Форсунка клапанного типу зі змінною порожниною та електрокеруванням

Реферат: Форсунка клапанного типу зі змінною порожниною та електрокеруванням для впорскування палива у двигунах внутрішнього згоряння містить корпус з розташованим у ньому запірним клапаном-розпилювачем, навантажувальну пружину для притискування клапана до сідла, елементів для приєднання форсунки до джерела підводу палива та приєднаний до клапанарозпилювача якір утягувального електромагніта, вісь якого співпадає з віссю запірного клапана та також з віссю живильного клапана. При заповненні порожнини форсунки паливом при включеному електромагніті через живильний клапан відбувається також заповнення паливом додаткового об'єму в пристрої, виконаному в корпусі форсунки у вигляді циліндра з розташованим в ньому поршнем, навантаженим пружиною. UA 74201 U (54) ФОРСУНКА КЛАПАННОГО ТИПУ ЗІ ЗМІННОЮ ПОРОЖНИНОЮ ТА ЕЛЕКТРОКЕРУВАННЯМ UA 74201 U UA 74201 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомі форсунки клапанного типу для впорскування палива в циліндри двигунів внутрішнього згоряння, в яких шлях палива до циліндра перекритий підпружиненим клапаном, який відкривається від тиску на нього палива, що надходить від паливного насоса або іншого джерела, за дуже короткий час, коли відбувається впорскування. Клапан в цих форсунках навантажений пружиною, розміщеною на його стержні і розташованій у внутрішній порожнині форсунки. Пружина клапана закріплена на його стержні і постійно притискує тарілку клапана (грибок) до сідла, розташованого на зовнішній торцевій поверхні корпуса форсунки. Таким чином, замість соплових отворів, через які відбувається впорскування палива в циліндри у відомих системах впорскування, їх функцію виконує сам клапан грибкового типу, який при впорскуванні відкривається в напрямі камери згоряння, роблячи прохід для палива між грибком клапана і сідлом на корпусі форсунки. Для здійснення впорскування тиск палива повинен перебільшити тиск на сідло від дії пружини та середовища, в яке відбувається впорскування. Кількість палива, що впорскується, регулюється в паливному насосі. Для забезпечення поциклової стабільності впорскування слід мінімізувати можливу дію багатьох чинників, які впливають на процес впорскування і перешкоджають досягненню бажаних результатів. Це і хвильові процеси в паливопроводах, які з'єднують паливні насоси з форсунками, і неточність дозування, і неідентичність місцевих опорів та інші. Ідентичність необхідно досягти за дуже короткий час, тобто протягом одного впорскування. Для усунення перелічених недоліків була запропонована форсунка клапанного типу з електрокеруванням, яка захищена патентом України на корисну модель [1]. Головна проблема, яка була вирішена в запропонованій форсунці, це встановлення у неї рівня тиску, під яким відбувається впорскування, протягом часу між процесами впорскування, який в десятки разів довший, ніж той, який має місце у відомих форсунках. Для цього подача палива у форсунку відбувається з паливного акумулятора, в якому тиск підтримується сталим в часі за рахунок підключення його до паливного насоса та відведення надлишків палива системою регулювання. За відносно довгий час між впорскуваннями порожнина форсунки наповнюється паливом при тиску, який співпадає з тиском в акумуляторі. Саме впорскування відбувається, коли порожнина форсунки за допомогою клапанарозпилювача з'єднується з циліндром двигуна, як в усіх відомих форсунках клапанного типу. Форсунка клапанного типу з електрокеруванням, яка захищена патентом України [1], містить корпус з розташованим у ньому запірним клапаном-розпилювачем, навантажувальну пружину для притиснення клапана до сідла, елементи для приєднання форсунки до джерела підводу палива та приєднаний до клапана-розпилювача якір утягувального електромагніта, вісь якого теж розташована в магнітопроводі утягувального електромагніта, а з іншої сторони відносно запірного клапана встановлений електромагнітний живильний клапан і відкритий у включеному стані електромагніта, а впорскування відбувається при відключенні електромагніта від електромережі. Живлення форсунки відбувається від паливного акумулятора, в якому підтримується тиск, рівень якого можливо змінювати системою регулювання. Форсунка згідно з патентом [1] має герметичний корпус з внутрішньою порожниною, яка при включеному електромагніті заповнюється паливом під тиском, який діє в акумуляторі. Впорскування при цьому не відбувається, оскільки при включеному стані електромагніта діє також сила на якір, яка разом з силою від дії пружини і силою тиску на клапан-розпилювач середовища, в яке відбувається впорскування, перебільшує силу від тиску палива у внутрішній порожнині форсунки. Впорскування відбувається при відключенні електромагніта, тобто при зменшенні сили, яка діє на клапан-розпилювач, і останній відкривається. Оскільки об'єм порожнини форсунки згідно з патентом [1] є сталим, то кількість палива, що може бути в ньому накопичена при впуску, залежить від тиску, який визначається його рівнем в акумуляторі. Для зменшення циклової витрати палива, яка залежить при впорскуванні від тиску в порожнині форсунки, необхідно зменшувати тиск в акумуляторі. Це буде погіршувати показники роботи двигуна. Таким чином суттєвим недоліком прототипу є неможливість змінювати об'єм порожнини форсунки, що не дає змогу впливати на кількість палива, що подається від акумулятора, без зміни тиску в останньому. Для усунення цього недоліку в даній заявці пропонується змінити корпус форсунки, який використаний у форсунці-прототипі, і зберегти всі інші складові форсунки, які використані в патенті [1]. В цьому полягає суть корисної моделі. 1 UA 74201 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована в даній заявці форсунка клапанного типу зі змінною порожниною та електрокеруванням подана на кресленні. Всі складові форсунки в запропонованій заявці, крім корпуса форсунки, співпадають зі складовими у форсунці, вибраної як прототип згідно з патентом [1]. Вона містить корпус 1 з розташованим в ньому запірним клапаном-розпилювачем 2, навантажувальну пружину 3 для притиснення клапана до сідла 4 та елементів для приєднання форсунки до джерела підводу палива (акумулятора - на кресленні не вказаний). До запірного клапана-розпилювача зі сторони закріплення на ньому навантажувальної пружини приєднаний якір 5 утягувального електромагніта 6, який встановлений співвісно запірному клапану для його додаткового навантаження при включеному стані електромагніта, а в корпусі форсунки виконана порожнина 7 для палива, яка приєднана до джерела підводу палива (акумулятора) через електромагнітний живильний клапан 8, якір 9 якого розташований у магнітопроводі 10 зі вставкою із немагнітного матеріалу 11 утягувального електромагніта 6 з іншої сторони відносно запірного клапана і відкритий при включеному стані електромагніта. При включенні електромагніта виникає додаткове навантаження на запірний клапанрозпилювач 2 у зв'язку з виникненням сили від втягування якоря 5, яка сумується з силою пружини 3. Разом з цим під дією електромагніта втягується живильний клапан 8, що з'єднує порожнину 7 з акумулятором та призводить до заповнення її паливом і встановленню в ній такого ж тиску, що і в акумуляторі. Впорскування відбувається при відключенні електромагніта 6. Сила навантажувальної пружини клапана 3 разом з силою тиску середовища на тарілку клапана буде меншою від сили дії палива на клапан. При цьому порожнина 7 буде відключена від акумулятора, тому що при відключенні електромагніта закривається живильний клапан 8. Силу від дії електромагніта разом з силою пружини клапана та силою від дії на тарілку клапана середовища, в яке відбувається впорскування, враховують при виборі максимального тиску в акумуляторі, а разом з цим і максимальної кількості палива, яка може бути впорскнута форсункою при відключенні електромагніта. Для зменшення кількості палива, що впорскується форсункою згідно з патентом [1], необхідно зменшити тиск в акумуляторі. Це зменшує тиск палива, при якому відбувається впорскування, що погіршує умови для ефективного згоряння палива і показники двигуна. Цей недолік форсунки пропонується усунути (за цією заявкою) за допомогою технічного рішення, яке забезпечує дообладнання форсунки пристроєм для зміни об'єму порожнини форсунки при зміні навантаження на двигун і кількість палива, що потрібно впорскувати, без зміни його тиску. Пропонується змінити корпус форсунки, який використовують на форсунках-прототипах (згідно з патентом [1]), приєднанням до останнього пристрою (див. креслення) у вигляді циліндра 12, з'єднавши його паливопідвідним каналом з внутрішньою порожниною форсунки 7. В циліндрі 12 слід розмістити поршень 15, навантажений пружиною 14, від положення якого залежить величина об'єму, який додається до внутрішнього об'єму у форсунці, що змінює об'єм порожнини 7 форсунки. Пропонується використати гідравлічне керування рухом поршня 15. Для цього в кришці циліндра зроблений невеличкий отвір 16, який частково або повністю можливо перекривати голчастим регулювальним клапаном 18, за допомогою якого можна з'єднувати внутрішню порожнину циліндра 13, в якій розташована пружина 14, з паливним баком через паливовідвідну трубку 19 для часткового витікання незначної кількості палива від внутрішньої порожнини 13, а в поршні 15 зробити невеличкий отвір 17 для можливості втікання незначної кількості палива в порожнину 13. При великих навантаженнях на двигун слід встановлювати таке положення голчастого клапана (що не викликає конструктивних труднощів і зусиль), при якому паливо, що втікає через отвір 17 поршня у порожнину 13 може встигати витікати через отвір 16 в кришці 18, який регулюється голчастим клапаном, через паливовідвідну трубку 19 в паливний бак. При цьому на поршень 15 буде діяти велика сила, яка не буде зрівноважена тиском в порожнині 13, і він переміститься, стиснувши пружину 14, в крайнє положення. Додатковий об'єм циліндра, сумуючись з об'ємом у форсунці, збільшить до максимуму порожнину 7, а разом з цим і кількість стиснутого палива. Це призведе до впорскування максимальної дози палива при максимальному тиску. При зменшенні навантаження на двигун до мінімуму необхідно зменшити кількість палива, яке необхідно впорскувати при максимальному тиску. Для цього слід зменшити об'єм порожнини 7 форсунки, що здійснюється за допомогою голчастого регулювального клапана шляхом припинення витікання палива в паливний бак. При цьому зникне перепад тисків з обох 2 UA 74201 U 5 10 15 боків поршня 15 і за допомогою пружини поршень займе крайнє положення, при якому об'єм у циліндрі буде мінімальним. Це призведе до зменшення об'єму порожнини 7 форсунки, а разом з цим і циклової подачі палива. Для впорскування проміжних кількостей палива при незмінному тиску в акумуляторі треба його здійснювати при проміжних положеннях поршня 15 за допомогою дії голчастого регулювального клапана 18. Таким чином суть корисної моделі полягає в заповненні при відкритому живильному клапані також додаткового об'єму, виконаному в пристрої до корпуса форсунки у вигляді циліндра з розташованим в ньому поршнем, навантаженим пружиною, а кількість додаткового палива в об'ємі порожнини форсунки залежить від положення поршня в цьому циліндрі, для керування яким в поршні та кришці циліндра зроблені маленькі отвори з можливістю змінювання величини отвору в кришці циліндра за допомогою голчастого регульованого клапана, через який невеличка кількість палива може видалятись, наприклад, до системи живлення. Джерело інформації: 1. Патент України № 30243, бюл. № 4, 25.02.2008 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Форсунка клапанного типу зі змінною порожниною та електрокеруванням для впорскування палива у двигунах внутрішнього згоряння, яка містить корпус з розташованим у ньому запірним клапаном-розпилювачем, навантажувальну пружину для притискування клапана до сідла, елементів для приєднання форсунки до джерела підводу палива та приєднаний до клапанарозпилювача якір утягувального електромагніта, вісь якого співпадає з віссю запірного клапана та також з віссю живильного клапана, якір якого теж розташований в магнітопроводі утягувального електромагніта з іншої сторони відносно запірного клапана, і відкритий у включеному стані електромагніта, а впорскування відбувається при відключенні електромагніта від електромережі, яка відрізняється тим, що при заповненні порожнини форсунки паливом при включеному електромагніті через живильний клапан відбувається також заповнення паливом додаткового об'єму в пристрої, виконаному в корпусі форсунки у вигляді циліндра з розташованим в ньому поршнем, навантаженим пружиною, а кількість додаткового палива, в об'ємі порожнини форсунки, залежить від положення поршня в цьому циліндрі, для керування яким в поршні та кришці циліндра зроблені маленькі отвори з можливістю змінювання величини отвору в кришці циліндра за допомогою голчастого регулювального клапана, через який невеличка кількість палива може видалятись до системи живлення. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 3