РАСПЫЛИТЕЛЬ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
SPRAYER FOR DIESEL ENGINE

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, точнее к топливной системе дизеля.
Известен распылитель (Авторское свидетельство СССР №1444555, МКл. F02M 61/10, опубл. 15.12.1988 г.), содержащий корпус с запирающим конусом, подыгольный объем, распыливающие отверстия первой и второй групп, входные кромки которых расположены соответственно в подыгольном объеме и на поверхности запирающего конуса корпуса. На запирающем конусе выполнена выемка, размещенная симметрично входной кромке распыливающего отверстия. Выемка и входные кромки распыливающего отверстия, расположенные на запирающем конусе, гидравлически связаны кольцевой проточкой, выполненной на запирающей поверхности иглы. Основной недостаток указанной конструкции распылителя в том, что она не предусматривает возможности коррекции подачи топлива по распыливающим отверстиям, входные кромки которых расположены на запирающей поверхности корпуса.
Наиболее близким к заявленному устройству является распылитель форсунки для дизеля (Патент РФ №2138675, МКл. C1 F02M 61/10, опубл. 27.09.1999 г.), содержащий корпус с запирающим конусом, подыгольный объем, распыливающие отверстия первой и второй группы, входные кромки которых расположены соответственно в подыгольном объеме и на поверхности запирающего конуса, иглу с запирающим конусом на котором выполнена кольцевая проточка. Основной недостаток указанной конструкции распылителя заключается в том, что на режиме номинальной мощности дизеля с четырех клапанной головкой цилиндра относительное распределение топлива по зонам смешения топлива и окислителя в камере сгорания может достигать 30…35%, что неприемлемо для дизелей с симметричным расположением распылителя относительно оси камеры сгорания. Кроме этого, наличие кольцевой проточки выполненной на запирающей поверхности иглы снижает возможности указанной конструкции распылителя с позиции направленной коррекции динамики струй отверстий первой и второй групп. Описанное устройство принято в качестве прототипа.
Достигаемым при использовании предлагаемого изобретения техническим результатом является повышении экономических и экологических показателей дизеля путем обеспечения рационального распределения топлива по зонам камеры сгорания с наличием относительной коррекции динамики различных струй распыленного энергоносителя и обеспечение этой коррекции в период эксплуатации распылителя.
Технический результат достигается тем, что распылитель, содержащий корпус с запирающим конусом, подыгольный объем, распыливающие отверстия первой и второй группы, входные кромки которых расположены соответственно в подыгольном объеме и на поверхности запирающего конуса, иглу с запирающим конусом на котором выполнена кольцевая проточка, отличается тем, что распыливающие отверстия второй группы в сравнении с отверстиями первой группы выполнены большим диаметром, кольцевая проточка выполнена с зазором между образующими кольцевой проточки и запирающего конуса, при этом в исходном положении иглы входные кромки распыливающих отверстий второй группы расположены по высоте в пределах между плоскостями расположения ограничивающих кромок проточки, а при перемещении иглы и достижении ею упора отверстия второй группы расположены по высоте за пределами плоскости расположения нижней ограничительной кромки кольцевой проточки на игле.
В процессе перемещения иглы происходит изменение дросселирующего сечения на входе потока топлива в подыгольный объем и зазора между конической поверхностью корпуса распылителя и образующей кольцевой проточки в области входных кромок распыливающих отверстий второй группы. В результате происходит изменение расходных характеристик распыливающих отверстий первой и второй групп по различным функциональным связям, подбор которых и позволяет обеспечить целенаправленное рациональное распределение топлива по зонам смешения топлива и окислителя в камере сгорания.
Предлагаемое изобретение поясняется рисунками, где: на фиг. 1 представлен общий вид распылителя форсунки для дизеля;
на фиг. 2 показано закрытое состояние распылителя, когда запирающая игла находится в исходном положении на запирающем конусе и впрыскивания топлива через распыливающие отверстия не происходит; на фиг. 3 показано открытое состояние распылителя, когда запирающая игла перемещается от запирающего конуса к упору и происходит впрыскивание топлива через распыливающие отверстия.
Распылитель содержит корпус 1 и запирающую иглу 2 (фиг. 1). Корпус 1 имеет запирающий конус 3, подыгольный объем 4 и две группы распыливающих отверстий 5 (отверстия первой группы) и 6 (отверстия второй группы). При этом входные кромки 7 отверстия первой группы расположены в подыгольном объеме 4, а входные кромки 8 отверстия второй группы расположены на запирающей конической поверхности 3 корпуса 1 распылителя. Игла 2 имеет запирающий конус 9 на котором выполнена кольцевая проточка 10 с образующей 11. Последняя пересекается с запирающим конусом 9 иглы 2, формируя верхнюю и нижнюю ограничительные кромки (основания) 12 и 13, соответственно проточке 10. При этом образующая 11 выполнена профилированной, ее геометрические размеры и расположение выбираются из условия решения поставленных задач применительно к конкретной модели дизеля.
Распыливающие отверстия 6 второй группы могут быть выполнены так, что их входные кромки 8 будут расположены как на одном так и на разных уровнях по высоте относительно плоскостей расположения ограничительных кромок 12 и 13 проточки 10 на игле 2, но в пределах упомянутых кромок в исходном положении запирающей иглы 2, и одинаковом расстоянии осей распыливающих отверстий 6 до образующей 11 проточки 10 (фиг. 2).
При перемещении запирающей иглы 2 от запирающего конуса к упору и максимальном подъеме иглы 2 (запирающая игла находится на упоре) входные кромки 8 распыливающих отверстий 6 второй группы пересекают плоскость расположения нижней ограничительной кромки 13 проточки 10 (фиг. 3).
р
к
На чертежах использованы обозначения: δ - зазор, определяющий расход топлива через отверстия второй группы; δ - зазор, определяющий расход топлива через распылитель в целом.
Распылитель функционирует следующим образом.
р
к
В исходном положении игла 2 прижата к поверхности запирающего конуса 3 корпуса 1 (фиг. 2). Между образующей 11 кольцевой проточки 10 и поверхностью запирающего конуса 3 имеется зазор δ, который равен зазору δ.
тах
р
В процессе впрыскивания игла 2 отходит от седла 3 (фиг. 3) и движется в направлении к максимальному своему положению (y=y), задаваемому упором. В результате движения иглы 2 происходит изменение зазора δ между образующей 11 проточки 10, поверхностью запирающего конуса 3 и входными кромками 8 распыливающих отверстий 6 второй группы.
Р
При подъеме иглы к максимальному положению (упору) зазор δ увеличивается и пропускная способность отверстий 6 второй группы возрастает.
тах
тах
Коэффициенты расхода отверстий 6 второй группы меньше коэффициентов расхода отверстий 5 первой группы. При этом на частичных подъемах y иглы 2 разница достигает 2…3 кратной, а на упоре (y=y) иглы 2 составляло 20…30%. В результате отверстия первой группы 5 (при y=y) будут обеспечивать подачу большей массы топлива и большие значения длин струй, что может привести к попаданию топлива на поверхности камеры сгорания и увеличению содержания дыма в продуктах сгорания.
тах
В рассматриваемой конструкции распылителя одинаковые дальнобойности распыленных струй отверстий 5 первой и 6 второй групп в период y=y может быть обеспечено одинаковыми массовыми подачами топлива, что достигается путем увеличения диаметров отверстий 6 второй группы по отношению к отверстиям 5 первой группы.
На частичных подъемах иглы 2 снижение подачи топлива через распыливающие отверстия второй группы 6, обладающие большим диаметром, по сравнению с подачей топлива через распыливающие отверстия первой группы 5 с меньшим диаметром обеспечивается выбором геометрических характеристик проточки 10 на запирающем конусе 9 иглы 2.
к
к
к
Наличие проточки 10 на игле 2 и зазора δ в ней (фиг. 2, 3) при исходном положении запирающей иглы 2 - принципиальное условие конструкции. При этом наличие проточки 10 с зазором δ должно быть в период всего эксплуатационного срока распылителя. Для этого при конструировании распылителя предлагаемой конструкции величина δ определяется как:
к
пд
тах
δ=0,03…0,05+0,492 (y-y) мм,
пд
тах
где y - предельное допустимое значение y, оговоренное для эксплуатации; y - максимальное значение y, предусмотренное конструкцией.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить рациональное распределение топлива по зонам камеры сгорания дизеля и осуществить относительную коррекцию струй распыленного топлива, ориентированных в различные зоны смешения топлива и воздуха. Это позволит улучшить экологические и экономические показатели дизеля при сравнительно несложной и недорогостоящей модернизации распылителя форсунки.