форсунка для дизеля

Формула изобретения

Форсунка для дизеля, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом, распылитель, установленную в корпусе распылителя запорную иглу и нагружающий узел с двумя упругими элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с запорной иглой, причем один упругий элемент выполнен в виде коаксиально размещенного цилиндра из эластомера, жестко связанного с внутренней поверхностью первого регулировочного стакана с одной стороны и боковой поверхностью нажимной штанги с другой стороны, отличающаяся тем, что второй упругий элемент в виде стальной пружины размещен в полости второго регулировочного стакана с возможностью взаимодействия с торцевой поверхностью первого регулировочного стакана, причем жесткость упругого элемента из эластомера в 1,5...2,0 раза больше жесткости стальной пружины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива дизельных двигателей.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, содержащим полый корпус, в котором размещена подпружиненная запорная игла с цилиндрической направляющей и запорной поверхностями, между цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса выполнен кольцевой зазор, в который залит уплотняющий элемент из эластомера, жестко связанный с цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса, цилиндрическая направляющая поверхность запорной иглы и внутренняя поверхность корпуса снабжены насечкой и поясками (А.с. СССР №1543109, F 02 M 61/00, 11.03.88, опубл. БИ №6, 1990).

Недостатком известного распылителя форсунки является отсутствие возможности его разборки для проведения технического обслуживания. Кроме того, наличие одного цилиндрического пояска в нижней части распылителя не обеспечивает центрацию посадочного конуса запорной иглы относительно корпуса распылителя при значительном осевом биении. Недостатком является также размещение уплотняющего элемента из эластомера в наиболее нагретой части форсунки.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, имеющим запорный орган в виде иглы, расположенной в корпусе, и топливной полостью, герметично замкнутой эластичным элементом, выполненным из резины или пластмассы и связанным при помощи вулканизации 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 (Патент ГДР №264055, F 02 М 61/00, 17.07.87, опубл. 1989).

Недостатком известного распылителя форсунки является низкая надежность и долговечность вследствие отсутствия возможности разборки для проведения технического обслуживания, в частности, удаления нагара с поверхности запорной иглы и прочистки распыливающих отверстий. Недостатком является и размещение уплотняющего элемента в наиболее нагретой части форсунки.

Известна также форсунка для дизеля, содержащая размещенный в корпусе распылитель с запорной иглой, взаимодействующий с запорным узлом, выполненным в виде установленных последовательно двух пружин различной жесткости, последовательно вступающих в работу после начала процесса впрыскивания, что обеспечивает осуществление двухступенчатого процесса впрыскивания топлива, который является наиболее оптимальным, особенно для дизелей с непосредственным впрыском (Заявка Японии №63-54897, F 02 М 45/08, 25.03.83, опубл. 1988).

Недостатком известной конструкции форсунки является значительная масса подвижных деталей, трудности контроля и регулирования ограничения подъема запорной иглы на первом участке после начала впрыскивания. Регулировать этот подъем прокладками можно, но проконтролировать его просто не представляется возможным.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является форсунка для дизеля, обеспечивающая двухступенчатое впрыскивание топлива, содержащая полый корпус с топливоподводящим каналом, распылитель, установленную в корпусе распылителя запорную иглу и нагружающий узел с двумя упругими элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с запорной иглой. Упругие элементы выполнены в виде коаксиально размещенных цилиндров из эластомера, жестко связанных между собой с помощью стакана, причем один из цилиндров жестко связан с корпусом форсунки, а другой - с запорной иглой, которая снабжена проточками на направляющей поверхности для подачи топлива к распыливающим отверстиям, при этом корпус форсунки выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса распылителя (Заявка РФ №930252971/13, F 02 М 61/20, 45/08, 27.04.93, опубл. БИ №30, 1996, прототип).

Недостатком известной форсунки для дизеля является отсутствие ограничителя максимального подъема запорной иглы, трудность обеспечения надежного уплотнения двух взаимосвязанных элементов форсунки при больших значениях давления топлива при впрыскивании, трудность обеспечения соосности запорной иглы при сборке двух взаимосвязанных элементов форсунки.

Технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение двухступенчатого процесса впрыскивания при возможности его оптимизации, улучшение условий регулирования и технического обслуживания форсунки, а также расширение ее функциональных возможностей.

Техническая задача решается за счет того, что в форсунке для дизеля, содержащей полый корпус с топливоподводящим каналом, распылитель, установленную в корпусе распылителя запорную иглу и нагружающий узел с двумя упругими элементами, размещенными с возможностью взаимодействия с запорной иглой, причем один упругий элемент выполнен в виде коаксиально размещенного цилиндра из эластомера, жестко связанного с внутренней поверхностью первого регулировочного стакана с одной стороны и боковой поверхностью нажимной штанги с другой стороны, второй упругий элемент в виде стальной пружины размещен в полости второго регулировочного стакана с возможностью взаимодействия с торцевой поверхностью первого регулировочного стакана, причем жесткость упругого элемента из эластомера в 1,5...2,0 раза больше жесткости стальной пружины.

На чертеже изображен общий вид форсунки для дизеля.

Форсунка для дизеля содержит корпус 1 со штуцером подачи топлива 2, запорную иглу 3, корпус распылителя 4 с сопловыми отверстиями 5, нажимную штангу 6, сопряженную с запорной иглой 3. Нагружающий узел включает нажимную штангу 6, упругий элемент 7 из эластомера, первый регулировочный стакан 8, стальную пружину 9, второй регулировочный стакан 10 с контргайкой 11 и прокладкой 12 и размещенный в нем регулировочный винт 13 с контргайкой 14 и прокладкой 15. Стальная пружина 9 сопряжена с первым регулировочным стаканом 8 с одной стороны и вторым регулировочным стаканом 10с другой стороны.

Нажимная штанга 6 размещена в первом регулировочном стакане 8 коаксиально с радиальным зазором, в котором размещен упругий элемент 7 из эластомера, жестко связанный с наружной боковой поверхностью 16 нажимной штанги 6 и внутренней поверхностью 17 первого регулировочного стакана 8 в результате адгезионного сцепления эластомера с этими поверхностями.

Топливоподводящий канал 18 соединен с подыгольной полостью распылителя 19, а распылитель 4 к корпусу форсунки прижимается гайкой 20.

В корпусе форсунки 1 предусмотрено отверстие 21 для штуцера слива топлива.

Ограничение максимального подъема запорной иглы 3 не регулируется и определяется зазором h_I между торцовой поверхностью запорной иглы и поверхностью корпуса форсунки 1, а ограничение максимального подъема h_II первого регулировочного стакана 8 осуществляется посредством регулировочного винта 13 и фиксируется посредством контргайки 14.

Регулирование давления открытия форсунки осуществляется перемещением второго регулировочного стакана 10 в корпусе форсунки 1.Фиксирование регулировки осуществляется посредством контргайки 11. Заканчивается процесс регулирования форсунки установлением зазора h_II между регулировочным винтом 13 и торцовой поверхностью первого регулировочного стакана 8, причем зазор h_II меньше зазора h_I при всех вариантах регулировки форсунки. Фиксирование этой регулировки осуществляется посредством контргайки 14. Утечки топлива по резьбовым соединениям между вторым регулировочным стаканом 10 и корпусом форсунки 1, а также между вторым регулировочным стаканом 10 и регулировочным винтом 13 предотвращаются за счет установки прокладок 12 и 15 соответственно.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом. Топливо подается по топливоподводящему каналу 18 в подыгольную полость 19. При достижении давления топлива в корпусе форсунки 1 уровня начала впрыскивания запорная игла 3, преодолевая усилие упругой деформации упругого элемента 7 и усилие упругой деформации стальной пружины 9, поднимается, открывая доступ топлива к сопловым отверстиям 5. Происходит впрыскивание топлива в цилиндр дизеля. Жесткость упругого элемента 7 выбирается значительно больше жесткости стальной пружины 9. В связи с этим в начальный момент впрыскивания происходит, главным образом, деформация стальной пружины 9 при небольшой деформации упругого элемента 7. При дальнейшем подъеме запорной иглы 3 первый регулировочный стакан 8 своей торцовой поверхностью упирается в регулировочный винт 13, за счет чего происходит блокировка стальной пружины 9, и при дальнейшем подъеме запорной иглы 3 будет деформироваться только упругий элемент 7. При прекращении подачи топлива топливным насосом давление топлива на дифференциальную площадку запорной иглы 3 снижается, запорная игла 3 под действием упругой деформации упругого элемента 7, а затем и упругой деформации стальной пружины 9 опускается, перекрывая доступ топлива к сопловым отверстиям 5. Впрыскивание топлива в цилиндр дизеля прекращается.

Заявляемое техническое решение позволяет упростить конструкцию, технологию изготовления и увеличивает надежность и долговечность форсунки, обеспечивающей двухступенчатый процесс впрыскивания. Конструкция форсунки позволяет производить ее разборку для проведения технического обслуживания, обеспечивает простоту и гибкость регулировок, а также возможность выбора соотношений параметров между ступенями процесса впрыскивания в широком диапазоне. Предлагаемая конструкция форсунки может оказаться полезной при доводке рабочего процесса нового дизеля, так как дает возможность легко варьировать соотношениями параметров между ступенями и оптимизировать рабочий процесс. Наличие запорного элемента из эластомера обеспечивает нелинейность характеристики форсунки и придает подвижной системе форсунки функцию демпфера при работе. Двухступенчатый процесс впрыскивания существенно улучшает рабочий процесс дизеля, за счет чего улучшаются динамические и экономические показатели его работы, повышается моторесурс двигателя, снижается дымность выхлопных газов и выхлоп становится экологически более чистым.