RU2126095C1

RU2126095C1 - Injector for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2126095C1
Application number: RU96118505A
Authority: RU
Inventors: Квордруп Йенсен Финн
Original assignee: Ман Б Энд В Диесель А/С
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1999-02-10
Also published as: HRP950445A2; DE69500259T2; WO1996005425A1; CN1060250C; FI107470B; JPH10503820A; ES2101609T3; NO970494L; NO306793B1; HRP950445B1; EP0733163B1; NO970494D0; DK171216B1; KR970703488A; DE69500259D1; EP0733163A1; CN1155324A; AU3161295A; JP3090473B2; PL176852B1

Abstract

FIELD: engine engineering, in particular, fuel equipment of internal combustion engine. SUBSTANCE: injector has a through fuel duct coming out to nozzle. A compression spring acts upon the valve slide moving longitudinally in the direction of valve closing. The first piston positioned on one end of the compression spring, together with the fixed component, determines the boundaries of the first pressure chamber, which communicates with the fuel duct by means of another duct. The boundaries of the second pressure chamber are determined by the first and second pistons. When the first piston under the fuel pressure in the first chamber moves from the extreme position at a minimum volume in the chamber, connection for passage of flow between the two chambers gets open, and pressure is built up in the second chamber. Build-up of pressure in the chambers results in automatic loading of the compression spring. When the nozzle is closed, fuel enclosed in the second chamber, holds the compression spring in loaded condition. EFFECT: enhanced opening pressure at enhanced engine loads. 7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к форсунке, предназначенной для двигателя внутреннего сгорания, в частности для большого двухтактного дизельного двигателя, содержащей наружный корпус для монтажа в крышке цилиндра и сквозной канал для прохода топлива, выходящий в сопло, а также содержащей клапан, который имеет возможность перемещения в продольном направлении в своей направляющей детали, при этом на него осуществляется воздействие в направлении седла посредством предварительно нагруженной и работающей на сжатие пружины, а также в противоположном направлении посредством давления топлива в топливном канале, первый поршень, который может перемещаться в корпусе в осевом направлении, располагается с одного конца пружины сжатия и имеет первую поверхность, которая обращена в направлении от пружины, и совместно с неподвижным компонентом определяет границы первой камеры давления, которая сообщается с топливным каналом посредством другого канала, при этом упомянутая пружина сжатия смещает первый поршень в направлении крайнего положения с минимальным объемом топлива в первой камере давления. The invention relates to an injector intended for an internal combustion engine, in particular for a large two-stroke diesel engine, comprising an outer casing for mounting in the cylinder cover and a through passage for the passage of fuel exiting the nozzle, and also containing a valve that can be moved in the longitudinal direction in its guide part, while acting on it in the direction of the saddle by means of a pre-loaded and compressive spring, as well as in the opposite direction m direction by means of fuel pressure in the fuel channel, the first piston, which can be axially moved in the housing, is located at one end of the compression spring and has a first surface that faces away from the spring and together with the fixed component defines the boundaries of the first pressure chamber, which communicates with the fuel channel through another channel, while said compression spring biases the first piston in the direction of the extreme position with a minimum amount of fuel in the first chamber for avleniya.

В такой форсунке, описанной в датском патенте N 152619, соответствующем японскому патенту N 1851989, канал, идущий от канала для прохода топлива к первой камере давления, конструируется в виде дроссельного канала, так что давление в камере с задержкой отслеживает текущее давление в канале для прохода топлива. Когда в течение периода впрыска давление топлива повышается, также повышается давление в камере, при этом первый поршень прижимается в направлении пружины, работающей на закрытие, и повышает усилие, с которым пружина действует на клапан в направлении его седла, что увеличивает давление закрытия форсунки. In such an injector described in Danish Patent No. 152619 corresponding to Japanese Patent No. 1851989, the channel going from the fuel passage to the first pressure chamber is designed as a throttle channel, so that the pressure in the chamber with a delay tracks the current pressure in the passage for passage fuel. When the fuel pressure rises during the injection period, the pressure in the chamber also rises, while the first piston is pressed in the direction of the closing spring and increases the force with which the spring acts on the valve in the direction of its seat, which increases the nozzle closing pressure.

При этом решается проблема, заключающаяся в том, что давление закрытия, то есть давление, при котором клапан перемещается к своему седлу в конце периода подачи, обычно меньше давления открытия, то есть давления в канале для прохода топлива, при котором клапан приподнимается со своего седла в начале периода подачи. Более низкое давление закрытия имеет место вследствие того, что в закрытом положении форсунки давление топлива действует на эффективную площадь клапана, которая меньше, чем в том случае, когда клапан находится в открытом положении, если давление также действует на площадь клапана под поверхностью седла. This solves the problem that the closing pressure, i.e. the pressure at which the valve moves to its seat at the end of the supply period, is usually less than the opening pressure, i.e. the pressure in the fuel passage, at which the valve is lifted from its seat at the beginning of the filing period. A lower closing pressure is due to the fact that in the closed position of the nozzle, the fuel pressure acts on the effective area of the valve, which is less than when the valve is in the open position, if the pressure also acts on the area of the valve under the surface of the seat.

В форсунке, описанной в датском патенте, первый поршень в течение периода подачи и непосредственно после него совершает непрерывные регулировочные перемещения, которые могут привести к незначительному износу направляющей поверхности поршня и последующим повышенным утечкам из камеры давления. После окончания каждого периода подачи пружина сжатия перемещает первый поршень обратно в его крайнее положение при минимальном объеме топлива в камере давления, так что на давление открытия форсунки не влияет гидравлическое нагружение пружины сжатия. In the nozzle described in the Danish patent, the first piston during the supply period and immediately after it makes continuous adjusting movements, which can lead to slight wear of the piston guide surface and subsequent increased leaks from the pressure chamber. After the end of each supply period, the compression spring moves the first piston back to its extreme position with the minimum amount of fuel in the pressure chamber, so that the hydraulic loading of the compression spring is not affected by the nozzle opening pressure.

Известно, что давление сжатия в цилиндре двигателя зависит от нагружения двигателя, так что при полной нагрузке давление значительно выше, чем при низкой нагрузке. Например, при полной нагрузке давление сжатия может составлять порядка 120 бар (118 кгс/см²), в то время как при холостой нагрузке давление сжатия составляет порядка 40 бар (39,5 кгс/см²).It is known that the compression pressure in the engine cylinder depends on engine loading, so that at full load the pressure is much higher than at low load. For example, at full load, the compression pressure can be about 120 bar (118 kgf / cm ² ), while at idle, the compression pressure is about 40 bar (39.5 kgf / cm ² ).

Когда клапан находится в закрытом положении, давление в цилиндре двигателя распространяется через отверстия сопла и далее к зоне клапана под поверхностью седла, то есть к части клапана, расположенной с сопловой стороны седла. Следовательно текущее давление сжатия действует на клапан с силой в направлении открытия. Таким образом давление сжатия, повышающееся при нагружении двигателя, приводит к падению давления открытия в известных форсунках при повышенных нагрузках двигателя. В типичной форсунке, предназначенной для больших двухтактных дизельных двигателей, давление открытия может, например, падать от 400 бар (395 кгс/см²) в режиме холостого хода до 325 бар (320 кгс/см²) при полной нагрузке двигателя. Более низкое давление открытия при полной нагрузке не способствует распылению топлива в начале периода впрыска.When the valve is in the closed position, the pressure in the engine cylinder propagates through the nozzle openings and further to the valve area below the surface of the seat, that is, to the part of the valve located on the nozzle side of the seat. Therefore, the current compression pressure acts on the valve with force in the opening direction. Thus, the compression pressure that increases when the engine is loaded leads to a drop in the opening pressure in known nozzles at high engine loads. In a typical nozzle designed for large two-stroke diesel engines, the opening pressure may, for example, drop from 400 bar (395 kgf / cm ² ) at idle to 325 bar (320 kgf / cm ² ) at full engine load. A lower opening pressure at full load does not contribute to fuel atomization at the beginning of the injection period.

При малых нагрузках двигателя давление топлива в форсунке определяется ее давлением открытия, когда топливные насосы подают такое небольшое количество топлива, что сопротивление потоку внутри сопла не оказывает влияния на давление топлива. Напротив, количество топлива, подаваемое насосами при более высоких нагрузках двигателя, настолько велико, что сопротивление потоку внутри сопла становится решающим в отношении давления топлива в форсунке, то есть в этом случае давление топлива значительно выше, чем давление открытия форсунки. At low engine loads, the fuel pressure in the nozzle is determined by its opening pressure when the fuel pumps supply such a small amount of fuel that the flow resistance inside the nozzle does not affect the fuel pressure. On the contrary, the amount of fuel supplied by the pumps at higher engine loads is so great that the flow resistance inside the nozzle becomes decisive with respect to the fuel pressure in the nozzle, that is, in this case, the fuel pressure is much higher than the nozzle opening pressure.

В известных форсунках давление открытия определяется предварительным нагружением пружины сжатия. Изготовление пружин осуществляется с определенными производственными допусками, которые приводят к тому, что не все топливные форсунки в двигателе внутреннего сгорания будут отрегулированы на одно и то же давление открытия. Изменения давления открытия форсунок часто становятся более выраженными после продолжительного периода работы двигателя, поскольку в течение работы пружины ослабевают, то есть теряют некоторую часть своего усилия. Таким образом имеются определяемые временем изменения давления открытия форсунок, которые вынуждают проводить через постоянные промежутки времени контроль и подтягивание пружин сжатия, с тем чтобы сохранить удовлетворительную работу двигателя. Это нежелательно и связано с большой трудоемкостью. In known nozzles, the opening pressure is determined by preloading the compression spring. The manufacture of springs is carried out with certain manufacturing tolerances, which lead to the fact that not all fuel injectors in the internal combustion engine will be adjusted to the same opening pressure. Changes in the nozzle opening pressure often become more pronounced after a long period of engine operation, since the springs weaken during operation, that is, lose some of their force. Thus, there are time-dependent changes in the nozzle opening pressure, which force control and pulling up of the compression springs at regular intervals in order to maintain satisfactory engine operation. This is undesirable and is associated with great complexity.

Задача изобретения заключается в создании форсунки, которая имеет увеличенное давление открытия при повышенных нагрузках двигателя и которая требует незначительного технического обслуживания. The objective of the invention is to create a nozzle, which has an increased opening pressure at high engine loads and which requires little maintenance.

В соответствии с этой задачей форсунка согласно изобретению отличается тем, что пружина находится в обеспечивающей передачу усилия связи со вторым поршнем, имеющим вторую поверхность, которая обращена в направлении от пружины и образует торцевую стенку во второй камере давления, что при перемещении в направлении из упомянутого крайнего положения первый поршень открывает обеспечивающее прохождение потока соединение между первой и второй камерами давления, что вторая камера давления имеет большую эффективную площадь поперечного сечения, чем первая камера, и зауженный дренажный канал соединяет вторую камеру давления с дренажом. In accordance with this task, the nozzle according to the invention is characterized in that the spring is in transmitting communication forces with a second piston having a second surface that faces away from the spring and forms an end wall in the second pressure chamber, which when moving in the direction of said extreme The position of the first piston opens the flow-through connection between the first and second pressure chambers, so that the second pressure chamber has a large effective cross-sectional area than the first chamber, and a narrowed drainage channel connects the second pressure chamber to the drainage.

Как упомянуто выше, при увеличении нагрузок на двигатель давление в канале для прохода топлива растет вследствие сопротивления течению внутри сопла. Поэтому также увеличивается давление в первой камере, которое вызывает такое перемещение первого поршня, что соединение, обеспечивающее прохождение потока между первой и второй камерами давления, открывается и определенное количество топлива втекает во вторую камеру давления. Поскольку эта камера давления имеет большую эффективную площадь поперечного сечения, чем первая камера, создаваемое во второй камере давление приведет к возврату первого поршня в его крайнее положение при минимальном объеме топлива, и в то же время количество топлива во второй камере давления ограничивается, так как первый поршень перекрывает соединение между камерами. Когда второй поршень находится в обеспечивающем передачу усилия соединении с пружиной, последняя по мере заполнения камер соответственно укорачивается, за счет чего усилие пружины увеличивается. Если не учитывать небольшое количество топлива, уходящее вследствие дренирования, топливо удерживается заключенным в камере давления до тех пор, пока форсунка снова не должна быть приведена в действие для возобновления впрыскивания топлива, а следовательно сохраняется повышенная сила пружины, которая приводит как к более высокому рабочему давлению форсунки, так и к более высокому давлению закрытия. As mentioned above, with increasing loads on the engine, the pressure in the channel for the passage of fuel increases due to resistance to flow inside the nozzle. Therefore, the pressure in the first chamber also increases, which causes the first piston to move so that the connection that allows the flow to pass between the first and second pressure chambers opens and a certain amount of fuel flows into the second pressure chamber. Since this pressure chamber has a larger effective cross-sectional area than the first chamber, the pressure generated in the second chamber will return the first piston to its extreme position with a minimum fuel volume, and at the same time, the amount of fuel in the second pressure chamber is limited, since the first the piston blocks the connection between the chambers. When the second piston is in a force-transmitting connection with the spring, the latter is correspondingly shortened as the chambers fill up, thereby increasing the spring force. If you do not take into account the small amount of fuel leaving due to drainage, the fuel is held enclosed in the pressure chamber until the nozzle must again be actuated to resume fuel injection, and therefore an increased spring force is maintained, which leads to a higher working pressure nozzles, and to higher closing pressures.

Если в течение последующего периода впрыска наивысшее давление в канале для прохода топлива становится выше из-за увеличения нагрузки двигателя, давление топлива в первой камере давления создаст усилие, действующее на первый поршень, которое больше противоположного усилия, создаваемого пружиной, что приводит к перемещению первого поршня, так что соединение, обеспечивающее прохождение потока между камерами остается открытым до тех пор, пока давление, создаваемое во второй камере давления, не приведет к увеличению усилия пружины несколько большему, чем давление топлива, действующее на эффективную площадь поперечного сечения первой камеры давления. После этого увеличенная сила пружины вновь возвратит первый поршень в его крайнее положение с блокировкой соединения между камерами. If during the subsequent injection period, the highest pressure in the channel for fuel passage becomes higher due to an increase in engine load, the fuel pressure in the first pressure chamber will create a force acting on the first piston, which is greater than the opposite force created by the spring, which leads to the movement of the first piston so that the connection allowing the flow between the chambers remains open until the pressure created in the second pressure chamber leads to an increase in the spring force of several more than the fuel pressure acting on the effective cross-sectional area of the first pressure chamber. After that, the increased spring force will again return the first piston to its extreme position with the connection between the chambers blocked.

Суженный дренажный канал обеспечивает непрерывный дренаж небольшого количества топлива из второй камеры давления. Этим гарантируется, что нагружение пружины также уменьшается, когда уменьшается нагрузка двигателя, а следовательно уменьшается и наивысшее давление в канале для прохода топлива. Если нагрузка не уменьшается, то количество топлива, ушедшего вследствие дренирования, будет восполнено новым топливом в течение последующего периода впрыска, поскольку дренирование топлива приводит к небольшому снижению давления во второй камере, так что первый поршень вновь может открыть соединение, обеспечивающее прохождение потока. The narrowed drainage channel provides continuous drainage of a small amount of fuel from the second pressure chamber. This ensures that the loading of the spring also decreases when the engine load decreases, and therefore the highest pressure in the channel for the passage of fuel decreases. If the load does not decrease, the amount of fuel left due to drainage will be replenished with new fuel during the subsequent injection period, since the drainage of the fuel leads to a slight decrease in pressure in the second chamber, so that the first piston can again open the connection for the passage of flow.

Давление открытия форсунки при определенной нагрузке в верхнем нагрузочном диапазоне двигателя зависит от эффективной площади поперечного сечения первой камеры. Поскольку такая площадь может быть выполнена с весьма малыми допусками, все форсунки двигателя сами по себе будут отрегулированы на одно и то же давление открытия и закрытия, так как определяемые изготовлением различные изменения характеристик пружин, работающих на сжатие, а также разное ослабление пружин в течение периода их работы, будут уравнены сжатием пружин до тех пор, пока они не будут иметь одно и то же усилие, которое регулируется на наивысшее давление топлива в форсунке. Эта регулировка выполняется автоматически в течение работы двигателя, а за счет этого устраняется значительная часть потребности проведения периодической ручной регулировки форсунок. The nozzle opening pressure at a certain load in the upper load range of the engine depends on the effective cross-sectional area of the first chamber. Since such an area can be made with very small tolerances, all engine nozzles by themselves will be adjusted to the same opening and closing pressures, since various changes in the characteristics of compression springs determined by the manufacture, as well as different spring weakening during the period, will be adjusted their work will be balanced by compression of the springs until they have the same force, which is regulated by the highest fuel pressure in the nozzle. This adjustment is performed automatically during engine operation, and this eliminates a significant part of the need for periodic manual adjustment of nozzles.

Можно сконструировать соединение, обеспечивающее прохождение потока, с боковыми отверстиями, которые могут быть открыты или закрыты первым поршнем при его перемещении, но предпочтительно, чтобы первый поршень имел посадочную часть, которая блокирует соединение между первой и второй камерами давления посредством контакта с соответствующей посадочной частью на неподвижном компоненте. Такие посадочные части, как установлено, весьма надежны в форсунках на протяжении многих лет, причем они обеспечивают хорошее перекрытие, способное противостоять большой разности давлений. It is possible to design a connection that allows the passage of flow, with side holes that can be opened or closed by the first piston when moving it, but it is preferable that the first piston has a seating portion that blocks the connection between the first and second pressure chambers by contacting the corresponding seating portion on fixed component. Such landing parts have been found to be very reliable in nozzles for many years, and they provide good overlap that can withstand a large pressure difference.

Дренажный канал соответствующим образом может быть выполнен настолько ограниченным по размерам, что объем, уходящий в дренаж при полной нагрузке двигателя в течение цикла его работы, находится в диапазоне от половины до одной двадцатой объема топлива во второй камере давления. Если уходящее в дренаж количество топлива составляет больше половины, будет затруднительно, особенно при невысоких нагрузках двигателя, добиться желаемого повышения давления открытия, и, кроме того, перемещения поршня будут большими и частыми, поскольку вторая камера давления должна будет повторно заполняться при каждом периоде впрыска, а также при постоянной нагрузке двигателя. Если дренируемый объем составляет менее одной двадцатой, то при резком уменьшении нагрузки двигателя давление открытия будет неприемлемым образом падать. Упомянутые дренажные соотношения применяются при полной нагрузке двигателя. The drainage channel can accordingly be made so limited in size that the volume flowing into the drainage at full engine load during its operation is in the range from half to one-twentieth of the fuel volume in the second pressure chamber. If the amount of fuel leaving for drainage is more than half, it will be difficult, especially at low engine loads, to achieve the desired increase in opening pressure, and, in addition, piston movements will be large and frequent, since the second pressure chamber will have to be refilled at each injection period, as well as at constant engine load. If the drained volume is less than one twentieth, then with a sharp decrease in engine load, the opening pressure will unacceptably drop. The mentioned drainage ratios are applied at full engine load.

В одном из вариантов осуществления конструкции эффективная площадь поперечного сечения первой камеры давления может быть меньше, чем площадь открытия клапана. В результате этого первый поршень при малых нагрузках двигателя будет оставаться в крайнем верхнем положении, если давление топлива определяется давлением открытия форсунки, создаваемым только предварительным механическим нагружением пружины. Только тогда, когда при увеличении нагрузки двигателя давление топлива повышается, давление на эффективную площадь поперечного сечения первой камеры приведет к созданию силы, которая может преодолеть силу пружины и переместить первый поршень из его крайнего положения. In one embodiment, the effective cross-sectional area of the first pressure chamber may be less than the opening area of the valve. As a result of this, the first piston at low engine loads will remain in its highest position if the fuel pressure is determined by the nozzle opening pressure created only by preliminary mechanical loading of the spring. Only when the fuel pressure rises with increasing engine load does the pressure on the effective cross-sectional area of the first chamber lead to a force that can overcome the spring force and move the first piston from its extreme position.

Предпочтительно, чтобы вторая камера давления имела эффективную площадь поперечного сечения, в несколько раз большую эффективной площади поперечного сечения первой камеры. Это приводит к тому, что давление во второй камере будет в соответствующее количество раз меньше давления в первой камере, когда сила второго поршня, действующая на пружину, а следовательно и на первый поршень, уравновешивает противоположно направленную силу, создаваемую топливом и действующую на первый поршень. Таким образом большая площадь эффективного поперечного сечения второй камеры приводит к закрытию этой камеры при преимущественно низком давлении в камере, а это приводит к относительно небольшому перепаду давления в дренажном канале и последующему незначительному дренированию топлива из второй камеры давления. Большая площадь второй камеры также обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что камера заполняется большим объемом топлива при определенном перемещении второго поршня и соответствующем сжатии пружины. Эти два обстоятельства способствуют тому, что когда форсунка находится в закрытом положении между двумя периодами впрыска, происходит лишь незначительное изменение силы пружины. Preferably, the second pressure chamber has an effective cross-sectional area several times larger than the effective cross-sectional area of the first chamber. This leads to the fact that the pressure in the second chamber will be an appropriate number of times less than the pressure in the first chamber, when the force of the second piston acting on the spring, and therefore on the first piston, balances the oppositely directed force created by the fuel and acting on the first piston. Thus, the large effective cross-sectional area of the second chamber leads to the closure of this chamber at a predominantly low pressure in the chamber, and this leads to a relatively small pressure drop in the drainage channel and subsequent slight drainage of fuel from the second pressure chamber. The large area of the second chamber also provides the advantage that the chamber is filled with a large amount of fuel at a certain movement of the second piston and corresponding compression of the spring. These two circumstances contribute to the fact that when the nozzle is in the closed position between the two periods of injection, there is only a slight change in the force of the spring.

Можно расположить оба поршня у конца пружины, наиболее близкого к соплу, если компонент, который неподвижен по отношению к первому поршню, образуется клапаном. В результате такой конструкции поршни принимают участие в регулировочных перемещениях клапана. В этом случае поршни будут действовать в качестве увеличителей массы клапана, которые приводят к замедленным регулировочным перемещениям в форсунке. Поскольку это обычно считается недостатком, первый поршень, как вариант, может быть образован у противоположного конца пружины. Но это приводит к недостатку, заключающемуся в том, что соединение между двумя камерами, обеспечивающее прохождение потока, получается удлиненным и его довольно трудно выполнить. В предпочтительном варианте осуществления конструкции, который позволяет избежать этих недостатков и прост в изготовлении, форсунка образована так, что известным самим по себе способом работающая на сжатие пружина устанавливается между двумя направляющими, которые имеют возможность перемещения в продольном направлении на центральном осевом элементе, который неподвижно установлен в корпусе, что второй поршень образован в верхней направляющей пружины, которая расположена противоположно соплу и имеет нижнюю трубчатую стенку, которая плотно для выдерживания давления охватывает осевой элемент, и верхнюю трубчатую стенку, которая имеет больший внутренний диаметр, чем нижняя стенка, и плотно для выдерживания давления охватывает первый поршень, а также промежуточный элемент, соединяющий стенки друг с другом, с его верхней поверхностью, составляющей вторую поверхность, что первый поршень выполнен кольцеобразным и заключен между упорным элементом и верхней стенкой второго поршня, и имеет нижний, направленный внутрь буртик, верхняя поверхность которого составляет первую поверхность, которая во внутреннем направлении переходит в посадочную часть, и соответствующая посадочная часть осевого элемента обращена вниз и располагается между сквозным каналом, идущим к каналу для прохода топлива, и нижней зоной с уменьшенным диаметром, образующей между двумя камерами соединение для прохождения потока. Both pistons can be positioned at the end of the spring closest to the nozzle if a component that is stationary with respect to the first piston is formed by a valve. As a result of this design, the pistons take part in the control movements of the valve. In this case, the pistons will act as valve mass enhancers that result in delayed adjusting movements in the nozzle. Since this is usually considered a disadvantage, a first piston may alternatively be formed at the opposite end of the spring. But this leads to the disadvantage that the connection between the two cameras, providing the passage of flow, is elongated and it is quite difficult to perform. In a preferred embodiment of the construction, which avoids these drawbacks and is easy to manufacture, the nozzle is formed so that, in a manner known per se, a compression spring is installed between two guides that can be moved longitudinally on a central axial element which is fixedly mounted in the housing, that the second piston is formed in the upper spring guide, which is located opposite the nozzle and has a lower tubular wall, which The pressure-holding plate covers the axial element and the upper tubular wall, which has a larger inner diameter than the lower wall, and tightly covers the first piston, as well as the intermediate element connecting the walls to each other, with its upper surface constituting the second the surface that the first piston is made annular and enclosed between the thrust element and the upper wall of the second piston, and has a lower, inward flange, the upper surface of which is the first a surface that inwardly passes into the landing part, and the corresponding landing part of the axial element faces down and is located between the through channel going to the channel for fuel passage and the lower zone with a reduced diameter, forming a connection for flow passage between the two chambers.

Дренажный канал может быть образован как независимый элемент, например в виде небольшой расточки через второй поршень во вторую камеру, однако предпочтительно, чтобы дренажный канал состоял из уплотненных для выдерживания давления кольцеобразных щелей между двумя стенками второго поршня, и соответственно первым поршнем и осевым элементом, но эти кольцевые щели трудно выполнить так, чтобы они были непроницаемы в отношении действия давления. В то же время количество дренирующего топлива будет оказывать смазывающее действие на поверхности, скользящие одна по другой. The drainage channel can be formed as an independent element, for example, in the form of a small bore through the second piston into the second chamber, however, it is preferable that the drainage channel consist of annular slots sealed to withstand pressure between the two walls of the second piston and, accordingly, the first piston and axial element, but these annular slots are difficult to make so that they are impervious to pressure. At the same time, the amount of draining fuel will have a lubricating effect on surfaces sliding one over the other.

Ниже более подробно будет разъяснен пример варианта осуществления конструкции со ссылками на чертежи, на которых на фиг. 1 представлено частичное сечение в продольном направлении форсунки, выполненной согласно изобретению, на фиг. 2 в большем масштабе представлена часть фиг. 1, показывающая работающую на сжатие пружину со взаимосвязанными с ней элементами, на фиг. 3 представлена диаграмма, показывающая взаимосвязь нагрузки двигателя и давления открытия соответственно для форсунок известного типа и форсунки согласно изобретению. An example of an embodiment of the structure will be explained in more detail below with reference to the drawings, in which in FIG. 1 shows a partial section in the longitudinal direction of the nozzle made according to the invention, FIG. 2 on a larger scale is a portion of FIG. 1, showing a compression spring with interconnected elements, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between engine load and opening pressure, respectively, for nozzles of a known type and nozzles according to the invention.

На фиг. 1 представлена форсунка, в целом обозначенная позицией 1, имеющая наружный корпус 2, устанавливаемый в крышке цилиндра. Корпус выполнен удлиненным и у своего верхнего конца имеет монтажный элемент 3, который выступает в боковом направлении и посредством болтов, закрепленных в крышке, прижимает контактную поверхность 4, находящуюся в нижнем конце корпуса, к соответствующей контактной поверхности, образованной в крышке. Топливный насос, который не показан, или подобный ему источник периодической подачи топлива под высоким давлением посредством напорного трубопровода подсоединен к топливному входу 5 в верхней части форсунки, откуда канал 6 проходит через центральную часть форсунки вниз к соплу 7 с центральной полостью 8, из которой отверстия сопла, которые не показаны, проходят по радиусу для впрыска топлива в цилиндр двигателя. In FIG. 1 shows a nozzle, generally indicated by 1, having an outer casing 2 mounted in a cylinder cover. The housing is elongated and has a mounting element 3 at its upper end, which protrudes laterally and, by means of bolts fixed in the cover, presses the contact surface 4 located at the lower end of the housing to the corresponding contact surface formed in the cover. A fuel pump, which is not shown, or a similar source of periodic high-pressure fuel supply via a pressure pipe is connected to the fuel inlet 5 at the top of the nozzle, from where the channel 6 passes through the central part of the nozzle down to the nozzle 7 with a central cavity 8, from which nozzles that are not shown extend radially to inject fuel into the engine cylinder.

Канал для прохода топлива может иметь клапан, который открывается для циркуляции подогретого топлива в форсунке между периодами впрыска. Топливный канал проходит через неподвижный компонент в форме осевого элемента 9, который вверху контактирует с элементом 10, неподвижно установленным в корпусе, а внизу контактирует с промежуточным элементом 11, который жестко прижат к направляющей 12 ползунка, неподвижно установленной в корпусе. Ползунок 13 клапана устанавливается таким образом, чтобы он имел возможность перемещения в продольном направлении в центральной расточке 12' своей направляющей, и одним своим концом охватывает отходящую вниз цилиндрическую часть 11', выполненную на промежуточном элементе. Направляющая расточка центрирует клапан, так что кольцеобразная посадочная коническая поверхность 14, расположенная у нижнего конца клапана и образованная в виде иглы, соосна с соответствующим седлом на направляющей 12 ползунка. Когда клапан находится в закрытом положении, с посадочной поверхностью, прижатой к седлу клапана на направляющей ползунка, кончик иглы выступает в центральную полость сопла и здесь подвергается воздействию давления в цилиндре двигателя, которое через сопловые отверстия распространяется в полость и действует на ползунок клапана, создавая силу в направлении открытия. Нижний конец ползунка клапана и направляющая 12 ползунка определяют границы камеры давления 15, которая сообщается с каналом 6 для прохода топлива через наклонные расточки 16. Нижняя кольцеобразная торцевая поверхность ползунка клапана, которая во внутреннем направлении ограничена иглой, подвергается воздействию давления топлива в камере 15, когда давление топлива действует на ползунок клапана, создавая силу в направлении открытия. Площадь отверстия ползунка клапана по существу определяется разностью наружного диаметра цилиндрической части 11' и внутреннего диаметра направляющей расточки 12'. The channel for the passage of fuel may have a valve that opens to circulate the heated fuel in the nozzle between periods of injection. The fuel channel passes through a fixed component in the form of an axial element 9, which at the top is in contact with the element 10, which is fixedly mounted in the housing, and at the bottom, is in contact with the intermediate element 11, which is rigidly pressed against the guide 12 of the slider, which is fixedly mounted in the housing. The slider 13 of the valve is mounted so that it has the ability to move in the longitudinal direction in the central bore 12 'of its guide, and with one end covers the outgoing cylindrical part 11', made on the intermediate element. A guide bore centers the valve so that the annular seating conical surface 14 located at the lower end of the valve and formed as a needle is aligned with the corresponding seat on the slide guide 12. When the valve is in the closed position, with the seating surface pressed against the valve seat on the slider guide, the tip of the needle protrudes into the central cavity of the nozzle and here it is exposed to pressure in the engine cylinder, which propagates through the nozzle openings into the cavity and acts on the valve slider, creating a force in the direction of opening. The lower end of the valve slider and the slide guide 12 define the boundaries of the pressure chamber 15, which communicates with the channel 6 for the fuel to pass through the inclined bores 16. The lower annular end surface of the valve slider, which is inwardly bounded by a needle, is exposed to the pressure of the fuel in the chamber 15 when fuel pressure acts on the valve slider, creating a force in the opening direction. The opening area of the valve slider is essentially determined by the difference between the outer diameter of the cylindrical portion 11 'and the inner diameter of the guide bore 12'.

Ползунок клапана также нагружается и в направлении закрытия, то есть в направлении вниз к седлу клапана, посредством работающей на сжатие пружины 17, верхний конец которой контактирует с верхней направляющей 18 пружины, установленной на осевом элементе 9 с возможностью перемещения, а ее нижний конец удерживается с помощью нижней направляющей 19, также с возможностью перемещения направляемой на осевом элементе 9 посредством упорной втулки с прорезью, нижняя торцевая поверхность которой находится в контакте с верхним буртиком на ползунке 13 клапана. Таким образом усилие пружины через направляющую 19 и упорную втулку 20 передается к ползунку 13 клапана. The valve slider is also loaded in the closing direction, that is, in the downward direction to the valve seat, by means of a compression spring 17, the upper end of which contacts the upper guide 18 of the spring, which is movably mounted on the axial element 9, and its lower end is held with using the lower guide 19, also with the possibility of moving guided on the axial element 9 by means of a thrust sleeve with a slot, the lower end surface of which is in contact with the upper shoulder on the slider 13 to Apana. Thus, the force of the spring through the guide 19 and the thrust sleeve 20 is transmitted to the valve slider 13.

Кольцеобразный первый поршень 21 установлен вокруг верхней части осевого элемента 9 с возможностью перемещения в осевом направлении. Внутренний диаметр поверхности скольжения 22 (фиг. 2) поршня согласуется с противоположной направляющей поверхностью 23 на осевом элементе таким образом, что кольцевая цель между поверхностями получается достаточно узкой, с тем чтобы поршень с обеспечением уплотнения охватывал осевой элемент. Направляющая поверхность 23 заканчивается внизу в цилиндрическом углублении, выполненном в осевом элементе и через канал 24 сообщающемся с центральным топливным каналом 6 в осевом элементе. Углубление внизу переходит в цилиндрическую часть 25 с наружным диаметром, меньшим чем у направляющей поверхности 23. Под частью 25 осевой элемент имеет кольцеобразную, коническую посадочную часть 26, направленную вниз. An annular first piston 21 is mounted around the upper part of the axial element 9 with the possibility of movement in the axial direction. The inner diameter of the piston sliding surface 22 (FIG. 2) is consistent with the opposing guide surface 23 on the axial member so that the annular target between the surfaces is narrow enough so that the piston is sealed around the axial member. The guide surface 23 ends below in a cylindrical recess made in the axial element and through the channel 24 communicating with the Central fuel channel 6 in the axial element. The recess at the bottom goes into the cylindrical part 25 with an outer diameter smaller than that of the guide surface 23. Under the part 25, the axial element has an annular, conical landing part 26 directed downward.

Первый поршень 21 имеет нижний, направленный внутрь буртик 27 с конической верхней посадочной частью 26', которая может примыкать к посадочной части 26 с обеспечением уплотнения для выдерживания давления. В зоне на уровне углубления и цилиндрической части 25 первый поршень и осевой элемент определяют границы первой камеры давления 28 с эффективной площадью поперечного сечения, определяемой разностью диаметров части 25 и направляющей поверхности 23. Эффективная площадь поперечного сечения находится на верхней поверхности буртика 27, то есть на первой поверхности, обращенной в сторону от пружины, так что давление топлива, подаваемого по каналу 24 в первую камеру давления, действует на первый поршень с силой, направленной вниз. The first piston 21 has a lower, inwardly directed flange 27 with a conical upper landing portion 26 ', which may abut the landing portion 26 to provide a seal to withstand pressure. In the zone at the level of the recess and the cylindrical part 25, the first piston and the axial element define the boundaries of the first pressure chamber 28 with an effective cross-sectional area determined by the difference between the diameters of the part 25 and the guide surface 23. The effective cross-sectional area is on the upper surface of the shoulder 27, i.e. the first surface facing away from the spring, so that the pressure of the fuel supplied through the channel 24 to the first pressure chamber acts on the first piston with a downward force.

Второй поршень 29 образован за одно целое с верхней направляющей 18 пружины и содержит кольцеобразный промежуточный элемент 30, который удерживает нижнюю трубчатую стенку 31 и верхнюю трубчатую стенку 32. Внутренняя сторона нижней стенки 31 уплотнена для выдерживания давления и имеет возможность перемещения в продольном направлении в контакте с цилиндрической второй направляющей поверхностью 33 осевого элемента 9, внутренняя сторона верхней стенки 32 уплотнена для выдерживания давления и имеет возможность осевого перемещения в контакте с наружной стороной первого поршня 21. Первый и второй поршни совместно с осевым элементом 9 определяют границы второй камеры давления 34 с эффективной площадью поперечного сечения, определяемой разностью диаметров цилиндрических внутренних сторон нижней стенки 31 и верхней стенки 32. Цилиндрическое углубление, выполненное в наружной стороне осевого элемента и расположенное непосредственно под посадочной частью 26, образует между двумя камерами давления соединение 35 для прохождения потока, когда первый поршень смещен с посадочной части 26. The second piston 29 is integrally formed with the upper spring guide 18 and comprises an annular intermediate element 30 that holds the lower tubular wall 31 and the upper tubular wall 32. The inner side of the lower wall 31 is sealed to withstand pressure and is able to move longitudinally in contact with a cylindrical second guide surface 33 of the axial element 9, the inner side of the upper wall 32 is sealed to withstand pressure and has the possibility of axial movement in contact with the other side of the first piston 21. The first and second pistons together with the axial element 9 define the boundaries of the second pressure chamber 34 with an effective cross-sectional area determined by the difference in the diameters of the cylindrical inner sides of the lower wall 31 and the upper wall 32. A cylindrical recess made in the outer side of the axial element and located immediately below the bushing 26, forms a connection 35 between the two pressure chambers for the passage of flow when the first piston is displaced from the bushing 26.

Нижняя сторона буртика 27 может иметь один или более выступы или кольцеобразный выступ с вырезами для удержания части второй камеры давления 34, которая располагается в радиальном направлении выровненной с выступами, в состоянии сообщения с соединением 35 для прохождения потока, когда выступ примыкает к верхней стороне промежуточного элемента 30. В альтернативном варианте осуществления конструкции, который не показан, выступ может быть кольцеобразным, а внутренняя сторона нижней стенки 31 может иметь меньший диаметр, чем внутренняя сторона буртика 27, при этом часть второй камеры давления, наиболее близко расположенная к соединению 35, имеет верхнюю эффективную площадь поперечного сечения, которая открыта в направлении соединения 35, когда выступ на буртике 27 примыкает к верхней стороне промежуточного элемента 30 и блокирует соединение с остальной частью камеры давления 34. При соответствующем увеличении давления в соединении 35 для прохождения потока эта эффективная площадь приведет к перемещению второго поршня 29 от первого поршня 21 с одновременным открытием полной эффективной площади поперечного сечения второй камеры давления. The lower side of the collar 27 may have one or more protrusions or an annular protrusion with cutouts to hold a portion of the second pressure chamber 34, which is radially aligned with the protrusions, in communication with the flow connection 35 when the protrusion is adjacent to the upper side of the intermediate element 30. In an alternative embodiment, not shown, the protrusion may be annular, and the inner side of the bottom wall 31 may have a smaller diameter than the inner side collar 27, while the part of the second pressure chamber closest to connection 35 has an upper effective cross-sectional area that is open in the direction of connection 35 when the protrusion on collar 27 is adjacent to the upper side of intermediate element 30 and blocks the connection with the rest of the chamber pressure 34. With a corresponding increase in pressure in the connection 35 for the passage of flow, this effective area will lead to the movement of the second piston 29 from the first piston 21 while opening the full effective second cross-sectional area of the second pressure chamber.

Вторая камера давления 34 находится в постоянном контакте с ограниченным дренажным каналом, состоящим из уплотненной для выдерживания давления кольцеобразной щели между внутренней стороной верхней стенки 32 и цилиндрической наружной стороной первого поршня, и из уплотненной для выдерживания давления щели между внутренней стороной нижней стенки 31 и направляющей поверхностью 33 на осевом элементе. The second pressure chamber 34 is in constant contact with a limited drainage channel, consisting of an annular gap sealed to withstand pressure between the inner side of the upper wall 32 and the cylindrical outer side of the first piston, and from a gap sealed to withstand pressure between the inner side of the lower wall 31 and the guide surface 33 on the axial member.

Ниже следует описание того, как два поршня автоматически создают желаемое усилие работающей на сжатие пружины 17. Когда двигатель остановлен и в канале 6 для прохода топлива отсутствует давление, два поршня занимают положение, показанное на фигуре, при этом работающая на сжатие пружина 17, которая создает предварительную нагрузку, обеспечиваемую на заводе-изготовителе, прижимает второй поршень 29 вверх для его примыкания к первому поршню 21, который передает усилие пружины осевому элементу 9 через посадочные части 26, 26'. The following is a description of how the two pistons automatically create the desired force of the compression spring 17. When the engine is stopped and there is no pressure in the fuel passage 6, the two pistons occupy the position shown in the figure, while the compression spring 17, which creates the preload provided at the factory presses the second piston 29 up to adjoin the first piston 21, which transmits the spring force to the axial element 9 through the landing parts 26, 26 '.

Когда производится запуск двигателя и нагрузка увеличивается, то в течение каждого периода впрыска давление в канале 6 для прохода топлива повышается до наивысшего значения, которое при низких нагрузках соответствует давлению открытия форсунки, а при более высоких нагрузках определяется сопротивлением потоку в отверстиях сопла. Следовательно при увеличении нагрузок на двигатель максимальное давление в канале для прохода топлива увеличивается. When the engine is started and the load increases, during each injection period the pressure in the channel 6 for fuel passage rises to the highest value, which at low loads corresponds to the nozzle opening pressure, and at higher loads it is determined by the flow resistance in the nozzle openings. Therefore, with increasing engine loads, the maximum pressure in the channel for the passage of fuel increases.

Давление в канале 6 через канал 24 распространяется к первой камере давления 28, а когда давление здесь достигает уровня, при котором направленная вниз сила, действующая на первый поршень, преодолевает предварительно установленную силу пружины, первый поршень перемещается к пружине, которая сжимается между направляющими 18 и 19, причем одновременно топливо через соединение 35 втекает во вторую камеру, где давление создается до такого уровня, при котором первый поршень 21 возвращается в состояние контакта с посадочной частью 26, при этом второй поршень 29 остается в положении, при котором происходит дополнительное нагружение пружины. The pressure in the channel 6 through the channel 24 extends to the first pressure chamber 28, and when the pressure here reaches a level at which the downward force acting on the first piston overcomes the preset spring force, the first piston moves to the spring, which is compressed between the guides 18 and 19, and at the same time the fuel flows through the connection 35 into the second chamber, where the pressure is created to such a level that the first piston 21 returns to the contact state with the landing part 26, while the second The pin 29 remains in a position in which additional spring loading occurs.

Если при последующих периодах впрыска давление в канале 6 для прохода топлива повышается до более высокого уровня, перемещения поршня повторяются, при этом происходит нагружение пружины 17, которое находится в линейной зависимости от максимального давления в канале 6. If during subsequent periods of injection, the pressure in the channel 6 for the passage of fuel rises to a higher level, the piston moves again, and the spring 17 is loaded, which is linearly dependent on the maximum pressure in the channel 6.

Через уплотненные для выдерживания давления кольцеобразные щели небольшое количество топлива непрерывно дренирует из второй камеры давления, при этом топливо пропускается к дренажному отверстию, которое не показано, через внутреннюю полость в корпусе 2. Таким образом в форсунке согласно изобретению достигается усилие пружины, а следовательно и давление открытия, которое повышается с увеличением нагрузки на двигатель, что показано на фиг. 3. Этим обеспечивается возможность уменьшения давления открытия при небольших нагрузках на двигатель, поскольку форсунка автоматически создает высокое давление открытия, требуемое при полной нагрузке. Следовательно работающая на сжатие пружина может быть заранее выполнена с предварительным нагружением, позволяющим получить при малых нагрузках давление открытия порядка 200 бар (197 кгс/см²), которое обеспечивает устойчивую работу двигателя при частичных нагрузках, и в то же время давление открытия при полных нагрузках, более высокое, чем в известных форсунках, за счет чего обеспечивается хорошее распыление топлива в начале периода впрыска.Through the annular slots sealed to withstand pressure, a small amount of fuel continuously drains from the second pressure chamber, while the fuel is passed to a drainage hole, which is not shown, through the internal cavity in the housing 2. Thus, a spring force is achieved in the nozzle according to the invention, and therefore pressure opening, which increases with increasing load on the engine, as shown in FIG. 3. This makes it possible to reduce the opening pressure at low engine loads, since the nozzle automatically creates the high opening pressure required at full load. Therefore, the compression spring can be pre-loaded with pre-load, which allows to obtain at low loads an opening pressure of about 200 bar (197 kgf / cm ² ), which ensures stable operation of the engine at partial loads, and at the same time, the opening pressure at full loads , higher than in known nozzles, which ensures good atomization of fuel at the beginning of the injection period.

Вместо вышеуказанного прохождения по центру топливный канал 6, как хорошо известно, может содержать определенное количество каналов, которые проходят в неподвижном промежуточном элементе вдоль наружной стороны пружины, и которые выходят в камеру давления 15 по новым каналам в направляющей клапана. При такой конструкции площадь открытия клапана определяется нижней кольцеобразной торцевой поверхностью, окружающей иглу. Instead of the above central passage, the fuel channel 6, as is well known, may contain a certain number of channels that extend in a stationary intermediate element along the outside of the spring and which exit into the pressure chamber 15 through new channels in the valve guide. With this design, the valve opening area is determined by the lower annular end surface surrounding the needle.

Claims

1. An injector 1 for an internal combustion engine, in particular for a large two-stroke diesel engine, comprising an outer casing 2 for mounting in the cylinder cover and a through fuel channel 6 extending into the nozzle 7, and also containing a valve slider 13 adapted for longitudinal movement in guide 12 of the slider, while the slider is exposed in the direction towards its valve seat by means of a pre-loaded compression spring 17, and in the opposite direction by the fuel pressure in the fuel channel, the first piston 21, made with the possibility of axial movement in the housing, is located at one end of the compression spring and has a first surface that faces from the spring and together with the stationary component 9 defines the boundaries of the first pressure chamber 28, which communicates with the fuel channel through channel 24 moreover, said compression spring biases the first piston towards the extreme position with the minimum fuel volume in the first pressure chamber, characterized in that the spring is in transmitting force mating with a second piston 29 having a second surface that faces away from the spring and forms an end wall in the second pressure chamber 34, and when moving in the direction from said extreme position, the first piston 21 opens the flow connection 35 between the first and second pressure chambers, the second pressure chamber 34 has a larger effective cross-sectional area than the first chamber (28), and a limited drainage channel connects the second pressure chamber to the drainage.

2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the first piston 21 has a seat portion 26 ', which blocks the connection 35 for flow between the first and second pressure chambers by contact with the corresponding part 26 on the fixed component.

3. The nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the drainage channel has such a limited size that the volume drained at full engine load during the engine cycle is in the range from half to one twentieth of the fuel volume in the second pressure chamber 34.

4. The nozzle according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the effective cross-sectional area of the first pressure chamber 28 is less than the opening area of the valve slider.

5. The nozzle according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the second pressure chamber 34 has an effective cross-sectional area, which is several times larger than the effective cross-sectional area of the first chamber 28.

6. The nozzle according to any one of paragraphs.1 to 5, characterized in that, in a manner known per se, a compression spring is installed between two guides 18, 19, made with the possibility of longitudinal movement on the Central axial element 9, which is stationary in the housing, the second piston 29 formed in the upper guide 18 of the spring, which is located opposite the nozzle 7 and has a lower tubular wall 31, which with a seal to withstand pressure covers the axial element, and the upper tubular wall 32, which has a larger internal diameter tr than the lower wall, and with a seal to withstand pressure covers the first piston 21, and the intermediate element 30, interconnecting the wall, and its upper surface forms a second surface, while the first piston 21 is made annular and enclosed between the axial element and the upper wall of the second piston , and has a lower, inwardly directed flange 27, the upper surface of which forms a first surface, which merges inwardly with the landing part 26 ', and the corresponding landing part 26 is axially a member faces downwards and is positioned between the through bore 24, reaching to the fuel channel 6 and a lower area of reduced diameter constituting the flow connection 35 between the two chambers.

7. The nozzle according to claim 6, characterized in that the drainage channel consists of annular slots sealed to withstand pressure between the two walls 31, 32 of the second piston and, accordingly, the first piston 21 and the axial element 9.