ГИДРОУПРАВЛЯЕМАЯ ГАЗОВАЯ ФОРСУНКА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к системам подачи топлива двигателей внутреннего сгорания, точнее к топливоподающей аппаратуре двигателей, работающих на газообразном топливе, и может быть использована для улучшения эксплуатационных параметров двигателей внутреннего сгорания при работе их на газообразном топливе с внутренним смесеобразованием.
Из предшествующего уровня техники известна конструкция гидроуправляемой форсунки газового двигателя с внутренним смесеобразованием для подачи газообразного топлива в начале такта сжатия (Г.А. Щербаков, С.Б. Сафонов, Н.А. Шевченко, A.M. Левтеров, В.П. Мараховский, А.А. Кайдалов. Гидроуправляемая форсунка для газового двигателя с внутренним смесеобразованием // Двигатели внутреннего сгорания // Научно-технический журнал. Харьков: НТУ "ХПИ". - 2004, №2(5). - С.156.) которая содержит корпус, клапан, штуцер подвода газа, штуцер подачи гидравлической жидкости, золотник, пружину. Недостатком данного технического решения являются работа форсунки при относительно невысоких давлениях газообразного топлива 0,5-1,0 МПа и возможность возникновения колебаний иглы, вызванных волновыми процессами в системе гидропривода, которые не позволяют получить расходную характеристику подачи газообразного топлива близкой к линейной, что ведет к усложнению системы управления двигателем как при использовании в качестве гидропривода топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизеля прямого действия, когда длительность открытия и высота подъема иглы, которые при заданном давлении газообразного топлива перед форсункой определяют цикловую подачу газа, зависят от величины активного хода плунжера ТНВД, так и при использовании в качестве гидропривода аккумуляторной системы с определенным давлением в аккумуляторе.
Известна также конструкция форсунки с гидроприводом от насоса высокого давления системы непосредственного действия для подачи газообразного топлива в конце такта сжатия содержащая корпус форсунки, в котором размещены газовая втулка с гидравлическими и газовыми отверстиями, канал подвода гидравлической жидкости, канал подвода газового топлива, запорная игла и корпус распылителя, соединенный с газовой втулкой накидной гайкой, обеспечивающей возможность герметичного соединения, причем корпус форсунки содержит штуцер подвода гидравлической жидкости, штуцер подвода газового топлива, штуцер прокачки и стакан, внутри которого размещены корпус регулятора и возвратная пружина запорной иглы с предварительной затяжкой (А.П. Кудряш, В.В. Пашков, B.C. Маринин, Д.А. Москаленко. Природный газ в двигателях // Киев, Наукова Думка, 1990 г. С.175-177). Описанная форсунка принята в качестве прототипа.
К недостаткам рассматриваемой конструкции форсунки следует отнести возможность возникновения колебаний иглы вызванных волновыми процессами в системе гидропривода, которые не позволят получить расходную характеристику подачи газообразного топлива близкой к линейной, что ведет к усложнению системы управления двигателем при использовании в качестве гидропривода топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизеля прямого действия, когда длительность открытия и высота подъема иглы, определяющие цикловую подачу газа, зависят от величины активного хода плунжера ТНВД.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является разработка форсунки, исключающей недостатки аналога.
Техническим результатом, обеспечиваемым разработанной конструкцией форсунки, является получение характеристики подачи газообразного топлива близкой к линейной.
Технический результат достигается тем, что гидроуправляемая газовая форсунка содержит корпус форсунки, в котором размещены газовая втулка, имеющая гидравлические отверстия и газовые отверстия, канал подвода гидравлической жидкости, канал подвода газового топлива, запорная игла, и корпус распылителя, соединенный с газовой втулкой накидной гайкой, обеспечивающей возможность герметичного соединения, причем корпус форсунки содержит штуцер подвода гидравлической жидкости, штуцер подвода газового топлива, штуцер прокачки и стакан, внутри которого размещены корпус регулятора и возвратная пружина запорной иглы с предварительной затяжкой, при этом форсунка снабжена ограничителем подъема запорной иглы и регулировочной втулкой, установленной с возможностью обеспечения предварительной затяжки возвратной пружины запорной иглы, газовая втулка снабжена стопором, а корпус распылителя и газовая втулка, соединенные посредством накидной гайки снабжены штифтами, установленными с возможностью обеспечения удержания их от проворота.
Данный результат обеспечивается:
- ограничитель подъема запорной иглы ограничивает максимальный подъем иглы, обеспечивая зависимость цикловой подача газа только от длительности линейного управляющего гидравлического импульса в отличие от прототипа, в котором цикловая подача зависит еще и от количества жидкости, поступающей в камеру управления;
- регулировочная втулка, установленная с возможностью обеспечения предварительной затяжки возвратной пружины запорной иглы, позволяет достичь надежного прилегания запорной иглы к корпусу распылителя, препятствуя тем самым попаданию газообразного топлива в цилиндр двигателя, обеспечивая тем самым резкое увеличения расхода при подъеме запорной иглы и его падение при ее опускании, обеспечивая тем самым линейный вид характеристики подачи;
- стопор газовой втулки и штифты корпуса распылителя обеспечивают удержание от проворота корпуса распылителя и газовой втулки, способствуют совпадению отверстий для подачи газа в корпусе распылителя и газовой втулки, обеспечивая постоянный (линейный) расход газа при подъеме запорной иглы.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
фиг.1 вид сверху гидроуправляемой газовой форсунки
фиг.2 разрез в плоскости А-А гидроуправляемой газовой форсунки
фиг.3 разрез в плоскости А-Б гидроуправляемой газовой форсунки.
Разработанная гидроуправляемая газовая форсунка включает в себя: корпус форсунки 1 с газовой втулкой 2, имеющей гидравлические отверстия 3 и газовые отверстия 4, и корпус распылителя 5, соединенный с газовой втулкой 2 накидной гайкой 6, обеспечивающей возможность герметичного соединения, причем корпус форсунки 1 содержит канал подвода гидравлической жидкости 7, канал подвода газового топлива 8, запорную иглу 9, стопор 10, фиксирующий газовую втулку 2 от проворота, штуцер подвода гидравлической жидкости 11, штуцер подвода газового топлива 12, штуцер прокачки 13, стакан 14, корпус регулятора 15, пружину 16, втулку регулировочную 17 с контровочной гайкой 18, ограничитель 19 с контровочной гайкой 20, штифты 21, удерживающие от проворота корпус распылителя 5, при соединении его с газовой втулкой 2 накидной гайкой 6.
Предлагаемая полезная модель функционирует следующим образом:
Газообразное топливо под рабочим давлением, через штуцер 12 по каналу 8 поступает в газовую полость, образованную корпусом распылителя 5 и газовой втулкой 2, из которой через газовые отверстия 4 подводится к запорной игле 9. В закрытом положении гидравлическая полость, образованная корпусом форсунки 1 и запорной иглой 9, заполнена гидравлической жидкостью с минимальным остаточным давлением, при этом усилие предварительной затяжки пружины 16, обеспечивает надежное прилегание запорной иглы 9 к корпусу распылителя 5 и препятствует попаданию газообразного топлива в цилиндр двигателя. Для подачи газообразного топлива с помощью клапана управления (на фигурах не показано) подается гидравлический импульс постоянного давления, который через штуцер подвода гидравлической жидкости 11, по каналу подвода гидравлической жидкости 7 и затем через гидравлические отверстия 3 поступает в гидравлическую полость. Давление в гидравлической полости возрастает, преодолевая усилие предварительной затяжки пружины 16, запорная игла 9 поднимается до ограничителя 19, и газообразное топливо начинает подаваться в камеру сгорания двигателя. При этом величина цикловой подачи газообразного топлива зависит только от длительности гидравлического импульса. По окончании цикловой подачи газообразного топлива, управляющий клапан соединяет гидравлическую полость с линией слива, давление в гидравлической полости уменьшается, под действием усилия предварительной затяжки пружины 16, запорная игла 9 опускается и перекрывает подачу газообразного топлива. Усилие предварительной затяжки пружины 16 запорной иглы 9 можно менять с помощью
втулки регулировочной 17, которая имеет контровочную гайку 18. Требуемая высота подъема запорной иглы 9 регулируется ограничителем 19 с контровочной гайкой 20. Наличие стопора 10 газовой втулки 2 и штифтов 21 корпуса распылителя 5 обеспечивают взаимное удержание газовой втулки 2 и корпуса распылителя 5, что способствует совпадению отверстий для подачи газа в корпусе распылителя 5 и газовой втулки 2, обеспечивая постоянный (линейный) расход газа при подъеме запорной иглы.
Таким образом, предлагаемая модель позволяет упростить алгоритм управления газовым двигателем и повысить точность дозирования цикловых порций газа в последовательных циклах обеспечением расходной характеристики впрыскивания цикловой порции газа близкой к линейной, управляя величиной цикловой подачи газа длительностью гидравлического импульса при фиксированной величине подъема запорной иглы.