 1. За запорно-дросселирующим конусом 4 иглы 2 в области боковой поверхности неравнобочной трапеции 5 происходит срыв топлива с поверхности 4, и в слое подаваемого топлива формируется турбулентное движение. При дальнейшем движении топливо ударяется о боковую поверхность (конус турбулентного завихрения) неравнобочной трапеции 5, и дополнительно увеличивает турбулентность топлива по поверхности, и по поверхности площадки 11 интенсивность турбулентности в топливе возрастает настолько, что в области запорного конуса (седла) 9 и топливоподводящего канала 12 корпуса распылителя 1 в топливе интенсивно формируются кавитационные пузырьки, которые разрушают нагары внутри корпуса распылителя. При дальнейшем движении топлива оно через сопловые отверстия 13 впрыскивается в камеру сгорания дизельного ДВС. Топливо, насыщенное кавитационными пузырьками, обеспечивает туманообразный впрыск (до 93%). Это обеспечивает существенно более быстрый переход туманообразного топлива в парообразное состояние, и этим обуславливается полное сгорание топливной смеси в камере сгорания и экономия топлива 5-8%.