Форсунка для дизельного та газодизельного процесу

1. Форсунка для дизельного та газодизельного процесу до двигуна внутрішнього згоряння, що містить розпилювач з каналами підводу палива до диференційного майданчика голки, канали, що виконані з можливістю охолодження паливом запірного конуса голки, а також центрувальний отвір розпилювача, в двох з трьох каналах підводу палива встановлені клапанні механізми, що мають кожен пружину, клапан, пробку, стопорне кільце, камера охолоджування голки виконана по контуру роздільної частини та запірного конуса голки форсунки, поза запірним конусом розташований поза 3 нчика голки та канали, що охолоджують паливом запірний конус голки, а також центрувальний отвір розпилювача; в двох з трьох каналах підводу палива встановлені клапанні механізми, що мають кожен пружину, клапан, проставку, пробку, стопорне кільце; камеру охолоджування голки, яка виконана по контуру розділяючої частини та запірного конуса голки форсунки; при цьому канали підводу для вприскування палива та охолодження між собою розділені; центрувальний отвір розпилювача форсунки виконаний на одній осі з каналом лінії високого тиску, що дозволяє здійснювати підвід палива від корпусу форсунки до лінії високого тиску та лінії охолоджування розпилювача; клапанний вузол виконаний таким чином, що клапан має осьове переміщення, яке дорівнює величині підйому голки форсунки та дозволяє перекрити доступ палива через два отвори каналів для підводу палива при роботі по газодизельному циклу (патент України на корисну модель UA 30267 F02М45/00 27.07.2007). Недоліком даної конструкції є недостатнє забезпечення належного охолодження голки розпилювача форсунки при роботі двигуна по газодизельному та дизельному циклу в широкому діапазоні зміни частоти обертання і навантаження. Як найбільш близьке технічне рішення ця конструкція прийнята авторами як прототип. Задачею, яку вирішує корисна модель, є забезпечення належного охолодження голки розпилювача форсунки при роботі двигуна по газодизельному та дизельному циклу в широкому діапазоні зміни частоти обертання і навантаження, а також, при наявності належного охолодження, підвищення стабільності вприскування запальної 1 % дози палива форсункою, що охолоджується, по газодизельному циклу та дизельному циклу. Поставлена задача вирішується тим, що форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу до двигуна внутрішнього згоряння, що має розпилювач з каналами підводу палива до диференційного майданчика голки та канали, що виконані з можливістю охолодження паливом запірного конуса голки, а також центрувальний отвір розпилювача, в двох з трьох каналах підводу палива встановлені клапанні механізми, що мають кожен пружину, клапан, проставку, пробку, стопорне кільце; камера охолоджування голки виконана по контуру розділяючої частини та запірного конуса голки форсунки, поза запірним конусом розташований позаголковий колодязь, що виконаний з отворами для розпилювання, канали підводу для впорскування палива та охолодження між собою розділені, центрувальний отвір розпилювача форсунки виконаний на одній осі з каналом лінії високого тиску та з можливістю здійснювання підводу палива від корпусу форсунки до лінії охолоджування розпилювача, клапан має спіральні напрямні, в двох з трьох каналах підводу палива також виконані спіральні напрямні, в отворі проставки клапанного вузла виконані спіральні напрямні, які виконані з можливістю створення вихрового потоку палива при роботі по дизельному циклу, крім того в додатковому отворі розпилювача також виконані спіральні напрямні, а також в 62363 4 стінці позаголкового колодязя виконані спіральні напрямні, які виконані з можливістю створення вихрового потоку палива при роботі по газодизельному та дизельному циклу. Крім того, форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу має спіральні напрямні, виконані у вигляді виступів чи у вигляді пазів. На кресленні фіг. 1 представлена форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу, подовжній розріз. На кресленні фіг. 2 представлена форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу - вигляд зверху. В розпилювачі 1 встановлена голка 2, котра спирається на запірний конус 3 через диференційний майданчик 4, колодязь розпилювача 5 з'єднується через спіральну напрямну 6 отвору 7 з першою групою отворів для подачі палива 8 та додатковим каналом 9 підводу палива високого тиску. В першій групі 8 розташовані запірні клапанні вузли 10. Вони складаються з пружини 11, клапана 12, в якому виконані спіральні напрямні 13, втулки 14, в якій виконана спіральна напрямна 15, пробки 16, стопорного кільця 17. Канал підводу палива 9 не має запірного клапанного вузла. Центрувальний отвір розпилювача 18 дозволяє контролювати доступ палива до групи 7 та каналу підводу палива 9 отворів подання палива з лінії високого тиску 19, а також контролювати доступ палива через отвір 20 до камери охолоджування голки 21 з лінії низького тиску палива 22 до розточки 23, що має три свердлення підводу охолоджувального палива та розточки 24 відводу палива для охолодження. За запірним конусом 3 голки 2 розташований колодязь 25, в стінках якого виконані спіральні напрямні 26 і далі отвори для розпилювання 27. Форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу працює таким чином: - по газодизельному циклу паливо з лінії підводу палива високого тиску 19 подається до першої групи отворів 8 високого тиску та каналу високого тиску 9. Через один канал 9, отвір високого тиску 8 паливо надходить в колодязь розпилювача 5 до диференційного майданчика 4 голки 2. Доступ палива до диференційного майданчика 4 голки 2 через спіральну напрямну 6 першої групи отворів високого тиску 8 закрито клапанами 12 запірного клапанного вузла 10. Паливо з лінії підводу високого тиску 19 через один отвір високого тиску 7 надходить до диференційного майданчика 4 голки 2. Модуляція прямих та віддзеркалювальних імпульсів тиску палива діє на диференційний майданчик 4 голки 2, яка, відриваючись від запірного конуса голки 3, приводить до того, що паливо надходить в результаті підйому голки 2 на висоту h в позаголковий колодязь 25, проходить вздовж спіральних напрямних позаголкового колодязя 26 і далі через розпилювальні отвори форсунки 27 в циліндр двигуна. В цьому випадку значна концентрація модульованих імпульсів тиску палива приводить до того, що здійснюється стабільне впорскування 1 % запальної дози палива від номінальної потужності дизеля при частотах обер 5 62363 -1 тання від мінімальної n=300 хв . до максимальної -1 n=1000 хв . Пропуски вприскування практично відсутні, що підтверджується Актами досліджень. Охолоджування голки форсунки для попередження залипання при підвищенні температури згоряння палива в циліндрі двигуна здійснюється за допомогою постійного омивання голки охолоджуючим робочим тілом з лінії низького тиску 22 через отвір 25, камеру охолоджування голки 21, крім того спіральні напрямні, що виконані в елементах конструкції, є додатковим фактором зниження температури за рахунок створення турбулентності потоку палива і втрати швидкості потоку палива; - по дизельному циклу робота на неномінальному режимі як і по газодизельному циклу. Паливо в цьому варіанті подається тільки через канал 9. При підвищенні частоти обертання та потужності подача палива здійснюється у два етапи за один цикл впорскування палива. Перший етап здійснюється через канал 9. Водночас з цим, тиск палива в лінії 19 зростає, та запірні клапани вузла 10 в першій групі отворів 8 відкриваються на висоту "а" і додаткова частина палива через два отвори високого тиску 6 надходить в колодязь розпилювача і далі при піднятій голці 2 надходить в позаголковий колодязь 25 далі по спіральних напрямних 26 та в отвори для розпилювання 27. Ця друга частина палива вприскується у циліндр після першої частини палива. Конструкція форсунки спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу передбачає високий ступінь уніфікації і взаємозамінності з деталями серійних форсунок (ноу-хау), призначена для транспортних, автомобільних, тепловозних, суднових і інших двигунів, що працюють по дизельному або газодизельному циклу. Конструктивні рішення технології способу подачі палива по дизельному і газодизельному циклу реалізовано роботою спіральних напрямних клапанного механізму розпилювача, який передбачає високий рівень уніфікації і взаємозамінності з розпилювачами серійних форсунок дизелів та газодизелів Д50, ПДПМ, К6S310ДР, Д49, а також іншими типорозмірами дизелів. Конструкція клапанного механізму розпилювача форсунки дозволяє вико 6 нувати роботу дизельного та газодизельного циклу в автоматичному режимі газодизельного процесу передбачає високий ступінь уніфікації і взаємозамінності з деталями серійних форсунок (ноу-хау), призначена для транспортних, автомобільних, тепловозних, суднових і інших двигунів, що працюють по дизельному або газодизельному циклу. Запропоноване конструктивне рішення форсунки забезпечує належне охолодження голки розпилювача форсунки при роботі двигуна по газодизельному та дизельному циклу в широкому діапазоні зміни частоти обертання і навантаження, а також, при наявності належного охолодження, підвищення стабільності вприскування запальної 1 % дози палива форсункою, що охолоджується, по газодизельному циклу та дизельному циклу. На двигунах, що працюють по газодизельному циклу, попередня порція палива використана як запальна для основного палива - газу. При виході з ладу на газодизелі газової апаратури форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу автоматично здійснює перехід роботи газодизеля по дизельному циклу. Використовування паливоподачі форсункою спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу на широковідомих дизелях К6S310ДР та ГДГ50 тепловозів ЧМЭЗ та ТЭМ показало ефективність і доцільність вищенаведеної корисної моделі. Розрахункові, експериментальні і експлуатаційні дослідження впливу форсунок на паливну економічність двигунів маневрових та магістральних тепловозів, які працюють по дизельному циклу, дозволили встановити, що зниження середньоексплуатаційної витрати палива знаходиться в межах 1,5-2 %. Отримані результати стендових та експериментальних досліджень тепловозів ЧМЭЗ, ЧМЕЗГ, ТЭМ2, ТЕМ18Г, 2ТЕ10 (Л,В,М,У) показали ефективність енергозберігаючих технологій з використанням форсунок спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу. Форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу може бути виготовлена на стандартному машинобудівному обладнанні за типовим технологічним процесом. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 62363 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601