АККУМУЛИРУЮЩАЯ ФОРСУНКА
ACCUMULATING NOZZLE

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.
Известна аккумулирующая форсунка [1], состоящая из корпуса форсунки, топливоподводящих каналов, подыгольного пространства. В корпусе форсунки выполнены две полости, в которых расположены подпружиненные поршни, причем вход первой связан через предохранительный клапан с линией высокого давления, а выход через обратный клапан с входом второй полости, выход последней через предохранительный клапан и проточку на игле-золотнике связан с подыгольным пространством. Проточка иглы-золотника через топливопроводящий канал соединена с линией высокого давления.
Недостатками аккумулирующей форсунки данного типа являются недостаточно резкое окончание топливоподачи и низкое качество впрыскивания при малых цикловых подачах из-за недостаточного давления в аккумуляторе при малых дозах находящегося в нем топлива, что отрицательно складывается на эффективности работы топливной аппаратуры и двигателя в целом.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является аккумулирующая форсунка [2], которая состоит из корпуса форсунки, топливоподводящих каналов, подыгольного пространства. В корпусе форсунки выполнены две полости, в которых расположены подпружиненные поршни. Вход первой полости связан через нагнетательный клапан с линией высокого давления, а выход через канал в теле иглы-золотника - с входом второй полости. Выход второй полости через проточку на игле-золотнике связан с подыгольным пространством. Верхний торец иглы-золотника расположен в первой полости, пружина поршня второй полости упирается в кромку иглы-золотника.
Недостатками данного технического решения следует считать низкое давление впрыскивания при малых цикловых подачах, вследствие чего происходит недостаточно качественное распыливание топлива, а также отсутствие дренажа слива топлива, что отрицательно скажется на работоспособности форсунки в целом.
Технический результат направлен на повышение энергии топливоподачи и, как следствие, на улучшение качества распыливания топлива, а также на обеспечение работоспособности аккумулирующей форсунки.
Технический результат достигается тем, что в корпусе аккумулирующей форсунки дизеля, состоящей из корпуса форсунки, топливоподводящих каналов, подыгольного пространства, выполнены две полости, в которых установлены подпружиненные поршни, причем во второй полости упором пружины служит пьезокристаллический элемент, кроме того, на игле-золотнике выполнено две проточки, соединяющие топливные каналы, позволяющие перетекать топливу из одной полости в другую при опущенной игле-золотнике и подавать топливо в подыгольное пространство при поднятой игле-золотнике, кроме того, надпоршневые пространства первой и второй полости, а также надыгольное пространство имеют топливные каналы для дренажа топлива.
Отличительными признаками от прототипа являются: наличие двух полостей, в которых установлены подпружиненные поршни, причем во второй полости упором пружины служит пьезокристаллический элемент, кроме того, выполнение на игле-золотнике двух проточек, соединяющих топливные каналы, позволяющие перетекать топливу из одной полости в другую при опущенной игле-золотнике и подавать топливо в подыгольное пространство при поднятой игле-золотнике, кроме того, наличие дренажа топлива из надпоршневого пространства первой и второй полостей, а также из надыгольного пространства.
На чертеже изображен общий вид аккумулирующей форсунки. Аккумулирующая форсунка содержит корпус форсунки 1, в котором расположены подыгольное пространство 22, игла-золотник 2 с выполненными в ней проточками 3, 18, удерживаемая в нижнем положении пружиной 6, верхней опорой которой является проставка 7, кроме того, в корпусе 1 выполнены полости 8, 16, в которых располагаются поршни 9, 15 и пружины 10, 14, причем упором пружины 10 полости 8 служит пьезокристаллический элемент 11, снабженный источником напряжения 12, а в полости 16 имеется обратный клапан 17, кроме того, в корпусе 1 выполнены топливные каналы 4, 19, 20, 21, причем топливный канал 20 связан с полостью 5.
Аккумулирующая форсунка работает следующим образом.
Топливо от ТНВД по линии высокого давления поступает через топливный канал 20 в полость 5, и образующееся давление поднимает иглу-золотник 2. Топливо из топливного канала 20 через обратный клапан 17 поступает в полость 16, поднимая поршень 15 вверх, сжимая пружину 14.
После окончания процесса топливоподачи и падения давления в топливном канале 20 и полости 5 игла-золотник 2 под действием пружины 6, верхним упором которой служит проставка 7, опускается в нижнее положение, при этом топливо из полости 16 через топливный канал 19, проточку 18 иглы-золотника 2 и топливный канал 4 поступает в полость 8, перемещая поршень 9 вверх и сжимая пружину 10 и пьезокристаллический элемент 11, тем самым происходит перераспределение топлива между полостями 16 и 8 и соответственно дозарядка полости 8 для дальнейшего впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя.
При последующем подъеме иглы-золотника 2 вверх и одновременной подаче разряда от источника 12 на пьезокристаллический элемент 11 топливо из полости 8 через топливный канал 4, проточку на игле-золотнике 2, топливный канал 21 поступает в подыгольное пространство 22 и впрыскивается в камеру сгорания двигателя, кроме того, под действием разряда от источника 12 пьезокристаллический элемент 11 увеличивает свою толщину, воздействуя через пружину 10 на поршень 9, создавая дополнительное давление в полости 8, увеличивая тем самым энергию топливоподачи.
После окончания топливоподачи и падения давления в топливном канале 20 и полости 5 игла-золотник 2 под действием пружины 6 опускается в исходное положение, процесс перераспределения топлива повторяется. Топливо, просочившееся через неплотности в надпоршневые пространства полостей 8 и 16, а также надыгольное пространство, удаляется через канал дренажа топлива 13.
Таким образом, достигаются все поставленные цели, а именно: увеличение давления впрыскивания топлива, что приводит к более качественному распыливанию топлива в цилиндре двигателя, и осуществление дренажа топлива.
Список литературы
1. Пат. 2186239 Российская Федерация, МПК F02M 47/02. Аккумулирующая форсунка [Текст]/Новосадов С.Ю., Заяц Ю.А., Шапран В.Н., Губин С.А., Ужов М.В.; заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. - №2000100159/06; заявл. 05.01.2000; опубл. 27.07.2002, Бюл. №21. - 3 с.
2. Пат. 2190775 Российская Федерация, МПК F02M 47/02. Аккумулирующая форсунка [Текст]/Новосадов С.Ю., Шапран В.Н., Третьяков С.Е., Андреев Д.А.; заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. - №2000121788/06; заявл. 15.08.2000; опубл. 10.10.2002, Бюл. №28. - 3 с.
3. Ефимов С.И. Двигатели внутреннего сгорания: системы поршневых и комбинированных двигателей [Текст]: учебник/С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; под общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - Изд. 3-е, доп. и перераб. - М.: Машиностроение, 1986. - 456 с.