RU2567340C1 - Multifuel engine nozzle - Google Patents

Multifuel engine nozzle Download PDF

Info

Publication number
RU2567340C1
RU2567340C1 RU2014150440/06A RU2014150440A RU2567340C1 RU 2567340 C1 RU2567340 C1 RU 2567340C1 RU 2014150440/06 A RU2014150440/06 A RU 2014150440/06A RU 2014150440 A RU2014150440 A RU 2014150440A RU 2567340 C1 RU2567340 C1 RU 2567340C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
fuel
nozzle
locking
channel
Prior art date
Application number
RU2014150440/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Кудряшов
Валерий Иванович Мальчук
Вячеслав Михайлович Приходько
Сергей Дмитриевич Скороделов
Михаил Георгиевич Шатров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)"
Priority to RU2014150440/06A priority Critical patent/RU2567340C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2567340C1 publication Critical patent/RU2567340C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: claimed nozzle comprises body and head with channels, hollow sprayer with locking cone, spraying orifices, feed channels and spring-loaded locking needle. Said sprayer has distributing chamber connected with the main fuel feed channel and, via circular channel, with mixing chamber. Axial channel is made inside locking needle connected with pilot fuel feed channels via circular chamber. Besides, there are extra radial channels with one end extending into mixing chamber and opposite end into axial chamber. One check valve is fitted in pilot fuel feed channel line. The latter comprises extra cylindrical bore made in said sprayer to make the control chamber between distributing and circular chambers to communicate with the nozzle head pilot fuel feed channel. Grooves are made between the body end surfaces and nozzle head. In nozzle operation it is possible to decreased fuel volume concentrated in nozzle body and injector to increase the maximum injection pressure at the main fuel feed cycle.
EFFECT: correction of mix composition, better fuel mix spraying.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в конструкциях дизельных двигателей.The invention relates to transport engineering and can be used in the construction of diesel engines.

В дизелях получили большое распространение топливные системы, включающие топливный насос ТНВД с механическим приводом плунжера, топливопровод и форсунку с пружинным нагружением запирающей иглы распылителя [1]. Эти системы приемлемы для подачи в камеру сгорания традиционного, альтернативного топлив и их смесей [2].In diesel engines, fuel systems are widely used, including a fuel pump of a high-pressure fuel pump with a mechanical drive of the plunger, a fuel line and a nozzle with spring loading of the locking needle of the atomizer [1]. These systems are suitable for feeding traditional, alternative fuels and their mixtures into the combustion chamber [2].

Недостаток этих систем состоит в том, что конструкции не позволяют изменять массовый состав смесей с учетом многорежимности, а также в процессе впрыскивания, что необходимо для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик дизеля в условиях совместного применения традиционных, альтернативных топлив и присадок [2; 3].The disadvantage of these systems is that the designs do not allow changing the mass composition of the mixtures, taking into account multi-mode, as well as in the injection process, which is necessary to ensure high operational characteristics of the diesel engine in the conditions of joint use of traditional, alternative fuels and additives [2; 3].

Известна принятая в качестве прототипа форсунка для дизеля для подачи двух видов топлива в двигатель, состоящая из корпуса с закрепленным в нем распылителем, в полости которого установлена подпружиненная запирающая игла, имеющая направляющую, цилиндрическую и коническую запирающую поверхности. В корпусе и полом распылителе выполнены связанные между собой соответствующие каналы подвода основного и запального топлив. При этом в теле иглы выполнен центральный канал, связанный с каналами подвода запального топлива, а в нижней части иглы с выходом на ее коническую запирающую поверхность - радиальные каналы, которые при подъеме иглы сообщаются с распыливающими отверстиями. Канал подвода основного топлива связан с полостью распределительной полости - карманом распылителя и при подъеме иглы также сообщается посредством кольцевого канала с распыливающими отверстиями, образуя совместно с запальным топливом смесь с определенным коэффициентом состава смеси Ксм [4].A known nozzle for a diesel engine adopted as a prototype for supplying two types of fuel to an engine, consisting of a housing with a nozzle fixed in it, in the cavity of which a spring-loaded locking needle is installed, having a guide, cylindrical and conical locking surfaces. The corresponding channels for supplying the main and ignition fuels are made in the casing and the hollow atomizer. At the same time, a central channel is made in the needle body, connected to the channels for supplying ignition fuel, and in the lower part of the needle with access to its conical locking surface, there are radial channels, which, when the needle is raised, communicate with spray holes. The main fuel supply channel is connected to the cavity of the distribution cavity — the atomizer pocket, and when the needle is raised, it also communicates via an annular channel with spray holes, forming together with the ignition fuel a mixture with a certain mixture composition coefficient Kcm [4].

Недостаток прототипа состоит в том, что в случае использования как традиционного топлива, так и его смеси, в частности, с растительными маслами наблюдается существенное ухудшение мелкости распыливания смеси, что проявляется в наибольшей степени на частичных подъемах запирающей иглы распылителя, т.е. в периоды ее подъема к упору и посадки на седло [1]. Это приводит к увеличению удельного расхода топлива и токсичности отработавших газов.The disadvantage of the prototype is that in the case of using both traditional fuel and its mixture, in particular, with vegetable oils, there is a significant deterioration in the fineness of the atomization of the mixture, which is manifested most of all on partial rises of the locking needle of the sprayer, i.e. during periods of its rise to the stop and landing on the saddle [1]. This leads to an increase in specific fuel consumption and exhaust emissions.

Технической задачей, решаемой изобретением, является получение возможности коррекции массового состава смеси, подаваемой в камеру сгорания дизеля в процессе рабочего цикла, и улучшение мелкости распыливания топлива в периоды подъема и посадки запирающей иглы распылителя.The technical problem solved by the invention is to obtain the possibility of correcting the mass composition of the mixture supplied to the combustion chamber of the diesel engine during the working cycle, and improving the fineness of fuel atomization during periods of lifting and landing of the locking needle of the atomizer.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в форсунке многотопливного дизеля, содержащей корпус и головку с каналами подвода каждого вида топлива, полый распылитель с запирающим конусом, распыливающими отверстиями, каналами подвода каждого вида топлива, сообщенными с соответствующими каналами подвода корпуса форсунки, и подпружиненную запирающую иглу, размещенную в полости распылителя и выполненную с направляющей и цилиндрической поверхностями, а также конической запирающей поверхностью с обратным конусом, образующими с распылителем соответственно подыгольный объем и полость смешения, при этом в распылителе выполнена распределительная полость, связанная с каналами подвода основного топлива, а также с полостью смешения посредством кольцевого канала, а в теле запирающей иглы выполнен осевой канал, сообщенный через радиальные каналы с каналами подвода запального топлива посредством кольцевой полости между цилиндрическими поверхностями распылителя и запирающей иглы соответственно, а также дополнительные радиальные каналы, выходящие одним концом в полость смешения, а другим - в осевой канал, и, по меньшей мере, один обратный клапан, установленный в линии каналов подвода запального топлива корпуса форсунки и распылителя, согласно изобретению в распылителе дополнительно выполнена цилиндрическая проточка с образованием между распределительной и кольцевой полостями полости управления, которая сообщена с каналом подвода головки форсунки запального топлива с помощью соответствующих цилиндрических каналов, выполненных в распылителе и корпусе форсунки, и проточки, образованной между торцевыми поверхностями корпуса и головки форсунки, а обратный клапан установлен в корпусе форсунки в линии подвода запального топлива в осевой канал запирающей иглы, параллельной линии подвода запального топлива в полость управления.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the nozzle of a multi-fuel diesel engine containing a housing and a head with channels for supplying each type of fuel, a hollow atomizer with a locking cone, spraying holes, channels for supplying each type of fuel in communication with the corresponding channels for supplying the nozzle body, and a spring-loaded locking a needle placed in the spray cavity and made with a guide and cylindrical surfaces, as well as a conical locking surface with a reverse cone, the needle volume and the mixing cavity, respectively, while the distribution cavity is connected to the main fuel supply channels, as well as to the mixing cavity through the annular channel, and the axial channel made through the locking needle body communicated through the radial channels with the supply channels ignition fuel by means of an annular cavity between the cylindrical surfaces of the atomizer and the locking needle, respectively, as well as additional radial channels extending at one end m into the mixing cavity, and to the other into the axial channel, and at least one non-return valve installed in the line of supply channels for the ignition fuel of the nozzle body and the atomizer, according to the invention, a cylindrical groove is additionally made in the atomizer with the formation of a cavity between the distribution and annular cavities control, which is in communication with the channel for supplying the head of the nozzle of the ignition fuel using the corresponding cylindrical channels made in the atomizer and the body of the nozzle, and a groove formed between to the end surfaces of the body and nozzle head, and the check valve is installed in the nozzle body in the line for supplying ignition fuel to the axial channel of the locking needle parallel to the line for supplying ignition fuel to the control cavity.

На решение поставленной технической задачи направлено также то, что запирающая игла имеет дополнительную внешнюю цилиндрическую проточку с основанием, расположенным за пределами кольцевого канала распылителя, и диаметром dци, меньшим диаметра dцp кольцевого канала распылителя, для которого выполнимо условие dцp<d′и, где d′и диаметр цилиндрической поверхности запирающей иглы.The technical task is also directed to the fact that the locking needle has an additional external cylindrical groove with a base located outside the annular channel of the atomizer and a diameter dc smaller than the diameter dcr of the annular channel of the atomizer for which the condition dcp <d′i is fulfilled, where d ′ And the diameter of the cylindrical surface of the locking needle.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет выполнения в распылителе полости управления в дополнение к кольцевой и распределительной полостям, а также благодаря разветвленной системе подвода основного и запального топлив к упомянутым полостям. Благодаря подводу запального топлива по параллельным линиям подачи одновременно к полости управления и через обратный клапан в корпусе форсунки - к кольцевой полости, становится возможным в итоге значимо уменьшить объем энергоносителя, сосредоточенного в корпусе форсунки и распылителе, что увеличивает максимальное давление впрыскивания в период подачи основного топлива.The solution of the technical problem is achieved by performing control cavities in the sprayer in addition to the annular and distribution cavities, and also thanks to the branched system for supplying the main and ignition fuels to the said cavities. Due to the supply of ignition fuel along parallel supply lines simultaneously to the control cavity and through the non-return valve in the nozzle body to the annular cavity, it becomes possible in the end to significantly reduce the amount of energy concentrated in the nozzle body and atomizer, which increases the maximum injection pressure during the main fuel supply period .

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид форсунки; на фиг. 2 представлено сечение Α-A на фиг. 1; на фиг. 3 изображен продольный разрез форсунки; на фиг. 4 представлено сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 изображен выносной элемент I на фиг. 3; на фиг. 6 дано изображение варианта выполнения иглы форсунки.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the nozzle; in FIG. 2 shows a section Α-A in FIG. one; in FIG. 3 shows a longitudinal section of a nozzle; in FIG. 4 shows a section BB in FIG. 2; in FIG. 5 shows the extension element I in FIG. 3; in FIG. 6 is a view of an embodiment of a nozzle needle.

На фиг. 6 используются следующие обозначения: dци и dцp - диаметры дополнительной внешней цилиндрической проточки иглы и кольцевого канала корпуса распылителя соответственно; d′и - диаметр цилиндрической поверхности запирающей иглы.In FIG. 6, the following notation is used: dts and dtsp are the diameters of the additional external cylindrical groove of the needle and the annular channel of the atomizer body, respectively; d′i is the diameter of the cylindrical surface of the locking needle.

Форсунка многотопливного дизеля содержит корпус 1 и головку 2 с каналами 3, 4 и 5, 6 подвода каждого вида топлива (фиг. 1) - запального и основного соответственно, полый распылитель 7 с запирающим конусом 8 (фиг. 4 и 5), распыливающими отверстиями 9, каналами 10, 11 и 12 подвода каждого вида топлива, соответственно запального и основного, сообщенными с соответствующими каналами 4 и 6 подвода топлива корпуса 1 форсунки. В полости распылителя 7 (фиг. 3) размещена подпружиненная с помощью пружины 13 запирающая игла 14, выполненная с направляющей и цилиндрической поверхностями 15 и 16 соответственно. В нижней части запирающей иглы 14 (фиг. 5) выполнена коническая запирающая поверхность 17 с обратным конусом 18, образующими с распылителем 7 соответственно подыгольный объем 19 и полость 20 смешения, расположенную у основания запирающего конуса 8. При этом в форсунке выполнена распределительная полость 21 (фиг. 3 и 4), связанная с каналами 5, 6 и 12 подвода основного топлива, а также с полостью 20 смешения посредством кольцевого канала 22, образованного цилиндрическими поверхностями 16 и 23 распылителя 7 и запирающей иглы 14 соответственно. В теле запирающей иглы 14 выполнен осевой канал 24, сообщенный через радиальные каналы 25 с каналами 3, 4, 10 и 11 подвода запального топлива посредством кольцевой полости 26 между цилиндрическими поверхностями 27 и 28 распылителя 7 и запирающей иглы 14 соответственно, а также дополнительные радиальные каналы 29, выходящие одним концом в полость 20 смешения, а другим - в осевой канал 24. В корпусе 1 форсунки установлен, по меньшей мере, один обратный клапан 30 в линии каналов 4 и 10 подвода запального топлива. При этом в распылителе 7 дополнительно выполнена цилиндрическая проточка 31 с образованием между распределительной и кольцевой полостями 21 и 26 соответственно полости 32 управления. Последняя соединена с каналом 3 подвода головки 2 форсунки запального топлива с помощью соответствующих цилиндрических каналов 33 и 34, выполненных в распылителе 7 и корпусе 1 форсунки, и проточки 35, образованной между торцевыми поверхностями 36 и 37 корпуса 1 и головки 2 форсунки (фиг. 2). Обратный клапан 30 установлен в корпусе 1 форсунки в канале 4 подвода запального топлива в осевой канал 24 запирающей иглы 14, параллельном линии подвода запального топлива в полость 32 управления. При этом распределительная полость 21 и полость 32 управления разобщены между собой смежными прецизионными участками цилиндрических поверхностей 16 и 38, соответствующих запирающей иглы 14 и распылителя 7 соответственно.The multi-fuel diesel nozzle contains a housing 1 and a head 2 with channels 3, 4 and 5, 6 for supplying each type of fuel (Fig. 1) - ignition and main, respectively, a hollow atomizer 7 with a locking cone 8 (Fig. 4 and 5), spray holes 9, channels 10, 11 and 12 for supplying each type of fuel, ignition and main, respectively, in communication with corresponding channels 4 and 6 for supplying fuel to the nozzle body 1. In the cavity of the atomizer 7 (Fig. 3), a locking needle 14 spring-loaded with a spring 13 is provided, made with a guide and a cylindrical surface 15 and 16, respectively. In the lower part of the locking needle 14 (Fig. 5), a conical locking surface 17 with a reverse cone 18 is formed, forming a needle-like volume 19 and a mixing cavity 20 respectively located at the base of the locking cone 8 with the spray gun 7. At the same time, a distribution cavity 21 is made in the nozzle ( Fig. 3 and 4) associated with the main fuel supply channels 5, 6 and 12, as well as with the mixing cavity 20 by means of an annular channel 22 formed by the cylindrical surfaces 16 and 23 of the atomizer 7 and the locking needle 14, respectively. In the body of the locking needle 14, an axial channel 24 is made, communicated through radial channels 25 with channels 3, 4, 10 and 11 for supplying ignition fuel by means of an annular cavity 26 between the cylindrical surfaces 27 and 28 of the atomizer 7 and the locking needle 14, respectively, as well as additional radial channels 29, extending at one end into the mixing cavity 20, and at the other into the axial channel 24. At least one check valve 30 is installed in the nozzle housing 1 in the line of the channels 4 and 10 for supplying ignition fuel. At the same time, a cylindrical groove 31 is additionally made in the atomizer 7 with the formation of a control cavity 32 between the distribution and annular cavities 21 and 26, respectively. The latter is connected to the channel 3 for supplying the head 2 of the nozzle of the fuel with the help of the corresponding cylindrical channels 33 and 34, made in the atomizer 7 and the body 1 of the nozzle, and a groove 35 formed between the end surfaces 36 and 37 of the body 1 and the head 2 of the nozzle (Fig. 2 ) The non-return valve 30 is installed in the nozzle body 1 in the channel 4 for supplying pilot fuel to the axial channel 24 of the locking needle 14 parallel to the line for supplying pilot fuel to the control cavity 32. While the distribution cavity 21 and the control cavity 32 are disconnected from each other by adjacent precision sections of the cylindrical surfaces 16 and 38, corresponding to the locking needle 14 and the spray 7, respectively.

В частном случае запирающая игла 14 может иметь дополнительную внешнюю цилиндрическую проточку 39 с основанием 40, расположенным за пределами кольцевого канала 22 распылителя 7, и диаметром dци, меньшим диаметра dцp кольцевого канала 22 распылителя 7, для которого выполнимо условие dцp<d′и, где d′и - диаметр цилиндрической поверхности запирающей иглы.In a particular case, the locking needle 14 may have an additional external cylindrical groove 39 with a base 40 located outside the annular channel 22 of the atomizer 7 and a diameter dc smaller than the diameter dcr of the annular channel 22 of the atomizer 7, for which the condition dcp <d′i is fulfilled, where d′i is the diameter of the cylindrical surface of the locking needle.

Форсунка для многотопливного дизеля работает следующим образом.The nozzle for a multi-fuel diesel engine operates as follows.

На заданном режиме работы дизеля запальное топливо, например дизельное топливо, поступает от соответствующего насоса высокого давления ТНВД1 (на чертеже не показан) по каналам 3 головки 2, а также 4, 10 и 11 подвода в корпусе 1 форсунки и распылителя 7 соответственно (фиг. 1, 2, 3 и 4) в кольцевую полость 26 между цилиндрическими поверхностями 27 и 28 распылителя 7 и запирающей иглы 14 и далее - по радиальным каналам 25, осевому каналу 24 и дополнительным радиальным каналам 29 (фиг. 5) к полости 20 смешения. Одновременно запальное топливо от насоса ТНВД1 по каналу 3 и каналу 35 между торцевыми поверхностями 36 и 37, а также каналам 33 и 34 (фиг. 1 и 4) подается в полость 32 управления, образованную проточкой 31. При этом каналы 35, 34 и 33 подвода образуют, по существу, гидравлическую линию связи, параллельную каналам 10 и 11 подвода распылителя 7.At a given diesel operating mode, ignition fuel, for example diesel fuel, is supplied from the corresponding high-pressure pump TNVD1 (not shown in the drawing) through channels 3 of head 2, as well as supply channels 4, 10 and 11 in nozzle body 1 and atomizer 7, respectively (Fig. 1, 2, 3, and 4) into the annular cavity 26 between the cylindrical surfaces 27 and 28 of the spray gun 7 and the locking needle 14 and then along the radial channels 25, the axial channel 24 and additional radial channels 29 (Fig. 5) to the mixing cavity 20. At the same time, the ignition fuel from the pump TNVD1 through channel 3 and channel 35 between the end surfaces 36 and 37, as well as channels 33 and 34 (Fig. 1 and 4) is supplied to the control cavity 32 formed by the groove 31. In this case, the channels 35, 34 and 33 the supply form essentially a hydraulic communication line parallel to the channels 10 and 11 of the supply of the atomizer 7.

С некоторым смещением по времени другой насос высокого давления ТНВД2 (на чертеже не показан) по соответствующим каналам 5 головки 2, а также 6 и 12 подвода в корпусе 1 форсунки и распылителе 7 (фиг. 1 и 3) подает основное альтернативное топливо в распределительную полость 21 и далее по каналу 22 в полость 20 смешения топлив, расположенную у оснований запирающего конуса 8 распылителя 7 и поверхности обратного конуса 18 запирающей иглы 14 (фиг. 5).With some time offset, another high-pressure pump TNVD2 (not shown) through the corresponding channels 5 of the head 2, as well as 6 and 12 of the supply in the housing 1 of the nozzle and spray 7 (Fig. 1 and 3) delivers the main alternative fuel to the distribution cavity 21 and further along the channel 22 into the fuel mixing cavity 20 located at the bases of the locking cone 8 of the atomizer 7 and the surface of the inverse cone 18 of the locking needle 14 (Fig. 5).

В процессе рабочего цикла форсунки в полости 20 смешения образуется смесь, характеризуемая коэффициентом Кп массового состава, который определяется по формуле:During the working cycle of the nozzle in the mixing cavity 20, a mixture is formed, characterized by a coefficient Kp of mass composition, which is determined by the formula:

Кп=Gп/Gт+Gп, Kp = Gp / Gt + Gp,

где Gп и Gт - массовые доли присадки (запального топлива) и основного топлива соответственно.where Gп and Гт are the mass fractions of the additive (pilot fuel) and the main fuel, respectively.

В период подачи запального топлива насосом ТНВД1 в полость 20 смешения в ней происходит смешение запального топлива с основным, которое находилось в полости 20 смешения после завершения предыдущего цикла. В результате коэффициент Кп массового состава в полости 20 смешения будет увеличиваться, и эта смесь переменного значения Кп вследствие ее определенной сжимаемости в полостях форсунки поступает в кольцевой канал 22 между цилиндрическими поверхностями 16 и 23 запирающей иглы 14 и распылителя 7, в котором происходит распределение смеси переменного массового состава по его длине. При этом в области пересечения радиальных и кольцевого каналов 29 и 22 соответственно значения коэффициентов Кп достигают максимальных величин. Минимальные значения Кп будут наблюдаться в начале кольцевого канала 22.During the period of supply of the ignition fuel by the pump TNVD1 to the mixing cavity 20, it mixes the ignition fuel with the main one, which was in the mixing cavity 20 after completion of the previous cycle. As a result, the Kp coefficient of the mass composition in the mixing cavity 20 will increase, and this mixture of a variable Kp value due to its certain compressibility in the nozzle cavities enters the annular channel 22 between the cylindrical surfaces 16 and 23 of the locking needle 14 and the atomizer 7, in which the variable mixture is distributed mass composition along its length. Moreover, in the area of intersection of the radial and annular channels 29 and 22, respectively, the values of the coefficients Kp reach maximum values. The minimum values of Kp will be observed at the beginning of the annular channel 22.

В результате подачи присадки (запального топлива) к форсунке давление Рф в полостях 20 и 32 смешения и управления соответственно начинает увеличиваться. При равенстве давлений Рф и Рфо, где Рфо - давление начала движения запирающей иглы 14, последняя поднимается, открывая доступ смеси топлив из полости 20 смешения в подыгольный объем 19 и далее к распыливающим отверстиям 9 и камеру сгорания дизеля.As a result of the filing of the additive (pilot fuel) to the nozzle, the pressure Rf in the mixing and control cavities 20 and 32, respectively, begins to increase. When the pressures Rf and Rfo are equal, where Rfo is the pressure of the beginning of the movement of the locking needle 14, the latter rises, opening the access of the fuel mixture from the mixing cavity 20 to the needle volume 19 and then to the spray holes 9 and the diesel combustion chamber.

При этом в начале впрыскивания в камеру сгорания поступает смесь с преимущественным содержанием присадки, массовая доля которой, как показывают опыты МАДИ, достигает 80-90% [3, 5].At the same time, at the beginning of injection, a mixture with a predominant content of the additive enters the combustion chamber, the mass fraction of which, as shown by MADI experiments, reaches 80-90% [3, 5].

С некоторым смещением во времени по отношению к насосу ТНВД1 другой насос ТНВД2 начинает подавать основное топливо в распределительную полость 21. Давление в форсунке начинает увеличиваться с большей интенсивностью, чем от подачи только присадки насосом ТНВД1, в результате запирающая игла 14 увеличивает скорость перемещения, и происходит интенсификация впрыскивания.With a certain time shift with respect to the pump TNVD1, the other pump TNVD2 begins to supply the main fuel to the distribution cavity 21. The pressure in the nozzle begins to increase with greater intensity than from the injection of only the additive pump TNVD1, as a result, the locking needle 14 increases the speed of movement, and intensification of injection.

В период впрыскивания, когда У<Умах, здесь У и Умах - текущее и максимальное значения перемещения запирающей иглы 14, насос ТНВД1 завершает подачу присадки. В результате происходит разгрузка линии высокого давления насоса ТНВД1, падение давления в каналах 4, 35, 34, 33 и полости 32 управления и разъединение каналов 4 и 10 обратным клапаном 30, который обеспечивает сохранение высокого давления в каналах 10 и 11, а также в радиальных и осевом каналах 25 и 24 соответственно, и кольцевой полости 26.During the injection period, when Y <Umakh, here U and Umah are the current and maximum values of the displacement of the locking needle 14, the pump TNVD1 completes the filing of the additive. As a result, the high-pressure pump line TNVD1 is unloaded, the pressure drops in the channels 4, 35, 34, 33 and the control cavity 32 and the channels 4 and 10 are disconnected by the check valve 30, which ensures the preservation of high pressure in the channels 10 and 11, as well as in the radial and the axial channels 25 and 24, respectively, and the annular cavity 26.

В результате падения давления в полости 32 управления происходит изменение баланса сил, действующих на запирающую иглу 14. В пределе, когда в полости 32 управления давление Рф=0, усилие пружины 13 форсунки Fпр, равное Fпр=Рфо (fи-f′и)+δ′У, будет уравновешиваться давлением, которое равно Р′′ф и которое действует на поверхность f′′и-f′и, а также давлением Р′ф, действующим на площадь f′и. Здесь и далее Fпр - усилие пружины 13, действующей на запирающую иглу 14, fи - площадь поперечного сечения запирающей иглы 14 на участке по направляющей поверхности 15, f′и - площадь, ограниченная запирающим конусом 17 запирающей иглы 14, δ′ - жесткость пружины 13, Р′ф - давление распыливания в подыгольном объеме 19, f′′и - площадь поперечного сечения запирающей иглы 14 на участке по цилиндрической поверхности 16.As a result of the pressure drop in the control cavity 32, there is a change in the balance of forces acting on the locking needle 14. In the limit, when the pressure Pf = 0 in the control cavity 32, the force of the nozzle spring 13 Fpr equal to Fpr = Rfo (fi-fi) + δ′U, will be balanced by the pressure, which is equal to R′f and which acts on the surface f′′i-f′i, as well as the pressure R′f acting on the area f′i. Hereinafter, Fpr is the force of the spring 13 acting on the locking needle 14, fi is the cross-sectional area of the locking needle 14 in the area along the guiding surface 15, fi is the area limited by the locking cone 17 of the locking needle 14, δ 'is the stiffness of the spring 13 , P′f is the spraying pressure in the ballroom volume 19, f′′i is the cross-sectional area of the locking needle 14 in the area along the cylindrical surface 16.

Опыты показывают, что при У>0,2 мм можно принять, что Р′′ф=Р′ф.Experiments show that for Y> 0.2 mm it can be assumed that P′′f = R′f.

При оговоренных выше условиях, т.е. когда в полости 32 управления давление Рф=0, давление Р′′ф можно определить из соотношения:Under the conditions stated above, i.e. when the pressure Pf = 0 in the control cavity 32, the pressure P′′f can be determined from the relation:

Figure 00000001
Figure 00000001

В рассматриваемой системе значение давления Р′′ф существенно зависит от геометрических характеристик запирающей иглы 14, режима работы, значений У.In the system under consideration, the pressure P′f substantially depends on the geometric characteristics of the locking needle 14, the operating mode, and the values of U.

Так при давлении Рфо=17,5 МПа, fи=28,27 мм2, f′и=6,157 мм2, f′и=15,9 мм2, δ′=216 Н/мм и y=0,2 мм значение давления Р′′ф=27,06 МПа, т.е. ≈ в 1,5 раза больше, чем давление Рфо.So at a pressure of Pfo = 17.5 MPa, fi = 28.27 mm 2 , fi = 6.157 mm 2 , fi = 15.9 mm 2 , δ = 216 N / mm and y = 0.2 mm the pressure value P′′f = 27.06 MPa, i.e. ≈ 1.5 times greater than the pressure of the Russian Federation.

Таким образом, в рассматриваемой конструкции форсунки в период подачи только основного топлива от ТНВД2 значение давления Р′′ф в кольцевом канале 22 на частичных подъемах запирающей иглы 14 существенно больше, чем давление Рфо. В конструкции [4] распылителя в статических условиях при 0<У≤Умах значение давления Рф меньше, чем давление Рфо. Таким образом, для опытного распылителя в сравнении с [4] разница в значениях Р′′ф и Рф, в частности, при посадке запирающей иглы 14 на седло может достигать 1,5…2 крат.Thus, in the nozzle design under consideration, during the period when only the main fuel is supplied from the injection pump 2, the pressure P′′f in the annular channel 22 at partial elevations of the locking needle 14 is significantly greater than the pressure rfo. In the design [4] of the atomizer under static conditions at 0 <Y≤Y max , the pressure Rf is less than the pressure Rfo. Thus, for the experimental sprayer, in comparison with [4], the difference in the values of P′f and Pf, in particular, when the locking needle 14 is planted on the saddle, can reach 1.5 ... 2 times.

Более высокие значения Р′′ф в предлагаемой конструкции в сравнении с Рф прототипа при подъеме запирающей иглы 14 позволяют увеличить скорость истечения топлива из распыливающих отверстий 9 распылителя 7. Это, как известно, улучшает мелкость распыливания топлива.Higher values of R′′f in the proposed design in comparison with the Russian Federation of the prototype when lifting the locking needle 14 can increase the rate of flow of fuel from the spray holes 9 of the atomizer 7. This, as you know, improves the fineness of atomization of fuel.

В процессе нагнетания основного топлива насосом ТНВД2 в полость 20 смешения массовая доля присадки в смеси, т.е. коэффициент Кп в ней будет уменьшаться и в определенный момент в полости 20 смешения может присутствовать только основное топливо. Это зависит от конструктивных и режимных параметров системы.In the process of injection of the main fuel by the pump TNVD2 into the mixing cavity 20, the mass fraction of the additive in the mixture, i.e. the coefficient Kp in it will decrease and at a certain moment only the main fuel can be present in the mixing cavity 20. It depends on the design and operational parameters of the system.

В период интенсивного нагнетания топлива насосом ТНВД2 смесь из полости 20 по зазору запирающего конуса 8 распылителя 7 и конической поверхности 17 запирающей иглы 14 поступает в подыгольный объем 19, распыливающие отверстия 9 и камеру сгорания дизеля. Кроме этого, в это время впрыскивания, когда d Р′′ф/dφ>0, часть смеси из полости 20 смешения, в результате ее сжимаемости в полостях форсунки, будет поступать в осевой канал 24. При этом массовый состав смеси по длине осевого канала 24 будет меняться. При удалении сечения от пересечения осевого и дополнительных радиальных каналов 24 и 29 соответственно коэффициент Кп увеличивается и в определенном сечении осевого канала 24 Кп=1, т.е. в энергоносителе присутствует только запальное топливо.During the period of intense fuel injection by the pump TNVD2, the mixture from the cavity 20, through the gap of the locking cone 8 of the atomizer 7 and the conical surface 17 of the locking needle 14, enters the needle volume 19, the spray holes 9 and the diesel combustion chamber. In addition, at this time of injection, when d P′′f / dφ> 0, part of the mixture from the mixing cavity 20, as a result of its compressibility in the nozzle cavities, will enter the axial channel 24. Moreover, the mass composition of the mixture along the length of the axial channel 24 will change. When the section is removed from the intersection of the axial and additional radial channels 24 and 29, respectively, the coefficient Kp increases in a certain section of the axial channel 24 Kp = 1, i.e. only ignition fuel is present in the energy carrier.

В процессе окончания подачи основного топлива при d Р′′ф/dφ<0, давление Р′′ф уменьшается. В этот период в полость 20 смешения топлив поступает основное топливо из кольцевого канала 22 и смесь из дополнительных радиальных каналов 29. В результате в камеру сгорания дизеля впрыскивается смесь, значение Кп которой может несколько увеличиваться. Однако это увеличение незначительное, т.к. полости каналов, обеспечивающих подачу запального топлива ограничены обратным клапаном 30. Кроме этого, наличие обратного клапана 30 позволяет обеспечить более высокие давления впрыскивания основного топлива.At the end of the main fuel supply at d P′′f / dφ <0, the pressure P′′f decreases. During this period, the main fuel comes from the fuel mixing cavity 20 from the annular channel 22 and the mixture from the additional radial channels 29. As a result, a mixture is injected into the combustion chamber of the diesel engine, the Kp value of which may increase slightly. However, this increase is insignificant, because the cavity of the channels providing the supply of pilot fuel is limited by a check valve 30. In addition, the presence of a check valve 30 allows for higher injection pressures of the main fuel.

Заканчивается процесс впрыскивания топлива в камеру сгорания дизеля посадкой запирающей иглы 14 на седло - запирающий конус 8 распылителя 7. При движении запирающей иглы 14 от упора к седлу - запирающему конусу 8 значение коэффициента Кп меняется незначительно. Этому способствует особенность конструкции системы и, в частности, наличие обратного клапана 30 в канале 4 корпуса 1 форсунки.The process of injecting fuel into the combustion chamber of the diesel engine ends by landing the locking needle 14 on the saddle - locking cone 8 of the atomizer 7. When the locking needle 14 moves from the stop to the saddle - locking cone 8, the coefficient Kp changes slightly. This contributes to the design feature of the system and, in particular, the presence of a check valve 30 in the channel 4 of the housing 1 of the nozzle.

Важная особенность посадки запирающей иглы 14 на седло - запирающий конус 8 состоит и в том, что начало ее движения от упора происходит при значении давления Р′′ф значительно большем, чем значение давления Рфо (в рассматриваемом случае приблизительно в 1,5 раза). В результате существенно сокращаются продолжительность впрыскивания топлива в камеру сгорания дизеля и подача смеси с убывающими скоростями. Кроме этого, как отмечалось ранее, система обеспечивает более мелкое распыливание энергоносителя при У<Умах. Все отмеченное позволяет улучшить эксплуатационные характеристики дизеля.An important feature of the seating of the locking needle 14 on the saddle - the locking cone 8 consists in the fact that the beginning of its movement from the stop occurs when the pressure P′′f is significantly greater than the pressure Rfo (in this case, approximately 1.5 times). As a result, the duration of fuel injection into the diesel combustion chamber and the supply of the mixture with decreasing speeds are significantly reduced. In addition, as noted earlier, the system provides finer atomization of the energy carrier at Y <Umah. All of the above allows to improve the operational characteristics of the diesel engine.

В случае, когда запирающая игла 14 имеет дополнительную внешнюю цилиндрическую проточку 39 с основанием 40, расположенным за пределами кольцевого канала 22 распылителя 7, при условии, что диаметр внешней проточки dци меньше диаметра dцp кольцевого канала 22 распылителя 7, причем dцp меньше или равен диаметру d′и цилиндрической поверхности 16 запирающей иглы 14, обеспечивается большая технологичность конструкции в части изготовления кольцевого канала 22 распылителя 7. Технологичность заключается в том, что при d′и=45 мм изготовление канала 22 с dцp>d′и требует, в частности, дополнительных инструментов и технологических операций.In the case where the locking needle 14 has an additional external cylindrical groove 39 with a base 40 located outside the annular channel 22 of the spray gun 7, provided that the diameter of the external groove dci is less than the diameter dcr of the annular channel 22 of the sprayer 7, and dcr is less than or equal to the diameter d ′ And the cylindrical surface 16 of the locking needle 14, the high technological adaptability of the design in terms of manufacturing the annular channel 22 of the atomizer 7 is ensured. requires, in particular, additional tools and technological operations.

Таким образом, изобретение позволяет получить возможность коррекции массового состава смеси, подаваемой в камеру сгорания дизеля в процессе рабочего цикла, и улучшить мелкость распыливания топлива в периоды подъема и посадки запирающей иглы распылителя.Thus, the invention allows to obtain the possibility of correcting the mass composition of the mixture supplied to the combustion chamber of the diesel engine during the working cycle, and to improve the fineness of fuel atomization during periods of lifting and landing of the locking needle of the atomizer.

Источники информации:Information sources:

1. Астахов И.В., Голубков Л.Н., Трусов В.И. и др. Топливные системы и экономичность дизелей. - М.: Машиностроение, 1990, - 288 с.; ил.1. Astakhov I.V., Golubkov L.N., Trusov V.I. et al. Fuel systems and diesel efficiency. - M .: Engineering, 1990, - 288 p .; silt.

2. Марков В.А., Гайворонский A.И., Грехов Л.В., Иващенко Н.А. Работа дизелей на нетрадиционных топливах. - М.: Легион-Автодата, 2008, с. 298.2. Markov V.A., Gayvoronsky A.I., Sins L.V., Ivashchenko N.A. The work of diesel engines on alternative fuels. - M.: Legion-Avtodata, 2008, p. 298.

3. Мальчук B.И. Топливоподача и зональное смесеобразование в дизелях. - М.: МАДИ, 2009, - 176 с.; ил.3. Malchuk B.I. Fuel supply and zone mixture formation in diesel engines. - M .: MADI, 2009, - 176 p .; silt.

4. Авт.св. СССР №1530801, Мкл. F02M 43/04, опубл. 1989 г. (прототип).4. Auto USSR No. 1530801, Mcl. F02M 43/04, publ. 1989 (prototype).

5. Мальчук В.И. Концепция организации подачи и распыливания альтернативных топлив в быстроходных дизелях нового поколения. // Вестник МАДИ (ГТУ), вып. 4, 2005, с. 11-18.5. Malchuk V.I. The concept of organizing the supply and atomization of alternative fuels in new generation high-speed diesel engines. // Vestnik MADI (GTU), no. 4, 2005, p. 11-18.

Claims (2)

1. Форсунка многотопливного дизеля, содержащая корпус и головку с каналами подвода каждого вида топлива, полый распылитель с запирающим конусом, распыливающими отверстиями, каналами подвода каждого вида топлива, сообщенными с соответствующими каналами подвода корпуса форсунки, и подпружиненную запирающую иглу, размещенную в полости распылителя и выполненную с направляющей и цилиндрической поверхностями, а также конической запирающей поверхностью с обратным конусом, образующими с распылителем соответственно, подыгольный объем и полость смешения, при этом в распылителе выполнена распределительная полость, связанная с каналами подвода основного топлива, а также с полостью смешения посредством кольцевого канала, а в теле запирающей иглы выполнен осевой канал, сообщенный через радиальные каналы с каналами подвода запального топлива посредством кольцевой полости между цилиндрическими поверхностями распылителя и запирающей иглы, соответственно, а также дополнительные радиальные каналы, выходящие одним концом в полость смешения, а другим - в осевой канал, и, по меньшей мере, один обратный клапан, установленный в линии каналов подвода запального топлива корпуса форсунки и распылителя, отличающаяся тем, что в распылителе дополнительно выполнена цилиндрическая проточка с образованием между распределительной и кольцевой полостями полости управления, которая сообщена с каналом подвода головки форсунки запального топлива с помощью соответствующих цилиндрических каналов, выполненных в распылителе и корпусе форсунки, и проточки, образованной между торцевыми поверхностями корпуса и головки форсунки, а обратный клапан установлен в корпусе форсунки в линии подвода запального топлива в осевой канал запирающей иглы, параллельной линии подвода запального топлива в полость управления.1. A multi-fuel diesel nozzle comprising a housing and a head with channels for supplying each type of fuel, a hollow atomizer with a locking cone, spray holes, channels for supplying each type of fuel in communication with the respective channels for supplying the nozzle body, and a spring-loaded locking needle placed in the cavity of the sprayer and made with a guide and cylindrical surfaces, as well as a conical locking surface with a reverse cone, forming with the sprayer, respectively, the needle volume and polo mixing, while in the sprayer there is a distribution cavity connected with the main fuel supply channels, as well as with the mixing cavity through the annular channel, and an axial channel is made in the body of the locking needle, communicated through radial channels with the fuel supply channels through the annular cavity between the cylindrical the surfaces of the spray gun and the locking needle, respectively, as well as additional radial channels extending at one end into the mixing cavity, and the other into the axial channel, and at least Herein, one non-return valve installed in the line of channels for supplying ignition fuel to the nozzle body and atomizer, characterized in that the atomizer additionally has a cylindrical groove with the formation of a control cavity between the distribution and annular cavities, which is in communication with the channel for supplying the nozzle head of the ignition fuel using cylindrical channels made in the sprayer and nozzle body, and a groove formed between the end surfaces of the body and nozzle head, and pleasing valve installed in the nozzle body in the driver fuel supply line in the axial passage of the locking of the needle parallel to the line for supplying pilot fuel into the control chamber. 2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что запирающая игла имеет дополнительную внешнюю цилиндрическую проточку с основанием, расположенным за пределами кольцевого канала распылителя, и диаметром dци, меньшим диаметра dцр кольцевого канала распылителя, для которого выполнимо условие dцр<d'и, где d'и - диаметр цилиндрической поверхности запирающей иглы. 2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the locking needle has an additional external cylindrical groove with a base located outside the annular channel of the atomizer and a diameter dc smaller than the diameter dcr of the annular channel of the atomizer for which the condition dcr <d'i is fulfilled, where d'and is the diameter of the cylindrical surface of the locking needle.
RU2014150440/06A 2014-12-12 2014-12-12 Multifuel engine nozzle RU2567340C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150440/06A RU2567340C1 (en) 2014-12-12 2014-12-12 Multifuel engine nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150440/06A RU2567340C1 (en) 2014-12-12 2014-12-12 Multifuel engine nozzle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2567340C1 true RU2567340C1 (en) 2015-11-10

Family

ID=54536991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150440/06A RU2567340C1 (en) 2014-12-12 2014-12-12 Multifuel engine nozzle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2567340C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1530801A1 (en) * 1987-07-07 1989-12-23 Московский Автомобильно-Дорожный Институт Nozzle for feeding two types of fuel into diesel engine
RU2029128C1 (en) * 1991-12-19 1995-02-20 Московский государственный автомобильно-дорожный институт (Технический университет) Nozzle for diesel
RU2405962C1 (en) * 2009-03-20 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технический университет) System to feed alternative fuels into diesel engine combustion chamber

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1530801A1 (en) * 1987-07-07 1989-12-23 Московский Автомобильно-Дорожный Институт Nozzle for feeding two types of fuel into diesel engine
RU2029128C1 (en) * 1991-12-19 1995-02-20 Московский государственный автомобильно-дорожный институт (Технический университет) Nozzle for diesel
RU2405962C1 (en) * 2009-03-20 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технический университет) System to feed alternative fuels into diesel engine combustion chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2015299011B2 (en) Injecting apparatus and method of using an injecting apparatus
CN104632484B (en) The fuel electro-injector of fuel injection system for internal combustion engine
EP2657508A1 (en) Fuel injection valve
CN1854500A (en) Fluid injection nozzle
US9546633B2 (en) Nozzle for skewed fuel injection
CN102828857B (en) Fuel injection device
CN103899460B (en) Double-buffering type overflow valve
US20120012681A1 (en) Fuel injector having balanced and guided plunger
RU2567340C1 (en) Multifuel engine nozzle
JP2009257216A (en) Fuel injection valve
FI20185784A1 (en) Injection nozzle for a dual fuel engine and dual fuel engine
RU2541674C1 (en) Nozzle to feed two fuels into diesel
CN100480505C (en) Fuel injection valve for internal combustion engine
JP2004116519A (en) Fuel injector assembly
RU2635956C1 (en) Nozzle for supplying fuel emulsions into diesel combustion chamber
CN103534474A (en) Fuel injection unit and system
EP3440336B1 (en) Fuel pump
RU2405962C1 (en) System to feed alternative fuels into diesel engine combustion chamber
CN114174642A (en) Multiple oil injector, large engine with such an injector, method for lubricating such an engine and use thereof
US20200378350A1 (en) Fuel injection nozzle
RU190851U1 (en) Electro-Hydraulic Spray Nozzle
RU2484293C1 (en) Diesel engine injector nozzle
RU138281U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE INJECTOR SPRAY
RU2390650C1 (en) Plunger pair
US20130255623A1 (en) Fuel injector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191213