Топливная форсунка

Топливная форсунка

Реферат

 

Использование: в двигателях внутреннего сгорания, а также в химической, нефтехимической, микробиологической и пищевой промышленности. Сущность изобретения: в топливной форсунке корпус содержит, по меньшей мере, одно дополнительное сопло, а резонатор выполнен в виде пружины, свободно пропущенной не менее чем через два сопла и зафиксированной за счет изгибов пружины у корпуса с выпускными соплами. Подпружиненный шток выполнен с возможностью качания пружины при циклическом впрыске топлива. Изгибы пружины могут быть размещены внутри корпуса, вне корпуса. На концах пружины размещены шарики, диаметр которых выбран большим диаметрам выпускных сопел. Пружина выполнена в виде изогнутого проволочного сегмента. Внешние изгибы пружины собраны в пучок из петель, обвязанных со стороны сопла и свободно пропущенных с другой стороны. Концы сторон пружины жестко связаны межу собой вне корпуса с выпускными соплами. Топливная форсунка обеспечивает большую распыляемость струи топлива по объему камеры сгорания за счет создания дополнительных пульсаций струи на выходе из выпускаемого сопла, автоколебательный режим которых поддерживается как за счет энергии самой струи, так и при посадке иглы на седло за счет ударного воздействия иглы на резонатор. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройствам распыливания жидкости и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, а также в химической, нефтехимической, микробиологической и пищевой промышленности.

Известны форсунки с цилиндрическими соплами, предназначенные для впрыска топлива [1] Эти форсунки плохо распыливают топливо при малых давлениях впрыска.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является топливная форсунка, содержащая корпус с выпускным соплом и установленный в корпусе подпружиненный шток, связанный с резонатором [2] В этом устройстве имеются следующие недостатки: во-первых, в форсунке присутствует узел крепления резонаторной пластины к корпусу, и если диаметр форсунки не превышает 1 мм, то установка его в топливной форсунке становится проблематичной. Кроме того, резонаторная пластина влияет только на структуру турбулентной струи на выходе из сопла и не может привести к разрушению струи за счет механического перемещения пластины вследствие ее большой инерционности, а т.к. как пластина хорошо обтекаемое тело, то вихревая дорожка кармана, образующаяся за ней, слабо выражена, а резонансные колебания пластины не могут существовать в широком диапазоне изменения расхода топлива. Следовательно, хороший распыл струи получается только при определенном значении ее скорости.

Задачей изобретения является обеспечение большой распыляемости струи по объему камеры сгорания за счет создания дополнительных пульсаций струи на выходе из выпускаемого сопла.

Поставленная задача решается за счет того, что топливная форсунка, содержащая корпус с выпускным соплом и установленный в корпусе подпружиненный шток, связанный с резонатором, согласно изобретению, корпус содержит по меньшей мере, одно дополнительное сопло, а резонатор выполнен в виде пружины, свободно пропущенной не менее чем через два сопла и зафиксированной за счет изгибов пружины у корпуса с выпускными соплами, при этом подпружиненный шток выполнен с возможностью касания пружины при циклическом впрыске топлива.

Изгибы пружины могут быть размещены внутри корпуса, вне корпуса и внутри и вне корпуса.

На концах пружины могут быть размещены шарики, диаметр которых выбран большим диаметра выпускных сопел.

Пружина может быть выполнена в виде изогнутого проволочного сегмента.

Внешние изгибы пружины собраны в пучок из петель, обвязанных со стороны сопла и свободно пропущенных с другой стороны.

Концы сторон пружины жестко связаны между собой вне корпуса с выпускными соплами.

Из-за изготовления резонатора в виде пружины, пропущенной через два сопла, отпадает надобность в узел крепления. Кроме того, каждый элемент пружины может колебаться со своей частотой, поэтому резонансные свойства ее лежат в более широком диапазоне изменения частот возмущающих воздействий. Так, струя топлива, обтекая изогнутые концы пружины, приводит к их вибрации, что способствует разрушению и распылу струи. Кроме того, при каждом цикле впрыска шток (игла) касается пружины и приводит к дополнительной вибрации ее концов и разрушению целостности струи. Различная геометрия изогнутых концов струи позволяет добиваться более полного распыла ее в различных конструкциях камер сгорания двигателей.

На фиг. 1 приведен разрез топливной форсунки: на фиг. 2 пружина с изогнутыми концами; на фиг. 3 пружина с шариками на конце; на фиг. 4 - пружина с изогнутой центральной частью и шариками на конце; на фиг. 5 - пружина с изогнутыми центральной частью и концами; на фиг. 6 пружина с изогнутой центральной частью и концами собранными в пучок; на фиг. 7 - пружина, изогнутые концы которой скреплены между собой вне корпуса с выпускными соплами.

Топливная форсунка состоит из корпуса 1, в котором просверлены ряд отверстий для монтажа и подачи топлива подпружиненного штока 2, который из проточки 3 в корпусе 1 подает топливо в сопла 4, 5. Всего выпускных сопел четыре, еще два сопла находятся в других плоскостях по периметру корпуса 1, но т.к. для осуществления устройства требуется как минимум два выпускных сопла, то, не умаляя общности, в дальнейшем будет идти речь только о двух выпускных соплах 4, 5. Диаметр выпускаемого сопла 4, 5 0,3^oC0,5 мм. В качестве топливной форсунки взято для испытаний стандартная форсунка к траекторным двигателям или к автобусам "Икарус". В выпускные сопла 4, 5 пропущена пружины 6, выполненная из сплава вольфрамовой проволоки диаметром 0,1 мм. В зависимости от теплонапряженности процесса использовались пружины 6, выполненные из нихрома, алюмеля, константана. За счет изогнутости пружины 6 она надежно фиксируется на корпусе 1 у выпускных сопел 4, 5. Причем связь пружины 6 с корпусом 1 упругая, что приводит к ее вибрации относительно корпуса под действием струи топлива. Дополнительная вибрация пружины 6 возникает при движении штока 2, когда он касается средней частью пружины 6, вызывая ее вибрацию и смещение.

Топливная форсунка работает следующим образом. При каждом цикле впрыска топлива через выпускные сопла 4, 5 происходит динамическое воздействие на пружину 6 как струи топлива, так и штока 2. Вибрация пружины 6 создает дополнительное возмущение впрыскиваемой струи топлива и приводит более интенсивному дроблению струи. Выпускные сопла 4, 5 с расположенной внутри пружиной 6 уже благоприятно изменяют истечение струи, так как истечение из кольцевого сопла ближе к пленочному течению из центробежного сопла, чем к струйному течению, когда большая часть топлива скапливается на стенке камеры сгорания. В данной конструкции топливной форсунки как раз и замедляется самая дальнобойная часть струи. Кроме того, варианты пружины 3, 4 и частично 6 позволяет уменьшить объем воздушного пузырька всасываемого за цикл работы топливной форсунки из камеры сгорания при спаде давления в системе подачи топлива, т.к при отрицательных перепадах давления шарики на концах пружины 6 фиг. 3, 4 или конусообразный веер фиг. 6 перекрывает выпускные сопла 4,5.

Формула изобретения

1. Топливная форсунка, содержащая корпус с выпускным соплом и установленный в корпусе подпружиненный шток, связанный с резонатором, отличающаяся тем, что корпус содержит по меньшей мере одно дополнительное сопло, а резонатор выполнен в виде пружины, свободно пропущенной не менее чем через два сопла, и зафиксированной за счет изгибов пружины у корпуса с выпускными соплами, при этом подпружиненный шток выполнен с возможностью касания пружины при циклическом впрыске топлива.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что изгибы пружины размещены внутри корпуса.

3. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что изгибы пружины размещены вне корпуса.

4. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что изгибы пружины размещены внутри и вне корпуса.

5. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на концах пружины размещены шарики, диаметр которых выбран большим диаметра выпускных сопел.

6. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что пружина выполнена в виде изогнутого проволочного сегмента.

7. Форсунка по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что внешние изгибы пружины собраны в пучок из петель, обвязанных со стороны сопла и свободно опущенных с другой стороны.

8. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что концы сторон пружины жестко связаны между собой вне корпуса с выпускными соплами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7