форсунка для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливоподачи

Формула изобретения

Форсунка для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливоподачи в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, пружину, толкатель, распылитель с запорной иглой, штангу и устройство для удаления топлива из полости размещения пружины иглы форсунки, отличающаяся тем, что устройство для удаления топлива из полости состоит из цилиндра, выполненного в корпусе форсунки, поршня, установленного в цилиндре, пружины, установленной над поршнем, выпускного и перепускного клапанов, топливных каналов, штока, выполненного за одно целое с поршнем, и электрической обмотки, установленной с зазором на верхней части штока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения и, в частности, может использоваться в дизелях.

Известна форсунка для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливоподачи (патент РФ №2168055 от 27.05.2001 года, МПК F02M 61/00), содержащая корпус, пружину, толкатель, проставку, распылитель форсунки с запорной иглой, клапан шарикового типа, установленный в проставке, а на поверхности проставки, прилегающей с распылителю, выполнена кольцевая канавка, соединяющая канал подвода топлива к распылителю с полостью корпуса форсунки через клапан шарикового типа.

Однако известная форсунка не обеспечивает требуемую характеристику впрыскивания топлива в цилиндр двигателя, так как при движении иглы распылителя вверх со стороны полости размещения пружины иглы на верхний торец иглы действует значительная сила давления топлива, просачивающегося между иглой и распылителем. Действие этой силы вызовет как уменьшение скорости подъема иглы форсунки, так и уменьшение величины ее подъема и, как следствие, изменение переднего фронта характеристики впрыскивания и уменьшение количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

Это приведет к снижению мощности двигателя, а также его экономичности, так как для поддержания необходимой скорости движения транспортного средства водитель будет использовать пониженные передачи в коробке передач.

Известная форсунка не обладает необходимой надежностью в работе и в регулировке на давление начала впрыскивания топлива в связи с влиянием давления топлива, находящегося в полости размещения пружины иглы, на характеристику впрыскивания топлива и, следовательно, на мощностные и экономические показатели дизеля.

В момент прекращения подачи топлива запорная игла форсунки под действием силы сжатия пружины садится в седло распылителя. При этом объем в полости размещения пружины иглы увеличивается, а давление топлива уменьшается, что не обеспечивает быстрого перетекания топлива через клапан шарикового типа в топливную магистраль форсунки. Опускание запорной иглы как под действием силы упругости пружины, так и под действием силы давления топлива, действующего на торцевую поверхность иглы, вызовет искажение заднего фронта характеристики впрыскивания на различных скоростных и нагрузочных режимах работы дизеля. При работе дизеля на легких топливах на пониженных частотах вращения коленчатого вала и больших нагрузках увеличивается количество просачиваемого между иглой и распылителем в полость расположения пружины иглы, а следовательно, и увеличивается давление топлива в этой полости.

Увеличение давления топлива в полости размещения пружины иглы приводит к искажению переднего и заднего фронтов характеристики впрыскивания, к уменьшению количества впрыскиваемого в цилиндр топлива, к снижению мощности и экономичности двигателя.

При работе дизеля на повышенных частотах вращения коленчатого вала и малых нагрузках количество просачиваемого топлива между иглой и распылителем в полость размещения пружины уменьшается и, следовательно, будет уменьшаться и давление топлива в этой полости.

В этом случае игла будет испытывать меньшее сопротивление при движении вверх и количество впрыскиваемого в цилиндр топлива возрастет. Игла форсунки будет опускаться в седло распылителя позже, так как на нее будет действовать сила упругости пружины и незначительная сила давления топлива. Это приведет к увеличению продолжительности впрыскивания топлива по сравнению с работой двигателя на пониженных частотах вращения и больших нагрузках и, как следствие, к неполноте сгорания топлива. При неполном сгорании топлива работа дизеля сопровождается появлением дыма в отработавших газах, усилению нагарообразования, повышению износа, снижению экономичности работы двигателя.

В связи с изменяющимся давлением топлива в полости размещения пружины иглы возникают трудности в обеспечении стабильности регулировки форсунки на давление начала впрыскивания топлива. Во всех существующих конструкциях форсунок давление начала впрыскивания топлива определяется только предварительной затяжкой пружины.

Технический результат направлен на повышение стабильности характеристики впрыскивания топлива и стабильности регулировки на давление начала впрыскивания топлива с целью повышения мощности и экономичности двигателя.

Технический результат достигается тем, что форсунка для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливоподачи в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, пружину, толкатель, распылитель с запорной иглой, штангу и устройство для удаления топлива из полости размещения пружины иглы форсунки, при этом устройство для удаления топлива из полости состоит из цилиндра, выполненного в корпусе форсунки, поршня, установленного в цилиндре, пружины, установленной над поршнем, выпускного и перепускного клапанов, топливных каналов, штока, выполненного за одно целое с поршнем, и электрической обмотки, установленной с зазором на верхней части штока.

Отличительными признаками является то, что устройство для удаления топлива из полости состоит из цилиндра, выполненного в корпусе форсунки, поршня, установленного в цилиндре, пружины, установленной над поршнем, выпускного и перепускного клапанов, топливных каналов, штока, выполненного за одно целое с поршнем, и электрической обмотки, установленной с зазором на верхней части штока.

На чертеже изображена форсунка для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливоподачи.

Форсунка для впрыскивания при бессливном процессе топливоподачи содержит корпус 1, распылитель 2 с иглой 3, гайку распылителя 4, пружину 5, толкатель 6, регулировочную гайку 7, контргайку 8, штангу 9 и устройство для удаления топлива из полости размещения пружины иглы.

Гайка 4 распылителя 2 предназначена для крепления распылителя 2 к корпусу 1. В корпусе 1 выполнен штуцер 10 и топливоподводящий канал 11, предназначенные для подвода топлива к распылителю 2. Толкатель 6 и нижняя часть штанги 9 прижимаются к верхнему торцу иглы 3 с помощью пружины 5. В регулировочной гайке 7 установлено резиновое кольцо 12, уплотняющее зазор между штангой 9 и регулировочной гайкой 7.

Устройство для удаления топлива из полости размещения пружины иглы состоит из цилиндра 13, поршня 14, пружины 15, выпускного 16 и перепускного 17 клапанов с возвратными пружинами 18 и 19, топливных каналов 20, 21 и 22, штока 23, электрической обмотки 24, электрической линии 25 и электрического включателя 26. Цилиндр 13 выполнен в корпусе 1 форсунки. В цилиндре 13 установлен поршень 14, выполненный за одно целое со штоком 23. Над поршнем 14 установлена пружина 15. В корпусе 1 форсунки выполнены топливные каналы 20, 21 и 22. В топливном канале 20 установлен выпускной клапан 16 с пружиной 18, а в топливном канале 21 - перепускной клапан 17 с пружиной 19. Топливный канал 22 сообщается с каналом 21 через перепускной клапан 17. Выпускной клапан 16 предназначен для перепуска топлива из полости 27 размещения пружины 5 иглы 3 в топливный канал 20, а перепускной клапан 17 предназначен для перепуска топлива из канала 21 в канал 22, соединенный с топливоподводящим каналом 11 форсунки.

На верхнюю часть штока 23, выполняющего роль сердечника, с зазором установлена электрическая обмотка 24. Сердечник и электрическая обмотка 24 образуют соленоид, который предназначен для подъема поршня 14 вверх с целью создания в цилиндре 13 разряжения. Один конец электрической обмотки 24 соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а ее второй конец через электрическую линию 25 и электрический включатель 26 - с положительным полюсом. В верхней части цилиндра 13 установлен упор 28 пружины 15. Упор фиксируется от выпадения из цилиндра 13 с помощью стального стопорного кольца 29.

Форсунка работает следующим образом.

К игле 3 подводится топливо под высоким давлением через штуцер 10 и топливоподводящий канал 11. Увеличение давления топлива на конусную часть иглы 3 приводит к ее подъему и впрыскиванию топлива через распыливающие отверстия распылителя 2 в цилиндр двигателя. Часть топлива просачивается из полости размещения иглы по зазору между иглой 3 и распылителем 2 в полость 27 размещения пружины 5 иглы 3. В начале движения иглы 3 вверх усилие от нее передается через толкатель 6 и штангу 9 на электрический включатель 26, который замыкает электрическую цепь 25. При этом электрический ток течет от положительного полюса источника постоянного тока через электрическую обмотку 24. При протекании электрического тока через электрическую отмотку 24 в ней возникает магнитное поле и под действием магнитной силы шток 23 вместе с поршнем 14 будет подниматься вверх. При этом пружина 15 будет сжиматься, а в цилиндре 13 под поршнем 14 будет создаваться разрежение, которое передается в каналы 20 и 21. Под действием разрежения выпускной клапан 16 открывается, а перепускной клапан 17 будет находиться в закрытом положении как за счет действующей на клапан 17 силы упругости пружины 19, так и за счет действующего на клапан 17 давления топлива, передаваемого из топливоподводящего канала 11. Под действием разности давлений топливо будет перетекать из полости 27 размещения пружины 5 иглы 3 через открытый выпускной клапан 16, через канал 20 в пространство под поршнем 14.

В момент прекращения подачи топлива в топливоподводящий канал 11 форсунки игла 3 под действием силы упругости пружины 5 садится в седло. При этом штанга 9 опускается вниз и происходит размыкание контактов электрического включателя 26 и размыкание электрической цепи 25. Магнитное поле в электрической обмотке 24 исчезнет и под действием силы упругости пружины 15 поршень 14 опустится вниз. При движении поршня 14 вниз объем под ним уменьшается, а давление увеличивается и топливо перетекает из-под поршневого пространства из цилиндра 13 в топливные каналы 20 и 21. Под действием силы давления топлива и силы упругости пружины 18 выпускной клапан 16 закрывается, а перепускной клапан 17 под действием силы давления топлива открывается. При этом топливо будет перетекать из цилиндра 13, топливные каналы 20 и 21, через открытый перепускной клапан 17, топливный канал 22 в топливоподводящий канал 11.

Таким образом, принцип действия заявляемой форсунки заключается в том, что при подъеме иглы 3 топливо из полости 27 размещения пружины 5 удаляется в подпоршневое пространство в цилиндр 13, а при опускании иглы 3 в седло распылителя 2 топливо из цилиндра 13 нагнетается в топливоподводящий канал 11. То есть топливо, просочившееся между иглой 3 и распылителем 2, не удаляется из форсунки, а остается в ней. Поэтому процесс топливоподачи и называется бессливным.

Применение заявляемой конструкции форсунки для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливоподачи обеспечивает требуемую характеристику впрыскивания и тем самым способствует повышению мощности и экономичности двигателя, снижению дымности и токсичности отработавших газов.