НАСОС-ФОРСУНКА

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам топливоподачи дизельных двигателей.
Классическая система топливоподачи на основе топливного насоса высокого давления (ТНВД) достаточно сложна и не обеспечивает стабильности цикловой подачи - неравномерность цикловой подачи по цилиндрам около 8%. Большую стабильность дает аккумуляторная система, но ей присущи те же проблемы по сложности и быстродействию. Даже переход в форсунках этой системы от электромагнитов на пьезоэлектрические преобразователи в полной мере не решает проблему по причине большой электрической емкости пьезопреобразователя.
В монографии (Шарыгин Л.Н. Сортировочная станция железной дороги: проблемы автоматизации и экологии.- Владимир, изд-во ВлГУ, 2012. - 180 с. ISBN 978-5-9984-0249-4) показана перспективность применения в системах топливоподачи дизелей насос-форсунок с применением высоковольтного электрического разряда для создания высокого давления впрыска.. Однако известные конструкции насос-форсунок достаточно сложны.
В качестве прототипа принята насос-форсунка по патенту на ПМ RU 126058 МПК F02M 57/00, опубл. 20.03.2013, Бюл. №8. Насос-форсунка, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом и соплом с запорным элементом, установленный в корпусе электроизолированный электрод с игольчатыми частями с образованием испарительной камеры, кольцевую электрическую катушку, которая размещена в электроизолированном каркасе, снабжена приводом и датчиком перемещения запорного элемента, последний выполнен в виде ступенчатого стержня, составленного из запорной иглы с наружным конусом на одном конце и цанговой втулки на другом конце, привод перемещения запорного элемента содержит магнитострикционный стержень, размещенный внутри каркаса электрической катушки, и рычажный мультипликатор с упругой тягой, при этом свободный конец магнитострикционного стержня кинематически связан с входным плечом рычажного мультипликатора, выходное плечо которого через упругую тягу соединено с цанговой втулкой запорного элемента. В этой насос-форсунке рычажный мультипликатор выполнен на основе крестообразного рычага, в крестовой части которого прикреплены одним концом две пары плоских пружин, при этом другие концы плоских пружин закреплены на корпусе, образуя угол 90°. Упругая тяга имеет длину, реализующую предварительную деформацию плоских пружин рычажного мультипликатора, обеспечивающую исходную силу поджатая наружного конуса иглы запорного элемента к посадочному конусу сопла. Датчик перемещения запорного элемента выполнен в виде двух электроизолированных металлических колец, установленных неподвижно с возможностью взаимодействия посредством электрического поля с внешней поверхностью цанговой втулки запорного элемента.
Рассмотренной насос-форсунке свойственны те же недостатки, что и аналогам, а именно конструктивная сложность. Особенно это касается привода запорного элемента.
Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение конструкции насос-форсунки.
Указанный результат достигается тем, что в насос-форсунке, содержащей полый корпус с топливоподводящим каналом и соплом с запорным элементом в виде ступенчатого стержня с наружным конусом на одном конце, установленный в корпусе электроизолированный электрод с игольчатыми частями с образованием испарительной камеры, запорный элемент снабжен поперечным сквозным отверстием, расположенным перед соплом, и осевым отверстием, сообщающим испарительную камеру и поперечное сквозное отверстие запорного элемента, при этом запорный элемент поджат пружиной в направлении сопла, а полость корпуса размещения этой пружины снабжена дренажным отверстием.
На фиг. 1 изображен осевой разрез насос-форсунки; на фиг 2 дан вид сверху (ориентация по фиг. 1)
Принятые обозначения
1. Корпус
2. Резьбовая втулка
3. Электроизоляционная втулка
4. Топливоподводящий канал
5. Шарик обратного клапана
6. Пружина обратного клапана
7. Штуцер обратного клапана
8. Запорный элемент (игла)
9. Сопло
10. Распиливающие отверстия сопла
11. Ступенька запорного элемента
12. Надигольная полость
13. Подигольная полость
14. Пружина запорного элемента
15. Дренажное отверстие корпуса в надигольной полости
16. Поперечное сквозное отверстие запирающего элемента
17. Осевое отверстие запирающего элемента
18. Испарительная камера
19. Электропроводное кольцо электрода
20. Игольчатые элементы электрода
21. Монтажный провод
22. Электрический разъем
23. Выемки под ключ
24. Контргайка.
Имеется полый корпус, который образован основными деталями - собственно корпусом 1, резьбовой втулкой 2 и электроизоляционной втулкой 3. Электроизоляционная втулка имеет топливоподводящий канал 4 с обратным клапаном, представленным на фиг. 1 запорным шариком 5 с пружиной 6, размещенными в штуцере 7. Заметим, что обратный клапан может принадлежать топливной магистрали двигателя, т.е. не обязательно насос-форсунке. В нижней части полого корпуса (здесь и далее ориентация по чертежу) размещен запорный элемент (игла) 8 в виде ступенчатого стержня. Снизу к корпусу 1 с помощью резьбы прикреплено сопло 9 с распыливающими отверстиями 10. Ступенька 11 запорного элемента отделяет в полости корпуса надигольную полость 12 и подигольную полость 13. На нижнем конце запорного элемента выполнен наружный конус, совпадающий по профилю с ответным конусом сопла 9. В надигольной полости установлена пружина 14, поджимающая запорный элемент к соплу, а в корпусе 1 имеется дренажное отверстие 15. Запирающий элемент имеет два сообщающихся канала - поперечное сквозное отверстие 16, которое расположено перед соплом (в подигольной полости), и осевое открытое сверху отверстие 17.
В верхней части насос-форсунки расположена испарительная камера 18, которая образована корпусом 1, резьбовой втулкой 2 и электроизоляционной втулкой 3. Электроизоляционная втулка в зоне испарительной камеры имеет электрод, составленный из электропроводного кольца 19 и игольчатых элементов 20. Электрический вывод от электрода оформлен монтажным проводом 21, расположенным в сквозном отверстии электроизоляционной втулки, и электрическим разъемом 22. На верхней плоскости втулка 3 имеет выемки 23 под монтажный ключ, а ее рабочее положение фиксируется контргайкой 24. Как следует из фиг. 1 испарительная камера 18 сообщается с подигольной полостью 13 через канал, составленный из осевого 17 и поперечного сквозного 16 отверстий запорного элемента 8.
Работает насос-форсунка следующим образом. После подключения к топливной магистрали низкого давления от подкачивающего насоса топливо заполняет внутренний объем насос-форсунки. В момент прохождения коленчатым валом двигателя положения угла опережения впрыска система управления топливоподачей формирует высоковольтный электрический импульс, который через разъем 22, монтажный привод 21 поступает на электрод. В результате между игольчатыми элементами 20 электрода и корпусом 1 насос-форсунки возникает электрический разряд. Разрядный шнур испаряет часть топлива, в результате давление в испарительной камере 18 возрастает (до 100…150 МПа). Это высокое давление по осевому 17 и поперечному сквозному 16 отверстиям запирающего элемента 8 передается в подигольную полость 13. За счет разности давлений в подигольной и надигольной полостях запорный элемент 8 переместится вверх и своим нижним конусным концом открывает распиливающие отверстия 10 сопла 9. Происходит впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Величина цикловой подачи топлива определяется длительностью и амплитудой высоковольтного электрического импульса управления, подаваемого на электрод (через разъем 22).
Таким образом, предлагаемая конструкция насос-форсунки предельно проста, количество деталей мало, основные детали относятся к токарной группе и потому высокотехнологичны.