распылитель форсунки для дизеля

Формула изобретения

1. Распылитель форсунки для дизеля, содержащий полый корпус с каналом подвода топлива и седлом, носок с колодцем, закручивающее устройство, выполненное в виде последовательно размещенных под колодцем винтовых пазов и камеры закручивания, и запорную иглу, установленную в полости корпуса распылителя с образованием подыголочной камеры, сообщенной с каналом подвода топлива, причем винтовые пазы входят в камеру закручивания и сообщены с колодцем, а распылитель снабжен втулкой, винтовые пазы выполнены на наружной боковой поверхности носка, причем втулка закреплена на носке с образованием камеры закручивания и соплового отверстия между внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью носка, отличающийся тем, что внутренняя поверхность втулки выполнена сужающейся, торцовая поверхность носка выполнена в форме конуса с вершиной, направленной к сопловому отверстию, а торцовая поверхность втулки со стороны соплового отверстия снабжена уступом.

2. Распылитель по п. 1, отличающийся тем, что суммарная площадь поперечного сечения винтовых пазов составляет 0,6 - 1,2 от площади проходного сечения соплового отверстия, а отношение максимального внутреннего диаметра втулки к диаметру соплового отверстия изменяется в пределах от 2 до 4.

3. Распылитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что втулка изготовлена из керамического материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системе подачи топлива дизелей.

Известен распылитель форсунки для впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус с соосно расположенным коническим седлом, предсопловым каналом и соплом, размещенную в полости корпуса иглу с запорной частью, образованной по меньшей мере двумя коническими поверхностями, сопряженными запорной кромкой с конической поверхностью седла, и вихревые канавки, выполненные на одной из конических поверхностей распылителя, причем диаметр предсоплового канала по меньшей мере равен диаметру сопла, и отличающийся тем, что вихревые каналы расположены после запорной кромки по направлению движения топлива.

Недостатком известного распылителя форсунки является очень слабый центробежный эффект в процессе впрыскивания в связи с тем, что при подъеме иглы значительная часть потока топлива будет течь минуя вихревые канавки, а кроме того, при такой конструкции распылителя диаметр камеры закручивания не может быть в несколько раз больше диаметра соплового отверстия, что необходимо для получения существенного центробежного эффекта, от которого зависит качество распыления топлива и его горение.

Известен распылитель форсунки для дизеля, содержащий полый корпус с каналом подвода топлива и седлом, носок с колодцем, закручивающее устройство, выполненное в виде последовательно размещенных под колодцем винтовых пазов и камеры закручивания, и запорную иглу, установленную в полости корпуса распылителя с образованием подыгольчатой камеры, сообщенной с каналом подвода топлива, причем винтовые пазы выходят в камеру закручивания и сообщены с колодцем, а распылитель снабжен втулкой, винтовые пазы выполнены на наружной боковой поверхности носка, причем втулка закреплена на носке с образованием камеры закручивания между внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью носка. При этом диаметр камеры закручивания равен или меньше диаметра выходного соплового отверстия распылителя.

Недостатком известного распылителя форсунки является недоиспользование возможностей центробежных форсунок прежде всего в отношении качества распыливания топлива из-за того, что диаметр соплового отверстия равен диаметру камеры закручивания и как один из вариантов даже больше диаметра камеры закручивания. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что при таких соотношениях диаметров камеры закручивания и соплового отверстия слабый центробежный эффект будет иметь место, угол факела при вершине распыленного топлива можно получить значительным, но качество распыливания получается неудовлетворительное.

Недостатком известного распылителя является также значительный объем в распылителе по ходу топлива от запорной поверхности запорной иглы до выходной плоскости соплового отверстия, оказывающий негативное влияние на процессы окончания впрыскивания и закоксовывания поверхностей распылителя в процессе эксплуатации.

Целью заявляемого изобретения является повышение эффективности распыливания топлива.

Поставленная цель достигается тем, что в распылителе форсунки втулка, внутренняя боковая поверхность которой является стенкой камеры закручивания, выполнена суживающейся в направлении соплового отверстия, благодаря чему диаметр камеры закручивания больше диаметра соплового отверстия распылителя, что увеличивает угловую скорость вращения топлива по мере приближения к сопловому отверстию и тем самым усиливает центробежный эффект, благодаря чему улучшается качество распыливания топлива.

При этом значительно улучшается процесс окончания впрыскивания, оказывающий большое влияние на экономичность дизеля и его дымление.

С целью уменьшения объема в распылителе от запорных поверхностей запорной иглы и гнезда корпуса до выходной плоскости соплового отверстия торцевая поверхность носка выполнена конической формы с вершиной, направленной к сопловому отверстию, в котором остается определенное количество топлива от предыдущего впрыскивания и в который забрасываются газы из камеры сгорания и скапливаются пары топлива, что ведет к подтеканию топлива после впрыскивания и, как следствие, образуются коксовые отложения на поверхности распылителя.

Уменьшение объема от запорного узла до соплового отверстия приводит к снижению отрицательного влияния этого объема на процесс подтекания топлива и закоксовывания распылителя.

При этом зазор между конической поверхностью носка и внутренней поверхностью втулки при любых условиях процесса впрыскивания выбирается больше толщины пленки вытекающего через него топлива по винтообразной траектории.

Техническая сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:

фиг. 1 - распылитель, продольный разрез;

фиг. 2 - камера закручивания при носке, имеющем торцовую поверхность в форме конуса с вершиной, направленной к сопловому отверстию;

фиг. 3 - камера закручивания с сопловым отверстием на торцовой поверхности втулки, выполненным с уступом.

Распылитель содержит полый корпус 1 с каналом 2 для подвода топлива и седлом 3, носок 4 с колодцем 5, закручивающее устройство, выполненное в виде последовательно размещенных под колодцем 5 винтовых пазов 6 и камеры 7 закручивания с сопловым отверстием 8, и запорную иглу 9, установленную в полости корпуса 1 с образованием подыгольной камеры 10, сообщенной с каналом 2 подвода топлива, причем распылитель снабжен втулкой 11, закрепленной на носке 4. Винтовые пазы 6, выполненные на наружной боковой поверхности носка 4, сообщены с колодцем 5 и выходят в камеру 7 закручивания, образованную между наружной поверхностью носка 4 и внутренней поверхностью втулки 11. Для улучшения качества распыливания топлива боковая поверхность камеры 7 закручивания выполнена суживающейся.

Для снижения объема между запорной частью распылителя и сопловым отверстием носок распылителя снабжен конусом с вершиной, направленной к сопловому отверстию.

Для обеспечения интенсивного разогрева камеры закручивания 7 втулка 11 изготавливается из керамического материала.

Для дизелей с центрально расположенной камерой сгорания и со смещенной форсункой торцовая поверхность втулки со стороны соплового отверстия выполнена с уступом, что приводит к образованию веерообразного факела, направленного в сторону камеры сгорания, благодаря чему обеспечивается оптимизация смесеобразования.

Распылитель работает следующим образом. При подаче топлива по каналу 2 в подыгольчатую камеру 10 и достижении в последней давления, равного начальному давлению впрыскивания, запорная игла 9 поднимается и через кольцевую щель топливо поступает в колодец 5 и далее через винтовые пазы 6 закручивается в камере 7 по боковой поверхности втулки 11, совершая винтообразное движение в сторону соплового отверстия 8.

Благодаря суживающейся по направлению к сопловому отверстию форме втулки угловая скорость вращения потока увеличивается по мере приближения к сопловому отверстию и по выходе из соплового отверстия под действием центробежных сил топливо дробится на мельчайшие капли, образующие осесимметричный факел тюльпанообразной формы. Происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания.

При прекращении подачи топлива по каналу 2 в подыгольчатую камеру 10 давление в последней падает и запорная игла 9 садится на седло 3. Процесс подачи топлива в камеру сгорания двигателя заканчивается.

При реализации распылителя суммарная площадь поперечного сечения винтовых пазов 6 находится в пределах 0,6 - 1,2 площади поперечного сечения соплового отверстия.

Теоретически и экспериментально установлено, что при соотношении площадей проходных сечений винтовых пазов 6 и соплового отверстия 8 менее 0,6 повышение эффективности распыливания топлива связано со снижением производительности распылителя, увеличением продолжительности впрыскивания, что приводит к повышению давления топлива и увеличивается удельный расход топлива по мощности двигателя выше 0,8 от номинальной. При соотношении площадей проходных сечений винтовых пазов 6 и соплового отверстия 8 более 1,2 эффективность распыливания топлива ухудшается за счет снижения центробежного эффекта при впрыскивании.

Отношение максимального внутреннего диаметра втулки (камеры закручивания) к диаметру соплового отверстия должно изменяться в пределах от 2 до 4. При отношении указанных диаметров более 4 усиливается центробежный эффект при незначительном улучшении качества распыливания топлива, но снижается производительность распылителя и увеличивается продолжительность периода впрыскивания, что отрицательно сказывается на работе дизеля. При отношении данных диаметров менее 2 снижается центробежный эффект и ухудшается качество распыливания топлива.

Угол конуса факела при вершине изменяется для указанных соотношений площадей и диаметров в пределах 90 - 120^o, т.е. для всех случаев остается очень большим. Факел топлива имеет тюльпанообразную форму и в поперечном сечении является полым.