ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДИЗЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК F02M57/06 

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано при проектировании и изготовлении дизелей.

Известна топливная система дизеля, которая содержит источник питания, включающий топливный бак и связанный с ним трубопроводами с установленными в них фильтрующими и регулирующими элементами топливный насос подачи топлива, форсунку, подключенную к источнику питания, которая выполнена с осевым каналом подачи топлива, сообщенным посредством распыливающих отверстий с камерой сгорания.

Недостатком известной системы является отсутствие на выходе из распыливающих отверстий необходимой подготовки топлива, обеспечивающей испарение и нагрев топлива на входе смеси в камеру сгорания. Это приводит к различным отрицательным последствиям, а именно, во-первых, задержке воспламенения топлива, что ведет к резкому нарастанию давления в момент начала сгорания, следовательно, шуму и ударным нагрузкам на детали двигателя, кроме того, увеличению образования в цилиндре несгоревших углеводородов, а во-вторых, не совсем своевременному выделению тепла в процессе сгорания, связанному со сложными процессами распыливания, прогрева, испарения, перемешивания с воздухом и горения жидкого топлива, что ведет к неполному сгоранию топлива и, следовательно, ухудшению экономичности и экологичности двигателя.

Известна также топливная система дизеля, принятая в качестве прототипа, содержащая источник питания, связанный трубопроводами с распыливающей форсункой камеры сгорания, выполненной с боковым подводом, переходящим в осевой канал подвода топлива, и распыливающими отверстиями. При этом в системе предусмотрено разрядное устройство кольцеобразной формы, служащее интенсификации процесса подготовки топлива к воспламенению, в составе которого имеется центральный электроизолированный электрод, размещенный в корпусе форсунки, испарительная камера и клапан. Управление разрядным устройством осуществляется от блока управления, подключенного к центральному электроду через электрический контакт. При этом испарительная камера сообщена с каналом подвода топлива и распыливающими отверстиями. При работе между электродом и корпусом происходит разряд под влиянием электрического импульса, топливо, поступившее в испарительную камеру, испаряется, и под влиянием возросшего давления происходит перемещение элементов, включая электрод, открытие сечения распыливающих отверстий сопл и впрыск топлива в камеру сгорания.

Несмотря на интенсификацию процесса подготовки топлива к воспламенению известная топливная система имеет недостаточное быстродействие, поскольку в конструкции используются инерционные подвижные рабочие элементы, в том числе центральный электрод.

Изобретение направлено на повышение быстродействия, что позволяет улучшить процесс впрыска топлива в камеру сгорания.

Для достижения указанного результата в известной топливной системе, содержащей источник питания, форсунку, выполненную в виде корпуса с каналом подвода топлива и распыливающими отверстиями, размещенное в корпусе форсунки разрядное устройство, выполненное в виде центрального электрода, электроизолирован- ного от корпуса форсунки, испарительной камеры с периферийной зоной и клапана, блок управления разрядным устройством, подключенный к центральному электроду через электрический контакт, причем испарительная камера разрядного устройства сообщена с каналом подвода топлива и распыливающими отверстиями и ограничена с одной из сторон поверхностью нижней части корпуса форсунки, центральный электрод выполнен в виде жестко соединенных между собой головки и основания, в головке выполнены наклонные каналы, клапан размещен между основанием и головкой, испарительная камера с другой стороны ограничена поверхностью головки центрального электрода, причем канал подвода топлива выполнен осевым в основании центрального электрода и сообщен через клапан и наклонные каналы с пеpиферийной зоной испарительной камеры, а блок управления разрядным устройством электрически подключен к основанию центрального электрода.

Достижение технического результата в виде повышения быстродействия предлагаемой топливной системы становится возможным благодаря конструктивным особенностям топливной форсунки, в конструкции которой отсутствуют подвижные рабочие элементы, в том числе неподвижен в пропуске работы собственно центральный электрод. При этом в конструкции отсутствуют вредные объемы, необходимые в прототипе для перемещения подвижных рабочих элементов, т.е. в целом конструкция упрощается и становится более технологичной.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема топливной системы; на фиг.2 конструкция топливной форсунки.

Топливная система содержит источник питания топливом, в состав которого входят связанные последовательно топливный бак 1 и дозатор 2, подключенные к установленной в корпусе камеры сгорания (на чертеже не показаны) форсунке 3, выполненной в виде корпуса 4 с каналом 5 подвода топлива и распыливающими отверстиями 6 типа сопловых, размещенное в корпусе 4 форсунки 3 разрядное устройство 7, выполненное в виде центрального электрода 8, электроизолированного от корпуса 4 форсунки 3, испарительной камеры 9 с периферийной зоной и клапана 11. В топливной системе предусмотрен блок 12 управления разрядным устройством 7, подключенный к центральному электроду 8 через электрический контакт 13, причем испарительная камера 9 разрядного устройства 7 сообщена с каналом 5 подвода топлива и распыливающими отверстиями 6 и ограничена с одной из сторон поверхностью нижней части 14 корпуса 4 форсунки 3. При этом центральный электрод 8 выполнен в виде жестко соединенных между собой головки 15 и основания 16. В головке 15 выполнены наклонные каналы 17, клапан 11 размещен между основанием 16 и головкой 15, испарительная камера 9 с другой стороны ограничена поверхностью головки 15 центрального электрода 8, причем канал 5 подвода топлива выполнен осевым в основании 16 центрального электрода 8 и сообщен через канал 11 и наклонные каналы 17 с периферийной зоной 18 испарительной камеры 9, а блок 12 управления разрядным устройством 7 электрически подключен к основанию 16 центрального электрода 8. Изоляция последнего от корпуса 4 форсунки 3 осуществляется с помощью изолирующих элементов 19 и 20. Корпус 4 форсунки 3 закрыт крышкой 21, а в целом конструкция фиксируется гайкой 22. Жесткое соединение головки 15 и основания 16 центрального электрода 8 выполнено посредством резьбового соединения.

Топливная система дизеля работает следующим образом.

При работе дизеля от источника питания в виде топливного бака 1 и дозатора 2 топливо порциями, равными цикловой подаче, поступает под низким давлением в осевой канал 5 подвода топлива форсунки 3. Преодолев усилие затяжки клапана 11, топливо из основания 16 по наклонным каналам 17 головки 15 центрального электрода 8 поступает в периферийную зону 18 испарительной камеры 9, заполняя ее объем полностью. В соответствующий момент времени от блока 12 управления на контакт 13 центрального электрода 8 поступает сигнал высокого напряжения и разрядное устройство 7 срабатывает: через основание 16 напряжение передается на головку 15, в результате чего в полости испарительной камеры 9 в зазоре между головкой 15 и нижней частью 14 корпуса 4, электроизолированного с помощью элементов 19 и 20, возникает электрический разряд. Результатом разряда является прогрев и ионизация топлива, находящегося в испарительной камере 9, а также резкое повышение давления в последней. Разрядный процесс начинается в периферийной зоне 10, а затем распространяется по всему объему испарительной камеры 9. Под действием возросшего давления преобразованное топливо "выбрасывается" в камеру сгорания в виде факелов пара через распыливающие отверстия 6. В следующий момент времени, совпадающий с концом периода впрыска, напряжение с центрального электрода 8 по сигналу от блока 12 управления разрядным устройством 7 снимается. После этого рабочий цикл системы повторяется.

Топливо, поступившее в камеру сгорания, лучше подготовлено к процессу воспламенения, поскольку представляет собой более активную паровую массу, нагретую до высоких температур и в газовой фазе поэтому происходит быстрое смещение, воспламенение и более полное его сгорание. При этом подготовка топлива осуществляется за более короткий период времени.

Таким образом, благодаря конструктивному выполнению центрального электрода составным в виде основания и головки с наклонными каналами, а также благодаря осевому размещению клапана между основанием и головкой изобретение позволяет повысить быстродействие устройства по сравнению с известными решениями. Одновременно упрощается конструкция в целом и повышается ее технологичность. В итоге изобретение обеспечивает более качественный впрыск топлива в камеру сгорания.

Использование: двигателестроение, в частности топливная аппаратура для дизелей. Сущность изобретения: в топливную аппаратуру входит источник питания, связанный с форсункой, которая имеет осевой канал подвода топлива, управляемое от блока управления разрядное устройство с центральным электродом в виде изолированных от корпуса головки и основания с клапаном и разрядной камерой, сообщенной с распыливающими отверстиями и через наклонные каналы и клапан с осевым каналом. При работе дизеля топливо от источника питания поступает по каналу в основание и далее через клапан по наклонным каналам в периферийную зону разрядной камеры, заполняя ее. В соответствующий момент времени от блока управления на центральный электрод поступает сигнал высокого напряжения, в результате в разрядной камере между головкой и нижней частью корпуса форсунки возникает электрический разряд. При этом топливо прогревается и ионизируется, резко повышается давление в разрядной камере, под действием которого преобразованное топливо "выбрасывается" в камеру сгорания в виде факелов пара через распыливающие отверстия. В конце периода впрыска по сигналу от блока управления с центрального электрода снимается напряжение и рабочий цикл системы вновь повторяется. 2 ил.

ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДИЗЕЛЯ, содержащая источник питания, форсунку, выполненную в виде корпуса с каналом подвода топлива и распыливающими отверстиями, размещенное в корпусе форсунки разрядное устройство, выполненное в виде центрального электрода, электроизолированного от корпуса форсунки, испарительной камеры с периферийной зоной, клапана, блок управления разрядным устройством, подключенный к центральному электроду через электрический контакт, причем испарительная камера разрядного устройства сообщена с каналом подвода топлива и распыливающими отверстиями и ограничена с одной из сторон поверхностью нижней части корпуса форсунки, отличающаяся тем, что центральный электрод выполнен в виде жестко соединенных между собой головки и основания, в головке выполнены наклонные каналы, клапан размещен между основанием и головкой, испарительная камера с другой стороны ограничена поверхностью головки центрального электрода, причем канал подвода топлива выполнен осевым в основании центрального электрода и сообщен через клапан и наклонные каналы с периферийной зоной испарительной камеры, а блок управления разрядным устройством электрически подключен к основанию центрального электрода.