ФОРСУНКА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА СО ВСТРОЕННОЙ СВЕЧОЙ ЗАЖИГАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению и может найти применение в качестве замены существующим свечам зажигания и форсункам.
Из уровня техники известен патент RU 2419935 (дата публикации -2011.05.27), описывающий устройство свечи зажигания. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- форсунка со встроенной свечой зажигания может более оптимально располагаться в двигателе, обеспечивая наилучшее сгорание топливной смеси;
- форсунка со встроенной свечой зажигания имеет возможность очистки части поверхности электродов свечи зажигания;
- форсунка со встроенной свечой зажигания объединяет в себе и свечу зажигания и топливную форсунку позволяя повысить надежность системы подачи топлива в камеру сгорания.
Известен патент RU 2327897 (дата публ. - 2008.06.27), описывающий устройство форсунки. Конструкция представляет собой форсунку с электромагнитным приводом.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- форсунка со встроенной свечой зажигания имеет возможность очистки распылительных отверстий от грязи и нагара;
- форсунка со встроенной свечой зажигания может более оптимально располагаться в двигателе, обеспечивая наилучшее сгорание топливной смеси.
Наиболее близким к заявленному решению является патент RU 30469 (дата публ. - 2003.06.27), описывающий устройство свечи-форсунки. Конструкция представляет собой форсунку, через которую проходит канал для подачи топливной смеси. При этом стенки канала нагреваются, за счет чего и происходит воспламенение порции топливной смеси в определенный момент времени.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- форсунка со встроенной свечой зажигания имеет классический принцип действия, то есть происходит подача топлива, а воспламенение происходит от электродов свечи зажигания встроенной в корпус форсунки;
- форсунка со встроенной свечой зажигания не имеет в корпусе нагревательных элементов;
- форсунка со встроенной свечой зажигания имеет возможность очистки распылительных отверстий за счет токов высокой частоты.
Техническая задача, решаемая полезной моделью:
1. Объединение электромагнитной топливной форсунки и свечи зажигания.
2. Уменьшение площади, занимаемой форсункой и свечой зажигания в камере сгорания.
3. Достижение возможности оптимального расположения топливной форсунки и свечи зажигания в камере сгорания.
4. Улучшение очистки распылительных отверстий форсунки и электродов свечи зажигания.
Решение задач обеспечивается тем, что:
1. Свеча зажигания и топливная форсунка имеют единый корпус, причем элементы свечи зажигания проходят в стороне от элементов топливной форсунки, роль заземляющего электрода выполняет распыляющая часть форсунки, а боковой электрод является положительным.
2. Благодаря тому, что топливная форсунка и свеча зажигания располагаются в едином корпусе, форсунка со встроенной свечой зажигания имеет меньшую площадь занимаемую в камере сгорания, при этом требуется только одно отверстие в камере сгорания для установки механизма, в отличие от двух отверстий при расположении свечи зажигания отдельно от топливной форсунки.
3. Благодаря меньшей площади, занимаемой форсункой со встроенной свечой зажигания в камере сгорания, имеется возможность выбора точки ее расположения. Благодаря чему форсунка со встроенной свечой зажигания может быть расположена в такой точке камеры сгорания, откуда будет происходить оптимальное распыление топливной смеси, а при воспламенении топливная смесь работает с наибольшей эффективностью.
4. Электроды свечи зажигания располагаются в зоне распыления форсунки и очищаются распыляемым под давлением топливом. Распылительные отверстия форсунки очищаются от нагара и грязи токами высокой частоты, вызывающими микровибрации на распылителе и его нагрев при работе свечи зажигания.
Частные случаи изготовления форсунки непосредственного впрыска со встроенной свечой зажигания:
- Иное расположение контактных бобышек;
- Полярность электрических элементов, отличная от описанной;
- Наличие дополнительных элементов в конструкции;
- Отсутствие элементов конструкции;
- Иное расположение топливных каналов;
- Иное расположение конструктивных элементов;
- Иная форма конструктивных элементов (корпус, электромагнит, клапан, изолятор и др.);
- Смена мест расположения элементов топливной форсунки и свечи зажигания.
На фиг.1 показан общий вид форсунки непосредственного впрыска топлива со встроенной свечой зажигания в разрезе; на фиг.2 внешний вид на распылительно-контактную часть форсунки со встроенной свечой зажигания; на фиг.3 вид на распылительно-контактную часть форсунки со встроенной свечой зажигания в разрезе.
Форсунка со встроенной свечой зажигания состоит из следующих частей:
1. Впускная часть топливной форсунки. Предназначена для поступления топлива в форсунку.
2. Корпус свечи-форсунки. Предназначен для объединения элементов форсунки и свечи зажигания.
3. Электромагниты. Предназначены для открытия клапана с целью обеспечения возможности поступления топлива в камеру сгорания. Работа по открытию клапана электромагнитами происходит в момент поступления на них электрического сигнала.
4. Клапан. Закрывает отверстия распылителя в момент воспламенения топливной смеси в камере сгорания. Работа клапана зависит от наличия электрического сигнала на электромагнитах. В зависимости от модификации может иметь различную геометрическую форму. Также, в зависимости от модификации и формы топливного канала может проворачиваться на небольшой угол.
5. Перекрывающая часть клапана. Часть клапана, непосредственно примыкающая к распылителю с целью перекрывания отверстий распылителя.
6. Пружина. При отсутствии электрического сигнала на электромагнитах возвращает клапан в положение, когда распылительные отверстия перекрыты.
7. Топливный канал. Расположен внутри клапана. Предназначен для подвода топлива через корпус клапана к распылителю.
8. Распылитель. Представляет собой элемент с расположенными в нем отверстиями для поступления топлива в камеру сгорания. Может иметь круглую, эллиптическую и другую, выпуклую или нет, форму в зависимости от модификации.
9. Отверстие распылителя. Через отверстия, при открытом клапане, топливо поступает в камеру сгорания.
10. Боковой электрод. Предназначен для создания электрического разряда воспламеняющего воздушно-топливную смесь в камере сгорания. Боковой электрод располагается в зоне расположения распылителя форсунки. Электрический разряд происходит между боковым электродом и распылителем.
11. Изолятор контактов зажигания. Предназначен для предотвращения короткого замыкания и защиты контактных элементов свечи зажигания.
12. Контакт бокового электрода. Непосредственно связан с боковым электродом, располагается внутри изолятора контактов зажигания. Предназначен для подвода электрического тока на боковой электрод.
13. Резистор. Расположен внутри изолятора контактов зажигания между контактом бокового электрода и контактным стержнем. Предназначен для нормализации работы и повышения надежности системы зажигания. При необходимости может быть применена модификация без резистора.
14. Контактный стержень. Находится внутри изолятора контактов зажигания. Предназначается для провода электрического заряда от контакта зажигания к резистору (или непосредственно к контакту бокового электрода).
15. Электрические контакты. Используются для присоединения элементов форсунки (электромагнитов) к системе управления подачей топлива и управления зажиганием автомобиля (или иного устройства).
16. Контакт зажигания. Предназначен для подключения контактных элементов свечи зажигания к системе управления зажиганием автомобиля (или иного устройства).
17. Бобышки. Направляют электрический разряд между распылителем и боковым электродом.
Зоной распылителя форсунки является площадь распылителя, ограниченная корпусом свечи-форсунки.
Форсунка со встроенной свечой зажигания одновременно выполняет роль и свечи зажигания, и форсунки непосредственного впрыска топлива. При этом в едином корпусе расположены элементы топливной форсунки такие, как клапан, электромагниты, пружина, топливный канал, отверстие распылителя, распылитель, и элементы свечи зажигания такие, как боковой электрод, изолятор контактов зажигания, контакт бокового электрода, резистор или заменяющий его элемент, контактный стержень, электрические контакты, контакт зажигания, бобышки. Ее работа строится следующим образом:
Во впускную часть топливной форсунки 1, смонтированную в корпусе 2, поступает топливо под давлением. Топливо давит на клапан 4 и поступает к перекрывающей части клапана 5 по топливным каналам 7. При поступлении на электрические контакты 14 сигнала срабатывают электромагниты 3, приподнимающие клапан 4, открывая топливу доступ к распылителю 8. И топливо впрыскивается в камеру сгорания через отверстия распылителя 9. Когда на электрических контактах 14 прекращается поступление сигнала, то клапан 4 возвращается на место при помощи пружины 6.
После перекрытия отверстий распылителя 9 электрический сигнал поступает на контакт зажигания 16, проходит через контактный стержень 14, резистор 13 (или заменяющий его элемент, если таковой необходим в системе зажигания используемого двигателя), контакт бокового электрода 12, находящиеся внутри изолятора 11. Далее электрический сигнал попадает на боковой электрод 10.
Боковой электрод 10 находится на некотором расстоянии от центра распылителя 8. На боковой электрод 10 и распылитель 8 нанесены бобышки 17, между которыми происходит электрический разряд воспламеняющий воздушно-топливную смесь находящуюся в камере сгорания. При необходимости конструкция может иметь несколько боковых электродов 10.
Особенностями конструкции является:
1. Распылитель 8 имеет выпукло-образную форму, позволяющую увеличить зону распыла топлива, избежать распыления топлива прямо направленного на боковой электрод 10 (что могло бы воспрепятствовать заполнению камеры сгорания), и приблизить распылитель 8 к боковому электроду 10 для лучшего воспламенения смеси.
2. Боковой электрод 10 хотя и не находится в зоне прямого распыления топлива, но благодаря создаваемым электродом завихрениям часть топлива все же попадает на него, омывая от нагара.
3. Отверстия распылителя 9 очищаются токами высокой частоты, благодаря высокой температуре искры и вызывающие микровибрацию на распылителе 8.
Решению описанных ранее задач способствует расположение элементов свечи зажигания и элементов топливной форсунки в едином корпусе и расположение бокового электрода и распылителя в одной зоне.