УСТРОЙСТВО ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в системах питания поршневого двигателя внутреннего сгорания с искровым воспламенением, работающего на авиационном керосине.
Известно устройство для управления подачей топлива (патент РФ №2531671, F02M 61/18, F02M 51/06, F02M 47/02, 27.10.2014), включающее форсунку с иглой, с двумя клапанами с механическим переключением из одного положения в другое, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный бак, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически, снабженое двумя управляющими механическими клапанами, гидравлическим аккумулятором низкого давления, мультипликатором перемещения, быстродействующим реверсивным механическим приводом, индивидуальным клапаном регулирования высокого давления с пьезоприводом, надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидроаккумулятора низкого давления соединен с входом топливного насоса высокого давления, выход гидравлического аккумулятора высокого давления соединен с гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый управляющий механический клапан для каждой форсунки установлен в канале форсунки между входом гидравлического аккумулятора высокого давления и управляющей надыгольной кольцевой камерой каждой форсунки, второй управляющий механический клапан установлен в канале форсунки между управляющей надыгольной кольцевой камерой каждой форсунки и гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый и второй механические клапаны соединены рычагами со штоком, а через него с быстродействующим реверсивным механическим приводом, который снабжен как минимум одной пластиной для одного цилиндра с выпуклой на одном конце поверхностью постоянного радиуса и определенной длиной выпуклой части, валом, соединенным кинематически с коленчатым валом, с как минимум одним профилированным кулачком на нем, с как минимум одним микропрофилем на каждом профилированном кулачке, микропрофили выполнены с набегающей кромкой, параллельной оси иглы форсунки, и со сбегающей кромкой, параллельной скосу выпуклой поверхности конца пластины, при регулировании длительности впрыска выпуклая поверхность каждой пластины выполнена с одним или несколькими скосами по ее ширине, каждая пластина выполнена с возможностью перемещения вдоль оси штока, соединенного напрямую или через мультипликатор перемещения со штоком, с которым соединены первый и второй механические клапаны, каждая пластина выполнена с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной или расположенной под углом к оси иглы и штока при регулировании длительности впрыска, и соединена для этого шлицевым соединением со штоком, относительно которого перемещается пластина, индивидуальный клапан регулирования высокого давления с пьезоприводом каждой форсунки соединен на входе с кольцевой камерой высокого давления под иглой форсунки, а на выходе - с гидравлическим аккумулятором низкого давления.
Недостатками аналога являются сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания на керосине.
Известна насос-форсунка для двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2062346, F02M 49/02, F02M 57/00, F02M 57/02, F02M 45/04, 20.06.1996), содержащая корпус с соединительным каналом, распылитель с размещенной в нем запорной иглой с образованием надыгольной и подыгольной полостей, плунжер, снабженный передней и отсечной управляющими кромками, имеющий возможность перемещения в осевом и тангенциальном направлениях, втулку плунжера с впускным и отсечным окнами и окном зарядки, образованную верхним торцом плунжера и втулкой плунжера полость нагнетания, сообщенную с подыгольной полостью, причем окно зарядки сообщено соединительным каналом с надыгольной полостью, снабженная обратным клапаном и жиклером, причем окно зарядки сообщено с надыгольной полостью форсунки через обратный канал, а плунжер снабжен передней управляющей кромкой, имеющей наклон противоположный отсечной кромке.
Известна насос-форсунка для системы топливоподачи многоцилиндрового дизеля (патент РФ №2087739, F02M 39/00, F02M 57/02, 20.08.1997) с источником подачи топлива под постоянным давлением и регулируемым дросселем, связанным с управляющим устройством, содержащая корпус с первым каналом подвода топлива, вторым каналом отвода топлива и насосной камерой, соединенной с первым каналом посредством первого окна и с вторым каналом посредством второго окна, подвижно установленный в насосной камере плунжер, перекрывающий в первом положении своего хода первое окно и открывающий во втором положении своего хода второе окно, соединенный с насосной камерой распылитель, дроссель, установленный в первом канале, первый обратный клапан, установленный во втором канале, и второй обратный клапан, установленный между насосной камерой и распылителем, снабженная третьим обратным клапаном, установленным в первом канале перед дросселем.
Известна насос-форсунка (патент РФ №128666, F02M 47/02 F02M 57/02, 27.05.2013), содержащая корпус с поршнем, имеющим отверстия, камерой управления, подпружиненным нагнетательным плунжером, камерой нагнетания, расположенной ниже плунжера, систему каналов подвода топлива, связанную с гидравлической системой аккумулятора, систему каналов слива топлива, подпружиненный впускной клапан, выполненный в виде запорного органа и установленный в системе каналов подвода топлива, причем в нагнетательном плунжере выполнено сквозное осевое сверление, являющееся частью системы каналов подвода топлива, а впускной клапан установлен в нижней части нагнетательного плунжера.
Общими недостатками насосов-форсунок являются сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания на керосине.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является система впрыска топлива в камеру сгорания двухтактного двигателя рабочим поршнем (патент РФ №29967, F02M 49/00, 10.06.2003), содержащая корпус, в котором расположены камера подачи топлива, сообщенная через входной клапан с нагнетательным каналом, устройство для создания давления, включающее подпружиненный плунжер, один конец которого расположен в камере подачи топлива, и распылитель с подпружиненной иглой, установленной соосно с плунжером, причем в игле распылителя выполнено осевое отверстие, другой конец плунжера пропущен через это отверстие и имеет возможность контакта с рабочим поршнем двигателя, при этом входной клапан расположен в камере подачи топлива.
Недостатками ближайшего аналога являются сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания на керосине. Кроме того, отсутствует возможность регулирования момента впрыска топлива, не обеспечивается достаточное качество распыла топлива, т.к. параметры впрыска зависят в значительной степени от частоты вращения коленчатого вала двигателя, невозможно обеспечить высокую точность изготовления деталей конструкции, а при невысокой точности изготовления увеличиваются зазоры между плунжером и иглой, что ведет к увеличению расхода топлива.
Задача полезной модели - обеспечить предварительную подготовку и впрыск авиационного керосина в цилиндр поршневого двигателя.
Технический результат - обеспечение работы поршневого двигателя внутреннего сгорания с искровой системой зажигания на авиационном керосине.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в устройстве впрыска топлива в камеру сгорания, содержащем корпус, в котором расположена камера подачи топлива, привод и форсунку с подпружиненной иглой, согласно полезной модели, игла выполнена в виде гильзы-иглы, а камера подачи топлива выполнена в виде полости, ограниченной поршнем и гильзой-иглой, причем поршень находится внутри гильзы-иглы с возможностью возвратно-поступательного движения посредством кривошипно-шатунного механизма, выполняющего функцию привода.
Существо полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства впрыска топлива поршневого двигателя.
Устройство впрыска топлива поршневого двигателя содержит форсунку 1, в которой расположена гильза-игла 2, внутри которой находится поршень 3 с возможностью возвратно-поступательного движения. В форсунке 1 установлен штуцер 4. В пазы форсунки 1 вставлено уплотнительное кольцо 5. Корпус 6 содержит пружину 7, палец 8, вставленный в поршень 3 и соединенный с одной шейкой шатуна 9, а другой шейкой шатуна 9 - с коленчатым валом 10.
Устройство впрыска топлива поршневого двигателя работает следующим образом. Движение поршня 3 осуществляется с помощью кривошипно-шатунного механизма, выполняющего функцию привода. Топливо (авиационный керосин) подается через штуцер 4 при движении поршня 3 к нижней мертвой точке (НМТ) и попадает в полость, ограниченную поршнем 3 и гильзой-иглой 2. При движении поршня 3 с нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) впускной канал закрывается. В полости, ограниченной поршнем 3 и гильзой-иглой 2, нагнетается давление. Топливо (авиационный керосин) перетекает через каналы в гильзе-игле 2 в полость форсунки 1. Сила давления топлива (авиационного керосина) передается через гильзу-иглу 2 к пружине 7. При преодолении усилия предварительного сжатия пружины 7 гильза-игла 2 перемещается, и открывается запорный конус. Топливо (авиационный керосин) устремляется к соплу и опорожняется в камеру сгорания. После снижения давления в полости, ограниченной поршнем 3 и гильзой-иглой 2, под действием пружины 7 гильза-игла 2 перемещается и закрывает запорный конус, впрыск прекращается. Цикл повторяется заново.
В топливной системе нагнетается высокое давление рабочего тела непосредственно вблизи камеры сгорания двигателя, что позволяет обеспечить предварительный нагрев топлива. Топливная система высокого давления размещена в головке двигателя.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет обеспечить предварительную подготовку и впрыск авиационного керосина в цилиндр поршневого двигателя, а также обеспечить работу поршневого двигателя внутреннего сгорания с искровой системой зажигания на авиационном керосине.