стендовая форсунка для регулирования топливных насосов высокого давления

Формула изобретения

1. Стендовая форсунка для регулирования топливных насосов высокого давления, содержащая корпус с пружиной, регулировочный винт, штангу, накидную гайку, запорную иглу, размещенную в корпусе иглы, и жиклер, отличающаяся тем, что регулировочный винт представляет собой телескопическую конструкцию, внутренняя часть которой перемещается относительно наружной и имеет боковую перфорацию, являясь регулируемым ограничителем хода иглы, а носик иглы имеет поверхность с плавным вогнутым криволинейным очертанием, полученную вращением параболы вокруг оси иглы, которая упирается в седло жиклера с обратным плавным выпуклым криволинейным очертанием.

2. Стендовая форсунка для регулирования топливных насосов высокого давления по п.1, отличающаяся тем, что парабола, являющаяся образующей носика иглы, описывается уравнением

где - высота заостренной части иглы; х, y - соответственно абсциссы и ординаты параболы в декартовой системе координат; - конечный угол поворота касательной к кривой, <90°; R - радиус поперечного сечения иглы.

3. Стендовая форсунка для регулирования топливных насосов высокого давления по п.1, отличающаяся тем, что седло жиклера образовано вращением параболы вокруг оси, образующая криволинейную поверхность у жиклера описывается уравнением

где d=r-r₀; x, y - соответственно абсциссы и ординаты параболы в декартовой системе координат; - конечный угол поворота касательной к кривой, <90°; Н₂ - высота криволинейной части жиклера; r - наружный радиус седла жиклера; r ₀ - радиус отверстия жиклера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Стендовая форсунка для регулирования топливных насосов высокого давления предназначена для использования при регулировке и испытаниях топливных насосов высокого давления. Изобретение позволяет повысить диапазон регулирования форсунки, стабильность параметров и точность при испытаниях, а также снизить трудоемкость контрольно-регулировочных операций за счет регулирования эффективного проходного сечения без снятия форсунки со стенда.

Известна серийная форсунка, которая используется при регулировании топливных насосов высокого давления [1], содержащая корпус и штангу с присоединенным к нему распылителем с иглой, давление впрыскивания в которой регулируется затяжкой пружины регулировочным винтом с последующей фиксацией последнего контровочной гайкой. Недостатком данного технического решения является то, что:

- для регулировки топливных насосов разных марок необходимо наличие соответствующих им комплектов форсунок с различным значением эффективного проходного сечения;

- при замене регулируемого топливного насоса высокого давления возникает необходимость замены форсунок на стенде;

- низкая производительность и нестабильность регулировочных параметров.

Наиболее близким техническим решением является стендовая форсунка [2], содержащая корпус, штангу, пружину с регулировочным витом, контровочную гайку и размерный ряд сменных жиклеров с калиброванными отверстиями, которые необходимо менять в зависимости от марки регулируемого топливного насоса высокого давления и требуемого эффективного проходного сечения распылителя. Недостатками данного технического решения являются:

- необходимость частичной разборки форсунки для установки соответствующего сменного жиклера;

- наличие всего размерного ряда жиклеров, что затруднительно для небольших ремонтно-обслуживающих предприятий;

- довольно низкая стабильность параметров и гидравлических характеристик;

- высокая трудоемкость контрольно-регулировочных работ.

Цель изобретения - повышение диапазона регулирования стендовой форсунки, а также стабильности регулировочных и гидравлических параметров.

Поставленная цель достигается тем, что форсунка снабжена ограничителем хода иглы. Ограничительный винт установлен в регулировочном винте пружины давления начала впрыскивания и в сборе представляет собой телескопическую конструкцию, которая фиксируются контровочными гайками. Ограничительный винт имеет в центральной части осевой канал и боковую перфорацию для дальнейшего отвода топлива.

Кроме того, носик иглы имеет криволинейную вогнутую форму, полученную вращением параболы вокруг оси, и соответственно обратную ей выпуклую поверхность седла на жиклере. Криволинейная вогнутая форма носика иглы улучшает гидравлические характеристики при прохождении топлива через отверстие жиклера.

Наиболее эффективным вариантом является вариант, когда у образующей параболы угол поворота к концу будет увеличиваться постепенно до величины конечного угла поворота кривой параболы (фиг.5). Следовательно, тангенс угла наклона касательной к кривой к концу увеличивается по линейному закону

где K - коэффициент пропорциональности; х, y - соответственно абсциссы и ординаты параболы в декартовой системе координат; - конечный угол поворота касательной к кривой, <90°;

Разделив и проинтегрировав это уравнение, получим

Найдем из последнего уравнения значение коэффициентов С и К. Зная, что в начале координат х=0 и y=0, найдем С.

0=0+C, C=0.

Зная, что в конце кривой, когда x=R, где R - радиус поперечного сечения иглы, угол равен , а следовательно

; .

Таким образом, уравнение кривой в декартовой системе координат имеет вид

Отсюда

Имея в виду последнюю формулу, уравнение кривой в декартовой системе координат можно переписать как

где H₁ - высота заостренной части иглы,

Для снижения пульсации расхода топлива проходящего через жиклер, седло имеет выпуклую криволинейную форму, что позволяет улучшить гидравлические характеристики стендовой форсунки для регулировки топливных насосов высокого давления.

Образующая криволинейную поверхность седла жиклера соответственно будет описываться по формуле (фиг.6):

где H₂ - высота криволинейной части жиклера.

Высота криволинейной части жиклера будет определятся по формуле

d=r-r₀,

где r - наружный радиус седла жиклера; r₀ - радиус отверстия жиклера, r>r₀.

На фиг.1 изображена стендовая форсунка для регулировки топливных насосов высокого давления, общий вид; на фиг.2 - узел А на фиг 1; на фиг.3 - узел В на фиг.1; на фиг.4 - узел С на фиг.1; на фиг.5 - форма носика иглы, образованная вращением параболы вокруг оси иглы; на фиг.6 - форма седла жиклера.

Стендовая форсунка для регулирования топливных насосов высокого давления дизеля включает в себя корпус 1 с последовательно прикрепленными к нему при помощи накидной гайки 2 корпус иглы 3 с запорной иглой 4, которая зафиксирована штифтом 5. Топливо к форсунке поступает через штуцер 6. Форсунка снабжена дополнительной гайкой 7 для прикрепления жиклера 8. Корпус иглы 3 снабжен наружной резьбой, выполненной на конце, примыкающем к плоскому нижнему торцу. Дополнительная гайка 7 установлена на наружной резьбе корпуса иглы 3. На донышке дополнительной гайки 7 выполнено осевое отверстие для выхода топлива. Давление начала впрыскивания топлива устанавливается затяжкой пружины 9 закручиванием или откручиванием регулировочного винта пружины 10, которая фиксируется контровочной гайкой 11, снизу которого установлена уплотнительная медная шайба 12. После этого производится регулирование хода иглы 4 с помощью ограничительного винта 13 с боковой перфорацией 14, который закручивается до легкого упора в штангу 15, после чего откручивается на определенный угол с учетом, что 1/4 оборота ограничительного винта обеспечивает максимальный подъем иглы 4 на 0,20 мм. После установления необходимого хода иглы 4 производится его фиксация контровочной гайкой ограничителя хода иглы 16, которая закрывается колпаком 17. Носик 18 запорной иглы 4 образован вращением параболы 19 вокруг оси. Запорная игла 4 садится на седло 20 жиклера 8, которое образованно вращением параболы 21 вокруг оси. Топливо к форсунке подается через штуцер 6 по топливному каналу 22.

Стендовая форсунка для регулировки топливных насосов высокого давления работает следующим образом.

Регулируется необходимое давление начала впрыскивания топлива и эффективное проходное сечение, для чего откручивается колпак 17, освобождается контровочная гайка 16 ограничительного винта 13 и контровочная гайка 14 регулировочного винта пружины 10. Устанавливается необходимое давление начала впрыскивания затяжкой или освобождением пружины 9 регулировочным винтом 10 и фиксируется контровочной гайкой 11, снизу которого установлена уплотнительная медная шайба 12. После этого производится регулировка эффективного проходного сечения путем регулировки хода иглы 4 ограничительным винтом 13, который телескопически перемещается относительно регулировочного винта пружины и фиксируется контровочной гайкой 16. Топливо топливным насосом нагнетается через штуцер 6 в форсунку (фиг.1) и по топливному каналу 22, выполненному в корпусе форсунки 1, поступает в полость корпуса запорной иглы 3, которая закреплена на торце корпуса 1 накидной гайкой 2 и зафиксирована в заданном положении штифтом 5 (фиг.3). При достижении установленного давления впрыскивания топлива игла 4, поднимаясь, оказывает давление на торцевую поверхность штанги 15 которая, преодолевая давление пружины 9, поднимается до упора в торцевую поверхность ограничителя хода иглы 13 (фиг.2), в этот момент топливо проходит через зазор, образованный между носиком 18 запорной иглы 4 (фиг.4) с формой носика, образованной вращением параболы 19 вокруг оси (фиг.5) и седлом 20 жиклера 8 с формой седла, образованной вращением параболы 21 вокруг оси (фиг.6), и происходит впрыск через осевое отверстие в дополнительной гайке 7. Во время работы часть топлива, которая просачивается через неплотности в прецизионной паре, перетекает обратно через перфорационные отверстия 14 в ограничительном винте 13.

Стендовая форсунка для регулирования топливных насосов высокого давления обеспечивает стабильность регулировочных и гидравлических параметров за счет придания носику иглы и седлу жиклера более оптимальной криволинейной формы, а также повышает диапазон регулирования форсунки благодоря снабжению форсунки ограничителем хода иглы.

Для регулирования топливных насосов различных моделей нет необходимости изготавливать специальные комплекты стендовых форсунок, а возможно использовать предлагаемую форсунку, регулируя величину подъема иглы и тем самым изменяя эффективное проходное сечение на величину, соответствующую для данной модели насоса.

Источники информации

1. Северный А.Э., Федосов И.М., Маликов Н.Н. Система эталонирования дизельной топливной аппаратуры ремонтных предприятий Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ. Информагротех, М.: 1995 (аналог).

2. А.с. СССР №1281729, кл. F02M 65/00, Стендовая форсунка для регулирования топливовпрыскивающего насоса дизеля. / Корнилов Г.С., Минюк Г.Я., Гундоров В.М., Муравьев А.А., (СССР); Заяв. 19.02.85; опубл. 07.01.87. Бюл. №1 (прототип).