ТЕРМОРЕГУЛИРУЕМАЯ ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДИЗЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F02M53/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при проектировании дизелей, в частности топливной системы дизеля.

Известна топливная система дизеля, содержащая топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр, насос высокого давления (НВД), сливную магистраль с температурным датчиком, выполненным в виде биметаллического элемента и связанным с регулирующим клапаном. Данная система обеспечивает регулирование температуры топлива путем слива избыточного топлива из НВД в бак или на вход НВД (или фильтра).

Основными недостатками топливной системы являются пониженная чувствительность системы (так как температурным датчиком является биметаллическая пластина, установленная не на входе в НВД, а на его выходе), невозможность плавного изменения проходного сечения, а следовательно, и пропускной способности сливной магистрали (так как биметаллическая пластина, изгибаясь, полностью открывает или закрывает сливное отверстие), что в итоге приводит к снижению точности регулирования температуры в системе за счет перепуска избыточного топлива.

Известна топливная система дизеля, содержащая трехлинейный перепускной клапан, установленный в сливной магистрали, выполненный в сливной магистрали, выполненный с возможностью попеременного перепуска топлива и снабженный электромагнитным приводом. Данная система обеспечивает регулирование температуры топлива на входе в ТНВД путем слива избыточного топлива в бак или на вход в насос.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является терморегулируемая топливная система дизеля, содержащая топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр, топливопроводы, топливный насос высокого давления с датчиком-терморезистором, размещенным на входе в последний, и сливной магистралью, сообщенной со штуцером отвода топлива топливного насоса высокого давления, электронный усилитель сигнала, электрически соединенный с датчиком-терморезистором, электромагнит с крышкой и якорем, переключатель с корпусом, входным и двумя выходными штуцерами, причем входной штуцер соединен топливопроводом со штуцером отвода топлива из топливного насоса высокого давления, первый из выходных штуцеров соединен топливопроводом с подкачивающим насосом или топливным фильтром, а второй соединен топливопроводом с топливным баком.

Основным недостатком системы является недостаточная точность регулирования температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления путем перепуска избыточного топлива. Недостаточная точность регулирования температуры топлива обусловлена невозможностью плавного и точного измерения проходного сечения отверстий выходных штуцеров переключателя в процессе перепуска избыточного топлива.

Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления.

Поставленная цель достигается тем, что терморегулируемая топливная система дизеля содержит топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр, топливопроводы, топливный насос высокого давления с датчиком-терморезистором, размещенным на входе в последний, и сливной магистралью, сообщенной со штуцером отвода топлива топливного насоса высокого давления, электронный усилитель сигнала, электрически соединенный с датчиком-терморезистором, электромагнит с крышкой и якорем, переключатель с корпусом, входным и двумя выходными штуцерами, причем входной штуцер соединен топливопроводом со штуцером отвода топлива из топливного насоса высокого давления, первый из выходных штуцеров соединен топливопроводом с подкачивающим насосом или топливным фильтром, а второй соединен топливопроводом с топливным баком, при этом датчик-терморезистор размещен в разборном корпусе, установленном на входе в топливный насос высокого давления при помощи резьбового соединения, электронный усилитель сигнала установлен под крышкой электромагнита, который выполнен в виде втулки, пружины, стакана, охватывающего якорь и установленного с натягом во втулке, регулировочного винта, установленного на днище стакана соосно последнему, а в теле якоря выполнено осевое сверление, пружина установлена в последнем с возможностью взаимодействия со стаканом, переключатель выполнен в виде штока клапана перепуска топлива с цилиндрическим пояском, размещенным в корпусе переключателя, причем шток клапана связан при помощи резьбового соединения с якорем с противоположной стороны от пружины, корпус переключателя закреплен на электромагните при помощи резьбового соединения, в корпусе переключателя выполнены два радиальных рабочих отверстия, сообщенных с входным и первым выходным штуцерами и центральным рабочим отверстием, последнее сообщено с вторым выходным штуцером, причем диаметры радиальных и центрального рабочих отверстий равны между собой, а межосевое расстояние двух радиальных отверстий равно высоте пояска и в 1,5 раза больше диаметра рабочих отверстий.

В пояске клапана перепуска топлива выполнены четыре перепускных отверстия, оси которых параллельны оси клапана и равноудалены от последней, причем расстояния между осями перепускных отверстий равны между собой, а суммарная площадь проходного сечения перепускных отверстий равна площади рабочего отверстия корпуса переключателя.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема топливной системы; на фиг. 2 - электромагнит с переключателем и усилителем, устанавливаемый в сливную магистраль; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - датчик-терморезистор, устанавливаемый на входе в топливный насос высокого давления.

Терморегулируемая топливная система дизеля содержит топливный бак 1, подкачивающий насос 2, топливный фильтр 3, топливопроводы 4, 5, 6, топливный насос высокого давления 7 с датчиком-терморезистором 8, размещенным на входе 9 в последний, и сливной магистралью 10, сообщенной со штуцером 11 отвода топлива топливного насоса высокого давления 7, электронный усилитель сигнала 12, электрически соединенный с датчиком-терморезистором 8, электромагнит 13 с крышкой 14 и якорем 15, переключатель с корпусом 16, входным 17 и двумя выходными 18, 19 штуцерами, причем входной штуцер 17 соединен топливопроводом 20 со штуцером 11 отвода топлива из топливного насоса высокого давления 7, первый из выходных штуцеров 18, 19 соединен топливопроводом 21 с подкачивающим насосом 2 или топливным фильтром 3, а второй штуцер соединен топливопроводом 22 с топливным баком 1, при этом датчик-терморезистор 8 размещен в разборном корпусе 23, установленном на входе в топливный насос высокого давления 7 при помощи резьбового соединения, электронный усилитель сигнала 12 установлен под крышкой 14 электромагнита 13, который выполнен в виде втулки 24, пружины 25, стакана 26, охватывающего якорь 15 и установленного с натягом во втулке 24, регулировочного винта 27, установленного на днище стакана 26 соосно последнему, а в теле якоря 15 выполнено осевое сверление, пружина 25 установлена в последнем с возможностью взаимодействия со стаканом 26, переключатель выполнен в виде штока 28 клапана перепуска топлива с цилиндрическим пояском 29, размещенным в корпусе 16 переключателя, причем шток 28 клапана связан при помощи резьбового соединения с якорем 15 с противоположной стороны от пружины 25, корпус 16 переключателя закреплен на электромагните 13 при помощи резьбового соединения, в корпусе 16 переключателя выполнены два радиальных рабочих отверстия 30, 31, сообщенных с входным 17 и первым выходным 18 штуцерами и центральным рабочим отверстием 32, последнее сообщено с вторым выходным штуцером 19, причем диаметры радиальных 30, 31 и центрального 32 рабочих отверстий равны между собой, а межосевое расстояние двух радиальных отверстий 30, 31 равно высоте пояска 29 клапана и в 1,5 раза больше диаметра рабочих отверстий 30, 31, 32.

В пояске 29 клапана перепуска топлива выполнены четыре перепускных отверстия 33, оси которых параллельны оси клапана и равноудалены от последней, причем расстояния между осями перепускных отверстий 33 равны между собой, а суммарная площадь проходного сечения перепускных отверстий 33 равна площади рабочего отверстия 30 (31, 32) корпуса 16 переключателя.

Разборный корпус 23 датчика-терморезистрора 8 имеет накидную гайку 34 с центральным сквозным отверстием для вывода 35 терморезистора 8, навинчиваемую на переходник 36. Для изоляции вывода 35 от "массы" (корпуса 23) между гайкой 34 и терморезистором 8 установлена пористая резиновая втулка 37. Плотная посадка терморезистора 8 в отверстии переходника 36 обеспечивается конусом седлом 38. Снизу в переходник 36 вворачивается штуцер 39 с двумя радиальными отверстиями 40 для подвода топлива от топливного фильтра 3 по топливопроводу 6 с наконечником 41. Путем наворачивания гайки 34 на переходник 36 происходит посадка терморезистора 8 в седло 38 и его надежное контактирование с "массой" (корпусом 23, соединенным с минусовой шиной источника постоянного тока). К выводу 35 терморезистора 8 поводится постоянное напряжение 12 В от источника тока GB. При замене терморезистора 8 достаточно округлить гайку 34.

При настройке системы на точность регулирования температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления 7 упругость пружины 25 якоря 15 электромагнита 13 изменяется регулировочным винтом 27 и длиной штока 28 при вращении пояска 29 клапана перепуска топлива относительно якоря 15.

Система работает следующим образом.

Топливо из фильтра 3 по топливопроводу 6 поступает внутрь корпуса 23 к терморезистору 8 и во впускной канал топливного насоса высокого давления 7. Сигнал об изменении температуры топлива на электромагнит 13 поступает от терморезистора 8 через усилитель сигнала 12, выполненный по известной электрической схеме.

В исходном положении, когда температура топлива не превышает оптимальную величину (ниже, например, 30^оС) поясок 29 клапана перепуска топлива под действием пружины 25 плотно прижат к внутренней стенке корпуса 16 переключателя и перекрывает центральное отверстие 32. При этом избыточное топливо, сливаемое из топливного насоса высокого давления 7 по топливопроводу 20, из входного радиального рабочего отверстия 30 перепускается к выходному радиальному рабочему отверстию 31 переключателя и далее через выходной штуцер 18 по топливопроводу 21 к подкачивающему насосу 2 или в топливный фильтр 3.

При достижении оптимальной температуры топлива (например, 30^оС) терморезистор 8 несколько уменьшает свое сопротивление, что приводит к разбалансировке моста усилителя сигнала 12 и якорь 15 вместе с пояском 29 клапана перепуска топлива, втягиваясь в электромагнит 13 на величину не более высоты пояска 29, обеспечивает перепуск избыточного топлива из входного радиального рабочего отверстия 30 одновременно к выходному радиальному 31 и центральному 32 рабочим отверстиям, сообщенным между собой соответственно через четыре перепускных отверстия 33 пояска 29 клапана перепуска топлива, и далее через выходные штуцера 18 и 19 по топливопроводам 21 и 22 к подкачивающему насосу 2 (или в топливный фильтр 3) и в топливный бак 1.

При превышении оптимальной температуры топлива (выше, например, 30^оС) уменьшенное сопротивление терморезистора 8 приводит к втягиванию якоря 15 электромагнита 13 на величину, превышающую высоту пояска 29 клапана перепуска топлива в два раза по отношению к исходному положению, при этом поясок 29, перекрывая выходное радиальное рабочее отверстие 31, через четыре перепускных отверстия 33 пояска 29 обеспечивает перепуск избыточного топлива из входного радиального рабочего отверстия 30 к центральному рабочему отверстию 32 и далее через выходной штуцер 19 по топливопроводу 22 в топливный бак 1.

Настройка системы на поддержание определенной (оптимальной) температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления осуществляется переменным резистором (потенциометром) электронного усилителя сигнала, а также изменением упругости пружины якоря электромагнита регулировочным винтом и положения пояска клапана перепуска топлива относительно выходных радиального и центрального рабочих отверстия корпуса переключателя вращением штока относительно якоря.

Система обеспечивает стабильную работу дизеля в различных климатических условиях за счет автоматического саморегулирования температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления путем дозированного перепуска избыточного топлива по нескольким схемам: к подкачивающему насосу (топливному фильтру) или в топливный бак.

Простота замены терморезистора в случае выхода его из строя и наличие элементов настройки на требуемую точность регулирования температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления улучшают эксплуатационные качества (приспособленность к обслуживанию и замене), предъявляемые к системе.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: система содержит топливный бак 1, подкачивающий насос 2, топливный фильтр 3, топливопроводы 4, 5, 6, топливный насос высокого давления 7 с установленным на входе датчиком-терморезистором 8, размещенным в разборном корпусе 23, электромагнит 13 с якорем 15 и усилителем 12 встроенным под крышку 14 электромагнита 13, корпус 16 переключателя с трехлинейным клапаном перепуска топлива, выполненного в виде цилиндрического пояска 29 с четырьмя перепускными отверстиями и штока 28, вворачиваемого в якорь 15, нагруженного пружиной 25. В корпусе 16 выполнены два радиальных и центральное рабочие отверстия. Межосевое расстояние двух радиальных отверстий равно высоте пояска 29 и в 1,5 раза больше диаметра рабочих отверстий, а суммарная площадь проходного сечения перепускных отверстий равна площади рабочего отверстия. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ТЕРМОРЕГУЛИРУЕМАЯ ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДИЗЕЛЯ, содержащая топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр, топливопроводы, топливный насос высокого давления с датчиком-терморезистором, размещенным на входе в последний, и сливной магистралью, сообщенной со штуцером отвода топлива топливного насоса высокого давления, электронный усилитель сигнала, электрически соединенный с датчиком-терморезистором, электромагнит с крышкой и якорем, переключатель с корпусом, входным и двумя выходными штуцерами, причем входной штуцер соединен топливопроводом со штуцером отвода топлива из топливного насоса высокого давления, первый из выходных штуцеров соединен топливопроводом с подкачивающим насосом или топливным фильтром, а второй соединен с топливным баком, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления, терморезистор имеет разборный корпус, установленный на входе в топливный насос высокого давления при помощи резьбового соединения, электронный усилитель сигнала установлен под крышкой электромагнита, который выполнен в виде втулки, пружины, стакана, охватывающего якорь и установленного с натягом во втулке, регулировочного винта, установленного на днище стакана соосно с последним, а в теле якоря выполнено осевое сверление, пружина установлена в последнем с возможностью взаимодействия со стаканом, переключатель выполнен в виде штока клапана перепуска топлива с цилиндрическим пояском, размещенным в корпусе переключателя, причем шток клапана связан при помощи резьбового соединения с якорем с противоположной стороны от пружины, корпус переключателя закреплен на электромагните при помощи резьбового соединения, в корпусе переключателя выполнены два радиальных рабочих отверстия, сообщенных с входным и первым выходным штуцерами и центральным отверстием, сообщенным с вторым выходным штуцером, причем диаметры радиальных и центрального рабочих отверстий равны между собой, а межосевое расстояние двух радиальных отверстий равно высоте пояска клапана и в 1,5 раза больше диаметра рабочих отверстий. 2. Система дизеля по п.1, отличающаяся тем, что в пояске клапана перепуска топлива выполнены четыре перепускных отверстия, оси которых параллельны оси клапана и равноудалены от последней, причем расстояния между осями перепускных отверстий равны между собой, а суммарная площадь проходного сечения перепускных отверстий равна площади рабочего отверстия корпуса переключателя.