ДИЗЕЛЬНАЯ ФОРСУНКА
DIESEL SPRAYER

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к дизельным форсункам, осуществляющим впрыскивание топлива в камеру сгорания дизельного двигателя.
Известна дизельная форсунка, содержащая корпус форсунки и распылитель, выполненную в корпусе форсунки топливную магистраль, корпус распылителя с выполненной в нем подводящей магистралью, сообщающей топливную магистраль с выполненной в корпусе распылителя надыгольной полостью, иглой форсунки, нагруженной пружиной, размещенной в полости пружины, образованную корпусом распылителя и иглой подыгольную полость с выполненными в ней распыливающими отверстиями [1].
Недостатком описанной дизельной форсунки является относительно вялое начало и окончание впрыскивания топлива, что приводит к возникновению подтекания и подвпрыскивания топлива, ухудшению качества его распыливания. Вследствие этого ухудшается качество процесса смесеобразования и показатели работы дизеля.
Известна дизельная форсунка, содержащая корпус с топливной магистралью и аккумулирующей полостью, обратный клапан, установленный в топливной магистрали перед аккумулирующей полостью, и распылитель, содержащий корпус и иглу, нагруженную пружиной, размещенной в надыгольной камере, соединенной отверстием с топливной магистралью, регулируемым подпружиненным клапаном, установленным в канале, связывающем надыгольную камеру с аккумулирующей полостью, образованную корпусом распылителя и иглой подыгольную полость с выполненными в ней распыливающими отверстиями [2].
Недостатком описанной дизельной форсунки является сравнительно вялое окончание впрыскивания топлива, что приводит к снижению качества процессов смесеобразования и сгорания.
Наиболее близкой по техническому результату к предлагаемой дизельной форсунке является дизельная форсунка, содержащая корпус форсунки и распылитель, выполненную в корпусе форсунки топливную магистраль, размещенный в топливной магистрали обратный клапан, сообщенную с топливной магистралью аккумулирующую полость, размещенный в аккумулирующей полости аккумулирующий поршень с пружиной, корпус распылителя с размещенной в нем иглой форсунки, нагруженной пружиной, размещенной в полости пружины, сообщающейся с топливной магистралью, выполненной в корпусе распылителя подводящей магистралью, сообщающей топливную магистраль с надыгольной полостью иглы форсунки, выполненной в корпусе распылителя, образованную корпусом распылителя и иглой подыгольную полость с выполненными в ней распыливающими отверстиями [3].
Недостатком описанной дизельной форсунки является недостаточно быстрое окончание впрыскивания топлива, что приводит к ухудшению качества распыливания топлива, особенно в его конечной фазе. Вследствие этого снижаются индикаторные и эффективные показатели рабочего процесса дизеля.
Техническим результатом заявляемой дизельной форсунки является уменьшение времени посадки иглы форсунки для обеспечения более резкого окончания подачи топлива и улучшения качества распыливания и смесеобразования.
Такой технический результат достигается за счет того, что дизельная форсунка, содержащая корпус форсунки и распылитель, выполненную в корпусе форсунки топливную магистраль, размещенный в топливной магистрали обратный клапан, сообщенную с топливной магистралью аккумулирующую полость, размещенный в аккумулирующей полости аккумулирующий поршень с пружиной, корпус распылителя с размещенной в нем иглой форсунки, нагруженной пружиной, размещенной в полости пружины, сообщающейся с топливной магистралью, выполненной в корпусе распылителя подводящей магистралью, сообщающей топливную магистраль с надыгольной полостью иглы форсунки, выполненной в корпусе распылителя, образованную корпусом распылителя и иглой подыгольную полость с выполненными в ней распыливающими отверстиями, с целью уменьшения времени посадки иглы форсунки для обеспечения более резкого окончания подачи топлива и улучшения качества распыливания и смесеобразования, она дополнительно снабжена подвижным упором пружины иглы форсунки, размещенным в полости пружины и имеющим хвостовик, опирающийся на аккумулирующий поршень, выполненный с возможностью взаимодействия через подвижный упор пружины иглы с пружиной иглы форсунки.
Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом выявил в первом новые признаки, заключающиеся в том, что дизельная форсунка дополнительно снабжена подвижным упором дополнительно снабжена подвижным упором пружины иглы форсунки, размещенным в полости пружины и имеющим хвостовик, опирающийся на аккумулирующий поршень, выполненный с возможностью взаимодействия через подвижный упор пружины иглы с пружиной иглы форсунки. Такое конструктивное выполнение заявляемой дизельной форсунки уменьшает время посадки иглы форсунки, делая более резким окончание подачи топлива, тем самым улучшается качество процессов распыливания и смесеобразования, что приводит к улучшению индикаторных и эффективных показателей дизеля. В связи с этим можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «Новизна».
Анализ известных технических решений в области дизельных форсунок не позволил выявить известности их дополнительного снабжения подвижным упором пружины иглы форсунки, размещенным в полости пружины и имеющим хвостовик, опирающийся на аккумулирующий поршень, выполненный с возможностью взаимодействия через подвижный упор пружины иглы с пружиной иглы форсунки. Анализ экспериментальных характеристик индикаторных и эффективных показателей дизеля показал, что для их улучшения целесообразно повышать интенсивность впрыскивания, избегать подтекания и подвпрыскивания топлива. Это достигается при выполнении дизельной форсунки именно таким образом, как указано в формуле изобретения, что до сих пор не было известно. Таким образом, можно сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует критерию «Изобретательский уровень».
Предложенное техническое решение может найти широкое применение в таких отраслях промышленности, как транспортное и сельскохозяйственное двигателестроение, судостроение, малая энергетика и др. Описание заявки с достаточной полнотой содержит сведения о том, как использовать предложенное устройство с достижением того положительного эффекта, который указан в техническом результате. Приведенные в описании заявки данные подтверждают достижимость технического результата и еще раз доказывают возможность практического использования заявляемой дизельной форсунки. Кроме того, выполнение дизельной форсунки именно таким образом, как указано в формуле изобретения, существенно уменьшает время посадки иглы форсунки, обеспечивает более резкое окончание, по сравнению с дизельной форсункой, выбранной в качестве прототипа. Это говорит о соответствии предложенного устройства критерию «Промышленная применимость».
На фиг.1 представлена конструктивная схема заявляемой дизельной форсунки, на фиг.2 - конструктивная схема дизельной форсунки, принятой за аналог [1].
Дизельная форсунка (фиг.1) содержит корпус 1 форсунки и распылитель с корпусом 2, присоединенным к корпусу 1 форсунки накидной гайкой 3. В корпусе 1 форсунки выполнена топливная магистраль 4 с размещенным в ней обратным клапаном 5 с пружиной 6. Топливная магистраль имеет аккумулирующую полость 7, в которой размещен аккумулирующий поршень 8. Поршень 8 через упор 9 с опорной тарелкой 10 подпружинен пружиной 11. В корпусе 2 распылителя размещена игла 12 форсунки, нагруженная пружиной 13, размещенной в полости 14 пружины. При этом пружина 13 через тарелку 15, подвижный упор 16 и его хвостовик 17 взаимодействует с аккумулирующим поршнем 8. Полость 14 пружины 13 иглы 12 форсунки через соединительный канал 18 сообщается с топливной магистралью 4. Игла 12 образует в корпусе 2 распылителя надыгольную 19 и подыгольную 20 полости. Причем при нахождении иглы 12 в крайнем нижнем положении - на седле 21 корпуса 2 распылителя надыгольная 19 и подыгольная 20 полости оказываются изолированными друг от друга. Надыгольная полость 19 через выполненную в корпусе 2 подводящую магистраль 22 сообщается с топливной магистралью 4. В подыгольной полости 20 выполнены распыливающие отверстия 23.
Дизельная форсунка (фиг.1) работает следующим образом. При работе дизеля топливный насос высокого давления (на фиг.1 не показан) нагнетает топливо в топливную магистраль 4. При этом топливо через обратный клапан 5 с пружиной 6 поступает в аккумулирующую полость 7 и по соединительному каналу 18 - в полость 14 пружины. Из аккумулирующей полости 7 через подводящую магистраль 22 топливо поступает в надыгольную полость 19. При этом суммарная сила от давления топлива в полости 14 и от деформированной пружины 13, действующая на иглу 12 сверху, превышает силу от давления топлива в надыгольной 19 полости, действующую на иглу 12 снизу. В результате игла 12 находится в крайнем нижнем положении - на седле 21 корпуса 2 распылителя, не пропуская топливо в подыгольную полость 20. Причем при нарастании давления топлива в аккумулирующей полости 7 сила от давления топлива воздействует на аккумулирующий поршень 8 и перемещает его вверх, деформируя пружину 11. При перемещении аккумулирующего поршня 8 вверх объем аккумулирующей полости 7 увеличивается, и в образовавшемся дополнительном объеме аккумулируется цикловая порция топлива. После окончания подачи топлива топливным насосом высокого давления (отсечки топлива) давление топлива в топливной магистрали 4 и полости пружины 14 уменьшается и обратный клапан 5 закрывается. При этом давление топлива в аккумулирующей полости 7 и в надыгольной полости 19 сохраняется высоким. В результате уменьшается суммарная сила от давления топлива в полости 14 и от деформированной пружины 13, действующая на иглу 12 сверху, и происходит отрыв иглы 12 форсунки от седла 21 корпуса 2 распылителя, игла 12 поднимается вверх, деформируя пружину 13, топливо поступает в подыгольную полость 20 и через распыливающие отверстия 23 впрыскивается в камеру сгорания. В течение процесса впрыскивания топлива его давление в аккумулирующей полости 7 уменьшается, и аккумулирующий поршень 8 под действием пружины 11 перемещается вниз, поддерживая сравнительно высокое давление впрыскивания топлива. При приближении аккумулирующего поршня 8 к крайнему нижнему положению он входит в соприкосновение с хвостовиком 17 подвижного упора 16 пружины 13 иглы 12 форсунки. При дальнейшем движении аккумулирующего поршня 8 вниз затяжка пружины 13 иглы 12 форсунки увеличивается, игла 12 опускается вниз, садится на седло 21 корпуса 2 распылителя, надыгольная 19 и подыгольная 20 полости оказываются изолированными друг от друга и подача топлива в камеру сгорания прекращается. На последующих циклах работы дизельного двигателя циклы работы форсунки повторяются.
В серийных форсунках зарубежных и отечественных дизелей, в частности в дизельной форсунке, принятой за аналог (фиг.2) [1], впрыскивание топлива в камеру сгорания происходит следующим образом. В процессе топливоподачи дизельное топливо через щелевой фильтр 6 (фиг.2), размещенный в корпусе 5 форсунки, и топливную магистраль 4 поступает в надыгольную полость 12, образованную корпусом 1 распылителя и иглой 11. При этом корпус 1 распылителя фиксируется относительно проставки 2 штифтом 10, а корпус 1 распылителя с проставкой 2 крепятся к корпусу 5 форсунки накидной гайкой 3. Игла 11 форсунки через тарелку 9 подпружинена пружиной 8, размещенной в полости 7 пружины. В процессе нагнетания топлива топливным насосом высокого давления (на фиг.2 не показан) топливо в надыгольной полости 12 воздействует на иглу 11 форсунки и, преодолевая усилие деформированной пружины 8, поднимает иглу уже в начальной фазе процесса нагнетания. При этом топливо поступает в подыгольную полость 13 и далее через распиливающие отверстия 14 оно впрыскивается в камеру сгорания дизеля. После отсечки (при посадке нагнетательного клапана топливного насоса высокого давления на седло) давление топлива в нагнетательном топливопроводе (на фиг.2 не показан) и в полостях форсунки падает, пружина 8 опускает иглу 11 вниз, подача топлива в подыгольную полость 13 прекращается и процесс впрыскивания заканчивается. Причем в конечной фазе топливоподачи давление топлива резко снижается, что и приводит к ухудшению качества распыливания и смесеобразования.
В заявляемой форсунке после отсечки подача топлива только начинается за счет его аккумулирования в аккумулирующей полости 7 (фиг.1). При этом в заключительной фазе топливоподачи при движении аккумулирующего поршня 8 вниз он через подвижный упор 16 увеличивает деформацию пружины 13. Этим обеспечивается быстрая посадка иглы 12 форсунки на седло 21 корпуса 2 распылителя, более резкое окончание подачи топлива, улучшения качества распыливания и смесеобразования, улучшение индикаторных и эффективных показателей рабочего процесса дизеля.
Список литературы
1. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов / 2-е изд. - М.: Легион-Автодата, 2005, с.72-75.
2. Авторское свидетельство СССР №620651, кл. F02M 47/02, 1978.
3. Авторское свидетельство РФ №2291982, кл. F02M 47/02, 2007 (прототип).