гидрозапорная дизельная форсунка (варианты)

Формула изобретения

1. Гидрозапорная дизельная форсунка со стабилизированным остаточным давлением, содержащая корпус с каналами для подвода топлива и сопловыми отверстиями, иглу с дифференциальной площадкой, отличающаяся тем, что на боковой направляющей поверхности иглы распылителя параллельно ее оси выполнена полная выточка прямоугольной или сегментной формы.

2. Гидрозапорная дизельная форсунка со стабилизированным остаточным давлением, содержащая корпус с каналами для подвода топлива и сопловыми отверстиями, иглу с дифференциальной площадкой, отличающаяся тем, что на боковой направляющей поверхности иглы распылителя параллельно ее оси выполнена неполная выточка.

3. Гидрозапорная дизельная форсунка по п.2, отличающаяся тем, что неполная выточка в теле иглы сообщена дросселирующим каналом малого диаметра с закрытой полостью форсунки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в топливной аппаратуре дизелей с гидрозапорными форсунками.

Известна форсунка шведского изобретателя Лундквиста с гидравлическим запиранием иглы распылителя (см. книгу Г.Н.Шишлов, Ю.Н.Васильев, Ф.К.Травин, О. Н. Колосов Гидрозапорная топливная аппаратура судовых дизелей. М., Транспорт, 1970, стр. 25).

Топливо из топливного насоса поступает под давлением в закрытую камеру над иглой и в камеру под иглу. За счет разности площадей игла поднимается и производится впрыскивание топлива. В период отсечки давление в топливопроводе и камере под иглой падает, а в закрытой камере сохраняется, так как между закрытой камерой и топливопроводом установлен невозвратный клапан. Давление топлива в камере создает усилие на шток иглы, и игла закрывается после окончания впрыскивания. Это же остаточное давление в камере позволяет удерживать иглу в закрытом положении в период между впрыскиваниями.

В данной конструкции форсунки не регламентируется стабильность задания давления гидрозапора (Р_гз), а остаточное давление (Р_ост) в последовательных циклах при единичном возмущении (перемещение рейки или скачок частоты вращения) может изменяться вследствие зависимости расходных характеристик насоса высокого давления и форсунки от режима работы топливной аппаратуры и подобные переходные процессы происходят при периодических колебаниях остаточного давления в течение 3...10 циклов впрыскивания. Такие возмущения при работе дизеля происходят постоянно, а в результате отработки топливной аппаратуры через рабочий процесс на коленчатом валу возникают субгармонические колебания крутящего момента и соответственно существенно возрастает степень нестабильности частоты вращения (для различных режимов она ограничивается величиной допускаемой степени нестабильности), а для дизель-генераторов, работающих в параллель, это приводит, как правило, к превышению допускаемой ГОСТом величины перетекания электрической мощности.

Ближайшим аналогом предлагаемой форсунки является гидрозапорная дизельная форсунка завода "Дальдизель", представленная в книге: Гогин А.Ф., Кивалкин Е.Ф. Судовые дизели М., Транспорт, 1978, стр. 187.

Данная форсунка имеет конструктивные отличия с сохранением известных недостатков в процессе последовательных циклов впрыскивания и при работе на переходных режимах.

Игла распылителя имеет на боковой направляющей поверхности канавки (лабиринтное уплотнение). Закрытая полость внутри корпуса форсунки никаких деталей не имеет. Она содержит жидкость, запирающую иглу. В качестве такой жидкости в двигателе 6ЧСП 18/22 используется дизельное топливо. Запорная жидкость подводится в закрытую полость через штуцер, войлочный фильтр, под которым находится сетка. В системе гидрозапора двигателя 6ЧСП 18/22 поддерживается давление 15 МПа.

Впрыскиваемое топливо подводится под иглу по каналам корпуса и распылителя. Когда сила от давления впрыскиваемого топлива на дифференциальную площадку иглы станет больше силы от давления запорной жидкости на верхний торец, игла поднимется и начнется впрыскивание топлива. После отсечки, когда давление под иглой упадет, под давлением запорной жидкости игла сядет на седло. Зазор между иглой и направляющей частью распылителя в гидрозапорной форсунке может быть значительно больше, чем в пружинной: он доходит до 2...3 мкм. Просачивающаяся запорная жидкость хорошо смазывает иглу, что уменьшает износ прецизионной пары и снижает вероятность зависания иглы.

При больших зазорах нарушается нормальное сопряжение деталей распылителя (перекос), что вызывает повышенный износ иглы и направляющей поверхности корпуса, а на частичных режимах при неполном подъеме иглы нарушается стабильность и равномерность процессов впрыскивания.

В подобной конструкции форсунки при стабильном давлении гидрозапора остаточное давление в последовательных циклах может изменяться как следствие зависимости расходных характеристик насоса высокого давления и форсунки.

Известные форсунки, в том числе и принятая в качестве ближайшего аналога, не позволяют обеспечить стабильность остаточного давления в последовательных циклах впрыскивания при работе дизеля на частичных режимах нагрузки и особенно при работе на пониженной частоте вращения.

Это приводит к появлению повышенной неравномерности крутящего момента и как следствие к превышению допускаемой ГОСТом 10511-89 нестабильности частоты вращения.

Технической задачей является стабилизация остаточного давления в последовательных циклах впрыскивания без потери работоспособности распылителя с одновременным улучшением скоростной характеристики топливной аппаратуры.

Поставленная задача решается гидрозапорной дизельной форсункой со стабилизированным остаточным давлением, содержащей корпус с каналами для подвода топлива и сопловыми отверстиями, иглу с дифференциальной площадкой, согласно изобретению, на боковой направляющей поверхности иглы распылителя параллельно ее оси выполнена полная выточка прямоугольной или сегментной формы.

В другом варианте исполнения гидрозапорной дизельной форсунки на боковой направляющей поверхности иглы распылителя, параллельно ее оси выполнена неполная выточка.

Неполная выточка в теле иглы может быть сообщена дросселирующим каналом малого диаметра с закрытой полостью форсунки.

Указанные отличия позволяют стабилизировать остаточное давление в форсунке за счет перетекания топлива через выточку в игле из закрытой полости в корпусе форсунки в полость под дифференциальной площадкой иглы распылителя в течение времени между впрыскиваниями. В обратном направлении за период впрыскивания перетекает незначительное количество топлива, а давление в системе гидрозапора поддерживается за счет регулятора давления.

При этом площадь проходного сечения выточки подбирается таким образом, чтобы за интервал времени между очередными впрыскиваниями на номинальном режиме работы в систему высокого давления (СВД) секции, образованной объемом трубопровода высокого давления и присоединенными объемами в штуцере насоса высокого давления и под дифференциальной площадкой иглы, поступило количество топлива, достаточное для заполнения СВД и повышения в ней остаточного давления на 15...20%, но не более 80...85% от давления гидрозапирания.

На всех остальных режимах эксплуатации (даже на режимах малых подач и частот вращения, когда в СВД образуются разрывы сплошности) будет иметь место повышения остаточного давления по сравнению с известной топливной аппаратурой с гидрозипиранием, что обеспечит повышение приспособляемости дизеля при работе по скоростной характеристике.

Подбор проходного сечения выточки целесообразно выполнять исходя из номинального скоростного режима.

Фиг. 1 - гидрозапорная дизельная форсунка с полной выточкой на боковой поверхности иглы;

фиг. 2 - игла гидрозапорной дизельной форсунки с неполной выточкой и дросселирующим каналом;

фиг.3 - сечение иглы по фиг.2.

Гидрозапорная дизельная форсунка включает в себя корпус распылителя 1, запорную иглу 2 с прямоугольной или сегментной выточкой 3 на боковой поверхности иглы, выполненной параллельно оси запорной иглы.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

Впрыскиваемое топливо подводится под иглу 2 по каналам корпуса распылителя 1. Когда сила от давления впрыскиваемого топлива на дифференциальную площадку иглы 2 станет больше силы от давления запорной жидкости на верхний торец, игла 2 поднимется и начнется впрыскивание топлива. За период впрыскивания через выточку 3 в игле 2 из полости под иглой 2 в закрытую полость перетекает незначительное количество топлива, так как продолжительность топливоподачи по отношению ко времени между впрыскиваниями составляет (например, для четырехтактного двигателя) тысячные доли секунды. После отсечки, когда давление под иглой 2 упадет, под давлением запорной жидкости игла 2 сядет на седло. В течение времени между впрыскиваниями происходит перетекание топлива через выточку 3 в игле 2 из закрытой полости в корпусе форсунки в полость под дифференциальной площадкой иглы 2 распылителя 1. Количество перетекающего топлива определится величиной дросселирования выточки 3 или канала. Поэтому в системе высокого давления установится новое значение остаточного давления, стабильное от цикла к циклу и определяемое величиной эффективного проходного сечения выточки 3 или дросселирующего канала.