Электрогидравлическая форсунка для подачи смесевого топлива в дизельный двигатель

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к системам питания дизельных двигателей внутреннего сгорания, системам аккумуляторного типа с электронным управлением.
Из существующего уровня техники известны электрогидравлические форсунки (ЭГФ) аккумуляторных топливных систем двигателей внутреннего сгорания, содержащих корпус с выполненными в нем топливоподающими и сливными каналами, закрепленный на корпусе распылитель с запорной иглой, расположенную между иглой и корпусом камеру управления, имеющую впускной и выпускной жиклеры, электроуправляемый клапан, сообщающий выпускной жиклер камеры управления со сливными каналами (см. Тер-Мкртичьян Г.Г. Тенденции развития аккумуляторных топливных систем крупных дизелей / Г.Г. Тер-Мкртичьян, Е.Е. Старков // Труды НАМИ: сб. науч. ст. - М., 2013. - Вып. №255. - С. 22-47, Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов. - М.: Изд-во Легион-Автодата, 2005. - 344 с).
Также известна ЭГФ, содержащая управляющий клапан с пьезоэлектрическим приводом, камеру управления с дополнительным клапаном, имеющим канал, и возможностью сообщения с топливоподающими каналами посредством дополнительного клапана (см. US 8544771 В2, 04.06.2013).
Также известна ЭГФ для дизельного двигателя, используемая в аккумуляторной топливной системе Common Rail (CR), состоящая из электромагнитного клапана с электрическими выводами, камеры управления, мультипликатора и иглы форсунки. (Топливная аппаратура и системы управления дизелей / Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко, В.А. Марков // - М.: Легион-Автодата, 2004. - 342 с). Выбрана в качестве прототипа.
Общим недостатком известных ЭГФ является отсутствие возможности смешения разных типов жидких топлив в корпусе ЭГФ и подачи полученного смесевого топлива в дизельный двигатель.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении эффективности использования аккумуляторной многотопливной системы.
Технический результат, достигаемый при реализации настоящей полезной модели, заключается в обеспечении смешения разных жидких топлив внутри ЭГФ.
Заявленный технический результат достигается за счет использования следующей совокупности существенных признаков: электрогидравлическая форсунка для подачи смесевого топлива в дизельный двигатель, содержащая управляющий клапан и его электромагнит, электрические выводы электромагнита управляющего клапана, камеру управления, причем управляющий клапан соединяет камеру управления с линией возврата дизельного топлива, мультипликатор, иглу распылителя с запирающим конусом, канал для подачи дизельного топлива к основанию запирающего конуса указанной иглы. Форсунка содержит запорный клапан и его электромагнит, электрические выводы электромагнита запорного клапана и топливный канал для подачи альтернативного топлива к основанию запирающего конуса указанной иглы распылителя, причем указанный запорный клапан расположен в указанном канале для подачи альтернативного топлива.
В частном случае исполнения заявленной полезной модели, в качестве альтернативного топлива могут использоваться топлива на основе масел растительного происхождения, а именно рапсовое масло или подсолнечное масло.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами: На фиг. 1 изображена ЭГФ, у которой: 1 - электромагнит управляющего клапана, 2 - линия слива дизельного топлива (ДТ), 3 - электрические выводы электромагнита запорного клапана, 4 - электромагнит запорного клапана, 5 - канал для подачи альтернативного топлива из топливного аккумулятора с альтернативным топливом в ЭГФ, 6 - запорный клапан, 7 - канал подачи альтернативного топлива к запирающему конусу иглы распылителя, 8 - корпус распылителя, 9 - запирающий конус, 10 - основание запирающего конуса, 11 - игла распылителя, 12 - канал подачи ДТ к запирающему конусу иглы распылителя, 13 - мультипликатор, 14 - камера управления, 15 - канал для подачи ДТ из топливного аккумулятора с ДТ в ЭГФ, 16 - впускной жиклер камеры управления, 17 - выпускной жиклер камеры управления, 18 - управляющий клапан, 19 - электрические выводы электромагнита управляющего клапана.
Заявленная ЭГФ предназначена для работы в многотопливной аккумуляторной системе, содержащей два топливных бака для хранения ДТ и альтернативного топлива, соответственно, два топливоподкачивающих насоса, два топливных насоса высокого давления (ТНВД), два топливных аккумулятора с давлением до 300 МПа, а также топливопроводы высокого давления и, по меньшей мере, одну заявленную ЭГФ.
Управляющий клапан (18) и его электромагнит (1) установлены в верхней части корпуса ЭГФ и при приходе управляющего импульса по электрическим выводам (19) на электромагнит (1) управляющего клапана (18), он открывается, обеспечивая подъем иглы распылителя (11) и подачу ДТ и альтернативного топлива в виде смеси через зазор между запирающим конусом (9) и корпусом распылителя (8) в цилиндр двигателя.
Запорный клапан (6) и его электромагнит (4) находятся в нижней части корпуса ЭГФ.
ДТ в ЭГФ подается через канал (15) от аккумулятора подачи ДТ и далее в канал (12) и камеру управления (14) через впускной жиклер (16). Камера управления (14) соединяется с линией возврата топлива (2) через выпускной жиклер (17), через который топливо поступает в линию возврата (2) при открытом управляющем клапане (18).
При закрытом управляющем клапане (18) силы гидравлического давления, приложенные к мультипликатору (13), превосходят силы давления, приложенные к игле распылителя (11) и запирающему конусу (9). В результате запорный конус (9) иглы распылителя (11) плотно прижат к седлу корпуса распылителя (8) и перекрывает проход ДТ под высоким давлением к корпусу распылителя (8) и, соответственно в цилиндр двигателя.
Давление в аккумуляторе подачи альтернативного топлива всегда выше давления в топливном аккумуляторе подачи ДТ.
Запорный клапан (6) находится под действием перепада давления. Давление в канале подачи альтернативного топлива (7) к запирающему конусу (9) иглы распылителя (11), соответствует давлению в корпусе ЭГФ и топливном аккумуляторе подачи ДТ, а давление перед клапаном, в канале (5) соответствует давлению в топливном аккумуляторе подачи альтернативного топлива. При этом давление альтернативного топлива в канале (5) на 25% больше, чем давление топлива в каналах (15) (12) (7) для подачи дизельного и альтернативного топлив к основанию запирающего конуса иглы распылителя ЭГФ.
В нормальном состоянии, без прихода управляющего импульса через выводы (3) на электромагнит (4) запорного клапана, клапан (6) закрыт. Между впрыскиваниями топлива, когда отсутствует управляющий импульс на электромагните (1) управляющего клапана и запирающий конус (9) иглы распылителя (11) находится на седле корпуса распылителя, поступает импульс через выводы (3) на электромагнит (4) запорного клапана (6), он открывается и пропускает в канал (7) порцию альтернативного топлива, которое поступает туда в следствии большего давления в канале (5) и аккумуляторе подачи альтернативного топлива, чем в аккумуляторе подачи ДТ. Происходит смешивание ДТ и альтернативного топлива в зоне основания (10) запирающего конуса (9) иглы распылителя (11). После прекращения подачи электрического импульса на электромагнит (4), запорный клапан (6) закрывается под действием перепада давления и подача альтернативного топлива в канал (7) прекращается. В следствие перемешивания альтернативного топлива с ДТ, в зоне основания (10) запирающего конуса (9) иглы распылителя (11) содержится порция смесевого топлива.
При подаче управляющего импульса через выводы (19) на электромагнит (1) управляющего клапана (18), он открывается и ДТ из управляющей камеры (14), через выпускной жиклер (17) поступает в линия (2) слива ДТ. Давление в камере управления (14) падает, и в результате сила гидравлического давления на мультипликатор (13) также уменьшается. Поскольку сила гидравлического давления на мультипликатор (13) оказывается меньше силы, действующей на основание (10) запирающего конуса (9) иглы распылителя (11), последняя открывается, обеспечивая подъем иглы распылителя и подачу ДТ и альтернативного топлива в виде смеси через зазор между запирающим конусом (9) иглы и корпусом распылителя (8) в цилиндр двигателя.
Таким образом, наличие запорного клапана (6) с электромагнитном (4), а также дополнительного топливного канала (7) для подачи альтернативного топлива к запирающему конусу (9) иглы распылителя (11), обеспечивают возможность смешения ДТ и альтернативного топлива у основания (10) запирающего конуса (9) иглы распылителя (11) и подачи полученной смеси через зазор между запирающим конусом (9) иглы и корпусом распылителя (8), состав которого можно регулировать подачей управляющего импульса через электрические выводы (3) на электромагнит (4) запорного клапана (6) за счет изменения его длительности и интервала между импульсами.
В качестве альтернативного топлива могут быть использованы топлива на основе масел растительного происхождения, в частности метиловые и этиловые эфиры рапсового или подсолнечного масел или эти масла в чистом виде.