RU2395709C2

RU2395709C2 - Diesel engine injection nozzle

Info

Publication number: RU2395709C2
Application number: RU2008115982/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Алексеевич Скляр (RU); Валерий Алексеевич Скляр; Александр Сергеевич Бурмистенков (RU); Александр Сергеевич Бурмистенков; Алексей Валерьевич Скляр (RU); Алексей Валерьевич Скляр; Сергей Владимирович Яковенко (RU); Сергей Владимирович Яковенко
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2010-07-27
Also published as: RU2008115982A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: diesel engine injection nozzle comprises casing with taper seat accommodating needle with throttling-locking cone. Section of throttling groove represents unequal side trapezoid. Lateral side of the needle locking cone is arranged at right angle to needle axis, while the other side is arranged at angle, greater than right angle. Note here its length terminates at buffer cone base.

EFFECT: higher reliability in normal operation conditions.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, к области производства и эксплуатации дизельных двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, to the field of production and operation of diesel internal combustion engines.

Известным техническим решением является распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания (см. патент РФ 2102627, опубл. БИ №2 от 20.01.1998), характеризующийся тем, что на поверхности дроссельно-запирающего конуса выполнена кольцевая канавка, разделяющая его на запирающий и дросселирующий пояски. Такое конструктивное решение обеспечивает работоспособное состояние распылителей только до наработки двигателей 500…800 моточасов. Это происходит потому, что в процессе эксплуатации на внутренней и наружной части корпуса распылителя происходит отложение нагара, в том числе на седле корпуса распылителя. В процессе эксплуатации количество нагара накапливается и через 500-800 моточасов игла своим запорным конусом начинает упираться в нагар. Игла приподнимается - происходит разгерметизация распылителя; наступает отказ.A well-known technical solution is the atomizer nozzle for an internal combustion engine (see RF patent 2102627, publ. BI No. 2 of 01/20/1998), characterized in that an annular groove is made on the surface of the throttle-locking cone, dividing it into locking and throttling belts. Such a constructive solution ensures the operational state of the sprayers only until the engine operating time of 500 ... 800 hours. This is because during operation, deposits are deposited on the inside and outside of the spray gun housing, including on the saddle of the spray gun housing. During operation, the amount of soot accumulates and after 500-800 hours the needle begins to abut against soot with its locking cone. The needle rises - depressurization of the sprayer occurs; failure occurs.

Наиболее близким техническим решением является распылитель форсунки для двигателя внутреннего сгорания (см. патент РФ 2227225, опубл. БИ №11 от 20.04.2004), включающий корпус с коническим седлом и размещенную в нем иглу, содержащую дроссельно-запорный конус с углом большим угла седла. На поверхности дроссельно-запирающего конуса выполнена кольцевая канавка, разделяющая ее на запорный и дросселирующий пояски. Часть дросселирующего пояска иглы выполнена цилиндрической формы с диаметром, меньше диаметра топливоподводящего канала сопловых отверстий. На цилиндрической поверхности выполнена площадка в виде эллипса, малая ось которого меньше диаметра цилиндрической поверхности, а большая ось эллипса расположена вдоль оси иглы, а по длине она охватывает цилиндрическую и дросселирующего поверхности иглы.The closest technical solution is an atomizer nozzle for an internal combustion engine (see RF patent 2227225, publ. BI No. 11 of 04/20/2004), comprising a housing with a conical seat and a needle placed in it containing a throttle-locking cone with an angle greater than the angle of the saddle . An annular groove is made on the surface of the throttle-locking cone, dividing it into a locking and throttling belt. Part of the throttling belt of the needle is made of a cylindrical shape with a diameter less than the diameter of the fuel supply channel of the nozzle holes. A platform in the form of an ellipse is made on the cylindrical surface, the small axis of which is smaller than the diameter of the cylindrical surface, and the large axis of the ellipse is located along the axis of the needle, and along the length it covers the cylindrical and throttling surfaces of the needle.

Такое техническое решение обеспечивает турбулентность топлива в нижней части запорного конуса и толивоподводящего канала сопловых отверстий распылителя при впрыске и тормозит формирование нагаров в этой области. Такой эффект позволил увеличить наработку до отказа до 1100-1200 мото-часов. Однако рассматриваемое техническое решение не предотвращает возникновение отказов по причине нагарообразования в запорной части корпуса распылителя.This technical solution provides turbulence of fuel in the lower part of the locking cone and the fuel supply channel of the nozzle openings of the atomizer during injection and inhibits the formation of soot in this area. This effect allowed to increase the operating time to failure to 1100-1200 moto-hours. However, the considered technical solution does not prevent the occurrence of failures due to carbon formation in the shut-off part of the atomizer body.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение доремонтного ресурса новых, а также восстановление работоспособного состояния распылителей, находящихся в условиях рядовой эксплуатации и доведение ресурса до 3000 мото-часов.The objective of the proposed technical solution is to increase the pre-repair life of new ones, as well as restore the working condition of the sprayers that are in ordinary use and bring the resource to 3000 moto-hours.

Поставленная задача решается следующим образом. Распылитель форсунки для дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) включает корпус коническим седлом и размещенную в нем иглу с дроссельно-запирающим конусом. Часть дросселирующей канавки выполнена в форме неравнобочной трапеции, у которой боковая сторона запорного конуса иглы выполнена под прямым углом к оси иглы, а другая боковая сторона неравнобочной трапеции под углом больше прямого, при этом длина ее оканчивается у основания буферного конуса.The problem is solved as follows. The nozzle atomizer for a diesel internal combustion engine (ICE) includes a conical seat housing and a needle placed in it with a throttle-locking cone. Part of the throttle groove is made in the form of an unequal trapezoid, in which the side of the locking cone of the needle is made at a right angle to the axis of the needle, and the other side of the non-equal trapezoid is at an angle greater than the straight line, while its length ends at the base of the buffer cone.

Для усиления турбулентности в топливе при впрыске на буферном конусе, боковой поверхности и верхнем основании неравнобочной трапеции, выполнена площадка в виде эллипса, малая ось которого меньше диаметра основания буферного конуса, а большая ось эллипса расположена вдоль оси иглы.To enhance turbulence in the fuel during injection on the buffer cone, lateral surface and upper base of an unequal trapezoid, an ellipse shaped platform is made, the small axis of which is smaller than the diameter of the base of the buffer cone, and the large axis of the ellipse is located along the axis of the needle.

По длине площадка охватывает буферный конус, боковую сторону и верхнее основание неравнобочной трапеции. Такая форма дросселирующей части иглы распылителя позволяет сформировать дополнительное турбулентное движение топлива внутри распылителя и обеспечить более полное (до 93%) туманообразное состояние горючей смеси в камере сгорания при впрыске топлива. Туманообразное топливо поступает в камеру сгорания, где быстро переходит в парообразное состояние и полностью сгорает, тем самым уменьшает удельный расход топлива на единицу мощности.Along the length of the platform covers the buffer cone, the side and the upper base of the unequal trapezoid. This form of the throttling part of the atomizer needle allows the formation of additional turbulent fuel movement inside the atomizer and provides a more complete (up to 93%) fog-like state of the combustible mixture in the combustion chamber during fuel injection. Foggy fuel enters the combustion chamber, where it quickly passes into a vapor state and completely burns out, thereby reducing the specific fuel consumption per unit power.

На чертеже представлена запорная часть иглы распылителя форсунки для дизельного ДВС.The drawing shows the locking part of the nozzle of the atomizer nozzle for a diesel engine.

В корпусе 1 распылителя форсунки установлена игла 2. Через топливоподводящий канал 3 корпуса 1 распылителя топливо подводится к запорно-дросселирующему конусу 4 иглы 2 распылителя. Ниже запорно-дросселирующего конуса 4, на дросселирующей поверхности иглы выполнена канавка в виде неравнобочной трапеции 5 (заштриховано), у которой боковая сторона 6 у запорного конуса выполнена под прямым углом к оси иглы 2. Другая противоположная боковая сторона 7 неравнобочной трапеции расположена под углом, больше прямого к оси иглы 2. Причем длина боковой стороны 7 неравнобочной трапеции заканчивается у основания 8 буферного конуса 10. Такое расположение боковой стороны 7 трапеции 5, при работе распылителя выполняет роль конуса турбулентного завихрения топлива перед впрыскиванием в камеру сгорания. Герметизация распылителя происходит по запорно-дросселирующему конусу 4 иглы 2 и по запорному конусу 9 корпуса распылителя 1.A needle 2 is installed in the body 1 of the nozzle atomizer. Through the fuel supply channel 3 of the atomizer body 1, fuel is supplied to the locking and throttling cone 4 of the needle 2 of the atomizer. Below the locking-throttling cone 4, on the throttling surface of the needle a groove is made in the form of an unequal trapezoid 5 (shaded), in which the side 6 of the locking cone is made at right angles to the axis of the needle 2. Another opposite side 7 of the unequal trapezoid is at an angle more than straight to the axis of the needle 2. Moreover, the length of the lateral side 7 of the unequal trapezoid ends at the base 8 of the buffer cone 10. This arrangement of the lateral side 7 of the trapezoid 5, when the sprayer operates, acts as a cone to the turbulent deleterious swirls the fuel prior to injection into the combustion chamber. The sprayer is sealed by the locking-throttling cone 4 of the needle 2 and by the locking cone 9 of the sprayer body 1.

Для усиления турбулентности в топливе при впрыске на буферном конусе 10, боковой поверхности 7 и верхнем основании трапеции выполнена площадка 11 в виде эллипса, малая ось которого меньше диаметра основания 8 буферного конуса 10, а большая ось эллипса расположена вдоль оси иглы 2. По длине площадка 11 охватывает буферный конус 10, боковую сторону 7 и верхнее основание неравнобочной трапеции 5.To enhance turbulence in the fuel during injection, a pad 11 in the form of an ellipse is made in the buffer cone 10, side surface 7 and the upper base of the trapezoid, the small axis of which is smaller than the diameter of the base 8 of the buffer cone 10, and the large axis of the ellipse is located along the axis of the needle 2. The length of the platform 11 covers a buffer cone 10, a side 7 and an upper base of an unequal trapezoid 5.

Работает предлагаемое техническое устройство следующим образом. При давлении впрыска (например, 18 МПа), игла 2 приподнимается, и топливо устремляется в образовавшийся зазор между запорно-дросселирующим конусом 4 иглы 2 и запорным конусом (седлом) 9 корпуса распылителя 1. За запорно-дросселирующим конусом 4 иглы 2 в области боковой поверхности неравнобочной трапеции 5 происходит срыв топлива с поверхности 4, и в слое подаваемого топлива формируется турбулентное движение. При дальнейшем движении топливо ударяется о боковую поверхность (конус турбулентного завихрения) неравнобочной трапеции 5, и дополнительно увеличивает турбулентность топлива по поверхности, и по поверхности площадки 11 интенсивность турбулентности в топливе возрастает настолько, что в области запорного конуса (седла) 9 и топливоподводящего канала 12 корпуса распылителя 1 в топливе интенсивно формируются кавитационные пузырьки, которые разрушают нагары внутри корпуса распылителя. При дальнейшем движении топлива оно через сопловые отверстия 13 впрыскивается в камеру сгорания дизельного ДВС. Топливо, насыщенное кавитационными пузырьками, обеспечивает туманообразный впрыск (до 93%). Это обеспечивает существенно более быстрый переход туманообразного топлива в парообразное состояние, и этим обуславливается полное сгорание топливной смеси в камере сгорания и экономия топлива 5-8%.The proposed technical device operates as follows. At an injection pressure (for example, 18 MPa), the needle 2 rises, and the fuel rushes into the formed gap between the locking and throttling cone 4 of the needle 2 and the locking cone (saddle) 9 of the atomizer body 1. Behind the locking and throttling cone 4 of the needle 2 in the lateral region the surface of the unequal trapezoid 5, the fuel breaks off from the surface 4, and a turbulent movement is formed in the layer of the supplied fuel. With further movement, the fuel hits the side surface (turbulent swirl cone) of the unequal trapezoid 5, and further increases the turbulence of the fuel on the surface, and on the surface of the platform 11, the turbulence intensity in the fuel increases so much that in the region of the locking cone (seat) 9 and the fuel supply channel 12 the housing of the atomizer 1 in the fuel cavitation bubbles are intensively formed, which destroy deposits inside the housing of the atomizer. With further movement of the fuel, it is injected through the nozzle openings 13 into the combustion chamber of the diesel engine. Fuel saturated with cavitation bubbles provides a misty injection (up to 93%). This provides a significantly faster transition of the fog-like fuel to the vapor state, and this leads to complete combustion of the fuel mixture in the combustion chamber and fuel economy of 5-8%.

Claims

1. The nozzle atomizer for a diesel internal combustion engine (ICE), comprising a housing with a conical seat and a needle placed therein with a throttle-locking cone, characterized in that the part of the throttle groove is made in the form of an unequal trapezoid, in which the side is at the needle’s locking cone made at right angles to the axis of the needle, and the other side of the unequal trapezoid at an angle greater than a straight line, while its length ends at the base of the buffer cone.

2. The sprayer according to claim 1, characterized in that the area in the form of an ellipse is made on the buffer cone, side surface and upper base of the unequal trapezoid, the small axis of which is smaller than the diameter of the base of the buffer cone, and the large axis of the ellipse is located along the axis of the needle.