ГАЗОУПРАВЛЯЕМАЯ ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
GAS-CONTROLLED FUEL INJECTOR OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший аналог заявленного изобретения - патент SU 1838659 «Электроуправляемая форсунка с газовым поршнем». Цель запатентованного изобретения - повышение эффективности действия топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания. Описание сущности изобретения данного аналога поясняется фиг.1.
Электроуправляемая форсунка с газовым приводом содержит корпус 1, в котором выполнена цилиндрическая проточка 2, размещенный в ней соосно цилиндр 3 с полостью, газовый поршень 4 с пружиной 5. В поршне 4 выполнены распылитель 6 и направляющая цилиндрическая поверхность 7, взаимодействующая с цилиндром 3. Игла 8 с пружиной 9 установлена запорной поверхностью в распылителе 6, а подпружиненным концом в цилиндре 3 с образованием гидрозапорной камеры 10. Поршень 6 установлен на цилиндре 3 с образованием гидроаккумулирующей камеры 11. Аккумулирующая камера 11 сообщена каналом 12 с первым обратным клапаном 13 с гидрозапорной камерой 10, которая сообщается через второй обратный клапан 14 с магистралью 15 низкого давления, а при помощи сливной магистрали 16 с полостью 17 золотникового клапана 18, имеющего электромагнитный привод 19 и возвратную пружину 20. Магистраль 15 низкого давления периодически сообщается с полостью 17 при помощи канала 21, а цилиндрическая проточка 2 сообщается с камерой сгорания 22 двигателя.
Форсунка действует следующим образом.
При ходе сжатия давление в цилиндре двигателя и камере сгорания 22 повышается. Газовый поршень 4, сжимая пружину 5, перемещается вверх (по чертежу). Одновременно происходит сжатие топлива в аккумулирующей камере 11 и гидрозапорной камере 10. Клапаны 13 и 14 закрываются. При этом давление в гидрозапорной камере 10 удерживает иглу 8 в закрытом положении. При подаче сигнала на электромагнитный привод 19 золотниковый клапан 18, сжимая возвратную пружину 20, перемещается вправо (по чертежу) и сообщает сливную магистраль 16 с каналом 21 магистрали 15 низкого давления. Давление в гидрозапорной камере 10 падает, что позволяет игле 8 под действием давления в аккумулирующей камере 11 открыть распылитель 6, который впрыскивает топливо в камеру сгорания 22 двигателя. При снятии сигнала с электромагнитного привода 19 золотниковый клапан 18 под действием возвратной пружины 20 перемещается в исходное положение. Сливная магистраль 16 отсоединяется от магистрали 15 низкого давления. Давление в гидрозапорной камере 10 вновь возрастает и игла 8 перекрывает распылитель 6. Впрыскивание топлива прекращается. Варьируя длительность сигнала, можно изменять количество топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания 22. При уменьшении давления в камере сгорания 22, например при ходе всасывания двигателя, газовый поршень 4 под действием пружины 5 возвращается в исходное положение. Давление в аккумулирующей камере 11 и гидрозапорной камере 10 падает. Топливо из магистрали 15 низкого давления через обратный клапан 14 поступает в гидрозапорную камеру 10 и далее по каналу 12 через первый обратный клапан 13 и аккумулирующую камеру 11. Форсунка готова к следующему циклу.
Предлагаемое изобретение отличается от аналога более простой кинематической схемой и возможностью использования его во всех типах ДВС.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия пневмоуправляемой топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания - далее ДВС.
Поршень ДВС 1 (фиг.2) при такте сжатия сжимает рабочее тело (воздух или топливную смесь) в камере сгорания 2. Часть рабочего тела из камеры сгорания 2 по трубопроводу 3 через обратный клапан 4 поступает в пневмоаккумулятор 5. Система управления пневмоуправляемой топливной форсунки (далее система управления, не показана) отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в тот момент, когда требуется подать топливо в камеру сгорания 2, устанавливает газораспределитель 6 в положение, как показано на чертеже. Рабочее тело из пневмоаккумулятора 5 по каналу 7 поступает в силовую полость поршня привода форсунки 8 (на чертеже сверху поршня привода топливной форсунки 8). Поршень привода топливной форсунки 8 и соединенный с ним плунжер топливной форсунки 9 движутся вниз, и топливо через открывшийся обратный клапан впрыска топлива 10 впрыскивается в камеру сгорания 2, после чего система управления переводит газораспределитель 6 в нижнее (по чертежу) положение. Теперь рабочее тело из пневмоаккумулятора 5 через газовый канал возвратной полости поршня привода форсунки 11 поступает в возвратную полость поршня привода форсунки 8 (на чертеже снизу поршня привода топливной форсунки 8). Поршень привода топливной форсунки 8 и соединенный с ним плунжер топливной форсунки 9 перемещаются в верхнее (по чертежу) положение, и топливо из топливного бака (на чертеже не показан) через обратный клапан приема топлива 12 засасывается в полость плунжера форсунки 8. Отработавшее рабочее тело по газовому каналу поршня привода форсунки 7 и каналу выброса отработавших газов 13 выбрасываются наружу. Пневмоуправляемая топливная форсунка готова к очередному рабочему циклу. При впрыскивании топлива в камеру сгорания 2 отработавшие газы из возвратной полости поршня привода топливной форсунки 8 выбрасываются в атмосферу по каналу выброса отработавших газов 14. Клапан-отсечка 15 служит для прекращения подачи рабочего тела из камеры сгорания 2 в пневмоаккумулятор 5, когда давление в камере сгорания сравняется с максимальным рабочим давлением в пневмоаккумуляторе.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пневмоуправляемая топливная форсунка ДВС содержит систему управления пневмоуправляемой топливной форсунки, отслеживающая текущее положение поршня ДВС, газораспределитель, поршень привода топливной форсунки и обратный клапан. Пневмоуправляемая топливная форсунка снабжена пневмоаккумулятором, плунжером топливной форсунки и клапаном-отсечкой, служащим для прекращения подачи рабочего тела из камеры сгорания ДВС в пневмоаккумулятор после его полной зарядки. Пневмоаккумулятор имеет возможность сообщаться через газовые каналы с силовой и возвратной полостями поршня привода форсунки и через обратный клапан с камерой сгорания ДВС. Зарядка пневмоаккумулятора рабочим телом осуществляется из цилиндра ДВС при такте сжатия. Для впрыска топлива плунжером пневмоуправляемой топливной форсунки в цилиндр ДВС система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в силовую полость поршня привода топливной форсунки. Для подготовки пневмоуправляемой топливной форсунки к очередному рабочему циклу система управления пневмоуправляемой топливной форсунки устанавливает газораспределитель в положение, обеспечивающее поступление рабочего тела из пневмоаккумулятора в возвратную полость поршня привода топливной форсунки.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Пневмоуправляемая топливная форсунка ДВС обладает рядом достоинств по сравнению с другими типами приводов. При сравнительной простоте конструкции привод позволяет оперативно в зависимости от нагрузки на двигатель и во всем диапазоне оборотов коленвала изменять фазы начала и конца подачи топлива в цилиндр и дозу топлива в соответствии с физико-химическими свойствами применяемого в каждый конкретный момент топлива без переналадки топливной аппаратуры, отличается компактностью, меньшей удельной массой и меньшими удельными энергозатратами. Проектирование и производство не потребует значительных материальных затрат и глубокого переоснащения оборудования.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура 1. Электроуправляемая форсунка с газовым поршнем.
1 - корпус электроуправляемой форсунки, 2 - цилиндрическая проточка, 3 - цилиндр, 4 - газовый поршень, 5 - пружина, 6 - распылитель, 7 - направляющая цилиндрическая поверхность, 8 - игла, 9 - пружина, 10 - гидрозапорная камера, 11 - аккумулирующая камера, 12 - канал, 13 - первый обратный клапан, 14 - обратный клапан, 15 - магистраль низкого давления, 16 - сливная магистраль, 17 - полость, 18 - золотниковый канал, 19 - электромагнитный привод, 20 - возвратная пружина, 21 - канал, 22 - камера сгорания двигателя.
Фигура 2. Пневмоуправляемая топливная форсунка ДВС.
1 - поршень ДВС, 2 - камера сгорания ДВС, 3 - трубопровод, 4 - обратный клапан, 5 - пневмоаккумулятор, 6 - газораспределитель, 7 - газовый канал поршня привода форсунки, 8 - поршень привода топливной форсунки, 9 - плунжер топливной форсунки, 11 - газовый канал возвратной полости поршня привода форсунки, 10 - обратный клапан впрыска топлива, 12 - обратный клапан приема топлива, 13, 14 - каналы выпуска отработавших газов в атмосферу, 15 - клапан-отсечка.