Форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу

Реферат: Форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу до двигуна внутрішнього згоряння містить розпилювач з каналами підводу палива, в яких встановлені клапанні механізми. Кожен клапан на стінках має спіральні напрямні. На стінках розпилювача виконані спіральні напрямні з можливістю створення вихрового потоку палива при роботі по дизельному циклу. UA 68178 U (54) ФОРСУНКА СПЕЦІАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТА ГАЗОДИЗЕЛЬНОГО ПРОЦЕСУ UA 68178 U UA 68178 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до моторобудування, зокрема до двигунобудування, може бути використана в паливній апаратурі дизелів тепловозів і призначена для впорскування стабільної 1 % запальної дози палива в циліндр двигуна, який працює по газодизельному та дизельному циклах клапанною форсункою, яка охолоджується. Відома форсунка подвійної подачі палива для ступеневого вприскування палива в двигун внутрішнього згоряння, що містить розміщений в корпусі розпилювач з двома групами сопел, порожнина якого з'єднана з каналом підводу палива, основний клапан виконаний у вигляді підпружиненої голки, встановленої в порожнині розпилювача з можливістю взаємодії з конічним сідлом, розташованим по направленню потоку палива до першої групи сопел, та додатковий клапан, підпружинений запірний елемент якого розміщений в порожнині розпилювача з можливістю взаємодії з сідлом, розміщеним між першою та другою групами сопел, додатковий клапан виконано з пласкими запірними поверхнями, запірний елемент виконано у вигляді розподільчого плунжера зі штоком та центральним каналом і оснащений напрямною втулкою з осьовим отвором, прецизійно встановленою в порожнині розпилювача і підпружиненою відносно запірного елемента додаткового клапана, причому сумарна площа прохідного перерізу центрального каналу та осьового отвору більше сумарної площі прохідного перерізу другої групи сопел. (SU 1562510 F02M45/08 07.05.1990). Проте, ця форсунка не забезпечує надійного впорскування мінімальної запальної дози палива без належного охолодження голки розпилювача форсунки при роботі двигуна по газодизельному та дизельному циклу в широкому діапазоні зміни частоти обертання і навантаження. 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. Відома форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу до двигуна внутрішнього згорання, яка має розпилювач з каналами підводу палива до диференційного майданчика голки та канали, що охолоджують паливом запірний конус голки, а також центрувальний отвір розпилювача, в двох з трьох каналів підводу палива встановлені клапанні механізми, що мають кожен пружину, клапан, пробку, стопорне кільце; камера охолоджування голки виконана по контуру розподільної частини та запірного конуса голки форсунки, 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 каналів підводу палива також 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 з можливістю створення вихрового потоку палива при роботі по газодизельному циклу, (пат. UA 62362 F02M 45/00, від 04.02.2011). 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 за найближчий аналог. Задачею корисної моделі 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 містить 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 каналів підводу палива встановлені клапанні механізми, що мають кожен пружину, клапан, пробку, стопорне кільце; камера охолоджування голки виконана по контуру розподільної частини та запірного конуса голки форсунки, канали підводу для впорскування палива та охолодження між собою розділені, центрувальний отвір розпилювача форсунки виконаний в одній осі з каналом лінії високого тиску та з можливістю здійснювання підводу палива від корпусу форсунки до лінії охолоджування розпилювача, кожен клапан на стінках має спіральні напрямні, в двох з трьох каналів підводу палива також 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 1 UA 68178 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 напрямні, на стінках позаголкового колодязя розпилювача виконані спіральні напрямні, які виконані з можливістю створення вихрового потоку палива при роботі по дизельному циклу. На кресленні: фіг. 1 - представлена форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу, подовжній розріз. фіг. 2 - вигляд зверху. В розпилювачі 1 встановлена голка 2, котра спирається на запірний конус 3 та 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 каналу підводу палива 9 отворів подання палива з лінії високого тиску 19, а також контроль доступу 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, на 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. Тиск палива діє на диференційний майданчик 4 голки 2, яка відривається від запірного конуса 3. Це приводить до того, що паливо надходить в результаті підйому голки 2 в позаголковий колодязь 25, на стінках якого виконані спіральні напрямні 26, які створюють вихровий потік палива при роботі по дизельному циклу, 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 обертання від мінімального n=300 хв-1 до максимального n=1000 хв-1. 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 24 через отвір 22, камеру охолоджування голки 21, а спіральні напрямні, що виконані в конструктивних елементах на шляху потоку, підвищують ефективність охолодження за рахунок створення додаткової турбулентності і зниження 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 диск палива в лінії 19 зростає та запірні клапани вузла 10 в першій групі отворів 8 відкриваються 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 вздовж спіральних напрямних 26 і далі 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, тепловозів, 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 2 UA 68178 U 5 10 15 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 К68310ДР 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 середньо-експлуатаційних витрат палива знаходяться в межах 1,5-2 %. Отримані результати стендових та експериментальних досліджень тепловозів ЧМЭЗ, ЧМЕЗГ, ТЭМ2, ТЕМ18Г, 2ТЕ10(Л,В,М,Ут) 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Форсунка спеціальної конструкції для дизельного та газодизельного процесу до двигуна внутрішнього згоряння, що містить 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, пробку, стопорне кільце; камера охолоджування голки виконана по контуру розподільної частини та запірного конуса голки форсунки, канали підводу для впорскування палива та охолодження між собою розділені, центрувальний отвір розпилювача форсунки виконаний в одній осі з каналом лінії високого тиску та з можливістю здійснювання підводу палива від корпусу форсунки до лінії охолоджування розпилювача, кожен клапан на стінках має спіральні напрямні, в двох з трьох каналах підводу палива також 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, яка відрізняється тим, що на стінках поза голковим колодязем розпилювача виконані спіральні напрямні, які виконані з можливістю створення вихрового потоку палива при роботі по дизельному циклу. 3 UA 68178 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 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 4