Форсунка для двигателя внутреннего сгорания

(51) 02 61/16 (2006.01) 02 59/44 (2006.01) 02 61/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ охлаждения на сопряжнных торцах корпуса распылителя с сопловым наконечником, а также взаимодействующий со стержнем подпружиненный шариковый клапан, закрывающий дополнительный доступ топлива от насоса высокого давления,отличается тем, что надыгольная полость подпружиненным шариковым клапаном разъединн от канала, соединнного с нагнетательной магистралью,а нижняя тарелка пружины иглозапирающего механизма выполнена со стержнем, входящим через отверстие в верхней тарелке в канал корпуса, причм максимальный ход стержня до шарикового клапана (устах) меньше максимального хода иглы (уигах), а надыгольная полость связана через прямой клапан с полостью охлаждения, которая через обратный клапан соединена с нагнетательной магистралью. Технический результат - упрощение конструкции и повышение наджности работы форсунки,топливной системы,двигателя внутреннего сгорания и эффективности впрыскивания топлива.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ФОРСУНКА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для впрыскивания топлива в дизель. Форсунка для двигателя внутреннего сгорания,имеющая надыгольную полость, соединнную с нагнетательной магистралью топливного насоса подыгольную полость, постоянно сообщнную через каналы в нагнетательном клапане с полостью всасывания и распылитель с кольцевой полостью Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для впрыскивания топлива в дизель. Известны аналоги Патент 980 К МКИ 02 М 59/44. Дизельге арналан отын ж 4 йес - Топливная система дизеля / А. К. Каракаев КазГТУ. Млмд,3 аявл. 22.12.1993 Жариял,- Опубл. 15.06.1994 // Бюл. 1994. 2 и Патент 982 К/. МКИ 02 М 61/00. Дизель форсункасы - Дизельная форсунка /А.К. Каракаев КазГТУ. Млмд.-Заявл. 22.12.1993 Жариял.-Опубл. 15.06.1994// Бюл. 1994. 2 Аналог Патент 980 К МКИ 02 М 59/44. Дизельге арналан отын ж 4 йес - Топливная система дизеля / А. К. Каракаев КазГТУ. Млмд,3 аявл. 22.12.1993 Жариял,- Опубл. 15.06.1994 // Бюл. 1994. 2 содержит насос с полостью всасывания и соединнную с ней форсунку с замкнутой надыгольной полостью, постоянно сообщнную через каналы в нагнетательном клапане с полостью всасывания. В аналоге Патент 982 К/. МКИ 02 М 61/00. Дизель форсункасы - Дизельная форсунка /А.К. Каракаев КазГТУ. Млмд.-Заявл. 22.12.1993 Жариял.-Опубл. 15.06.1994// Бюл. 1994. 2. дизельная форсунка содержит корпус и укомплектован распылителем с кольцевой полостью охлаждения на сопряжнных торцах корпуса распылителя с сопловым наконечником. Недостатком аналога Патент 980 К МКИ 02 М 59/44. Дизельге арналан отын ж 4 йес - Топливная система дизеля / А. К. Каракаев КазГТУ. Млмд,3 аявл. 22.12.1993 Жариял,- Опубл. 15.06.1994 // Бюл. 1994. 2 является невозможность охлаждения распылителя, что ухудшает наджность его работы. Недостаток аналога Патент 982 К/. МКИ 02 М 61/00. Дизель форсункасы - Дизельная форсунка/А.К. Каракаев КазГТУ. Млмд.-Заявл. 22.12.1993 Жариял.-Опубл. 15.06.1994// Бюл. 1994. 2. заключается в увеличении объмов, в которых сжимается топливо перед впрыскиванием, что снижает эффективность впрыскивания топлива. Ближайшим прототипом является форсунка Форсунка. . С.Заявка 2203795 Великобритания, МКИ 4 02 М 61/16 /. . 8709713 Заявл. 24.04.87 Опубл. 26.10.88 НКИ/У Реферативный журнал. 39. Двигатели внутреннего сгорания. Отдельный выпуск.-М. 7. Реферат 7.39.321 П. - с.39, в корпусе распылителя которой образована кольцевая полость, сообщнная каналом с топливным насосом высокого давления (ТНВД), В этом канале на входе в кольцевую полость установлен подвижный упор в виде стержня,упирающегося в шариковый клапан, закрывающий доступ топлива в кольцевую полость из ТНВД. При поднятии иглы с седла уступ на направляющей части иглы упирается в стержень и через него открывает шариковый клапан. Давление топлива,проникающего в кольцевую полость, складываясь с усилием запорной пружины, сажает иглу на седло и впрыскивание топлива прекращается. Недостатком прототипа является сложность конструкции распылителя и иглы, наличие дополнительной направляющей втулки в корпусе и 2 дополнительной кольцевой полости, трудность фиксации подвижного упора в виде стержня для открытия шарикового клапана, что затрудняет изготовление и ухудшает наджность работы форсунки, всей топливной системы и всего двигателя внутреннего сгорания. Технический результат - упрощение конструкции и повышение наджности работы форсунки,топливной системы,двигателя внутреннего сгорания и эффективности впрыскивания топлива. Технический результат достигается тем, что в форсунке для двигателя внутреннего сгорания,имеющая надыгольную полость, соединнную с нагнетательной магистралью топливного насоса подыгольную полость, постоянно сообщнную через каналы в нагнетательном клапане с полостью всасывания и распылитель с кольцевой полостью охлаждения на сопряжнных торцах корпуса распылителя с сопловым наконечником, а также взаимодействующий со стержнем подпружиненный шариковый клапан, закрывающий дополнительный доступ топлива от насоса высокого давления,надыгольная полость подпружиненным шариковым клапаном разъединн от канала, соединнного с нагнетательной магистралью, а нижняя тарелка пружины иглозапирающего механизма выполнена со стержнем, входящим через отверстие в верхней тарелке в канал корпуса, причм максимальный ход стержня до шарикового клапана (устах) меньше максимального хода иглы (уигах), а надыгольная полость связана через прямой клапан с полостью охлаждения, которая через обратный клапан соединена с нагнетательной магистралью. Заявляемая форсунка для двигателя внутреннего сгорания от прототипа и аналогов отличается тем,что надыгольная полость подпружиненным шариковым клапаном разъединн от канала,соединнного с нагнетательной магистралью, а нижняя тарелка пружины иглозапирающего механизма выполнена со стержнем, входящим через отверстие в верхней тарелке в канал корпуса,причм максимальный ход стержня до шарикового клапана (устах) меньше максимального хода иглы(уигах), а надыгольная полость связана через прямой клапан с полостью охлаждения, которая через обратный клапан соединена с нагнетательной магистралью. Таким образом,заявляемая форсунка соответствует критерию новизна. Сравнение заявляемой форсунки для двигателя внутреннего сгорания не только с прототипом и аналогами, но и с другими техническими решениями в области двигателестроения не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемую форсунку для двигателя внутреннего сгорания от прототипа и аналогов, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия. В итоге получилась топливная система двигателя внутреннего сгорания с замкнутой надыгольной полостью форсунки. В топливной системе двигателя внутреннего сгорания с замкнутой надыгольной полостью форсунки давление в надыгольной полости (РНП) в период впрыска повышается, а снижение этого давления РНП осуществляется в периоды между впрысками путм отвода топлива в полость всасывания через каналы в нагнетательном клапане, причм чем меньше длина сопряжнной части иглы с корпусом распылителя, тем интенсивнее происходит перетекание топлива из подыгольной полости в замкнутую надыгольную полость во время впрыскивания топлива в цилиндр двигателя и в обратном направлении между впрысками Патент 980 К МКИ 02 М 59/44. Дизельге арналан отын ж 4 йес - Топливная система дизеля / А. К. Каракаев КазГТУ. Млмд,3 аявл. 22.12.1993 Жариял,- Опубл. 15.06.1994 // Бюл. 1994. 2. Этот эффект и использован в настоящем техническом решении, что повышает наджность работы топливной системы дизеля. Распылитель с кольцевой полостью охлаждения на сопряжнных торцах корпуса распылителя с сопловым наконечником известен Патент 982 К/. МКИ 02 М 61/00. Дизель форсункасы - Дизельная форсунка /А.К. Каракаев КазГТУ. Млмд.-Заявл. 22.12.1993 Жариял.-Опубл. 15.06.1994// Бюл. 1994. 2., но в нм полость охлаждения соединена с подыгольной полостью, что увеличивает объм системы перед распыливанием и это ведт к снижению давления впрыскивания, а следовательно,и эффективности впрыскивания топлива. В заявляемом техническом решении топливо из надыгольной полости в периоды впрыскивания через обратный клапан подводится в полость охлаждения, которая не сообщена с подыгольной полостью. Между впрысками топливо из надыгольной полости отводится через распылитель,подыгольную полость, нагнетательной клапан в полость всасывания, куда отводится топливо и из полости охлаждения через клапан и нагнетательную магистраль. Так как подыгольная полость отделена от полости охлаждения, то последняя не увеличивает объм системы перед распыливанием,что повышает эффективность впрыскивания топлива, одновременно подогревая топливо в нагнетательной магистрали и в линии всасывания,что особенно полезно при использовании в дизелях высоковязких топлив,которые должны подогреваться период впрыскиванием. В заявляемой форсунке могут эффективно использоваться и неолаждаемые распылители. Таким образом, заявляемая форсунка для двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить наджность работы топливной системы и эффективность впрыскивания топлива, т. е. достичь технического результата, а также сделать вывод о том, что заявляемая совокупность признаков связана между собой единым изобретательским замыслом. Сущность изобретения поясняется чертежом. В итоге получилась, как уже отмечалось,топливная система двигателя внутреннего сгорания с замкнутой надыгольной полостью форсунки,которая содержит впрыскивющий насос 1 с полостью всасывания 2. соединнный через нагнетательный клапан с седлом 3 и запорным органом 4, штуцер 5 и нагнетательную магистраль,состоящую из нагнетательного трубопровода 6, каналов 7, 8 и 9 с подыгольной полостью 10 форсунки без сливной магистрали, т.е. с замкнутой надыгольной полостью, состоящей из отъмного соплового наконечника 11 с сопловыми отверстиями 12, корпуса распылителя 13, проставки 14, которые накидной гайкой 15 прижаты к корпусу 16 с замкнутой надыгольной полостью 17, и запорной иглы 18, нагруженной через штангу пружиной 19 и давлением топлива в надыгольной полости 17. На сопряжнных торцах корпуса распылителя с сопловым наконечником выполнена полость охлаждения 20, связанная с надыгольной полостью через обратный 21 и прямой 22 клапаны. На игле 18 под разобщающим элементом 23 выполнена кольцевая проточка 24, связанная с подыгольной полостью 10 каналами 25 в виде лысок на направляющей поверхности иглы 18. На седле 3 выполнены каналы 26 в виде пазов, сообщающих полость штуцера через зазор между разгрузочным пояском 27 запорного органа и седлом, и каналы 28 между перьями 29 запорного органа с надплунжерной полостью 30. Для простоты клапаны 21 и 22 выполнены шариковыми, но можно использовать клапаны любых типов подобного назначения. Нижняя тарелка 31 пружины запирания 19 выполнена со стержнем 32, который входит через отверстие в верхней тарелке 33 в канал 34 корпуса 16. Канал 34 перекрыт подпружиненным шариковым клапаном 35. Шариковый клапан 36 разъединяет надыгольную полость 17 от каната 36,соединнного с нагнетательной магистралью 6. Надыгольная полость 17 получается замкнутой. Максимальный ход стержня до шарикового клапана(устах) меньше максимального хода иглы (уигах). Топливная система для двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом. Насос 1 подат топливо через надплунжерную полость,каналы между перьями 29 запорного органа, зазор между разгрузочным пояском 27 и седлом, каналы 26 в полость штуцера, повышая остаточное давление(РО) в нагнетательном трубопроводе 6. Когда разгрузочный поясок 27 выходит из каналов 26. топливо поступает в подыгольную полость 10 форсунки, повышая давление в ней. Часть топлива через зазор между разобщающим элементом 23 иглы и корпусом распылителя из кольцевой проточки 24,соединнной с подыгольной полостью 10 каналами в виде лысок 25, поступает в надыгольную полость 17, повышая давление в последней. Когда давление Рнп в надыгольной полости станет равным давлению открытия клапана 21. последний открывается и топливо из надыгольной полости 17 поступает в полость охлаждения. Когда давление в подыгольной полости 10 становится равным давлению начата открытия (РФО) запорной иглы 18. эта игла открывается, сжимая пружину и топливо над иглой, после чего начинается впрыскивание топлива через сопловые отверстия 12. Можно варьировать длиной разобщающего элемента (РЭ) 23 в зависимости от требований, предъявляемых к характеристикам впрыскивания топлива. При выполнении РЭ меньше 3 максимального хода (уах) запорной иглы 18 более интенсивное перетекание топлива в надыгольную полость происходит после достижения иглой 18 упора. В результате повышения за период впрыскивания давления РНП в надыгольной полости посадка иглы 18 происходит под воздействием совместных усилий пружины и повысившегося РНП,чему способствует и открытие клапана 35 под воздействием стержня 32,когда топливо непосредственно от нагнетательного трубопровода 6 по каналам 36 и 34 поступает в надыгольную полость, интенсивно повышая давление РНП в надыгольной полости, резко повышая скорость посадки иглы 18 и сокращая продолжительность впрыскивания топлива, что является основным условием повышения экономичности дизеля и снижения токсичности и дымности отработавших газов. Для обеспечения повторяемости всех последующих циклов впрыска надыгольная полость 17 в периоды между циклами впрыска разгружается так, чтобы игла 18 открывалась при необходимом РФО Снижение давления РНП осуществляется путм отвода топлива из надыгольной полости 17 через боковую поверхность разобщающего элемента 23,каналы 26 в седле, зазор между разгрузочным пояском 27 и седлом в полость всасывания 2 насоса 1. Когда усилие от давления топлива в полости охлаждения 20 становится равным усилию от суммарного действия пружины и давления топлива в нагнетательной магистрали, обратный клапан 22 открывается, соединяя полость охлаждения с нагнетательной магистралью, и подогретое топливо,охладив распылитель, поступает в полость всасывания, одновременно подогревая топливо в нагнетательной магистрали и в полости всасывания 2, что особенно полезно при использовании в дизелях высоковязких топлив, которые должны подогреваться перед подачей в насос. Это повышает наджность работы форсунки, топливной системы,двигателя внутреннего сгорания и эффективность впрыскивания топлива. Наличие клапанов 21 и 22 обуславлдивает постоянное заполнение полости охлаждения 20 топливом из надыгольной полости 17. что обеспечивает более интенсивное охлаждение форсунки и повышение наджности е работы. Так как полость охлаждения отделена от подыгольной полости, то она не влияет на давления впрыскивания,т.е. не снижает давления впрыскивания,а следовательно,повышает эффективность впрыскивания топлива, приводящая к повышению экономичности работы двигателя. Одновременно это раздельное исполнение полости охлаждения позволяет существенно увеличить объм и поверхность охлаждения, т.е. более интенсивно охлаждать форсунку,повышая дополнительно наджность работы системы, в то время как в аналоге и прототипе это сделать невозможно, так как полость охлаждения,соединнная каналами с подыгольной полостью, 4 увеличивает объм системы перед впрыскиванием топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Со снижением частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания время между впрысками увеличивается, соответственно возрастают время разгрузки и разгрузка надыгольной и подыгольной полостей, что приводит к снижению РЦП давлений подъма и посадки иглы 18 и. как следствие,дополнительно повышает стабильность впрыскивания и дозирования топлива и уменьшает минимально-устойчивую подачу топлива. Уменьшение РНП и перетекания топлива из подыгольной полости в надыгольную полость с понижением частоты вращения и цикловой подачи приводят к уменьшению количества поступающего в полость охлаждения топлива и менее интенсивному охлаждению форсунок на режимах холостого хода и малых нагрузок, что также повышает наджность работы топливной системы и двигателя внутреннего сгорания, так как одной из причин ухудшения работы двигателя внутреннего сгорания является переохлаждение заряда в камере сгорания, приводящее к ухудшению экономичности работы двигателя, повышению нагарообразования деталей камеры сгорания и сопловых отверстий. Следовательно, заявляемая форсунка для дизеля позволяет регулировать степень охлаждения форсунки в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, заявляемая форсунка для двигателя внутреннего сгорания упрощает конструкцию и повышает наджность работы форсунки,топливной системы,двигателя внутреннего сгорания и эффективность впрыскивания топлива, позволяет регулировать степень охлаждения форсунки в зависимости от режима работы двигателя. Переоборудование существующих и находящихся в эксплуатации топливных систем на топливную систему с заявляемой форсункой для двигателя внутреннего сгорания не представляет технических трудностей. Перспективно также то, что в заявляемой форсунке для двигателя внутреннего сгорания могут эффективно использоваться неохлаждаемые распылители, т.е. распылители, не имеющие полости охлаждения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Форсунка для двигателя внутреннего сгорания,имеющая надыгольную полость, соединнную с нагнетательной магистралью топливного насоса подыгольную полость, постоянно сообщнную через каналы в нагнетательном клапане с полостью всасывания и распылитель с кольцевой полостью охлаждения на сопряжнных торцах корпуса распылителя с сопловым наконечником, а также взаимодействующий со стержнем подпружиненный шариковый клапан, закрывающий дополнительный доступ топлива от насоса высокого давления,отличающаяся тем, что надыгольная полость подпружиненным шариковым клапаном разъединн от канала, соединнного с нагнетательной магистралью,а нижняя тарелка пружины иглозапирающего механизма выполнена со стержнем, входящим через отверстие в верхней тарелке в канал корпуса, причм максимальный ход стержня до (устах) шарикового клапана меньше(уигах) максимального хода иглы а надыгольная полость связана через прямой клапан с полостью охлаждения, которая через обратный клапан соединена с нагнетательной магистралью.