RU2105186C1

RU2105186C1 - Diesel engine fuel injector atomizer

Info

Publication number: RU2105186C1
Application number: RU96116671A
Authority: RU
Inventors: В.Е. Лазарев; Е.А. Лазарев; А.Н. Лаврик; Г.П. Мицын; В.И. Кавьяров
Original assignee: Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: fuel injector atomizer includes body, needle and heat-protective shield with orifices for passage of fuel in injection embracing the atomizer tip at clearance. Formed in body under heat shield are segment air cavities smoothly distributed over cylindrical surface of body and interconnected by means of additional circular air cavity. Bottom portion of shield forms separate air cavity isolated form other cavities and bounded by surfaces of tip and shield. Bottom portion of shield is provided with drain hole. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности дизелестроения, где используются традиционная топливоподающая и газоподающая аппаратура, содержащая топливоподающую форсунку с распылителем для впрыскивания жидкого топлива. The invention relates to the field of engine building, in particular diesel engine building, where traditional fuel supply and gas supply equipment are used, comprising a fuel supply nozzle with a spray for injecting liquid fuel.

Одним из факторов, ограничивающих дальнейшее, форсирование дизелей по мощности и повышение долговечности, является высокая температура распылителя, обуславливающая преждевременное коксование сопловых отверстий, зависание иглы и износ запирающего конуса иглы. Особенно заметно эти дефекты в работе распылителя проявляются в газодизеле, где малые расходы запального жидкого топлива снижают эффективность охлаждения им распылителя. One of the factors limiting further, forcing diesel engines in terms of power and increasing durability, is the high temperature of the atomizer, which causes premature coking of the nozzle holes, sticking of the needle and wear of the locking cone of the needle. These defects in the atomizer operation are especially noticeable in the gas diesel engine, where the low consumption of the ignition liquid fuel reduces the cooling efficiency of the atomizer.

Известно устройство для распыливания топлива, например в двигателе внутреннего сгорания, содержащее корпус распылителя, с защитным кожухом, в котором для уменьшения интенсивности теплоотвода к распылителю в кожухе размещен теплозащитный стакан [1]. Однако, оно малоэффективно в связи с неполной защитой носика распылителя. A device for spraying fuel, for example, in an internal combustion engine, comprising a housing of the atomizer, with a protective casing, in which to reduce the intensity of heat removal to the atomizer in the casing is placed a heat shield [1]. However, it is ineffective due to the incomplete protection of the nozzle of the atomizer.

Известно устройство для тепловой защиты распылителей форсунки, содержащие кожух, закрепленный на корпусе распылителя с круговым зазором, в котором располагается теплозащитный материал, и имеющий отверстия для прохода топлива при впрыскивании [2]. Однако под воздействием высоких температур рабочих газов и деформаций кожуха и корпуса распылителя теплозащитный материал теряет свои свойства, разрушается и закрывает отверстия для прохода топлива. Кроме того заполнение кругового зазора теплозащитным материалом требует специальной сложной технологии производства и сборки, часто экономически невыгодной. A device is known for thermal protection of atomizers of nozzles, comprising a casing fixed to the atomizer body with a circular gap, in which heat-shielding material is located, and having openings for fuel passage during injection [2]. However, under the influence of high temperatures of working gases and deformations of the casing and the atomizer body, the heat-shielding material loses its properties, collapses and closes the holes for fuel passage. In addition, filling a circular gap with heat-shielding material requires special sophisticated production and assembly technology, often economically disadvantageous.

В основу изобретения положена техническая задача: за счет снижения температуры корпуса распылителя повысить надежность и эффективность его работы, а также позволить отказаться от использования специальных теплозащитных материалов. The invention is based on a technical problem: by reducing the temperature of the atomizer body, to increase the reliability and efficiency of its operation, as well as to abandon the use of special heat-shielding materials.

Другими задачами изобретения являются повышение эффективности тепловой защиты распылителя, а также предотвращение накопления и последующего коксования топлива в сопловых отверстиях форсунки. Other objectives of the invention are to increase the efficiency of thermal protection of the atomizer, as well as preventing the accumulation and subsequent coking of fuel in the nozzle holes of the nozzle.

Указанная задача решается тем, что в распылителе содержащем корпус, иглу и теплозащитный экран (кожух) с отверстиями для прохода топлива при впрыскивании, установленный на корпусе и выполненный с донной частью, охватывающей носок распылителя с зазором, согласно изобретению, под экраном в корпусе распылителя образованы сегментные воздушные полости, расположенные равномерно на цилиндрической поверхности корпуса, и соединены между собой дополнительной кольцевой воздушной полостью. This problem is solved in that in the spray gun comprising a housing, a needle and a heat shield (casing) with holes for the passage of fuel during injection, mounted on the housing and made with a bottom part covering the nozzle toe with a gap according to the invention, formed under the screen in the spray housing segmented air cavities located uniformly on the cylindrical surface of the housing and interconnected by an additional annular air cavity.

Для повышения эффективности тепловой зашиты донная часть экрана образует отдельную, изолированную от других полостей воздушную полость, ограниченную поверхностями носика корпуса и экрана. To increase the efficiency of thermal protection, the bottom of the screen forms a separate air cavity isolated from other cavities, bounded by the surfaces of the nose of the case and the screen.

С целью предотвращения накопления и последующего коксования топлива в отдельной изолированной полости в донной части экрана выполнено дренажное отверстие. In order to prevent the accumulation and subsequent coking of fuel in a separate isolated cavity in the bottom of the screen, a drainage hole is made.

В процессе работы дизеля, часть тепла, вырабатываемого при сгорании топлива воспринимается поверхностью теплозащитного экрана. Образованная в донной части экрана изолированная воздушная полость препятствует свободному распространению тепла по поверхности корпуса распылителя. Распространению тепла к игле распылителя препятствуют также и расположенные равномерно на цилиндрической поверхности корпуса распылителя сегментные воздушные полости, однако организация рабочего процесса дизеля может быть такова, что количество воспринимаемого экраном тепла может быть неравномерным по цилиндрической поверхности последнего, например, в случае несовпадения осей распылителя и цилиндра двигателя. В связи с этим, в корпусе распылителя выполнена дополнительная кольцевая воздушная полость, обеспечивающая свободную циркуляцию воздуха между сегментными полостями расположенными на цилиндрической поверхности корпуса распылителя и способствующая выравниванию температур воздуха в полостях. During the operation of the diesel engine, part of the heat generated during the combustion of fuel is perceived by the surface of the heat shield. An isolated air cavity formed in the bottom of the screen prevents the free flow of heat over the surface of the atomizer body. Segmental air cavities located evenly on the cylindrical surface of the spray gun’s body also prevent the heat from spreading to the sprayer’s needle, however, the organization of the diesel engine’s working process can be such that the amount of heat perceived by the screen can be uneven over the cylindrical surface of the latter, for example, in case of mismatch between the sprayer and cylinder axes engine. In this regard, an additional annular air cavity is made in the atomizer body, which provides free air circulation between the segment cavities located on the cylindrical surface of the atomizer body and helps to equalize the air temperatures in the cavities.

Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить снижение температуры распылителя за счет эффективного экранирования без уменьшения срока службы и надежности тепловой защиты. Thus, the proposed technical solution allows to reduce the temperature of the atomizer due to effective shielding without reducing the service life and reliability of thermal protection.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для тепловой защиты распылителя форсунки, на фиг.2 - вид по А-А, на фиг.3 - вид по Б-Б. The invention is illustrated in the drawing, where Fig.1 shows a General view of the device for thermal protection of the atomizer nozzle, Fig.2 is a view along aa, Fig.3 is a view along bb.

Устройство состоит из корпуса 1 распылителя, иглы 2 и теплозащитного экрана 3, под которым образованы сегментные воздушные полости A, B и C, расположенные равномерно на цилиндрической поверхности корпуса 1. Сегментные воздушные полости A, B и C соединены между собой дополнительной кольцевой воздушной полостью D. В корпусе 1 расположены каналы для подвода топлива. Донная часть теплозащитного экрана 3, закрывающая носик корпуса, в котором расположены 4 сопловые отверстия 5, и имеющая отверстия 8 для прохода топлива при впрыскивании, образует отдельную воздушную полость E, ограниченную поверхностями носика корпуса и экрана и имеет дренажное отверстие 7. The device consists of a spray gun housing 1, a needle 2, and a heat shield 3, under which segmented air cavities A, B, and C are formed, which are uniformly located on the cylindrical surface of the housing 1. Segment air cavities A, B, and C are interconnected by an additional annular air cavity D . In the housing 1 are channels for supplying fuel. The bottom part of the heat shield 3, covering the nose of the casing, in which 4 nozzle openings 5 are located, and having openings 8 for the passage of fuel during injection, forms a separate air cavity E bounded by the surfaces of the nose of the casing and the screen and has a drainage hole 7.

Работает устройство следующим образом. Газы с высокой температурой при сгорании топлива в цилиндре дизеля омывают теплозащитный экран распылителя, отдавая ему тепло, наиболее интенсивно в нижней части, поскольку последняя непосредственно выступает на огневую поверхность головки блока. Отдельная, изолированная воздушная полость E затрудняет передачу тепла от теплозащитного экрана 3 к корпусу 1 и далее игле 2 в связи малой теплопроводностью воздуха, находящегося в ней. Верхняя цилиндрическая часть теплозащитного экрана также воспринимая тепло рабочих газов и передает его цилиндрической поверхности корпуса распылителя. Однако интенсивность и количество передаваемого тепла существенно снижается благодаря сегментным воздушным полостям A, B и C, в которых находящийся воздух препятствует процессу теплопередачи. Дополнительная воздушная полость D, соединяя сегментные полости между собой, обеспечивает свободную циркуляцию в них воздуха для равномерного по окружности теплового состояния распылителя. Выполненное в донной части экрана дренажное отверстие 7 способствует предотвращению накопления и последующего коксования топлива в отдельной изолированной полости E, обеспечивая беспрепятственный выход топлива из полости E в камеру сгорания дизеля. The device operates as follows. Gases with a high temperature during fuel combustion in the diesel cylinder wash the heat shield of the atomizer, giving it heat, most intensively in the lower part, since the latter directly protrudes onto the firing surface of the head of the block. A separate, isolated air cavity E makes it difficult to transfer heat from the heat shield 3 to the housing 1 and further to the needle 2 due to the low thermal conductivity of the air contained therein. The upper cylindrical part of the heat shield also senses the heat of the working gases and transfers it to the cylindrical surface of the atomizer body. However, the intensity and amount of heat transferred is significantly reduced due to segmented air cavities A, B and C, in which the air present interferes with the heat transfer process. The additional air cavity D, connecting the segmented cavities with each other, provides free circulation of air in them for a uniform thermal state of the atomizer around the circumference. The drainage hole 7 made in the bottom of the screen helps to prevent the accumulation and subsequent coking of fuel in a separate isolated cavity E, providing unhindered exit of fuel from the cavity E into the diesel combustion chamber.

В местах соприкосновения теплозащитного экрана 3 с корпусом 1 охлаждение последнего осуществляется топливом проходящим по каналам 4 корпуса. Охлаждение теплозащитного экрана происходит свежим зарядом в процессе впуска и продувки цилиндра. In places of contact of the heat shield 3 with the housing 1, the cooling of the latter is carried out by fuel passing through the channels 4 of the housing. The heat shield is cooled by a fresh charge during the inlet and purge of the cylinder.

Таким образом, предлагаемое устройство может эффективно использоваться в дизелях с целью защиты распылителя топливоподающей форсунки от вредных воздействий высокой температуры. Thus, the proposed device can be effectively used in diesel engines to protect the atomizer of the fuel-supply nozzle from the harmful effects of high temperature.

Claims

1. The atomizer of the fuel supply nozzle of the diesel engine, comprising a housing, a needle and a heat shield with holes for the passage of fuel during injection, mounted on the housing and made with a bottom part covering the nozzle toe with a gap, characterized in that segmented air cavities are formed under the screen in the atomizer housing located evenly on the cylindrical surface of the housing, and interconnected by an additional annular air cavity.

2. The sprayer according to claim 1, characterized in that the bottom of the screen forms a separate, isolated from other cavities, air cavity bounded by the surfaces of the nozzle of the sprayer housing and the screen.

3. The sprayer according to claims 1 and 2, characterized in that a drainage hole is made in the bottom of the screen.