RU2119088C1

RU2119088C1 - Nozzle for diesel engine

Info

Publication number: RU2119088C1
Application number: RU96114613A
Authority: RU
Inventors: М.Н. Кухарев; В.Д. Бурдыкин; А.В. Грибанов
Original assignee: Воронежский государственный аграрный университет им.К.Д.Глинки
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; diesel engine fuel systems. SUBSTANCE: nozzle has hollow body with fuel feed and fuel drain channel, hollow spray tip with nozzle orifices, shutoff needle spring loaded through spindle and arranged in spray tip body space with ring clearance between cylindrical guide portion of needle and inner surface of spray tip, and resilient member made of elastomer. Spindle has inner space accommodating a rod installed with radial clearance. Resilient member is arranged in radial clearance and is rigidly coupled with surface of rod and inner surface of spindle space, with clearance left between end face surface of rod and bottom surface of spindle space. Outer surface of rod and inner surface of spindle space can be made in form of truncated cone. Outer surface of rod and inner surface of spindle space can be made stepped. EFFECT: optimization of injection process, enhanced reliability and increased service life of nozzle, enhanced stability of regulation of injection commencement pressure. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах подачи топлива дизельных двигателей. The invention relates to the field of engine building and can be used in fuel supply systems of diesel engines.

Известна форсунка для дизеля с распылителем, содержащая корпус форсунки, распылитель с запорной иглой, запорную пружину, между торцом которой и тарелкой пружины установлена демпфирующая прокладка из эластомера, например из полиамида. Прокладка гасит собственные колебания запорной пружины, возникающие при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя и снижает возможность подскакивания запорной иглы на седле и подвпрыска топлива. A known nozzle for a diesel engine with a sprayer comprising a nozzle body, a sprayer with a locking needle, a locking spring, between the end of which and the spring plate there is a damping pad made of an elastomer, for example, polyamide. The gasket damps the natural oscillations of the locking spring that occur at a high engine speed and reduces the possibility of jumping the locking needle on the saddle and fuel injection.

Недостатком известной форсунки является ограниченная площадь взаимодействия прокладки из эластомера с торцом запорной пружины и с тарелкой пружины, что связано с необходимостью использования эластомера с повышенной твердостью. Из-за повышенной твердости эластомера теряется эластичность прокладки и сводится к минимуму демпфирующий эффект. Большие удельные давления между прокладкой из эластомера и торцом запорной пружины и тарелкой пружины приводят к повышенным износам соприкасающихся поверхностей и к снижению стабильности регулировки давления начала впрыскивания форсунки. A disadvantage of the known nozzle is the limited interaction area of the elastomer gasket with the end face of the locking spring and with the spring plate, which is associated with the need to use an elastomer with increased hardness. Due to the increased hardness of the elastomer, the elasticity of the gasket is lost and the damping effect is minimized. High specific pressures between the gasket of the elastomer and the end face of the locking spring and the spring plate lead to increased wear of the contacting surfaces and to a decrease in the stability of the adjustment of the pressure at the beginning of injection of the nozzle.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является форсунка для дизельного двигателя с распылителем, содержащая полый корпус, в котором размещена подпружиненная запорная игла с цилиндрической направляющей и запорной поверхностями, между цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса выполнен кольцевой зазор, в который залит уплотняющий элемент из эластомера, жестко связанный с цилиндрической направляющей поверхностью запорной иглы и внутренней поверхностью корпуса, цилиндрическая направляющая поверхность запорной иглы и внутренняя поверхность корпуса снабжены насечкой и поясками. Of the known closest to the claimed technical essence and the achieved positive effect is a nozzle for a diesel engine with a sprayer containing a hollow body in which a spring-loaded locking needle with a cylindrical guide and locking surfaces is placed, an annular ring is made between the cylindrical guide surface of the locking needle and the inner surface of the housing the gap in which the sealing element of elastomer is poured, rigidly connected to the cylindrical guide surface th needle and the inner surface of the body, the cylindrical guide surface of the locking needle and the inner surface of the body are provided with a notch and girdles.

Недостатком известного распылителя форсунки является отсутствие возможности его разборки для проведения технического обслуживания. Кроме того, наличие одного цилиндрического пояска в нижней части распылителя не обеспечивает центрацию посадочного конуса запорной иглы относительно корпуса распылителя при значительном осевом биении. Кроме того, подвижная система форсунки имеет значительную массу, что ухудшает динамику процесса впрыскивания. A disadvantage of the known atomizer nozzle is the lack of disassembly for maintenance. In addition, the presence of one cylindrical girdle in the lower part of the atomizer does not provide centering of the landing cone of the locking needle relative to the atomizer body with significant axial runout. In addition, the movable nozzle system has a significant mass, which impairs the dynamics of the injection process.

Технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение оптимизации процесса впрыскивания, повышение надежности и долговечности форсунки, повышение стабильности регулировки давления начала впрыскивания за счет разделения массы подвижных деталей форсунки на две части и введения между ними демпфирующего упругого элемента. The technical task of the invention is to optimize the injection process, increase the reliability and durability of the nozzle, increase the stability of pressure adjustment of the beginning of the injection by dividing the mass of the moving parts of the nozzle into two parts and introducing a damping elastic element between them.

Техническая задача решается за счет того, что в форсунке для дизеля, содержащей полый корпус с топливоподводящим и топливосливным каналами, полый распылитель с сопловыми отверстиями, подпружиненную через штангу запорную иглу, размещенную в полости распылителя с концевым зазором между цилиндрической направляющей частью иглы и внутренней поверхностью распылителя, и упругий элемент из эластомера, в соответствии с заявляемым изобретением штанга снабжена внутренней полостью, в которой с радиальным зазором установлен стержень, а упругий элемент размещен в радиальном зазоре и жестко связан с поверхностью стержня и внутренней поверхностью полости штанги, при этом между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги выполнен зазор. The technical problem is solved due to the fact that in the nozzle for a diesel engine containing a hollow body with fuel supply and fuel drain channels, a hollow atomizer with nozzle holes, a locking needle spring-loaded through the rod, placed in the cavity of the atomizer with an end gap between the cylindrical guide part of the needle and the inner surface of the atomizer , and the elastic element of elastomer, in accordance with the claimed invention, the rod is provided with an internal cavity in which a rod is installed with a radial clearance, and the elastic ement disposed radially gap and rigidly connected with the rod surface and inner surface of the cavity of the rod, the rod between the end surface and the bottom surface of the cavity bar a gap.

Техническая задача решается также за счет того, что наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги могут иметь форму усеченного конуса. The technical problem is also solved due to the fact that the outer surface of the rod and the inner surface of the cavity of the rod can be in the form of a truncated cone.

Техническая задача решается также за счет того, что наружная поверхность стержня и внутренняя поверхность полости штанги могут быть выполнены ступенчатыми. The technical problem is also solved due to the fact that the outer surface of the rod and the inner surface of the cavity of the rod can be made stepwise.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - заявляемая форсунка для дизеля, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант штанги в сборе со стержнем в форме усеченного конуса, продольный разрез; на фиг. 3 - вариант штанги в сборе со стержнем ступенчатой формы, продольный разрез. The invention is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 - the inventive nozzle for a diesel engine, a longitudinal section; in FIG. 2 - a variant of the rod assembly with a rod in the form of a truncated cone, a longitudinal section; in FIG. 3 - version of the rod assembly with a step-shaped rod, a longitudinal section.

Заявляемая форсунка для дизеля содержит полый корпус 1 со штуцером подачи топлива 2 и штуцером слива топлива 3, корпус распылителя 4 с размещенной в нем запорной иглой 5, сопловыми отверстиями 6 и подыгольной полостью 7, с топливоподводящим каналом 8 и топливосливным каналом 9, штангу 10, сопряженную с запорной иглой 5 с одной стороны и с запорной пружиной 11 - с другой стороны, регулировочный стакан 12 с контрагайкой 13. Корпус распылителя 4 к корпусу форсунки 1 прижимается гайкой 14 в определенном положении и фиксируется в нем штифтом 15. Штанга 10 имеет полость, в которой коаксиально размещен стержень 16 с радиальным зазором, в котором размещен упругий элемент 17 из эластомера, жестко связанный с наружной боковой поверхностью полости штанги 19, а между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги предусмотрен зазор. Упругий элемент 17 удерживается в полости штанги 10 и удерживает стержень 16 в результате адгезионного сцепления эластомера с поверхностями 18 стержня и 19 штанги. Поскольку упругий элемент 17 при работе форсунки подвергается знакопеременным деформациям сдвига и нагревается за счет внутреннего трения, то в заявляемой конструкции обеспечиваются оптимальные условия теплоотвода, так как площадь теплопередачи от эластомера к штанге, омываемой сливаемым топливом, весьма значительная. The inventive nozzle for a diesel engine comprises a hollow body 1 with a fuel supply fitting 2 and a fuel drain fitting 3, a sprayer housing 4 with a locking needle 5 located therein, nozzle holes 6 and a needle cavity 7, with a fuel supply channel 8 and a fuel discharge channel 9, a rod 10, coupled with the locking needle 5 on the one hand and with the locking spring 11 on the other hand, the adjusting cup 12 with a lock nut 13. The spray gun housing 4 is pressed against the nozzle housing 1 by the nut 14 in a certain position and fixed in it by a pin 15. The rod 10 has a cavity in which the rod 16 with a radial clearance is coaxially placed, in which an elastic element 17 of elastomer is placed rigidly connected to the outer lateral surface of the rod cavity 19, and a gap is provided between the end surface of the rod and the bottom surface of the rod cavity. The elastic element 17 is held in the cavity of the rod 10 and holds the rod 16 as a result of adhesive adhesion of the elastomer to the surfaces 18 of the rod and 19 of the rod. Since the elastic element 17 during the operation of the nozzle is subjected to alternating shear deformations and is heated due to internal friction, the claimed design provides optimal heat removal conditions, since the heat transfer area from the elastomer to the rod washed by the fuel being drained is very significant.

Предусмотренный в конструкции зазор между торцовой поверхностью стержня и донной поверхностью полости штанги должен быть больше деформации сдвига упругого элемента при максимально возможных усилиях, передаваемых штангой. Толщина упругого элемента и его длина определяются из условия соблюдения допустимых напряжений сдвига используемого материала упругого элемента при знакопеременной динамической нагрузке. The gap provided in the design between the end surface of the rod and the bottom surface of the rod cavity should be greater than the shear strain of the elastic element at the maximum possible forces transmitted by the rod. The thickness of the elastic element and its length are determined from the condition that the permissible shear stresses of the used material of the elastic element are observed under alternating dynamic load.

Регулирование давления начала впрыскивания форсунки осуществляется посредством ввинчивания регулировочного стакана 12 в отверстие верхней части корпуса форсунки 1. Фиксирование регулировки осуществляется посредством контрагайки 13. The regulation of the pressure at the beginning of the injection of the nozzle is carried out by screwing the adjustment cup 12 into the hole in the upper part of the nozzle body 1. The adjustment is fixed by means of the lock nut 13.

Заявляемая форсунка для дизеля работает следующим образом. The inventive nozzle for a diesel engine operates as follows.

Топливо подается по топливоподводящему каналу 8 в подыгольную полость 7. При достижении давления топлива в корпусе форсунки 1 уровня давления начала впрыскивания запорная игла 5, преодолевая усилие запорной пружины 11, передаваемое через штангу 10, упругий элемент 17 и стержень 16, поднимается, открывая доступ топлива к распыливающим сопловым отверстиям 6. Происходит впрыскивание топлива в цилиндр дизеля. Fuel is supplied through the fuel supply channel 8 to the needle room 7. Upon reaching the fuel pressure in the nozzle body 1 of the pressure level of the beginning of injection, the locking needle 5, overcoming the force of the locking spring 11 transmitted through the rod 10, the elastic element 17 and the rod 16, rises, allowing fuel access to spray nozzle openings 6. Fuel is injected into the diesel cylinder.

При прекращении подачи топлива насосом давление в подыгольной полости 7 снижается, запорная игла 5 под действием упругих деформаций пружины 11 и упругого элемента 17 опускается, перекрывая доступ топлива к распыливающим сопловым отверстиям 6. Впрыскивание топлива в цилиндр дизеля прекращается. В процессе опускания запорной иглы 5 при снижении давления топлива в подыгольной полости 7 на всю подвижную систему форсунки, состоящей из пружины, нажимной штанги в сборе и запорной иглы, действуют значительные силы инерции, благодаря которым, за счет снижения усилия деформации сдвига упругого элемента 17 происходит перемещение стержня 16 относительно штифта 10 в сторону сопловых отверстий распылителя при одновременном движении всей подвижной системы форсунки в ту же сторону. В момент касания запорной иглой 5 гнезда корпуса распылителя в процессе окончания впрыскивания сила удара определяется массой запорной иглы 5, массой стержня 16 и половиной массы упругого элемента 17. В этот момент исключается влияние массы запорной пружины 11, корпуса штанги 10 и половины массы упругого элемента 17 на силу удара запорной иглы о поверхность гнезда корпуса распылителя. В вариантах, показанных на фиг. 2 и 3, корпус штанги 10 и стержень 16 выполнены в форме усеченных конусов или ступенчатой формы, что позволяет дополнительно снизить массу в процессе окончания впрыскивания и уменьшить длину упругого элемента за счет изменения характера напряжения в нем. Напряжения сдвига при этом заменяются на сложные напряжения сдвига со сжатием. When the fuel is cut off by the pump, the pressure in the needle room 7 decreases, the locking needle 5 under the action of elastic deformations of the spring 11 and the elastic element 17 is lowered, blocking the access of fuel to the spray nozzle openings 6. Fuel injection into the diesel cylinder stops. In the process of lowering the locking needle 5 while reducing the fuel pressure in the needle room 7 over the entire movable nozzle system, consisting of a spring, the pressure rod assembly and the locking needle, significant inertial forces act, due to which, by reducing the shear strain force of the elastic element 17, the movement of the rod 16 relative to the pin 10 in the direction of the nozzle holes of the spray gun while moving the entire movable nozzle system in the same direction. At the moment of touching the locking needle 5 of the spray gun housing during the end of injection, the impact force is determined by the mass of the locking needle 5, the mass of the rod 16 and half the mass of the elastic element 17. At this point, the influence of the mass of the locking spring 11, the rod body 10 and half the mass of the elastic element 17 is excluded on the impact force of the locking needle on the surface of the spray gun housing. In the embodiments shown in FIG. 2 and 3, the body of the rod 10 and the rod 16 are made in the form of truncated cones or a stepped shape, which can further reduce the mass at the end of injection and reduce the length of the elastic element by changing the nature of the stress in it. Shear stresses are replaced with complex shear stresses with compression.

Таким образом, в предложенных конструкциях в процессе окончания впрыскивания сила удара будет определяться массой, в сумме составляющей меньше половины всей массы подвижных деталей форсунки. Колебательные процессы в подвижной системе, в том числе и собственные колебания запорной пружины, при работе форсунки будут демпфироваться упругим элементом 17, благодаря чему снижается возможность подскакивания запорной иглы на седле в процессе окончания впрыскивания топлива и исключается появление подвпрысков топлива. Thus, in the proposed constructions, at the end of injection, the impact force will be determined by the mass, which in total amounts to less than half the entire mass of the moving parts of the nozzle. Oscillatory processes in the moving system, including the natural oscillations of the locking spring, during operation of the nozzle will be damped by the elastic element 17, which reduces the possibility of jumping of the locking needle on the saddle during the end of fuel injection and eliminates the occurrence of fuel injection.

Введение упругого элемента значительно уменьшает массу подвижных деталей форсунки, улучшает динамику процесса окончания впрыскивания, что приводит к повышению стабильности и надежности работы, а также к повышению экономичности дизеля. Снижение массы подвижных деталей форсунки в момент удара в конце процесса впрыскивания снижает наклеп соударяющихся поверхностей запорной иглы и гнезда корпуса распылителя, в результате чего уменьшается их износ и повышается стабильность работы форсунки. The introduction of an elastic element significantly reduces the mass of the moving parts of the nozzle, improves the dynamics of the process of the end of injection, which leads to increased stability and reliability, as well as to increased efficiency of the diesel engine. Reducing the mass of the moving parts of the nozzle at the time of impact at the end of the injection process reduces the hardening of the colliding surfaces of the locking needle and the nozzle housing, resulting in reduced wear and increased stability of the nozzle.

Claims

1. A nozzle for a diesel engine comprising a hollow body with fuel supply and fuel drain channels, a hollow atomizer with nozzle holes, a locking needle spring-loaded through the rod, placed in the cavity of the atomizer with an annular gap between the cylindrical guide part of the needle and the inner surface of the atomizer, and an elastic element made of elastomer, characterized in that the rod is provided with an internal cavity in which a rod is installed with a radial clearance, and the elastic element is placed in the radial clearance and is rigidly connected to the surface w rod and the inner surface of the cavity of the rod, the rod between the end surface and the bottom surface of the cavity bar a gap.

2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the outer surface of the rod and the inner surface of the cavity of the rod have the shape of a truncated cone.

3. The nozzle according to claim 1, characterized in that the outer surface of the rod and the inner surface of the cavity of the rod are made stepwise.