RU142503U1

RU142503U1 - INTERNAL COMBUSTION DIESEL PUMP INJECTOR PUMP

Info

Publication number: RU142503U1
Application number: RU2013119327/06U
Authority: RU
Inventors: Ян Шмидтович Мустафин; Владислав Шмидтович Мустафин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Пик"
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2014-06-27

Abstract

1. Насос-форсунка дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащая механически связанный через винт с шаровой головкой и коромысло с приводным кулачком распределительного вала оснащенный пружиной плунжер с функцией создания при движении в направлении камеры сгорания избыточного давления топлива, подключенный к выходу блока управления электромагнитный клапан подачи топлива от питающей топливной магистрали в топливоподводящий канал и распылитель с подвижным запорным органом в форме иглы, предназначенной для отпирания и запирания поступления топлива из соединенной с топливоподводящим каналом напорной полости топлива по кольцеобразной оконечной части этого канала снаружи иглы к выходным распыляющим отверстиям, отличающаяся тем, что она оснащена подключенным к другому выходу блока управления электромагнитным клапаном подачи воды от питающей водяной магистрали через полость в плунжере, в которую помещен с возможностью движения по его осевому стержню подпружиненный со стороны распылителя цилиндр с осевым отверстием, и водоподводящий канал в дополнительно созданную в распылителе напорную полость воды, а игла снабжена оконечной внутренней частью водоподводящего канала от напорной полости воды к выходным распыляющим отверстиям, состоящей из соединенных между собой поперечной и осевой секций, причем поперечная секция установлена внутри напорной полости воды с возможностью выхода из нее при отпирании топливоподводящего канала.2. Насос-форсунка дизельного двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающаяся тем, что местонахождение напорной полости воды внутри распылителя по сравнению с местон1. A pump-nozzle of a diesel internal combustion engine, containing a plunger mechanically connected through a screw with a ball head and a rocker with a driving cam of the camshaft, with the function of creating excessive fuel pressure when moving in the direction of the combustion chamber, connected to the output of the control unit solenoid valve for fuel supply from the fuel supply line to the fuel supply channel and an atomizer with a movable shut-off element in the form of a needle, designed to unlock and block the flow of fuel from the fuel pressure cavity connected to the fuel supply channel along the annular end part of this channel outside the needle to the outlet spray holes, characterized in that it equipped with a solenoid valve connected to another output of the control unit for supplying water from the supply water main through a cavity in the plunger, into which it is placed with the possibility of movement along its axial rod spring-loaded from the side of the sprayer a cylinder with an axial hole, and a water supply channel into the pressure head cavity of water additionally created in the sprayer, and the needle is equipped with an end inner part of the water supply channel from the pressure head cavity to the outlet spray holes, consisting of interconnected transverse and axial sections, and the cross section is installed inside the pressure head the water cavity with the possibility of leaving it when the fuel supply channel is unlocked. 2. The pump-nozzle of a diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the location of the pressure head cavity of the water inside the sprayer in comparison with the place

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к устройству подачи рабочей смеси в камеру сгорания дизельного двигателя.The invention relates to engine building, in particular to a device for supplying a working mixture to a combustion chamber of a diesel engine.

Широко известны устройства и способы увеличения коэффициента полезного действия (КПД) двигателей внутреннего сгорания и долговечности их составных частей. Например, попытка повышения КПД за счет подачи образуемого в выходном коллекторе водяного пара с температурой 120÷130°С в цилиндр двигателя (Патент РФ №2033553, опубл. 20.04.1995 г.) действительно приводит к желаемому результату, однако, не позволяет осуществлять регулирование в зависимости от режима работы двигателя.Widely known are devices and methods for increasing the efficiency (Efficiency) of internal combustion engines and the durability of their components. For example, an attempt to increase the efficiency by supplying water vapor generated at the output manifold with a temperature of 120 ÷ 130 ° C to the engine cylinder (RF Patent No. 2033553, publ. 04/20/1995) does lead to the desired result, however, it does not allow regulation depending on the engine operating mode.

Известна «Система для подачи топлива в дизель» (Патент РФ №2292479, опубл. 27.01.2007 г.), в которой повышение долговечности и надежности работы системы впрыска топлива в цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания происходит за счет уменьшения ударных нагрузок при посадке запорного органа в форме иглы в седло распылителя распространенных насос-форсунок дизельного двигателя, а также обеспечение устойчивости различных режимов его работы. Недостатком этой системы является повышенный расход топлива.The well-known "System for supplying fuel to a diesel engine" (RF Patent No. 2292479, published January 27, 2007), in which the durability and reliability of the fuel injection system into the cylinders of a diesel internal combustion engine is increased by reducing shock loads when the shut-off valve is fitted in the form of a needle into the nozzle seat of the common diesel engine pump nozzles, as well as ensuring the stability of various modes of operation. The disadvantage of this system is the increased fuel consumption.

Известны также «Устройство и способ подачи эмульсионного топлива, устройство образования нефтеводяной эмульсию) (Патент РФ №2102624, опубл. 20.01.1998 г.), которыми благодаря присутствию воды в рабочей смеси решается задача оптимизации температурного режима внутри каждого цилиндра дизельного двигателя и, как следствие, уменьшение количества оксидов азота и углерода, а также углеводорода. Недостатком этой системы является ее громоздкость, обусловленная необходимостью использования многочисленных цепей обратной связи, большое число вращающихся элементов и дороговизна.Also known are “A device and a method for supplying emulsion fuel, an oil-water emulsion formation device) (RF Patent No. 2102624, publ. 01.20.1998), which, due to the presence of water in the working mixture, solve the problem of optimizing the temperature regime inside each cylinder of a diesel engine and, how the consequence is a decrease in the amount of nitrogen oxides and carbon, as well as hydrocarbon. The disadvantage of this system is its bulkiness, due to the need to use numerous feedback circuits, a large number of rotating elements and high cost.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели и выбранной в качестве прототипа является насос-форсунка дизельного двигателя (см., например, diesel-service-himki.ru или systemsauto.ru/feeding/nasos_forsunka.html) с электромагнитным клапаном регулирования подачи топлива от питающей топливной магистрали, который соединен с блоком управления. Кроме клапана, основными элементами такой насос-форсунки являются механически связанный через винт с шаровой головкой и коромысло с приводным кулачком распределительного вала оснащенный пружиной плунжер с функцией создания при своем движении в направлении камеры сгорания избыточного давления топлива и находящийся внутри камеры сгорания распылитель с подвижным запорным органом в форме иглы. Игла предназначена для отпирания и запирания поступления топлива из соединенной с топливоподводящим каналом напорной полости топлива к выходным распыляющим отверстиям. Недостатками прототипа являются недлительный срок службы распылителя из-за его расположенности в условиях высокой температуры в камере сгорания, сравнительно большой расход топлива и недостаточность обеспечения высокой эффективности работы двигателя.Closest to the proposed utility model and selected as a prototype is a diesel engine injector pump (see, for example, diesel-service-himki.ru or systemsauto.ru/feeding/nasos_forsunka.html) with an electromagnetic valve for regulating the fuel supply from the fuel supply trunk, which is connected to the control unit. In addition to the valve, the main elements of such a pump injector are mechanically connected through a screw with a ball head and a rocker with a camshaft drive cam, a spring-equipped plunger with the function of creating excessive fuel pressure during its movement in the direction of the combustion chamber and a spray gun with a movable shutter inside the combustion chamber in the shape of a needle. The needle is designed to unlock and lock the flow of fuel from the pressure cavity of the fuel connected to the fuel supply channel to the outlet spray holes. The disadvantages of the prototype are the short service life of the atomizer due to its location under high temperature conditions in the combustion chamber, the relatively high fuel consumption and the failure to ensure high engine performance.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая насос-форсунка, является повышение КПД, ресурса и эффективности работы двигателя в целом.The task to which the proposed pump nozzle is aimed is to increase the efficiency, resource and overall performance of the engine.

Поставленная задача решается при реализации полезной модели за счет достижения технического результата, заключающегося в обеспечении охлаждения распылителя и всего двигателя, а также в увеличении массы рабочей смеси в рабочем цикле без увеличения расхода топлива.The problem is solved when implementing a utility model by achieving a technical result, which consists in providing cooling of the atomizer and the entire engine, as well as in increasing the mass of the working mixture in the work cycle without increasing fuel consumption.

Данный технический результат достигается тем, что насос-форсунка дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащая механически связанный через винт с шаровой головкой и коромысло с приводным кулачком распределительного вала оснащенный пружиной плунжер с функцией создания при движении в направлении камеры сгорания избыточного давления топлива, подключенный к выходу блока управления электромагнитный клапан подачи топлива от питающей топливной магистрали в топливоподводящий канал и распылитель с подвижным запорным органом в форме иглы, предназначенной для отпирания и запирания поступления топлива из соединенной с топливоподводящим каналом напорной полости топлива по кольцеобразной оконечной части этого канала снаружи иглы к выходным распыляющим отверстиям, согласно полезной модели, оснащена подключенным к другому выходу блока управления электромагнитным клапаном подачи воды от питающей водяной магистрали через полость в плунжере, в которую помещен с возможностью движения по его осевому стержню подпружиненный со стороны распылителя цилиндр с осевым отверстием, и водоподводящий канал в дополнительно созданную в распылителе напорную полость воды. Игла снабжена оконечной внутренней частью водоподводящего канала от напорной полости воды к выходным распыляющим отверстиям, состоящей из соединенных между собой поперечной и осевой секций. При этом поперечная секция установлена внутри напорной полости воды с возможностью выхода из нее при отпирании топливоподводящего канала. Местонахождение напорной полости воды внутри распылителя по сравнению с местонахождением напорной полости топлива может быть отдалено от распыляющих отверстий, а поперечная секция внутренней части водоподводящего канала установлена внутри напорной полости воды параллельно отдаленному от выходных распыляющих отверстий ее краю в непосредственной близости от него или с перекрытием части входных отверстий этой секции. Электромагнитный клапан подачи воды является клапаном плунжерного типа, а отношение площади поперечного сечения топливоподводящего канала - S_т к площади поперечного сечения водопроводящего канала - S_в удовлетворяет условию: 40<S_т/S_в<45.This technical result is achieved by the fact that the pump nozzle of a diesel internal combustion engine, comprising a plunger equipped with a spring with a spring function that is mechanically connected through a screw with a ball head and a rocker with a camshaft drive cam with the function of creating excessive fuel pressure when moving in the direction of the combustion chamber, is connected to the block output control solenoid valve for fuel supply from the fuel supply line to the fuel supply channel and the atomizer with a movable shut-off element in the According to a utility model, a needle designed to unlock and lock the fuel supply from the fuel pressure cavity connected to the fuel supply channel through the annular end part of this channel outside the needle to the outlet spray holes, according to the utility model, is equipped with a solenoid valve for supplying water from the water supply line through a cavity in the plunger, into which a cylinder spring-loaded from the side of the sprayer with an axial hole is placed with the possibility of movement along its axial rod step, and a water supply channel to an additional pressure cavity of water created in the sprayer. The needle is provided with a terminal inner part of the water supply channel from the pressure cavity of the water to the outlet spray holes, consisting of transverse and axial sections connected to each other. In this case, the transverse section is installed inside the pressure cavity of the water with the possibility of exit from it when unlocking the fuel supply channel. The location of the pressure water cavity inside the atomizer compared to the location of the fuel pressure cavity can be remote from the spray holes, and the transverse section of the inner part of the water supply channel is installed inside the pressure water cavity parallel to the edge distant from the output spray holes in the vicinity of it or with the part of the inlet overlapping holes of this section. The water supply solenoid valve is a plunger type valve, and the ratio of the cross-sectional area of the fuel supply channel - S _t to the cross-sectional area of the water supply channel - S _in satisfies the condition: 40 <S _t / S _in <45.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена схема предлагаемой насос - форсунки с помещенным в камеру сгорания распылителем, который изображен на фиг. 2.The essence of the utility model is illustrated in the drawing. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed pump nozzle with a spray placed in the combustion chamber, which is shown in FIG. 2.

Устройство (фиг. 1) состоит из плунжера 1 с пружиной 2, механически связанного с приводным кулачком 3 распределительного вала через винт 4 с шаровой головкой и коромысло 5. Плунжер 1 выполнен с полостью 6, в которую помещен соосно с осевым стержнем 7 подпружиненный пружиной 8 цилиндр 9 с соответствующим стержню 7 отверстием. Электромагнитный клапан подачи топлива 10 из питающей топливной магистрали 11 в топливоподводящий канал 12 подключен к выходу блока управления (на фиг. не показан), к другому выходу которого также подключен электромагнитный клапан плунжерного типа 13 для подачи воды от питающей водной магистрали 14 в водоподводящий канал 15. Каналы 12 и 15 присоединены, соответственно, к напорной полости топлива 16 (фиг. 2) и к напорной полости воды 17 распылителя 18 с подвижным запорным органом в форме иглы 19 и выходными распыляющими отверстиями 20. Напорная полость топлива 16 соединена с выходными распыляющими отверстиями 20 кольцеобразной оконечной частью 21 топливоподводящего канала 12 окаймляющей наружную поверхность иглы 19, а напорная полость воды 17 соединена с выходными распыляющими отверстиями 20 посредством расположенной внутри иглы 19 части водоподводящего канала, которая состоит из соединенных между собой поперечной секции 22 и осевой секции 23. Поперечная секция 22 расположена внутри напорной полости воды 17 параллельно отдаленному от выходных распыляющих отверстий 20 ее краю в непосредственной близости от него или, как показано на фиг. 2, с перекрытием части входных отверстий. В опытных образцах перекрыта седьмая доля диаметра входных отверстий секции 22.The device (Fig. 1) consists of a plunger 1 with a spring 2, mechanically connected to the cam 3 of the camshaft through a screw 4 with a ball head and rocker 5. The plunger 1 is made with a cavity 6, which is placed coaxially with the axial shaft 7 spring-loaded spring 8 cylinder 9 with a corresponding rod 7 hole. The electromagnetic valve for supplying fuel 10 from the fuel supply line 11 to the fuel supply channel 12 is connected to the output of the control unit (not shown in Fig.), The plunger type electromagnetic valve 13 is also connected to its other output to supply water from the supply water line 14 to the water supply channel 15 The channels 12 and 15 are connected, respectively, to the pressure cavity of the fuel 16 (Fig. 2) and to the pressure cavity of the water 17 of the atomizer 18 with a movable shut-off body in the form of a needle 19 and outlet nozzles 20. The pressure cavity then the fuel 16 is connected to the outlet spray holes 20 of the annular end portion 21 of the fuel supply channel 12 bordering the outer surface of the needle 19, and the pressure cavity of the water 17 is connected to the outlet spray holes 20 by means of a part of the water supply channel located inside the needle 19, which consists of a transverse section 22 connected to each other and the axial section 23. The transverse section 22 is located inside the pressure cavity of the water 17 parallel to the edge distant from the outlet spray holes 20 in the immediate lizosti from it or, as shown in FIG. 2, with overlapping portions of the inlets. In prototypes, the seventh fraction of the inlet diameter of section 22 is blocked.

Устройство работает следующим образом. Посредством коромысла 5 усилие от приводного кулачка 3 через винт 4 передается на плунжер 1. При подъеме коромысла 5 плунжер 1 опускается, создавая при закрытом клапане 10 повышенное давление топлива в камере 24, поступившего туда из магистрали 11. Благодаря наличию цилиндра 9 с пружиной 8 повышенное давление будет также создаваться при закрытом плунжерном клапане 13 в полости 6 заполненной водой из питающей водяной магистрали 14 под действием водяного насоса (на фиг. не показан). Топливо по топливоподводящему каналу 12 поступает в напорную его полость 16, а затем по кольцеобразной оконечной части 21 канала 12 к выходным распыляющим отверстиям 20 отталкивая от них иглу 19. В результате отхода иглы 19 поперечная секция 22 выходит из напорной полости воды 17. Входные отверстия секции 22 закрываются, что исключает доступ воды в секцию 23, и соответственно к отверстиям 20. Происходит впрыск топлива, который прекращается при подаче напряжения с выхода блока управления на клапан 10 и его открытии. Остатки топлива сливаются в сливную магистраль 25. С прекращением впрыска топлива игла 19 под действием пружины 26 продвигается к отверстиям 20, а соединение между полостью 16 и частью 21 канала 12, благодаря утолщению 27 иглы 19, прерывается. В это время поперечная секция 22 оказывается в полости 17, открывая доступ воды через секцию 23 к выходным распыляющим отверстиям 20. С подачей в этот момент напряжения с выхода блока управления на плунжерный клапан 13 водоподводящий канал 15 замыкается, вода под повышенным давлением поступает в напорную полость 17. а затем по секциям 22 и 23 к выходным отверстиям 20. Игла 19 отходит, происходит впрыск воды, а секция 22 покидает полость 17. Впрыск воды прекращается.The device operates as follows. By means of the rocker arm 5, the force from the drive cam 3 is transmitted through the screw 4 to the plunger 1. When the rocker arm 5 is lifted, the plunger 1 is lowered, creating, when the valve 10 is closed, increased fuel pressure in the chamber 24 coming from the line 11. Due to the presence of the cylinder 9, the spring 8 pressure will also be created when the plunger valve 13 is closed in the cavity 6 filled with water from the supply water line 14 under the action of a water pump (not shown in Fig.). Fuel through the fuel supply channel 12 enters its pressure cavity 16, and then through the annular end part 21 of the channel 12 to the outlet spray holes 20 pushing the needle away from them 19. As a result of the departure of the needle 19, the transverse section 22 leaves the pressure cavity of the water 17. Inlet openings of the section 22 are closed, which eliminates the access of water to section 23, and accordingly to the holes 20. Fuel injection occurs, which stops when voltage is applied from the output of the control unit to valve 10 and opened. The remaining fuel merges into the drain line 25. With the cessation of fuel injection, the needle 19 under the action of the spring 26 moves to the holes 20, and the connection between the cavity 16 and part 21 of the channel 12, due to the thickening 27 of the needle 19, is interrupted. At this time, the transverse section 22 is in the cavity 17, allowing water to be accessed through the section 23 to the outlet spray holes 20. With this moment, the voltage from the control unit output to the plunger valve 13 is closed, the water supply channel 15 closes, water under increased pressure enters the pressure cavity 17. and then through sections 22 and 23 to the outlet openings 20. Needle 19 leaves, water is injected, and section 22 leaves cavity 17. Water injection is stopped.

Многочисленные испытания и расчет показали, что оптимальный режим работы двигателя достигается, когда топливоподводящий канал 12 и его часть 21 шире водоподводящего канала 15 и его секций 22 и 23, а точнее, когда отношение площади поперечного сечения топливоподводящего канала - S_т к площади поперечного сечения водоподводящего канала - S_в удовлетворяет условию: 40<S_т/S_в<45.Numerous tests and calculations showed that the optimal engine operation mode is achieved when the fuel supply channel 12 and its part 21 are wider than the water supply channel 15 and its sections 22 and 23, or rather, when the ratio of the cross-sectional area of the fuel supply channel is S _t to the cross-sectional area of the water supply channel - S _in satisfies the condition: 40 <S _t / S _in <45.

По результатам испытаний средний расход топлива при побеге седельного тягача Cummins N217 с установленной предлагаемой насос-форсункой 110000 км уменьшился на 13 процентов, мощность двигателя по результатам измерений на тормозном стенде выросла на 11 процентов, а сажевая эмиссия снизилась на 48 процентов.According to the test results, the average fuel consumption during the escape of the Cummins N217 tractor unit with the proposed pump injector 110,000 km installed decreased by 13 percent, the engine power according to the results of measurements on the brake stand increased by 11 percent, and soot emission decreased by 48 percent.

Claims

1. A nozzle pump of a diesel internal combustion engine, comprising a plunger equipped with a spring with a spring function that is mechanically connected through a screw with a ball head and a rocker arm with a camshaft drive cam with the function of creating excessive fuel pressure when moving in the direction of the combustion chamber, a fuel solenoid valve connected to the output of the control unit from the fuel supply line to the fuel supply channel and the atomizer with a movable locking element in the form of a needle, designed to be unlocked and locked I inflow of fuel from the pressure head cavity of the fuel connected to the fuel supply channel through the annular end part of this channel outside the needle to the outlet spray holes, characterized in that it is equipped with a solenoid valve for supplying water from the water supply line through the cavity in the plunger to the other output of the control unit which is placed with the possibility of movement along its axial rod, a spring-loaded cylinder with an axial hole, and a water supply channel in additionally the water pressure cavity provided in the atomizer, and the needle is provided with a terminal inner part of the water supply channel from the water pressure cavity to the outlet spray holes, consisting of transverse and axial sections connected to each other, and the transverse section is installed inside the water pressure cavity with the possibility of exit from it when the fuel supply is unlocked channel.

2. The nozzle pump of a diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the location of the pressure cavity of the water inside the atomizer is distant from the location of the pressure cavity of the fuel from the spray holes, and the transverse section of the inner part of the water supply channel is parallel to the remote from the outlet spray holes to its edge in the immediate vicinity of it or with overlapping part of the inlet openings of this section.

3. The nozzle pump of a diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the water supply solenoid valve is a plunger type valve, and the ratio of the cross-sectional area of the fuel supply channel - S to the cross-sectional area of the water supply channel - Sв satisfies the condition: 40 <St / S <45.