СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЯ ТОПЛИВОМ Российский патент 1995 года по МПК F02M37/00 

Изобретение относится к дизельной технике, в частности к системам питания топливом дизельных двигателей, и может быть использовано на тракторах, комбайнах, автомобилях, тепловозах, речных и морских судах, тягачах и других машинах с дизельными двигателями.

Известна система питания дизеля топливом через форсунки и подачи части его со всасываемым воздухом при больших нагрузках.

Однако эта система не обеспечивает приемлемой надежности функционирования из-за того, что уменьшение подачи топлива в цилиндры дизельного двигателя через форсунки вследствие износа секций высокого давления, изменения температуры и снижения вязкости топлива, уменьшения пропускной способности форсунок вследствие частичного закоксовывания их распылителей и по другим причинам автоматически не компенсируется.

Известна система питания дизеля топливом, которая топливо в цилиндры двигателя подает путем впрыска одной его части через форсунки и добавления другой к всасываемому воздуху при достижении двигателем заданной мощности с помощью электромагнита управляемого рейкой.

Но и эта система не обеспечивает при длительной эксплуатации при воздействии различных дестабилизирующих факторов стабильных цикловых подач топлива, а значит и стабильности технико-экономических показателей работы дизельных машин.

Из известных технических решений наиболее близкой по технической сущности к заявляемому является система питания дизеля топливом, содержащая топливный бак, топливные фильтры грубой и тонкой очистки, задатчик расхода топлива, насос высокого давления с штуцерами отсечной и напорной полостей, топливоподкачиващющий насос, датчик режима работы, установленный на насосе высокого давления, электрогидроклапан, всасывающий коллектор двигателя с распылителем, топливный фильтр грубой очистки, установленный между топливным баком и задатчиком расхода топлива, топливоподкачивающий насос установлен за последним и выполнен с двумя выходами, первый из них сообщен с насосом высокого давления, второй через фильтр тонкой очистки и электрогидроклапан - с всасывающим коллектором, штуцер отсечной полости топливного насоса высокого давления сообщен с задатчиком расхода топлива и топливоподкачивающим насосом, а штуцер напорной полости сообщен с электрогидроклапаном и фильтром тонкой очистки, электрическую схему, выполненную в виде источника электропитания, электроцепей задатчика расхода топлива и датчика режима работы и электрически соединенную с задатчиком расхода топлива, датчиком режима работы и электрогидроклапаном. Эта система - прототип - обеспечивая определенное количественное соотношение по параметрам - топливо - воздух, неэффективна при поддержании стабильности параметров топливоподачи при длительной эксплуатации и недостаточно универсальна для использования на двигателях в широком диапазоне мощностей.

Целью изобретения является повышение эффективности работы системы.

Указанная цель достигается тем, что известная система, содержащая топливный бак, топливные фильтры грубой и тонкой очистки, задатчик расхода топлива, насос высокого давления с штуцерами отсечной и напорной полостей, топливоподкачивающий насос, датчик режима работы, установленный на насосе высокого давления, электрогидроклапан, всасывающий коллектор двигателя с распылителем, топливный фильтр грубой очистки, установленный между топливным баком и задатчиком расхода топлива, топливоподкачивающий насос установлен за последним и выполнен с двумя выходами, первый из которых сообщен с насосом высокого давления, второй через фильтр тонкой очистки и электрогидроклапан - с всасывающим коллектором, штуцер отсечной полости топливного насоса высокого давления сообщен с задатчиком расхода топлива и топливоподкачивающим насосом, а штуцер напорной полости сообщен с электрогидроклапаном и фильтром тонкой очистки, электрическую схему, выполненную в виде источника электропитания, электроцепей задатчика расхода топлива и датчика режима работы и электрически соединенную с задатчиком расхода топлива, датчиком режима работы и электрогидроклапаном, согласно изобретению снабжена реле, установленным в электросхеме с возможностью управления электрогидроклапаном, задатчик расхода топлива выполнен в виде топливного канала с дросселем, обводного регулируемого канала и двумя сообщающимися между собой каналами с жидкометаллическим контактным сплавом и с регулируемым электродом, установленным с возможностью взаимодействия с жидкометаллическим контактным сплавом, обратным клапаном, установленным после задатчика расхода топлива, улавливателем жидкометаллического контактного сплава, установленным между задатчиком расхода топлива и обратным клапаном, причем первый сообщающийся канал сообщен с топливным каналом перед дросселем, а второй - после дросселя, регулируемый электрод установлен в первом сообщающемся канале и электрически связан с электрической схемой, с возможностью выключения реле.

На фиг.1 представлена принципиальная схема системы питания дизеля топливом; на фиг.2 - задатчик расхода топлива; на фиг.3 - электрическая схема системы.

Система питания дизеля топливом содержит топливный бак 1, фильтр 2 грубой очистки топлива, задатчик 3 расхода топлива с регулируемым электродом 4, улавливатель 5 жидкометаллического контактного сплава, фильтр 6 тонкой очистки, обратный клапан 7, топливоподкачивающий насос 8, штуцер 9 напорной полости насоса 10 высокого давления, штуцер 11 отсечной полости насоса высокого давления, электрогидроклапан 12, всасывающий коллектор двигателя распылителем 13, датчик 14 режима и электросхему 15, всасывающая полость насоса 8 через обратный клапан 7 гидравлически соединена с задатчиком 3 и непосредственно с штуцером 11 отсечной полости насоса 10, напорная полость насоса 8 через фильтр 6 тонкой очистки топлива гидравлически соединена с штуцером 9 напорной полости насоса 10 и с последовательно соединенными электрогидроклапаном 12 и всасывающим коллектором двигателя с распылителем 13, электросхема 15 коммутирует между собой задатчик 3 расхода топлива, датчик 14 режима работы, электрогидроклапан 12, реле и источник электропитания.

Задатчик 3 расхода топлива включает в себя корпус 16, топливный канал 17, в котором размещены дроссель 18 и фиксирующий его положение полый винт 19, пересекающие канал 17 каналы 20 с пробкой 21, канал 22 с пробкой 23, канал 24 с размещенным в нем регулируемым электродом, причем канал 24 - первый, первым сообщается с движущимся потоком топлива перед дросселем, канал 22 - второй, вторым сообщается с потоком топлива после дросселя, канал 25 с пробкой 26, расположенный в нижней части задатчика расхода топлива канал 27 с размещенными в нем винтами фиксаторами 28 и 32 с каналами топливопроводами в них, резьбовым гнездом 29 с регулируемым каналом, регулировочным игольчатым винтом 30 с продольной канавкой 31, пробку 33, соединяя между собой каналы 20 и 25, образует обводной регулируемый канал параллельный каналу 17, канал 34, соединяющий между собой каналы 22 и 24, пробку 35, обеспечивающую при помощи проточки 36 гидравлическую связь каналов 20, 25 и 27 с каналом 17, причем ее конец 37 служит технологической заглушкой, полый винт фиксатор 38 стопорящий, в определенном положении по отношению к отверстию дросселя 18, жиклер 39, регулируемый винт 40 (регулируемого электрода 4), размещенный в канале 24 фиксируется в определенном положении гайкой 41, предохранительный колпак 42 навинчиваемый на штуцер (имеет наружную и внутреннюю резьбу) задатчика 3 расхода топлива, безрезьбовой конец 43 винта 40 выполнен отдельно из химически стойкого материала, У-образный канал, образованный отверстиями 22, 24 и 34, до определенного уровня заполненный токопроводящей жидкостью, например галлий-индий-оловянистым сплавом.

Задатчик расхода топлива подключен в электросхему системы штуцером задатчика 3 расхода и винтом-пробкой 35.

Электрическая схема системы (фиг.3) включает в себя источник 45 питания электротоком, включатель 46 электропитания, контакты 47 задатчика режима работы двигателя с подключенным параллельно им конденсатором 48, контакты 49 задатчика расхода топлива (на фиг.2 это детали 43 и 44) с подключенным параллельно им конденсатором 50, электромагнитное реле 51 с нормально замкнутыми 52 и с нормально разомкнутыми 53 контактами (при необходимости электромагнитное реле заменяется на электронное реле с малым гистерезисом), электрогидроклапан 12 с включенным параллельно ему диодом 54, включенный параллельно реле 51 диод 55.

Система питания дизеля топливом работает следующим образом.

При работе системы без тенденции к отклонению подачи топлива через форсунки от нормы режима топливо из бака 1 через топливный фильтр 2, задатчик 3 расхода топлива, обратный клапан 7 поступает к топливоподкачивающему насосу 8 и нагнетается последним через фильтр 6 тонкой очистки топлива к штуцеру 9 насоса 10 высокого давления и закрытому электрогидроклапану 12, насос высокого давления через форсунки подает его в цилиндры двигателя. При протекании через дроссель 18 задатчика расхода нормативного количества топлива уровень жидкого токопроводящего сплава 44 в канале 24 понижен до размыкания контактов 49 (жидкометаллический сплав 44 - безрезьбовой конец 43 винта). Вследствие того, что контакты включателя 49 разомкнуты, электроток в обмотку реле 51 не поступает и его нормально разомкнутые контакты 53 разомкнуты, нормально же замкнутые контакты 52 находятся в замкнутом состоянии. При этом электрогидроклапан 12 обесточен и гидравлически закрыт при возможно замкнутом состоянии контактов включателя 46 электропитания и контактов 47 задатчика режима (топливо через электрогидроклапан 12 во всасывающий коллектор двигателя 13 не поступает).

Работа системы питания дизеля топливом при воздействии эксплуатационных факторов, обуславливающих появление тенденции к отклонению подачи топлива в цилиндры двигателя от нормы режима.

Процесс подачи топлива через форсунки при уменьшении его расхода по сравнению с нормой номинального и перегрузочного режимов осуществляется также как и при нормативном его расходе. Недостающее его количество поступает в цилиндры двигателя со всасываемым воздухом. При этом уровень жидкометаллического сплава в канале 24 задатчика 3 расхода топлива повышается так, что контакты 43 и 44 включателя 49 замыкаются. Контакты же включателя 47 датчика режима замыкаются и остаются замкнутыми при номинальной и более низкой частоте вращения вала двигателя. При замкнутом состоянии контактов включателей 46, 47, 49, реле 51 с включенным параллельно диодом 55, соединенных токопроводами, появляется электроток, обеспечивающий размыкание нормально замкнутых контактов 52 и замыкание нормально разомкнутых контактов 53. При замыкании контактов 53 к источнику электротока подключается вторая нагрузочная электроцепь, состоящая из контактов 53 и электрогидроклапана 12 с диодом 54. При этом электрогидроклапан 12 открывается, обеспечивая доступ топлива во всасывающий коллектор 13. Все топливо, поступающее в цилиндры двигателя через форсунки и со всасываемым воздухом, проходит через дроссель 18 задатчика 3 расхода топлива. По достижении общей подачей топлива нормативного значения уровень токопроводящего сплава 44 в канале 24 задатчика расхода топлива понижается так, что контакты включателя 49 размыкаются, ток в обмотках реле 51 и электрогидроклапана 12 исчезает, поступление топлива во всасывающий коллектор понижается, что приводит к уменьшению общего расхода топлива. Вследствие этого задатчик расхода топлива вновь обеспечивает замыкание контактов включателя 49 и открытие электрогидроклапана 12 и поступление топлива со всасываемым воздухом в цилиндры двигателя. Разница в подаче топлива со всасываемым воздухом обеспечивается за счет изменения частоты и продолжительности открытия клапана. Сглаживание пульсаций топлива после электрогидроклапана обеспечивается применением на отдельных участках топливопровода каналов различного сечения.

Кроме стабилизации топливоподачи на номинальном и перегрузочном режимах работы двигателя при длительной эксплуатации система может быть использована без переделки на двигателях в широком диапазоне мощностей и расходов топлива, позволяет увеличить моторесурс работы не только топливного насоса, но и двигателя в целом, облегчить запуск двигателя, снизить канцерогенность отработавших газов, упростить регулировки задатчика расхода топлива, обеспечить работу по характеристике двигателя постоянной мощности.

При необходимости иметь постоянную скорость движения дизельного агрегата стабилизирующее устройство системы отключается тумблером 46, при этом двигатель работает как обычный серийный с присущими ему недостатками: пониженной производительностью машины, повышенном расходе топлива как погектарном (на единицу продукции), так и удельном в г/э.л.с. в час, с повышенной жесткостью работы, а значит и повышенным износом коленчатого вала и шатунно-поршневой группы, и снижением моторесурса в целом.

Использование: двигателестроение, в частности для питания топливом дизельных двигателей. Сущность изобретения: система включает в себя топливный бак 1, топливные фильтры грубой 2 и тонкой 6 очистки, задатчик 3 расхода топлива, насос 10 высокого давления со штуцерами отсечной 11 и напорной 9 полостей, топливоподкачивающий насос 8, датчик 14 режима работы, установленный на насосе 10, электрогидроклапан 12, всасывающий коллектор 13 двигателя с распылителем, электрическую схему 15, выполненную в виде источника электропитания, электроцепей задатчика 3 и датчика 14. Система дополнительно снабжена реле, установленным в электросхеме 15 с возможностью управления электрогидроклапаном 12, задатчик 3 выполнен в виде топливного канала с дросселем, обводного регулируемого канала и двумя сообщающимися между собой каналами с жидкометаллическим контактным сплавом и с регулируемым электродом, установленным с возможностью взаимодействия с жидкометаллическим контактным сплавом, обратным клапаном, установленным после задатчика 3, улавливателем 5 жидкометаллического контактного сплава, установленным между задатчиком расхода топлива и обратным клапаном, причем первый сообщающийся канал сообщен с топливным каналом перед дросселем, а второй - после дросселя, регулируемый электрод установлен в первом сообщающемся канале и электрически связан с электросхемой 15. 3 ил.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЯ ТОПЛИВОМ, содержащая топливный бак, топливные фильтры грубой и тонкой очистки, задатчик расхода топлива, насос высокого давления со штуцерами отсечной и напорной полостей, топливоподкачивающий насос, датчик режима работы, установленный на насосе высокого давления, электрогидроклапан, всасывающий коллектор двигателя с распылителем, топливный фильтр грубой очистки установлен между топливным баком и задатчиком расхода топлива, топливоподкачивающий насос установлен за последним и выполнен с двумя выходами, первый из которых сообщен с насосом высокого давления, второй через фильтр тонкой очистки и электрогидроклапан - с всасывающим коллектором, штуцер отсечной полости топливного насоса высокого давления сообщен с задатчиком расхода топлива и топливоподкачивающим насосом, а штуцер напорной полости сообщен с электрогидроклапаном и фильтром тонкой очистки, электрическую схему, выполненную в виде источника электропитания, электроцепей задатчика расхода топлива и датчика режима работы и электрически соединенную с задатчиком расхода топлива, датчиком режима работы и электрогидроклапаном, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы, она снабжена реле, установленным в электросхеме с возможностью управления электрогидроклапаном, задатчик расхода топлива выполнен в виде топливного канала с дросселем, обводного регулируемого канала и двумя сообщающимися между собой каналами с жидкометаллическим контактным сплавом и с регулируемым электродом, установленным с возможностью взаимодействия с жидкометаллическим контактным сплавом, обратным клапаном, установленным после задатчика расхода топлива, улавливателем жидкометаллического контактного сплава, установленным между задатчиком расхода топлива и обратным клапаном, причем первый сообщающийся канал сообщен с топливным каналом перед дросселем, а второй - после дросселя, регулируемый электрод установлен в первом сообщающемся канале и электрически связан с электрической схемой с возможностью выключения реле.