устройство для регистрации начала впрыскивания топлива форсункой

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации начала впрыскивания топлива форсункой, имеющее жесткий корпус с выполненной в нем камерой впрыскивания с отверстиями для входа и выхода топлива, крышку и воспринимающий датчик-пъезоэлемент, отличающееся тем, что в отверстии для выхода топлива дополнительно установлен клапан-ограничитель давления, причем входное отверстие клапана-ограничителя давления расположено в верхней части камеры впрыскивания, крышка выполнена жесткой и прижата к корпусу жестким упором через воспринимающий датчик-пьезоэлемент.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапан-ограничитель давления выполнен с размещенными в его корпусе каналами входа и выхода топлива, разделенными запорным устройством в виде шарика, закрывающего входной канал, нажимного грибка, пружины и регулировочного винта, имеющего канал для выхода топлива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к стендам для испытаний и регулировки дизельной топливной аппаратуры.

При испытаниях на стенде дизельной топливной аппаратуры возникает необходимость регистрации моментов начала впрыскивания топлива форсунками, определения по ним углов начала впрыскивания, сравнения фактических углов с номинальными значениями с целью последующего регулирования топливного насоса.

Известен стенд регулировки топливной аппаратуры (патент РФ №2197634, кл. F02M 65/00, 2003 г.), снабженный смонтированным на мерном блоке приспособлением регистрации импульсов, которое выполнено в виде установочного цилиндра с расположенным в нижней его части мембранным стаканом, фиксирующего диэлектрика с пьезоэлементом, регулировочным винтом и съемником электрического сигнала с коаксиальным кабелем, при этом установочный цилиндр выполнен с охватывающей мембранный стакан снизу защитной крышкой, а мембранный стакан выполнен с боковыми полками, которые расположены под нижней кромкой установочного цилиндра. Кроме того, мембранный стакан может быть выполненным с гибким или упругим дном.

В данном устройстве используется динамический напор узконаправленной вдоль продольной оси форсунки струи топлива, создаваемой штифтовым распылителем. При использовании форсунки с многодырчатым распылителем, создающим струи топлива под большим углом к продольной оси форсунки, данное устройство оказывается неработоспособным.

Прототипом заявленного устройства является приспособление для реализации способа испытания топливной аппаратуры - определения угла впрыскивания топлива форсункой (патент РФ №2263813, кл. F02M 65/00, 2005 г.). Прототип включает в себя жесткий корпус с выполненной в нем силовой камерой (камерой впрыскивания) с отверстиями для входа и выхода рабочей жидкости (топлива) и закрепленный на упругой крышке напротив входа силовой камеры воспринимающий датчик.

Недостатком прототипа, как и аналога, является невозможность работы с форсунками, имеющими многодырчатые распылители, что ограничивает область его использования. Кроме того, при малых цикловых подачах топлива снижается точность работы устройства из-за низкого динамического напора струи топлива, нестабильного давления в силовой камере и низкой скорости нарастания давления в ней.

Задачей изобретения является расширение области использования и повышение точности работы устройства путем регистрации момента возрастания давления в камере впрыскивания на заданную величину и повышением скорости его нарастания.

Эта задача решена тем, что заявленное устройство для регистрации начала впрыскивания топлива, так же как и прототип, содержит жесткий корпус с выполненной в нем камерой впрыскивания с отверстиями для входа и выхода топлива, крышку и воспринимающий датчик-пьезоэлемент. Однако, в отличие от прототипа, в отверстие для выхода топлива дополнительно установлен клапан-ограничитель давления, причем входное отверстие клапана-ограничителя давления расположено в верхней части камеры впрыскивания, крышка выполнена жесткой и прижата к корпусу жестким упором через воспринимающий датчик-пьезоэлемент.

Регистрация начала впрыскивания топлива форсункой по возрастанию давления в камере впрыскивания позволяет отказаться от использования динамического напора струи топлива, как в аналоге и прототипе, поэтому заявленное устройство работоспособно с любым типом распылителей форсунок. За начало впрыскивания топлива принимается момент возрастания давления в камере впрыскивания на наперед заданную величину. При этом точность измерения тем выше, чем выше скорость нарастания давления в камере впрыскивания. Повышение скорости нарастания давления в камере достигается приданием жесткости крышке и упору, а также установкой в отверстии для выхода топлива клапана-ограничителя давления. Клапан-ограничитель герметично закрывает камеру в промежутках между впрыскиваниями топлива и на этапе начала впрыскивания. Расположение входного отверстия клапана-ограничителя давления в верхней части камеры впрыскивания позволяет эффективно удалять возможные газовые включения вместе с выходящим потоком топлива.

Эти меры обеспечивают стабильность объема камеры впрыскивания и отсутствие утечек топлива, что позволяет получить максимальную скорость нарастания давления при имеющейся производительности форсунки.

Наличие клапана-ограничителя позволяет сохранять в камере впрыскивания определенное избыточное давление, что стабилизирует начальные условия и предотвращает вспенивание топлива при впрыскиваниях.

Прижим крышки к корпусу жестким упором через воспринимающий датчик-пьезоэлемент обеспечивает беспрепятственную передачу на него усилия от нарастания давления топлива в камере впрыскивания.

Таким образом, рассмотренная выше новая совокупность общих существенных признаков при осуществлении заявленного устройства всегда обеспечивает технический результат, указанный в задаче изобретения.

Кроме того, в частном случае клапан-ограничитель давления выполнен с размещенными в его корпусе каналами входа и выхода топлива, разделенными запорным устройством в виде шарика, закрывающего входной канал, нажимного грибка, пружины и регулировочного винта, имеющего канал для выхода топлива.

Полезным свойством данной конструкции является то, что при быстрых изменениях давления запорное устройство открывается с некоторой задержкой, определяемой инерционностью его подвижных частей, а также массой и вязкостью связанного с ними топлива. Это позволяет сохранять герметичность камеры впрыскивания на этапе от начала впрыскивания до момента его регистрации, что благоприятно сказывается на повышении точности измерений.

Рассмотренные частные существенные признаки усиливают технический результат, указанный в задаче изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежом заявленного устройства с разрезом камеры впрыскивания и клапана-ограничителя давления.

Устройство для регистрации начала впрыскивания топлива форсункой содержит жесткий толстостенный корпус 7, в котором выполнена камера 2 впрыскивания. В отверстие для входа топлива в камеру 2 устанавливается форсунка 3 с использованием уплотнителя 4, обеспечивающего герметичность места установки. Камера 2 закрывается жесткой крышкой 5, которая прижата к корпусу жестким упором 6 через воспринимающий датчик-пьезоэлемент 7. Уплотнительная прокладка 8 обеспечивает герметичность установки крышки 5. Для выхода топлива из камеры 2 предусмотрен клапан-ограничитель давления 9. Он содержит запорное устройство, выполненное в виде шарика 10, закрывающего входной канал, нажимного грибка 11, пружины 72, прижимающей шарик к седлу, и регулировочного винта 13 с каналом для выхода топлива. Для исключения пенообразования при впрыскивании топлива форсункой 3 давление открытия запорного устройства клапана-ограничителя 9 устанавливается винтом 13 на уровне 0,2-0,3 МПа. Пьезоэлемент 7 соединен с формирователем 14 выходного сигнала.

Устройство для регистрации начала впрыскивания топлива форсункой работает следующим образом.

Камера 2 заполнена топливом и в ней имеется избыточное давление 0,2-0,3 МПа. Запорное устройство клапана-ограничителя давления 9 закрыто. Как только начинается впрыскивание топлива форсункой 3, давление в герметично закрытой камере 2 начинает быстро нарастать (эффект гидроудара). Запорное устройство клапана-ограничителя давления 9 открывается с некоторой задержкой, определяемой инерционностью подвижных частей - шарика 10, грибка 11 и, частично, пружины 72, сохраняя герметичность камеры 2. Крышка 5 передает нарастающее усилие от давления топлива на пьезоэлемент 7, соединенный с формирователем 14 выходного сигнала. Формирователь 14 вырабатывает выходной сигнал при достижении напряжения на пьезоэлементе 7 пороговой величины, установленной с некоторым превышением над уровнем помех. Фронт выходного сигнала принимается за начало впрыскивания топлива. Выход впрыскиваемого в камеру 2 топлива через открывшееся запорное устройство клапана-ограничителя 9 производится из ее верхней части, что обеспечивает эффективное удаление возможных газовых включений вместе с потоком топлива. После окончания впрыскивания топлива запорное устройство клапана-ограничителя 9 закрывается, сохраняя в камере 2 прежнее значение избыточного давления. Это обеспечивает неизменность условий впрыскивания при изменении количества впрыскиваемого топлива (цикловой подачи) в широких пределах.

При практической реализации устройства установлено, что оно работоспособно при использовании форсунок как со штифтовыми, так и с многодырчатыми распылителями. Задержка выходного сигнала относительно начала впрыскивания топлива не превышает 50 микросекунд, что при частоте вращения вала насоса 1200 об/мин составляет 0,3 углового градуса, и остается неизменной при изменении цикловой подачи от минимальной до максимальной для испытываемого насоса.

Приведенные сведения подтверждают расширение области использования и повышение точности работы заявленного устройства.