Патент на изобретение №2334119

(54) ФОРСУНКА ДЛЯ ДИЗЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности топливной аппаратуре дизельных двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет исключить всякую возможность гидравлического запирания бессливной форсунки дополнением простого устройства и позволяет повысить надежность, долговечность и стабильность работы форсунки, а также упростить ее регулирование в процессе эксплуатации. Форсунка для дизеля содержит корпус с топливоподводящим каналом, корпус распылителя с размещенной в нем запорной иглой, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной с другой стороны, проставку, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную гайку, шайбы регулирования давления начала впрыскивания топлива и герметичную топливную полость, в которой размещены запорная пружина, нажимная штанга и шайбы регулирования давления начала впрыскивания топлива. Новым является наличие невозвратного клапана, размещенного в корпусе форсунки и сообщающего герметичную топливную полость форсунки с линией высокого давления системы подачи топлива и предохраняющего форсунку от гидравлического запирания при возникновении нештатных ситуаций, причем невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия 4…5 МПа. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, имеющим запорный орган в виде иглы, расположенной в корпусе, и топливной полостью, герметично замкнутой эластичным элементом, выполненным из эластомера и жестко связанным с иглой и корпусом распылителя. Корпус распылителя снабжен параллельными противолежащими канавками и выемками для размещения уплотнительного элемента, который герметично перекрывает топливную полость и работает аналогично мембране, причем уплотнительный элемент размещен во втулке, встроенной в корпус распылителя с возможностью извлечения вместе с запорной иглой (Патент РФ № 1838661 кл. F02М 61/00, 08.07.91, публ. Б.И. 32, 1993).

Недостатком известной форсунки является размещение уплотняющего элемента в распылителе, имеющем при работе дизеля наиболее высокую температуру по сравнению с другими деталями форсунки. Кроме того, ограниченные размеры распылителя и уплотняющего элемента не способствуют хорошему теплоотводу, а наличие двух центрирующих поясков иглы затрудняют технологию заливки эластомера при изготовлении распылителя. Известна форсунка для дизеля, содержащая корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива с щелевым топливным фильтром, корпус распылителя с топливоподающим каналом и подыгольной полостью, размещенную в корпусе распылителя запорную иглу, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной с другой стороны, проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку, шайбы регулировки давления начала впрыскивания топлива и штуцер сливной системы (Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. Справочник, Л., «Машиностроение», 1990, с.162).

Недостатком известной форсунки является необходимость в аппаратуре подачи топлива дизеля иметь систему слива топлива, просочившегося во время впрыскивания через уплотняющий зазор между запорной иглой и корпусом распылителя, а также что протечки топлива через этот зазор происходят только в одном направлении из подыгольной полости распылителя в надыгольную при наличии системы слива топлива.

Из известных наиболее близкой по конструкции является форсунка для дизеля, содержащая корпус с топливоподводящим каналом, штуцером подвода топлива с щелевым топливным фильтром, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, запорную иглу, размещенную в корпусе распылителя, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной с другой стороны, проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку, причем форсунка имеет герметичную топливную полость, в которой размещены запорная пружина, нажимная штанга и шайбы регулировки давления начала впрыскивания, а объем топливной полости равен или на 5…10% меньше топливного объема полости линии высокого давления (патент РФ № 2211361 7 F02M 61/00, 13.12.2001, публ. Б.И. 24, 2003 – прототип).

Недостатком известной форсунки является существующая вероятность гидравлического запирания форсунки при нештатных ситуациях, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, так как данная конструкция форсунки никак не подстрахована в этом отношении, а кроме того, расположение регулированных шайб в колодце корпуса представляет большое неудобство регулирования форсунки на давление начала впрыскивания..

Изобретение решает задачу исключения всякой возможности гидравлического запирания бессливной форсунки дополнением простого устройства и позволяет повысить надежность, долговечность и стабильность работы форсунки, а также упростить ее регулирование в процессе эксплуатации.

Техническая задача решается за счет того, что в форсунке для дизеля, содержащей корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, запорную иглу, размещенную в корпусе распылителя, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и запорной пружиной с другой стороны, проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку и шайбы регулирования давления начала впрыскивания форсунки, согласно изобретению герметичная топливная полость форсунки, в которой размещены запорная пружина, нажимная штанга и шайбы регулирования давления начала впрыскивания, через размещенный в корпусе форсунки невозвратный клапан сообщает герметичную полость форсунки с линией высокого давления системы подачи топлива, причем объем герметичной топливной полости форсунки при наличии невозвратного клапана не ограничивается определенной величиной по сравнению с объемом топливной полости высокого давления, как это имеет место в прототипе, а это существенно упрощает процесс регулирования форсунки на давление начала впрыскивания.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежом, где показан заявляемый объект – форсунка для дизеля.

Заявляемая форсунка для дизеля содержит корпус 1 с топливоподводящим каналом 2, штуцер подвода топлива 3 с фильтром 4 и уплотнительной втулкой 5, корпус распылителя 6 с топливоподводящим каналом 7 и подыгольной полостью 8, запорную иглу 9, размещенную в корпусе распылителя, нажимную штангу 10, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и запорной пружиной 11 с другой стороны, проставку 12 с топливоподводящим каналом 13, размещенную между корпусом форсунки 1 и корпусом распылителя 6, фигурную накидную гайку 14 и шайбы 15 и 16 регулировки давления начала впрыскивания форсунки, герметичную топливную полость 17, в которой размещены запорная пружина 11, нажимная штанга 10 и регулировочные шайбы 15 и 16 и которая сообщается с линией высокого давления системы подачи топлива посредством невозвратного клапана 18, нагруженного пружиной 19, причем усилие пружины обеспечивает открытие невозвратного клапана 18 при давлении топлива в герметичной топливной полости 17 не ниже 4…5 МПа.

В предлагаемой конструкции форсунки отсутствует система слива топлива, просочившегося в процессе впрыскивания через зазор между запорной иглой 9 и поверхностью отверстия в корпусе распылителя 6.

Регулирование давления начала впрыскивания форсунки осуществляется подбором количества шайб 15, 16.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом.

Топливо подается по топливоподводящим каналам 2, 13 и 7 через топливный фильтр 4 в подыгольную полость 8 распылителя. При достижении давления топлива в полости 8 уровня давления начала впрыскивания запорная игла 9, преодолевая усилие запорной пружины 11, передаваемое через нажимную штангу 10, поднимается, открывая доступ топлива к распыливающим сопловым отверстиям распылителя. Происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля.

При прекращении подачи топлива насосом (не показан) давление в подыгольной полости 8 снижается, запорная игла 9 под действием упругих деформаций пружины 11 опускается, перекрывая доступ топлива к распыливающим отверстиям распылителя. Впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля прекращается. Топливо, просочившееся через зазор между запорной иглой 9 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 6, попадает в герметичную топливную полость 17 форсунки в период впрыскивания, создавая в ней повышенное давление. После окончания впрыскивания под действием повышенного давления топлива в герметичной топливной полости 17 форсунки начинаются протечки топлива через зазор между запорной иглой 9 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе распылителя 6 в обратном направлении, то есть из герметичной топливной полости 17 форсунки в топливную полость линии высокого давления, в которой в момент окончания процесса впрыскивания создается низкое давление за счет процесса разгрузки при отсечке.

Как известно, в топливных полостях форсунки, топливопроводе высокого давления и штуцере топливного насоса в разделенных системах подачи топлива дизелей в процессе работы возникают и присутствуют небольшие парогазовые пузырьки, состоящие из воздуха и паров топлива. Количество и размеры этих пузырьков зависят от давления топлива. С увеличением давления топлива количество и размеры этих пузырьков уменьшаются. При значительном давлении они почти исчезают. Причем по всему объему топлива они распределяются равномерно.

В заявляемой форсунке для дизеля нет сливной системы, в связи с этим для нормальной работы топливоподающей аппаратуры без гидравлического запирания форсунки необходимо, чтобы протечки топлива в процессе впрыскивания в герметичную топливную полость 17 форсунки через уплотняющую часть распылителя по объему равнялись протечкам топлива из герметичной топливной полости 17 форсунки в топливную полость линии высокого давления в период времени между впрыскиваниями.

После окончания впрыскивания в топливной полости линии высокого давления за счет разгрузки ее нагнетательным клапаном топливного насоса давление резко падает и в ней образуются парогазовые пузырьки. Суммарный объем образующихся газовых пузырьков не должен быть меньше протечки топлива в период между впрыскиванием из герметичной полости форсунки в топливную полость линии высокого давления, что обеспечивается подбором разгружающей способности нагнетательного клапана топливного насоса.

В момент окончания впрыскивания, кроме усилия запорной пружины форсунки, возникает дополнительное усилие, действующее на запорную иглу, благодаря давлению топлива в герметичной топливной полости 17 форсунки, что улучшает динамику процесса окончания впрыскивания и способствует повышению стабильности и надежности работы, а также повышению экономичности дизеля.

Протечки топлива в зазоре между запорной иглой и корпусом распылителя в противоположных направлениях в процессе впрыскивания и промежутках между впрыскиваниями создают благоприятные условия для очистки зазора между запорной иглой и корпусом распылителя от загрязнений, возникающих в процессе работы дизеля, что значительно снижает вероятность зависания запорной иглы распылителя в процессе эксплуатации.

Образование парогазовых пузырьков в топливной полости линии высокого давления снижает стабильность работы топливоподающей аппаратуры дизеля, снижается при этом цикловая подача и уменьшается угол опережение впрыскивания топлива. В заявляемой форсунке за счет протечки топлива из герметичной полости форсунки в период времени между впрыскиваниями в топливную полость линии высокого давления давление топлива в ней возрастает и к началу следующего процесса впрыскивания количество и размер парогазовых пузырьков уменьшаются или исчезают вообще. Это приводит к повышению стабильности работы топливоподающей аппаратуры и дизеля в целом.

Предлагаемая конструкция форсунки удовлетворяет всем этим требованиям и является бессливной форсункой. Для подстраховки от возможного гидравлического запирания форсунки при возникновении в эксплуатации дизеля нештатных ситуаций, которые могут возникнуть при значительной потере гидроплотности распылителей при их износе, нарушении нормальной работы нагнетательных клапанов насоса высокого давления и других нештатных причин, предлагаемая конструкция бессливной форсунки дополнена наличием невозвратного клапана 18, нагруженного пружиной 19 и вмонтированного в корпус форсунки. В своем гнезде корпуса форсунки невозвратный клапан фиксируется уплотнительной втулкой 5. При нормальной эксплуатации и исправной системе подачи топлива этот невозвратный клапан не работает. Он отрегулирован на давление 4…5 МПа и сработает только в случае превышения этого давления в герметичной топливной полости форсунки. Из герметичной топливной полости форсунки начинается истечение топлива через открывшийся невозвратный клапан в момент разгрузки линии высокого давления системы подачи топлива после отсечки. Это способствует повышению начального давления перед последующим вспрыскиванием и снижению количества и размеров парогазовых пузырьков в линии высокого давления, а это стабилизирует работу дизеля.

Давление открытия клапана выбрано исходя из того, что при этом давлении практически исчезают парогазовые пузырьки в топливе.

Таким образом, предложенное изобретение делает бессливную форсунку и всю систему подачи топлива более надежной и долговечной.

Формула изобретения

Форсунка для дизеля, содержащая корпус с топливоподводящим каналом, штуцер подвода топлива с топливным фильтром, корпус распылителя с топливоподводящим каналом и подыгольной полостью, размещенную в корпусе распылителя запорную иглу, нажимную штангу, сопряженную с запорной иглой с одной стороны и с запорной пружиной с другой стороны, проставку с топливоподводящим каналом, размещенную между корпусом форсунки и корпусом распылителя, фигурную накидную гайку, шайбы регулирования давления начала впрыскивания топлива и герметичную топливную полость в корпусе форсунки, в которой размещены запорная пружина, нажимная штанга и шайбы регулирования давления начала впрыскивания топлива, отличающаяся тем, что в корпусе форсунки размещен невозвратный клапан, сообщающий герметичную топливную полость форсунки с линией высокого давления системы подачи топлива, отрегулированный на давление открытия 4 – 5 МПа и предохраняющий форсунку от гидравлического запирания при возникновении нештатных ситуаций.

РИСУНКИ