ФОРСУНКА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области автомобилестроения, а именно к двигателестроению. Данная полезная модель применяется в дизельных двигателях внутреннего сгорания. Предназначена в первую очередь для дизельных двигателей с разделенной системой впрыска топлива.
Известна форсунка, применяемая в топливной аппаратуре двигателей КамАЗ-740 [Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. Двигатели КамАЗ: 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300. 740.30-260, 740.50-360, 740.57-320, 740.50-3901001КД. Набережные Челны: ОАО «КамАЗ». 2002. - 247 с], которая состоит из корпуса форсунки в котором установлены штуцер с щелевым фильтром, пружина с регулировочными шайбами, штанга форсунки, проставка с направляющими штифтами, и корпуса распылителя содержащим иглу, оснащенных каналами для подвода и вывода топлива, и соединенных гайкой распылителя.
Однако недостатком аналога является невозможность проследить весь путь пройденный иглой форсунки при впрыске, что затрудняет своевременную диагностику форсунок при эксплуатации. Эксплуатация автомобиля с неисправной форсункой приводит к преждевременному износу двигателя внутреннего сгорания.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является форсунка с датчиком давления для определения хода иглы [Ориентированные фундаментальные прикладные исследования - основа модернизации и инновационного развития архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплексов России. Книга 2. Омск, 2011. С. 397-402. Михайлова Л.Ю. Датчик давления для осциллографирования хода иглы распылителя форсунки. Материалы всероссийской 65 научно-технической конференции ФГБОУ ВПО «СибАДИ».], которая состоит из корпуса распылителя и корпуса форсунки, в которых выполнены каналы для подвода топлива, и включающими в себя штуцер с фильтром, иглу и штангу форсунки, пружину и регулировочный винт (шайбу) соответственно, соединенных гайкой распылителя через индуктивный датчик перемещения иглы, выполняющий также роль проставки. На корпусе форсунки, в сливной магистрали, закреплен тензометрический датчик
давления топлива.
Недостатком данного устройства является невозможность его использования на автомобильных двигателях в силу практически нулевого давления сбрасываемого топлива и конструкции узлов топливной аппаратуры, а также слабой информативности использования индуктивного датчика при отслеживании всего перемещения иглы форсунки.
Задача настоящей полезной модели заключается в создании форсунки дизельного двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающей повышение надежности дизеля, улучшение качества диагностирования топливной аппаратуры.
Техническим результатом является снижение износа базовых деталей дизельного двигателя внутреннего сгорания, повышение качества диагностирования топливной аппаратуры за счет отслеживания всего перемещения иглы форсунки при впрыске (от начала ее подъема до посадки на упор).
Поставленная задача достигается тем, что в форсунке дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащей корпус с датчиком перемещения иглы, в котором установлены штуцер с щелевым фильтром, пружина с регулировочными шайбами, опирающаяся на штангу форсунки со штоком, проставка с направляющими штифтами, игла, расположенная в корпусе распылителя, согласно предлагаемому техническому решению, датчик перемещения иглы выполнен в виде оптической пары - излучатель и приемник, установленные в теле корпуса форсунки, в верхней его части между штуцером и дренажной магистралью, при этом штанга форсунки выполнена со штоком.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами и осциллограммами, где на Фиг. 1 представлена форсунка дизельного двигателя внутреннего сгорания, на Фиг. 2 - электрическая схема подключения форсунки дизельного двигателя внутреннего сгорания, на Фиг. 3 - эталонная осциллограмма работы форсунки дизельного двигателя внутреннего сгорания, на Фиг. 4 - осциллограмма раннего и позднего впрысков при работе форсунки, на Фиг. 5 - осциллограмма интенсивности работы форсунки, на Фиг. 6 - осциллограмма дополнительного подъема иглы форсунки; на Фиг. 7 осциллограмма зависания иглы форсунки.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус распылителя;
2 - гайка распылителя;
3 - проставка;
4 - штифты;
5 - штанга форсунки со штоком;
6 - корпус форсунки;
7 - уплотнительное кольцо;
8 - штуцер форсунки;
9, 10 - регулировочные шайбы;
11 - пружина форсунки;
12 - игла распылителя;
13 - щелевой фильтр;
14 - датчик перемещения иглы;
15 - излучатель;
16 - приемник;
17 - сопротивление для регулировки напряжения на излучателе;
18 - сопротивление для прочтения сигнала с приемника
Форсунка дизельного двигателя состоит из корпуса форсунки 6, оснащенного датчиком перемещения иглы 14 (излучатель 15 и приемник 16), в котором выполнены проточки для подачи отвода топлива. Также в корпусе форсунки 6 в отводящем канале расположены пружина 11 с регулировочными шайбами 9, 10 и штанга форсунки 5 со штоком. В верхней части корпуса форсунки 6 располагается уплотнительное кольцо и штуцер 8 с щелевым фильтром 13. В нижней части форсунки расположен корпус распылителя 1 с иглой распылителя 12 и проставкой 3, оснащенной штифтами 4. Корпус распылителя 1 крепится к корпусу форсунки 6 с помощью гайки распылителя 2. Корпус форсунки и распылителя, игла распылителя, проставка, штифты и гайка форсунки изготавливаются из закаленной стали, а штанга форсунки со штоком - из композитного сплава, например, титана.
Форсунка дизельного двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
Топливо под давлением от топливного насоса высокого давления по трубопроводу подается через штуцер 8 и щелевой фильтр 13 и подводящую проточку в корпусе форсунки 6 в корпус распылителя 2. После того как давление топлива
превышает усилие пружины форсунки 11, игла распылителя 12 поднимается, одновременно перемещая штангу форсунки 5 со штоком. После поднятия иглы распылителя 12 давление топлива начинает снижаться в силу увеличения объема и усилия пружины форсунки 11, игла распылителя 12 со штангой форсунки 5 со штоком перемещаются обратно на упор. Одновременно с подачей топлива от топливного насоса высокого давления на излучатель 15 датчика перемещения иглы 14 подается напряжение, и световой луч от излучателя 15 концентрируется на приемнике 16. Вследствие поднятия иглы распылителя 12, штанга форсунки 5 перемещается вверх, и шток, выполненный на штанге 5, прерывает световой луч. тем самым, уменьшая напряжение на приемнике 16 датчика перемещения иглы 14, получаемое от излучателя 15. Подаваемое напряжение на излучатель 15 регулируется дополнительным сопротивлением 17, а сопротивление 18 работает накопительной емкостью для прочтения сигнала. Таким образом, колебания напряжения на сопротивлении 18 отражает соответствующее перемещение иглы форсунки, обеспечивая контроль всего перемещения иглы форсунки при впрыске.
Наименьший износ в процессе эксплуатации дизеля и его наилучшие показатели безотказной работы обеспечивают оптимальные настройки топливной аппаратуры, обеспечивающие заданный заводом изготовителем подъем иглы форсунки (Фиг. 3).
Увеличение хода иглы - указывает на возможность запаздывания посадки иглы, что, в свою очередь, отрицательно влияет на конечную фазу распыливания топлива и на его расход, определяет возможность прорыва распылитель, что приводит к закоксовыванию сопловых отверстий.
Ранний и поздний впрыск топлива (Фиг. 4) указывают на возможную ошибку регулировщика при настройке топливной аппаратуры дизеля (при выставлении угла Опережения впрыска), такая ошибка может привести к увеличению расхода топлива, потери мощности двигателя и повышению токсичности газов в выпускной системе. Поздний впрыск также может указывать на износ плунжерной пары.
Изменение скорости передвижения иглы форсунки (Фиг. 4) может указывать на износ плунжерной пары ТНВД, потерю плотности сопряжения между корпусами форсунки и распылителя, увеличенный зазор между корпусом распылителя и иглой, а также на деформацию корпуса распылителя в сторону понижения и на увеличение цикловой подачи, закоксовывание распылителя форсунки, увеличение плотности
топлива в сторону повышения.
Дополнительный впрыск топлива (Фиг. 5) приводит к дымности выпускных газов, закоксовыванию распылителя и увеличению расхода топлива. Причины появления подвпрыскиваний топлива - зависание нагнетательного клапана ТНВД, сужение проходных отверстий распылителя.
Зависание иглы форсунки (Фиг. 6) способствует увеличению угла опережения впрыска топлива, увеличению расхода топлива, дымности выхлопных газов. В этом случае игла теряет подвижность, форсунка работает как открытая, что позволяет цилиндровым газам проникать в полость распылителя, образуя кокс в его сопловых отверстиях. Зависание иглы может произойти на любых участках се посадки. Это возможно при малой величине диаметрального зазора между распылителем и направляющей, а также при попадании в данное сопряжение твердых загрязнителей.
Опытным путем выяснено, что сигнал от датчика перемещения иглы 14 в точности повторяет все колебания иглы распылителя при работе двигателя. Применения данного сигнала для диагностирования топливной аппаратуры дизельного автомобильного двигателя снижает трудоемкость диагностических работ, а также износ двигателя внутреннего сгорания за счет снижения времени его работы при неисправной топливной аппаратуре.
Поставленная задача достигается усовершенствованием конструкции устройства, позволяющего диагностировать топливную аппаратуру дизелей сравнением полученных рабочих осциллограмм с эталонными (Фиг. 3).