Распылитель форсунки дизеля

Область применения
Полезная модель относится к двигателестроению, к узлам систем питания дизельных двигателей, в частности к топливным форсункам, впрыскивающим дизельное топливо в цилиндр ДВС.
Уровень техники
Известно устройство распылителя бесштифтовой однодырчатой форсунки с закручиванием топлива, содержащее полый корпус с каналом подвода топлива и седлом, закручивающее устройство, выполненное в виде параллельно расположенных винтовых пазов и камеры закручивания, запорное устройство, установленное в полом корпусе, причем винтовые пазы выходят в камеру закручивания, в седле расположена втулка распылителя, внешним буртом взаимодействующая с упругим элементом, в которой расположен закручивающий струю топлива элемент с параллельно расположенными винтовыми пазами, имеющий на торце, обращенном к седлу, конус, взаимодействующий с отверстием жиклера, расположенным в седле, а противоположный торец закручивающего струю топлива элемента выходит в камеру закручивания, ограниченную внутренним буртом втулки распылителя (см. RU 42076 U1, 22.07.2004).
Также известен распылитель штифтовой форсунки с закручиванием, содержащее полый корпус с каналом подвода топлива и седлом, носок с колодцем, закручивающее устройство, выполненное в виде последовательно размещенных под колодцем винтовых пазов и камеры закручивания, и запорную иглу, установленную в полости корпуса распылителя с образованием подыголочной камеры, сообщенной с каналом подвода топлива, причем винтовые пазы входят в камеру закручивания и сообщены с колодцем, а распылитель снабжен втулкой, винтовые пазы выполнены на наружной боковой поверхности носка, причем втулка закреплена на носке с образованием камеры закручивания и соплового отверстия между внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью носка конической формы, снабженной уступом топлива (см. RU 2132480 С1, 20.05.1997).
Также известен распылитель форсунки дизеля для биотоплива, содержащий корпус, в котором расположена игла, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая канавка, а в его нижней части имеется колодец и отверстия для распыления топлива. Внутренняя часть отверстий распылителя снабжена формирователями потока топлива (см. RU 2456470 С2, 20.07.2012). Принят за прототип.
Недостатком известных устройств является невозможность их применения на дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива, а также низкая эффективность распыливания топлива.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача полезной модели - повышение эффективности распылителя.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении качества распыливания дизельного топлива.
Качественное распыливание топлива способствует лучшему смесеобразованию, полному сгоранию и снижению вредных выбросов в атмосферу и уменьшает нагарообразование.
Заявленный технический результат достигается за счет использования следующей совокупности существенных признаков, а именно: распылитель электрогидравлической форсунки дизеля, содержащий корпус, в котором расположена игла, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая канавка, а в его нижней части имеется колодец и отверстия для распыливания топлива, внутренняя часть отверстий распылителя снабжена формирователями потока топлива, при этом распылитель содержит семь распыливающих отверстий, при этом каждое распыливающее отверстие, от формирователя потока до выходного отверстия, выполнено в виде конуса.
Краткое описание чертежей
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен заявленный распылитель электрогидравлической форсунки дизеля, где 1 - корпус; 2 - игла распылителя; 3 - кольцевая канавка; 4 - канал подачи топлива; 5 - отверстия распылителя, на фиг. 2 представлен увеличенный вид отверстий распылителя, где 6 - колодец распылителя; 7 - формирователь потока, на фиг. 3 и 4 оказаны отверстия распылителя в разрезе и конструкция формирователя потока, где 8 - коническая камера распыливающего отверстия.
Осуществление полезной модели
Представленный распылитель электрогидравлической форсунки дизеля содержит корпус 1, внутри которого располагается игла 2 и кольцевая канавка 3, в нижней части имеются отверстия 5 для распыления топлива. Во внутренней части отверстий 5 со стороны колодца распылителя 6 выполнены формирователи потока топлива 7 и конические камеры (конусы) 8.
Формирователь потока выполнен в форме винта с двухзаходной навивкой и витками прямоугольного сечения, запрессовывается во входную часть соплового канала. Формирователь изготовлен на стандартном оборудовании из того же материала, что и корпус распылителя, - из нержавеющей стали 18Х2Н4ВА.
Диаметр D формирователя вдвое больше диаметра соплового отверстия. При большем D, с учетом гидродинамики истечения топлива в конусной камере 8, получаем меньшую угловую скорость закручиваемого потока топлива и, следовательно, меньшую эффективность распылителя. При меньшем D, увеличиваются длина винтовых каналов формирователя и угол их наклона, что приводит к повышению путевых и местных потерь напора топлива.
Как показывают опыты с конфигурацией сопловых отверстий с формирователями 7 и конусными камерами 8, суммарная площадь сечения винтовых каналов на вставке S1=2×(b×h) предпочтительно должна быть в пределах 1...1,2 площади сечения соплового отверстия S, S1=2×(b×h)=(1…1,2)×S, которое, в свою очередь, должно быть на 20% больше площади сечения сопловых отверстий распылителей. При соотношении площадей S1<(1…1,2)×S происходит увеличение продолжительности впрыскивания, что приводит к повышению давления топлива и увеличивает удельный расход топлива по мощности двигателя. При соотношении площадей S1>(1…1,2)×S, эффективность распыливания топлива ухудшается за счет снижения центробежного эффекта при впрыскивании.
Шаг Т винтовой поверхности равен длине формирователя и 1/2 длины отверстия распылителя L, так как при этом получается оптимальная длина и конфигурация винтовых каналов, угол наклона потока в формирователе 7 и конусной камере 8 и соблюдаются прочностные характеристики стенок сопловых отверстий.
Выбор количества сопловых отверстий, а именно семи, обусловлен лучшим распыливанием топлива. Каждое отверстие позволяет распылить топлива в определенном сегменте камеры сгорания дизеля. Семь отверстий с заданной конфигурацией позволяют распылить топливо равномерно по всем сегментам камеры сгорания без «нахлеста» и нарушения процесса испарения и формирования рабочей (горючей) смеси. При увеличении отверстий распылителя, сегменты распыливания будут накладываться друг на друга, что негативно повлияет на процессы, происходящие в цилиндре двигателя. При уменьшении отверстий - эффективность распылителя будет меньшей.
Распылитель работает следующим образом.
При подаче топлива по каналу 4 в кольцевую канавку 3 и достижении в последней давления, равного начальному давлению впрыскивания, поднимается запорная игла 2, и топливо поступает в колодец 6 и далее через винтовые каналы вставки 7 закручивается в конической камере 8, совершая винтообразное движение в сторону соплового отверстия 5. Увеличенная площадь и конфигурация сечения сопловых отверстий обеспечивает оптимальную пропускную способность для дизельного топлива.
Благодаря суживающейся конической форме камеры 8, после формирователя 7, угловая скорость вращения потока еще сильнее увеличивается по мере приближения к сопловому отверстию, и по выходу из соплового отверстия под действием центробежных сил топливо дробится на мельчайшие капли, образующие симметричный факел (сегмент) с широким углом раскрытия.
Применение предложенной конструкции распылителя для электрогидравлической форсунки позволяет:
- улучшить качество распыления дизельного топлива, повышается равномерность структуры топливного факела (сегмента), увеличивается его угол раскрытия;
- увеличить моторесурс двигателя за счет уменьшения закоксовывания сопловых каналов (самоочищение) и уменьшения нагара на цилиндропоршневой группе;
- снизить расход топлива дизелем и сокращается объем вредных выбросов в окружающую среду.