ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F02M31/16 F02N17/06 

Изобретение относится к топливным системам обеспечения работы дизельных двигателей и может быть использовано в силовых агрегатах стационарных установок, транспортных машин, землеройных и строительных машин, в том числе экскаваторов.

Известны топливные системы обеспечения работы дизеля, состоящие из топливного бака, фильтра грубой очистки, подкачивающего насоса низкого давления, фильтров тонкой очистки, топливного насоса высокого давления, распылительных форсунок и слива утечек дренажа из топливного насоса высокого давления и распылительных форсунок в топливный бак. Питание предпускового подогревателя при эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды осуществляется от отдельного топливного бачка. Для пуска двигателя при температуре окружающего воздуха до минус 10-15 градусов на двигателе во всасывающем коллекторе установлено электрофакельное устройство для подогрева засасываемого воздуха. Указанная система питания дизельного двигателя топливом применяется, в частности, на двигателе КамАЗ-740. Известна также система питания дизеля арктической модификации автомобиля ТАТRA-148S 1 ЕА, где в топливной системе применяется электрический подкачивающий насос поршневого типа. На японских машинах фирмы MITSUBA устанавливаются подкачивающие дополнительные насосы внутри топливного бака или снаружи в непосредственной близости от него.

В качестве прототипа изобретения принимается устройство для подачи дизельного топлива, склонного к выделению парафина, в двигатель внутреннего сгорания, предпочтительно в дизель, содержащее нагнетательный насос, топливопровод и фильтр, преимущественно предварительный и/или главный с фильтрующей вставкой, например, звездообразной формы и по меньшей мере одним нагревательным элементом, установленным на поверхности фильтрующей вставки, причем, с целью повышения его эффективности в работе путем быстрого расплавления части выделившегося осадка парафина при малых затратах энергии, электронагревательный элемент размещен только на 5-50% поверхности фильтрующей вставки. Устройство может быть снабжено выключателем нагревательного элемента или по меньшей мере одним регулируемым реле времени.

Подогрев воздуха с применением электрофакельных устройств недостаточно наде-жен, загрязняет воздух, всасываемый в цилиндры, и повышает динамические нагрузки в двигателе при запуске. Недостатком систем с подкачивающим насосом является то, что при работе дизельного двигателя в условиях низких температур система питания функционирует с топливом, имеющим температуру окружающей среды и, как следствие, повышенные значения вязкости, температуры вспышки, кристаллизации и т. п. негативно влияющие на прокачиваемость, фильтрацию, впрыск в цилиндры и сгорание, а в результате на мощностную характеристику дизеля. Применение нагревательного элемента для постоянного подогрева дизельного топлива ненадежно и может использоваться только при запуске, не оказывая влияния на топливо, находящееся в топливном баке. Расположение в системе этого элемента не улучшает работу топливного насоса и не препятствует выпаданию осадка парафина в топливопроводах ввиду небольших скоростей движения в них топлива.

Целью изобретения является облегчение запуска и работы дизеля при отрицательных температурах окружающей среды, повышение его моторесурса, уменьшение удельного расхода топлива и снижение трудоемкости технического обслуживания путем предварительного подогрева топлива, оптимизации его структурного состояния и создания избыточного давления во всасывающем трубопроводе.

На фиг.1 изображена схема топливной системы с вспомогательным насосом и дросселем; на фиг.2 и 3 положение двухходового крана в режимах эксплуатации и заправки топливом; на фиг.4 схема топливной системы при выполнении функций подкачивающего насоса вспомогательным насосом и предохранительным клапаном перед входом в топливный насос высокого давления; на фиг.5 изображена схема топливной системы при выполнении функций подкачивающего насоса вспомогательным насосом и подключением входа в топливный насос перед регулируемым дросселем.

Топливная система (фиг.1) состоит из топливного бака 1, вспомогательного насоса 2, системы питания предпускового подогрева и системы питания дизеля. Система питания предпускового подогрева состоит из насоса 3 подогревателя и горелки 4. Система питания дизеля содержит подкачивающий насос 5, топливный насос высокого давления 6 и распылительные форсунки 7. Входы вспомогательного насоса 2, насоса 3 подогревателя и топливного насоса высокого давления 6 снабжены фильтрами 8, 9, 10. Фильтр 9 насоса 3 подогревателя имеет электрический подогрев. Вход в фильтр 8 подключен к выходу двухходового крана 11, один из выходов которого подключен через заправочный шланг 12 к внешней емкости 13 с топливом, а второй к топливному баку 1. Кроме того, система снабжена дросселем 14, вход которого подключен к выходу вспомогательного насоса 2, а выход к входам насоса 3 подогревателя через фильтр 9 и подкачивающего насоса 5, а также к выходу обратного клапана 16 и к входу обратного клапана 15. Выход обратного клапана 15 и вход обратного клапана 16 подключены соответственно к верхней и нижней части топливного бака 1.

На фиг.4 топливная система отличается от топливной системы на фиг.1 тем, что исключается подкачивающий насос 5, и его функции выполняет вспомогательный насос 2 с дросселем 14, а вместо обратного клапана 15 устанавливается предохранительный клапан 20.

На фиг. 5 топливная система отличается от топливных систем на фиг.1 и 4 тем, что топливный насос 6 высокого давления через фильтр 10 подключен на выход вспомогательного насоса 2 перед входом в дроссель 14.

Топливная система работает следующим образом.

Перед запуском дизеля включается насос подогревателя 3, который из топливного бака 1 через двухходовой кран 11, обратный клапан 16 и фильтр 9 с электроподогревом всасывает и подает топливо в горелку 4. Воспламенившееся топливо обеспечивает разогрев дизеля через его систему охлаждения. Не сгоревшее подогретое топливо возвращается по дренажному трубопроводу 19 на вход насоса 3 подогревателя, стабилизируя процесс горения. Обратный клапан 15 при работе подогревателя закрыт. Во время запуска и при работающем дизеле включается вспомогательный насос 2. При этом топливо из бака 1 через двухходовой кран 11 и фильтр 8 поступает во всасывающую полость насоса 2, прокачивается через дроссель 14 и разогревается за счет выделяемого в дросселе тепла. Регулировкой дросселя можно устанавливать или изменять интенсивность подогрева топлива (например, в зависимости от температуры окружающей среды). Перед входом в подкачивающий насос 5 создается подпорное давление, и подогретое топливо через фильтр тонкой очистки 10 принудительно подается на вход топливного насоса высокого давления 6, запирает обратный клапан 16, прекращая тем самым доступ холодного топлива в систему питания, а излишки подогретого топлива через обратный клапан 15 поступают в топливный бак 1, перемешивая и подогревая холодное топливо по всему объему бака. Разогретый дренаж из топливного насоса высокого давления 6 и форсунок 7 по трубопроводам 17 и 18 возвращается на вход подкачивающего насоса 5.

При переключении входа двухходового крана 11 из положения, показанного на фиг.2, в положение на фиг.3 вспомогательный насос 2 обеспечивает перекачивание топлива из внешней емкости 13 через заправочный шланг 12, кран 11, фильтр 8, дроссель 14 и обратный клапан 15 в топливный бак 1, одновременно поддерживая нормальную работу дизеля.

Таким образом, за счет введения в топливную систему вспомогательного насоса 2 и дросселя 14 производится подогрев топлива до оптимальной температуры при любых температурных условиях окружающей среды и его принудительной подачи в систему питания, что обеспечивает стабильность рабочего процесса дизеля и увеличение его моторесурса, повышение эффективности использования топлива независимо от его марки и улучшение мощностных характеристик дизеля, снижение трудоемкости технического обслуживания в связи с исключением сезонной перерегулировки топливной аппаратуры и применением механизированной заправки топливного бака топливом.

При использовании вспомогательного насоса 2 с дросселем 14 вместо подкачивающего насоса 5, показанного на фиг.4, необходимое подпорное давление на входе в топливный насос высокого давления 6 обеспечивается настройкой предохранительного клапана 20, устанавливаемого вместо обратного клапана 15 и выполняющего его функции во время питания насоса 3 подогревателя.

При включении топливного насоса 6 высокого давления через фильтр 10 на выход вспомогательного насоса 2 перед дросселем 14, показанного на фиг.5, подпорное давление на входе обеспечивается регулировкой дросселя 14, одновременно повышая интенсивность разогрева топлива в топливном баке 1. В данной схеме обратный клапан 15 выполняет функции запорного при работе подогревателя.

Использование: топливные системы дизельных двигателей. Сущность изобретения: топливная система состоит из топливного бака 1, вспомогательного насоса 2, системы предпускового подогрева с фильтром 9 и электронагревом, насосом 3 подогревателя и горелкой 4, а также системы питания с подкачивающим насосом 5, топливным насосом высокого давления 6 и распылительными форсунками 7. Во всасывающих линиях насосов 2 и 6 установлены фильтры 8 и 10. Вход вспомогательного насоса 2 подключен через фильтр 8 и двухходовой кран 11 к топливному баку 1. Через двухходовой кран 11 вход вспомогательного насоса 2 также подключен через заправочный шланг 12 к внешней емкости 13 с топливом. На выходе вспомогательного насоса 2 установлен дроссель 14, соединенный выходом с обратными клапанами 15 и 16, а также с входами насоса 3 через фильтр 9 и с входами насоса 5. С входами насосов 3 и 5 соединены дренажными трубопроводами 17, 18 и 19 сливы от топливного насоса 6, распылительных форсунок 7 и горелки 4. 6 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащая топливный бак, подкачивающий насос, сообщенный своим входом с топливным баком, топливный насос высокого давления, сообщенный своим входом через топливный фильтр с выходом подкачивающего насоса, а выходом с форсунками, систему предпускового подогрева топлива, состоящую из элемента подогрева и фильтра подогревателя с электроподогревом, отличающаяся тем, что система предпускового подогрева топлива снабжена насосом подогревателя, сообщенным своим входом через фильтр подогревателя с топливным баком, элемент подогрева выполнен в виде горелки, сообщенной с выходом насоса подогревателя, топливная система снабжена дросселем, дополнительным фильтром, двухходовым краном и вспомогательным насосом, вход которого через дополнительный фильтр и двухходовой кран сообщен с топливным баком, а выход с входом дросселя, подключенного своим выходом через фильтр подогревателя к входу насоса подогревателя и входу подкачивающего насоса, двумя обратными клапанами, первый из которых установлен между топливным баком и подкачивающим насосом с возможностью открытия в сторону топливного бака, второй между двухходовым краном и фильтром подогревателя с возможностью открытия в сторону последнего. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что дроссель выполнен регулируемым с возможностью ручного или автоматического управления. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что вспомогательный насос выполнен регулируемым с гидравлическим, или механическим, или электрическим приводом. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что дренажные трубопроводы форсунок и топливного насоса высокого давления сообщены с входом подкачивающего насоса, а дренажный трубопровод горелки с входом насоса подогревателя. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена заправочной внешней емкостью, сообщенной с входом вспомогательного насоса через двухходовой кран. 6. Система по пп. 1 5, отличающаяся тем, что она снабжена предохранительным клапаном, установленным между топливным баком и топливным фильтром. 7. Система по пп.1 6, отличающаяся тем, что вход топливного насоса высокого давления сообщен с выходом вспомогательного насоса перед дросселем.