УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСКОКСОВЫВАНИЯ РАСПЫЛИТЕЛЕЙ ФОРСУНОК Российский патент 1997 года по МПК F02B77/04 F02M65/00 G01M15/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте систем подачи топлива дизелей, позволяет увеличить срок службы распылителей форсунок и снизить расход топлива и выбросы дыма с отработавшими газами.

Известна установка для безмоторной очистки распылителей форсунок путем периодической работы дизеля на дизельном топливе с присадкой воды (водотопливных эмульсиях) [1] Установка содержит ультразвуковое или механическое устройство для приготовления дизельного топлива с присадкой воды (водотопливной эмульсии), а также насос с топливопроводами и кранами для подачи водотопливной эмульсии на вход в топливный насос высокого давления (ТНВД). В процессе работы двигателя дизеля на водотопливной эмульсии с 5 10% воды происходит разрушение коксовых отложений в распылителе форсунки в результате пароструйной эррозии, возникающей при испарении капель воды. Процесс раскоксовывания длится 10 30 мин.

Недостатком данной установки является ее сложность, заключающаяся в необходимости автономного устройства для приготовления водотопливной эмульсии, емкости для хранения эмульсии и насоса с топливопроводами для подачи ее в ТНВД. Недостаток установки заключается также в том, что вследствие попадания воды в линию низкого давления ТНВД существенно снижается ее безотказность как вследствие коррозии прецизионных соединений, так и вследствие образования частиц льда при низких температурах в прецизионных соединениях топливного насоса.

В качестве прототипа выбрана установка для определения цетанового числа топлива с добавителями и присадками [2] Установка содержит одноцилиндровый дизель с регулируемой системой подачи топлив с присадками или добавителями, причем дизельное топливо или альфа-метилнафталин подается с помощью подкачивающего насоса через линию низкого давления в ТНВД, а цетан или присадка (добавитель) из емкостей подается через топливопровод низкого давления (дополнительный канал), регулируемый дроссель и обратный клапан в линию высокого давления. Присадка подается в линию высокого давления вследствие того, что после подачи топлива насосом высокого давления нагнетательный клапан ТНВД опускается и своим разгрузочным пояском создает волну разрежения, которая способствует открытию обратного клапана, и присадка подается под действием перепада давлений: атмосферное давление разрежение в линии высокого давления. Измеряется расход присадки по мерному стеклу на емкости.

Недостатком данной конструкции является ее недостаточная надежность, так как при изменении технического состояния топливной системы, а также при изменении режима работы величина и стабильность разрежения в линии высокого давления ТНВД часто не позволяет под действием атмосферного давления открыть обратный клапан и обеспечить подачу присадки. Кроме того, в случае подачи малых доз присадки произвести достаточно точный и своевременный замер расхода присадки по мерному стеклу на емкости невозможно. Важно отметить, что в случае раскоксовывания распылителей форсунок требуется подавать именно малые дозы присадки (0,3 -7 мл/мин).

Задачей изобретения является повышение точности замера расхода присадки и повышение надежности и стабильности подачи присадки.

Поставленные задачи достигаются тем, что вместо мерных стекол используются капельницы с жиклерами, позволяющие достаточно точно и быстро регистрировать расход присадки. Причем давление для стабильной и надежной подачи присадки создает подкачивающий насос, доукомплектованный демпфером, а разрежение в выполненную в линии высокого давления приставку, куда подается присадка, стабилизируется дополнительным клапаном, установленным между приставкой и топливопроводом высокого давления.

На фиг. 1 показана схема устройства для раскоксовывания распылителей; на фиг. 2 капельница.

Она содержит подкачивающий насос 1, размещенный на секционном плунжерном топливном насосе высокого давления (ТНВД) 2 с нагнетательным клапаном 3, снабженным разгрузочным пояском. Подкачивающий насос 1 соединен топливопроводом низкого давления 4 с демпфером 5, который заполнен воздухом в верхней своей части и дизельным топливом 6 в нижней. Устройство содержит резервуар 7 с дизельным топливом 6 в верхней части и водным раствором присадки 8 в нижней части. Распределитель 9 выполнен с капельницами 10, снабженными жиклерами 11. Число капельниц 10 равно числу секций ТНВД 2. Приставки 12 выполнены в виде корпусов с двумя входами 13 и 14 и выходом 15. Выходы 16 капельниц 10 соединены с управляемыми дросселями 17, которые в свою очередь соединены с расположенными перед входами 13 корпусов приставок 12 обратными клапанами 18. Устройство содержит также дополнительные клапаны 19 с жиклерами 20, расположенными между выходами 15 корпусов приставок 12 и топливопроводами высокого давления 21. Диаметр жиклера 20 в дополнительном клапане 19 равен 0,15 0,25 диаметра топливопровода высокого давления 21. Объем воздуха в демпфере 5 не менее 550 объемов цикловой подачи подкачивающего насоса 1, а диаметр жиклера 11 в капельнице 10 равен 0,12 -0,22 диаметра плунжера ТНВД.

Устройство работает следующим образом. Подкачивающий насос 1 подает дизельное топливо в демпфер 5. Воздух, находящийся в демпфере 5, позволяет сгладить колебания давления топлива, создаваемые подкачивающим насосом 1. Из демпфера 5 дизельное топливо 6 подается в верхнюю часть резервуара 7, в нижней части которого находится водный раствор присадки 8, причем вследствие большой разности плотностей они практически не перемешиваются. Присадка 8 из резервуара 7 вытесняется под давлением дизельного топлива 6 через распределитель 9 в капельницы 10, причем число капельниц 10 равно числу секций ТНВД 2. Каждая капельница 10 с помощью встроенного жиклера 11 позволяет быстро и достаточно точно определить расход присадки и при необходимости отрегулировать этот расход дросселем 17.

В период нагнетания ТНВД 2 топливо, подаваемое под большим давлением, закрывает обратный клапан 18, открывает дополнительный клапан 19 и поступает в топливопровод высокого давления 21 и затем в распылитель форсунки. В период отсечки нагнетательный клапан 3 закрывается и своим разгрузочным пояском создает разрежение в приставке 12. Под действием волны разрежения дополнительный клапан 19 опускается на нижний упор и поступление топлива из топливопровода высокого давления 21 ограничивается жиклером 20, выполненным в дополнительном клапане 19, что позволяет стабилизировать и увеличить разрежение в приставке 12 после отсечки. Во время и после отсечки перепад давлений, создаваемый, с одной стороны, сглаженным демпфером давлением подкачивающего насоса 1 и с другой разрежением в приставке 12, открывает обратный клапан 16 и обеспечивает подачу присадки в линию высокого давления ТНВД 2 и, следовательно, в распылитель форсунки.

Пределы изменения диаметра жиклера 11 капельницы 10 определяли экспериментально при работе топливной системы на основных режимах раскоксовывания максимальных оборотах холостого хода, причем объемная доля присадки составляла 10 20% Верхний предел диаметра жиклера 11 определяли из условия стабильного и качественного образования капель в капельнице 10, чтобы исключить возможность перехода капельного потока в капельно-струйный. Нижний предел диаметра жиклера 11 определялся максимально допустимым временем замера (20 с из условия своевременного подрегулирования равномерности подачи присадки по секциям в начальный период работы на дизеле). Минимальное количество воздуха в демпфере 5 определялось экспериментально из условия такого качества сглаживания импульсов давления топлива, создаваемых подкачивающим насосом 1, которое обеспечивало равномерный (по времени) расход капель в капельнице 10. Пределы изменения диаметра жиклера 20 дополнительного клапана 19 определялись экспериментально и с помощью гидродинамического расчета на ЭВМ. Верхний предел определялся эффективностью влияния дополнительного клапана 19 на стабилизацию и величину разрежения в приставке 12. Нижний по исключению возможности дополнительного впрыскивания топлива (подвпрыскивания), которое появляется при малых диаметрах жиклера 20.

Таким образом использование в устройстве капельниц 10 с подобранными в соответствии с заданным расходом присадки жиклерами 11 позволяет достаточно точно и быстро определить расход присадки и при необходимости отрегулировать его управляемым дросселем 17. Стабильный перепад давлений, создаваемый сглаженным демпфером 5 давлением подкачивающего насоса 1, с одной стороны, и разрежением в приставке 12, стабилизированным и увеличенным дополнительным клапаном 19 с другой, обеспечивает надежную и стабильную подачу присадки.

Использование: двигателестроение, в частности может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте систем подачи топлива дизелей. Сущность изобретения: в топливную систему дизеля дополнительно устанавливается демпфер, расположенный после подкачивающего насоса и перед резервуаром с водным раствором присадки и топливом, распределителем с капельницами, выполненными с жиклерами. Число жиклеров равно числу секций топливного насоса высокого давления. Приставки расположены на каждой секции топливного насоса высокого давления и выполнены в виде корпусов с двумя входами и выходом. Выходы капельниц через управляемые дроссели и обратные клапаны соединены со входами корпусов приставок. Между выходом каждого корпуса приставки и топливопроводом высокого давления расположен дополнительный клапан с жиклером, диаметр последнего равен 0,15 - 0,25 диаметра топливопровода высокого давления, причем объем воздуха в демпфере не менее 550 объемов цикловой подачи топлива подкачивающего насоса, а диаметр жиклера в капельнице равен 0,12 - 0,22 диаметра плунжера насоса высокого давления. 2 ил.

Устройство для раскоксовывания распылителей форсунок, содержащее подкачивающий насос, секционный плунжерный насос высокого давления, топливопроводы высокого и низкого давления, регулируемые дроссели, обратные клапаны, отличающееся тем, что оно снабжено демпфером, расположенным после подкачивающего насоса и перед резервуаром с водным раствором присадки и топливом, распределителем с капельницами, выполненными с жиклерами, число которых равно числу секций топливного насоса высокого давления, приставками, расположенными на каждой секции топливного насоса высокого давления и выполненными в виде корпусов с двумя входами и выходом, причем выходы капельниц через управляемые дроссели и обратные клапаны соединены с входами корпусов приставок, а между выходом каждого корпуса приставки и топливопроводом высокого давления расположен дополнительный клапан с жиклером, диаметр последнего равен 0,15 0,25 диаметра топливопровода высокого давления, причем объем воздуха в демпфере не менее 550 объемов цикловой подачи топлива подкачивающего насоса, а диаметр жиклера в капельнице равен 0,12 - 0,22 диаметра плунжера насоса высокого давления.