Форсунка для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить топливную экономичность, улучшить экологические показатели двигателя и упростить конструкцию форсунки. Форсунка для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус, закрепленный на нем распылитель с запорной иглой и корпусом распылителя с сопловыми отверстиями, канал подачи топлива с подыгольной полостью распылителя, канал подачи газовой присадки. В канале подачи газовой присадки устанавливают микрокапилярный фильтр. Гидравлический радиус микрокапиляра выполняют в пределах 2 мкм r 10 мкм. Канал подачи газовой присадки сообщают непосредственно с полостью цилиндра двигателя и выполняют в теле корпуса распылителя. Микрокапиллярный фильтр выполняют в виде проволочного жгута. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам распыления жидкости и может быть использовано в двигателестроении, а именно в топливных системах питания двигателя внутреннего сгорания.

Известна форсунка для двигателя внутреннего сгорания [1], содержащая корпус, закрепленный на нем распылитель с запорной иглой и корпусом распылителя с сопловыми отверстиями, канал подачи топлива с подыгольной полостью распылителя, а также канал подачи газовой присадки со смесительно-аккумулирующей камерой, снабженной обратным клапаном.

Недостатками данной форсунки для двигателя внутреннего сгорания являются малая эффективность предварительной подготовки топлива перед подачей его в цилиндр двигателя из-за недостаточной регулировки количества газа, подаваемого в цикловую порцию, причем подаваемая присадка не содержит активных радикалов, а также сложность конструкции ввиду наличия обратного клапана.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является форсунка для двигателя внутреннего сгорания [2], содержащая корпус, закрепленный на нем распылитель с запорной иглой и корпусом распылителя с сопловыми отверстиями, канал подачи топлива с подыгольной полостью распылителя, а также канал подачи газовой присадки, при этом канал подачи газовой присадки содержит смесительно-аккумулирующую камеру, снабженную обратным клапаном, а форсунка дополнительно содержит пористую металлокерамическую вставку, соединяющую канал подачи присадок и смесительно-аккумулирующую камеру с подыгольной полостью.

Устройство данной форсунки для двигателя внутреннего сгорания повышает равномерность образования смеси присадки с топливом перед подачей ее в цилиндр двигателя, но не упрощает конструкцию форсунки ввиду наличия обратного клапана.

Сущность изобретения заключается в том, что форсунка для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус и закрепленный на нем распылитель с запорной иглой и корпусом распылителя с сопловыми отверстиями, канал подачи топлива с подыгольной полостью распылителя, а также канал подачи газовой присадки, при этом в канале подачи газовой присадки устанавливают микрокапиллярный фильтр, гидравлический радиус микрокапилляра в котором выполняют в пределах 2 мкм r 10 мкм, а канал подачи газовой присадки сообщают непосредственно с полостью цилиндра двигателя, при этом канал подачи газовой присадки выполняют в теле корпуса распылителя и микрокапиллярный фильтр выполняют в виде проволочного жгута.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение степени подготовки топлива перед подачей его в цилиндр двигателя и упрощение конструкции форсунки для двигателя внутреннего сгорания.

Увеличение степени подготовки топлива перед подачей его в цилиндр двигателя определяется тем, что в канале подачи газовой присадки устанавливают микрокапиллярный фильтр, гидравлический радиус микрокапилляра в котором выполняют в пределах 2 мкм r 10 мкм для обеспечения регулирования количества газа, подаваемого в цикловую порцию, а канал подачи газовой присадки сообщают непосредственно с полостью цилиндра двигателя, обеспечивая тем самым образование смеси топлива с горячим рабочим газом, насыщенным продуктами неполного сгорания, содержащим большое количество активных радикалов. При этом канал подачи газовой присадки может быть выполнен в теле корпуса распылителя.

Упрощение конструкции форсунки для двигателя внутреннего сгорания достигается тем, что в канале подачи газовой присадки устанавливают микрокапиллярный фильтр с исключением необходимости в установке обратного клапана. Отсутствие динамических элементов приводит к большей управляемости процесса подачи газа. При этом микрокапиллярный фильтр может быть выполнен в виде проволочного жгута.

Нижний предел указанного диапазона определяется уровнем растворимости газа в цикловой порции топлива, а именно - формула Генри для определения границы растворимости газа в жидкости (Р=30 МПа - давление; k=1, 2 - коэффициент растворимости по ГОСТ 305-73; _Г= 0,43 кг/м³, _Ж= 830 кг/м³ - плотности газа и жидкости (топлива) соответственно).

V_Г=Qt_Ц - объем поступившего газа за цикл, где: t_Ц= 0,001 с - продолжительность цикла, Q - расход газа за цикл, проходящего через площадь фильтрации = R², при R=300 мкм - радиус всей микрокапиллярной трубки.

при этом m=0,46 - показатель пористости среды, r - гидравлический радиус микрокапилляра, = 2010^-6 м²/c - динамическая вязкость газа, Р= 100 атм - перепад давления, 1 = 0,01 м - длина микрокапиллярной трубки.

где V_Ж150 мм³/цикл - средняя цикловая подача топлива за цикл. Отсюда следует, что Верхний предел диапазона определен экспериментальным значением максимального гидравлического радиуса микрокапилляров r10 мкм, не обеспечивающим пропускание жидкости (топлива) через капиллярную среду.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен продольный разрез форсунки по п. 2 формулы, а на фиг.2 и 3 показаны продольный и поперечный разрезы форсунки по п.3 формулы соответственно.

Форсунка для двигателя внутреннего сгорания, установленная в головке 1 цилиндра двигателя с зазором 2, содержит корпус форсунки 3 и закрепленный на нем с помощью гайки 4 распылитель с запорной иглой (не показана) и корпусом распылителя 5 с сопловыми отверстиями 6, канал подачи топлива 7 с подыгольной полостью распылителя 8, канал подачи газовой присадки 9 и установленный в нем микрокапиллярный фильтр 10, при этом канал подачи газовой присадки 9 сообщается непосредственно с полостью цилиндра двигателя. На фиг.2 и 3 микрокапиллярный фильтр выполняется в виде проволочного жгута 11.

Предлагаемая форсунка для двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

Топливный насос (не показан) по каналу подачи топлива 7 нагнетает жидкое топливо в подыгольную полость распылителя 8. Под воздействием давления топлива запорная игла поднимается и топливо через сопловые отверстия 6 впрыскивается в цилиндр камеры сгорания двигателя. В конце впрыскивания благодаря разгружающему ходу нагнетательного клапана (не показан) после завершения отсечки подачи топлива давление в подыгольной полости распылителя 8 резко снижается и через канал подачи газовой присадки 9 горячий рабочий газ из полости цилиндра двигателя, пройдя по зазору 2 через микрокапиллярный фильтр 10 (или через микрокапиллярный фильтр в виде проволочного жгута 11), просачивается в подыгольную полость распылителя 8, подогревая топливо и образуя с ним двухфазную смесь между циклами впрыскивания. При очередном поднятии давления подогретая цикловая порция двухфазной смеси жидкого топлива с газовой присадкой, минуя микрокапиллярный фильтр, через зазор на посадочном конусе, образовавшийся при подъеме иглы, и сопловые отверстия 6 впрыскивается в цилиндр двигателя.

Таким образом, предлагаемая форсунка обеспечивает лучшую подготовку топлива благодаря его подогреву горячим рабочим газом и образованию перед впрыскиванием цикловой порции в цилиндр двигателя двухфазной смеси, насыщенной активными радикалами, что способствует повышению топливной экономичности и улучшению экологических показателей двигателя без усложнения конструкции форсунки.

Источники информации 1. Система питания двигателя внутреннего сгорания. Авторское свидетельство 1087681 (СССР), класс F 02 М 25/10, 1983.

2. Форсунка для двигателя внутреннего сгорания. Авторское свидетельство 1312230 (СССР), класс F 02 М 61/10, 25/10, 1985.

Формула изобретения

1. Форсунка для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус и закрепленный на нем распылитель с запорной иглой и корпусом распылителя с сопловыми отверстиями, канал подачи топлива с подыгольной полостью распылителя, а также канал подачи газовой присадки, отличающаяся тем, что в канале подачи газовой присадки устанавливают микрокапиллярный фильтр, гидравлический радиус микрокапилляра в котором выполняют в пределах 2 мкм r 10 мкм, а канал подачи газовой присадки сообщают непосредственно с полостью цилиндра двигателя.

2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что канал подачи газовой присадки выполняют в теле корпуса распылителя.

3. Форсунка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что микрокапиллярный фильтр выполняют в виде проволочного жгута.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3