Форсунка пневматической системы топливоподачи для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов путем исключения повторного открытия клапана . В зоне перемещения тарелки 8 клапана 6 в корпусе 1 форсунки выполнена расточка глубиной, равной 0,8-1,2 максимальной высоты подъема клапана, с образованием дополнительной щели

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

us SU(ii> 1 37 (5Н 4 F 02 М 67/02

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,а, 3

IPvc. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4091868/25-06 (22) 23.07.86 (46) 30.01.88. Бюл. У 4 (71) Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина (72) В.Г.Дьяченко, А.В.Мотлохов и В.Ю.Диденко (53) 621.43.038.1 (088.8)

;(56) Генкин Г.И., Аксенов Д,Т., Струнге Б. Н. Газовые двигатели ГД100 и агрегаты на их базе. Л.: Недра, 1970. (54) ФОРСУНКА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ CHCTENbI

ТОПЛИВОПОДАЧИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов путем исключения повторного открытия клапана. В зоне перемещения тарелки 8 клапана 6 в корпусе 1 форсунки выполнена расточка глубиной, равной 0,8-1,2 максимальной высоты подъема клапана, с образованием дополнительной щели

137

13 между корпусом и тарелкой. Диаметр тарелки в 1,2-2,0 раза больше диаметра горловины 3 седла. Наличие щели

13 создает дополнительное сопротивление вытеканию топливовоздушной смеси и более резкому нарастанию давления в канале форсунки. Давление смеси в начале и конце подачи существенно отличается, Путем изменения диамет0294 ра тарелки при сохранении определенного соотношения основной 14 и дополнительной 13 щелей обеспечивается требуемая из условий работы форсунки разность давлений открытия и закрытия клапана для исключения повторного его открытия на такте впуска или продувки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к форсункам пневматической системы топливоподачи для двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов путем исключения повторного открытия клапана.

На фиг ° 1 показана форсунка пневма- 1о тической системы топливоподачи, общий вид; на фиг.2 — диаграммы давлений во впускном канале форсунки; на фиг.3 — диаграммы изменения силы, действующей на тарелку клапана.

Форсунка содержит корпус 1, в котором выполнены седло 2 с диаметром

d, горловины 3, канал 4 подвода топливовоздушной смеси, расточка 5 диаметром d и глубиной h =0 8-1 2 мак- 20

У У симальной высоты подъема клапана 6.

Стержень 7 клапана 6 выполнен диаметром d, тарелка 8 — диаметром d

Клапан 6 имеет упор 9, удерживаемый на стержне 7 клапана 6 стопорным

25 кольцом 10, ограничитель 11 хода клапана 6, пружину 12. Дополнительная щель 13 для прохода топливовоэдушной смеси выполнена с площадью проходного сечения, составляющей 0 5-1,0 площади проходного сечения основной щели 14, Форсунка работает следующим образом.

С ростом величины давления топливовоздушной смеси в канале 4 подвода Зь смеси растет сила, действующая на тарелку 8 клапана 6. Активная площадь тарелки 8 клапана, на которую воздействует сила давления топливовоздушной смеси, пропорциональна диаметру

I

d горловины 3 седла 2 клапана 6 °

При превышении силой давления топли" вовоздушной смеси усилия затяжки пру" жины 12, поддерживающей клапан 6 в закрытом состоянии, тарелка 8 отрывается от седла 2 и топливовоэдушная смесь поступает из канала 4 форсунки.

При наличии дополнительной щели

13 между стенкой расточки 5 и тарелкой 8 с площадью сечения, меньшей или равной площади проходного сечения щели 13, образуется дополнительное гидравлическое сопротивление, препятствующее вытеканию топливовоздушной смеси, за счет которого смесь, выходя из щели 13, не просто обтекает тарелку 8 клапана 6, а воздействует на нее, В этом случае при неизменном давлении в канале 4 форсунки и увеличении активной площади тарелки 8 клапана 6 возрастает сила, действующая на тарелку 8 клапана 6 и удерживающая его в открытом состоянии.

Следовательно, при уменьшении давления в канале 4 форсунки в конце процесса топливоподачи, клапан 6 находится в открытом состоянии при давлении меньшем, чем в момент открытия.

Так, например, площадь тарелки 8 клапана 6, на которую воздействует сила давления топливовоздушной смеси в момент открытия клапана 6, составляет

- — (d -а)

П 2 2

4 де d — диаметр горловины 3 седла 2, d — диаметр стержня 7 клапана 6, при и =7,5 мм и d =Э мм.

1370294

При избыточной величине давления

1 открытия клапана, =3 0.10 Па и подаче в канале 4 в среду с постоянным противодавлением сила, действующая на тарелку клапана, составляет

Q,= ), f„, =3,0 10 . 0,37- 1G =11,1H.

20

При неизмененном давлении в полости форсунки, равном у, =.3,0 10 Па, 25

5 за счет увеличения активной площади тарелки клапана возрастает сила давления топливовоздушной смеси на тарелку

-Ф 30

Q, = ), f „=3,0 10 ° 0,88 10 =26,4Н.

При уменьшении давления в полости

1 форсунки в конце процесса топливопоачи клапан находится в открытом со35 стоянии до тех пор, пока сила, действующая на тарелку клапана, превышает 11,1Н. При дальнейшем уменьшении силы клапан закрывается. Давление в канале форсунки в момент закрытия клапана составляет

На фиг.3 показано изменение величины силы, действующей на тарелку 8 форсунки-прототипа (ломаная линия с

45 точками 15-17) и предлагаемой форсунки (ломаная линия с точками 18,15, 21,19 и 20). Для клапана 6 форсункипрототипа точка 15 соответствует началу подьема клапана. На участке меж50 ду точками 15 и 16 возрастает сила, действукщая на тарелку клапана эа счет увеличения давления в процессе топливоподачи. На участке между точками 16 и 17 происходит уменьшение си55 лы, действующей на тарелку клапана в конце процессе топливоподачи вследствие падения давления величины подачи в канале форсункн. Q — уровень величины остаточной силы, действую 10 Па.

После открытия клапана 6 активная площадь тарелки 8 клапана 6, на которую действует сила давления вытекающей топливовоздушной смеси, увеличивается и составляет где d, — диаметр тарелки клапана, при d =11 мм

Е„= — — (1,1 -0,3 )=0,88 см

314 2г 2 (1 f „=11 ° 1 0,88 10 = 1,3»

На фиг.2 приведены кривые, описывающие изменение величины давления в каналах форсунки-прототипа и представляющие собой ломаную линию с точками 15-17 и предлагаемой форсунки с точками 18,15,19 и 20 при подаче в среду с постоянным противодавлением и одинаковым давлением затяжки пружины 12 клапана 6 форсунки.

В полости форсунки-прототипа величина давления изменяется следующим образом. Точка 15 — давление открытия клапана форсунки. На участке между точками 15 и 16 в процессе топливоподачи имеет место повышение давления. На участке между точками 16 и 17 окончание процесса топливоподачи сопровождается падением давления.

Точка 17 характеризует величину

I давления закрытия клапана. p „ уровень величины остаточного давления в канале форсунки. В данной форсунке величина давления открытия клапана соответствует давлению его закрытия. В зависимости от давления в канале, в котором осуществляется пода4а, клапан прижимается к седлу при повышении давления в нем, или открывается при понижении давления

I ниже р Осу °

В канале предлагаемой форсунки на участке между точками 15 и 16 происходит повышение давления. Точка 15 характеризует величину давления открытия клапана форсунки. На участке между точками 15-19 происходит повышение давления в процессе топливоподачи. Точка 20 характеризует величину давления закрытия клапана форсунки. „ — уровень величины остаточного давления в канале форсунки.

Повышение давления в канале форсунки в процессе топливоподачи с аэродинамическим сопротивлением истечению топливовоздушной смеси. Более резкое нарастание давления в канале форсунки предлагаемой конструкции на участке топливоподачи связано с наличием дополнительного сопротивления вытеканию топливовоздушной смеси — щели между стенкой расточки и тарелкой клапана.

1370294 щей на тарелку клапана после его закрытия, Сила, действующая на тарелку клапана в предлагаемой конструкции форд

5 сунки в процессе топливоподачи изменяется следующим образом. На участке между точками 18-15 происходит возрастание величины силы, действующей на тарелку клапана, за счет увеличения давления в полости форсунки. Точка 15 характеризует величину силы, соответствующей началу подъема клапана. На участке между точками 15-21 происходит возрастание величины силы, 5 действующей на тарелку клапана, за счет увеличения активной площади тарелки клапана (p, =const) . На участке между точками 21-16 — возрастание силы за счет увеличения давления на 20 участке топливоподачи, На участке между точками 19-20 — уменьшение си-. лы, действующей на тарелку клапана в конце процесса топливоподачи. Точка

20 — закрытие клапана форсунки. Qoc - 25 уровень остаточной силы, действующей на тарелку клапана после его закрытия.

Работа предлагаемой форсунки отличается от работы форсунки-прототи- 30 па, Основными отличиями являются существленная разность остаточных давлений в каналах форсунок при одинаковых давлениях затяжки пружины и существенное отличие давлений топливовоздушной смеси в канале предлагаемой форсунки в начале и конце подачи.

В прототипе давление топливовоздушной смеси в начале и конце подачи одинаково.

Путем изменения диаметра тарелки клапана при сохранении указанного отношения площадей проходных сечений дополнительной и основной щелей обес- 45 печивается требуемая разность давлений открытия и закрытия клапана для исключения повторного его открытия на такте впуска или продувки.

Для форсунки с диаметром тарелки клапана d,=11 мм и диаметром горловины седла d,=7,5 мм,- установленной на двигателе с максимальным разряжением, в цилиндре двигателя на такте

5 впуска 4 р =0,5 ° 10 Па, сила, отрыва55 ющая тарелку клапана от седла, составляет

Q ь| f„ =0 5 10 0,37 10 =1,85Н

Сила остаточного давления топливовоздушной смеси в полости форсунки (= „, f„, =1,3 10 0,37 10

=4,8Н, Суммарная сила, действующая на тарелку клапана и стремящаяся оторвать ее от седла на такте впуска

Qñ м =Q +Qã 1 д 85+4 8 6 65

Получено значение силы, необходимой для открытия клапана форсунки

Q, =11,1Н. Следовательно имеется запас по силе, прижимающей тарелку клапана к седлу, равный

b Q=11,1-6,65=4,45Н, который позволяет поднять уровень остаточного давления в полости форсунки, т.е °, заканчивать процесс топливоподачи при некотором избыточном противодавлении в цилиндре двигателя — на такде сжатия. Так, для форсунки с укаэанными размерами противодавление в конце процесса топливоподачи составляет ьй f ê =4,45 /0,88 10 =0,5 д

«10 Па.

При известном уровне давления подачи и выбранном уровне противодавления со стороны цилиндра двигателя для форсунки предлагаемой конструкции должно быть выдержано соотношение

Екд 4 м

f„4Рк где 4 „— разность давлений в канале форсунки и в цилиндре двигателя в начале процесса топливоподачи разность давлений в канале форсунки и в цилиндре двигателя в конце процесса топливоподачи

Данное соотношение обеспечивает надежное удержание клапана форсунки в закрытом состоянии на такте впуска, при завершении процесса топливоподачи на такте сжатия.

Формула изобретения

1 ° Форсунка пневматической системы топливоподачи для двигателя внут 7

1370294

Фиг. 3

Составитель В.Ерохов

Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Редактор И,Касарда

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 386/31

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óêãîðoä, ул.Проектная,4 реннего сгорания, содержащая корпус, канал подвода топливовоздушной смеси, седло клапана с горловиной, клапан с тарелкой, при подъеме которого образуется основная щель между седлом клапана и тарелкой для подхода прохода топливовоздушной смеси, ограничитель высоты подъема клапана, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов путем исключения повторного открытия клапана, в корпусе выполнена расточка с образованием дополнительной щели между корпусом и тарелкой клапана, причем расточка размещена в зоне перемещения тарелки, а диаметр последней в 1,2-2,0 раза больше диаметра горловины седла.

2. Форсунка по п.1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что глубина расточки выполнена равной 0,8-1,2 максимальной высоты подъема клапана.

3. Форсунка по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что площадь проходного сечения дополнительной щели составляет 0 5-1,0 площади проход15 ного сечения ocHQBHQA щели при максимальной высоте подъема клапана.