СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F02M55/00 F02M43/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкции топливоподающей аппаратуры дизелей.

Известна система подачи топлива в дизель, содержащая насос высокого давления, нагнетательный клапан, подпитывающую магистраль, дополнительный канал и невозвратный клапан, причем насос связан с подпитывающей магистралью и соединен через нагнетательный клапан и трубопровод высокого давления с форсункой, а невозвратный клапан размещен в дополнительном канале, который одним концом связан с трубопроводом высокого давления, а другим концом - с подпитывающей магистралью, при этом втулка плунжера насоса имеет всасывающее и отсечное отверстие, а в насосе выполнен топливный канал, связанный с этим отверстием (см. авторское свидетельство СССР N 842210, F02 М 55/00, 30.06.81).

Данное решение позволяет увеличить начальное давление лишь до ограниченного значения. Это связано с тем, что создание начального давления происходит как при волнах разрежения в нагнетательном трубопроводе, так и при повышенных значениях импульсов отсечки в подпитывающей магистрали. В последнем случае возможно суммирование импульсов давления отсечки и импульсов волн давления в нагнетательном трубопроводе. Сложение этих импульсов может привести к подъему иглы форсунки и подвпрыскиванию. Для устранения такого явления приходится снижать верхний предел возможного повышения начального давления. Это снижение достигается ограничением расхода топлива из подпитывающей магистрали в нагнетательный трубопровод с помощью дросселя. Но недостатком дросселя является то, что он уменьшает энергию импульса, открывающего невозвратный клапан, в том числе на режимах малых нагрузок и малых частот вращения. В результате чего на ряде таких режимов при данном дросселе прекращается открытие невозвратного клапана, а следовательно, и создание начального давления. Известное решение требует применения дополнительного штуцера на нагнетательном трубопроводе для связи его с подпитывающей магистралью, как это делается, например, в системах с разветвленными трубопроводами. Однако такие решения приводят к увеличению объема нагнетательной магистрали, что снижает эффективность повышения начального давления. Кроме того, применение отсечного отверстия круглой формы приводит к затягиванию окончания процесса топливоподачи вследствие высокого дросселирования в начальный период отсечки, что в конечном итоге приводит к ухудшению экономичности дизеля, особенно на низких и средних скоростных режимах работы дизеля.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы двигателя и топливной аппаратуры путем увеличения начального давления, уменьшения нежелательного приращения объема нагнетательной магистрали, а также путем уменьшения продолжительности отсечки топлива.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной системе подачи топлива в дизель, содержащей насос высокого давления, нагнетательный клапан, подпитывающую магистраль, дополнительный канал и невозвратный клапан, насос связан с подпитывающей магистралью и соединен через нагнетательный клапан и трубопровод высокого давления с форсункой, а невозвратный клапан размещен в дополнительном канале, который одним концом связан с трубопроводом высокого давления, другим концом - с подпитывающей магистралью, при этом втулка плунжера насоса имеет всасывающее и отсечное отверстие, а в насосе выполнен топливный канал, связанный с этим отверстием, отсечное отверстие имеет форму прямоугольника, повернутого относительно вертикальной оси на угол, равный углу наклона отсечной кромки плунжера, при этом в корпусе насоса выполнен канал слива топлива, связанный с отсечным отверстием.

Подпитка нагнетательного трубопровода устраняет возможность появления паровых пробок, которые возникают при интенсивных волнах разрежения, особенно при работе на топливах, содержащих легкоиспаряющиеся фракции. Раздельное выполнение каналов подвода А и слива Б топлива в насосе позволяет избежать сложения импульсов давления, возникающих при отсечке с импульсами давления в нагнетательном трубопроводе, и исключить таким образом возможность чрезмерного повышения начального давления в трубопроводе и подвпрыскивания топлива. Также это позволяет стабилизировать давление в подпитывающей магистрали и подводящем канале А на уровне давления, создаваемом топливоподкачивающим насосом, что улучшает условия наполнения надплунжерного пространства.

Применение отсечного отверстия прямоугольной формы позволяет интенсифицировать процесс отсечки за счет улучшения его характеристики "время-сечение" в начальном периоде отсечки по сравнению с отсечным отверстием круглой формы и уменьшения гидравлического сопротивления отсечного тракта в этот период. Это позволяет увеличить скорость падения давления в надплунжерном пространстве при отсечке и увеличить скорость посадки нагнетательного клапана и тем самым уменьшить продолжительность разгрузки нагнетательного трубопровода и уменьшить количество топлива, подаваемого в камеру сгорания дизеля за это время, что улучшает экономичность дизеля. Кроме того, интенсификация отсечки позволяет осуществлять подпитку нагнетательного трубопровода на режимах малых цикловых подач и частот вращения коленчатого вала дизеля, в результате чего в трубопроводе на этих режимах также создается начальное давление.

На фиг. 1 приведена схема возможного варианта выполнения системы;
на фиг. 2 - конструкция плунжерной пары насоса. На фиг. 2, вид А, заштрихованной областью показана площадь отсечного отверстия, которая открывается при текущем значении высоты подъема плунжера Δ h после начала отсечки, и угол поворота отсечного отверстия относительно вертикали β1, который по своему значению равен углу наклона β отсечной кромки плунжера.

Система подачи топлива в дизель содержит насос высокого давления 1 со втулкой плунжера 2 и плунжером 3, нагнетательным клапаном 4 в седле 5 и пружиной 10, отсечным 6 и всасывающим 7 отверстиями во втулке плунжера 2, каналом подвода топлива А, связанным с всасывающим отверстием 6 и отвода топлива Б, связанным с отсечным отверстием 7, причем отсечное отверстие 7 втулки плунжера 2 имеет форму прямоугольника, повернутого относительно вертикальной оси на угол, равный углу наклона отсечной кромки плунжера, и расположено диаметрально противоположно всасывающему отверстию, трубопровод высокого давления 16 и форсунку 28. Канал подвода топлива А к всасывающему отверстию 7 связан с подпитывающим каналом 9 и через штуцер 12 - с подпитывающей магистралью 11. Штуцер 8 нагнетательного клапана 4 с помощью переходника 13 связан с конусным ниппелем 15 трубопровода 16 высокого давления благодаря накидной гайке 17 и сухарикам 18, причем насос высокого давления 1 соединен через нагнетательный клапан 4 и трубопровод 16 высокого давления с форсункой 28. Гайка 17 выполнена с отверстием большим, чем наружный диаметр ниппеля 15, что совместно с сухариками 18 позволяет вести монтаж элементов без демонтажа деталей основной системы топливоподачи. Держатель 14 выходит в окно 19 переходника 13 и имеет дополнительный канал 20, выходящий в полость 21 над невозвратным клапаном 22 и связанный одним концом с трубопроводом 16 высокого давления, а другим концом - с подпитывающей магистралью 11. Невозвратный клапан 22 размещен в седле 23, поджат проставкой 24 и штуцером 25 к держателю 14. Трубопровод 26 со штуцером 27 завершает дополнительный канал связи подпитывающей магистрали 11 с трубопроводом 16 высокого давления.

Система работает следующим образом.

При активном ходе плунжера 3 после перекрытия всасывающего отверстия 7 в надплунжерном объеме растет давление топлива, под действием которого открывается нагнетательный клапан 4, и топливо вытесняется из надплунжерного объема через нагнетательный клапан 4 по трубопроводу 16 к форсунке, при этом невозвратный клапан 22 закрыт. При достижении определенного давления топливо через форсунку 28 подается в камеру сгорания двигателя. При дальнейшем движении плунжера 3 открывается отсечное отверстие 6 и топливо из надплунжерного объема начинает перетекать в канал отвода топлива Б, при этом в надплунжерном объеме давление топлива падает и нагнетательный клапан 4 под действием перепада давлений топлива в надплунжерном объеме и трубопроводе 14 и пружины 28 закрывается, происходит отсечка подачи топлива и разгрузка трубопровода 16, в результате чего подача топлива через форсунку прекращается.

При отсечке подачи топлива и разгрузке трубопровода 16 высокого давления с помощью нагнетательного клапана 4 в трубопроводе 16 возникают волны давления и разрежения. Волна разрежения, подходя к клапану 22, открывает его и топливо из дополнительного канала 20, включающего полость держателя 14, полость за клапаном 22 и полость трубопровода 26, подсасывается в трубопровод 16. За один цикл клапан 22 открывается несколько раз, в результате чего в трубопроводе 16 формируется избыточное давление, которое является начальным для очередного цикла впрыскивания топлива. При пассивном ходе плунжера 3 после открытия всасывающего отверстия 7 происходит заполнение надплунжерного объема топливом, которое подводится по топливному каналу А, связанному с всасывающим отверстием 7, после чего цикл повторяется.

Таким образом, предложенное решение позволяет достигнуть повышения эффективности работы дизеля благодаря повышению начального давления, уменьшению количества топлива, подаваемого в камеру сгорания дизеля после начала отсечки, повышению стабильности топливоподачи по циклам и равномерности по цилиндрам, что достигается, в частности, благодаря стабилизации условий наполнения надплунжерного пространства, особенно при работе на легких топливах. Выполнение системы с держателем 14 также позволяет повысить эффективность работы вследствие минимального приращения объема полости нагнетательного трубопровода за счет дополнительных соединений. Увеличение объема нагнетательного трубопровода снижает эффективность применения метода повышения начального давления.

Изобретение относится к двигателестроению, а точнее к конструкции топливоподающей аппаратуры дизелей. Изобретение направлено на повышение эффективности работы двигателя и топливной аппаратуры путем увеличения начального давления, уменьшения нежелательного приращения объема нагнетательной магистрали, а также путем уменьшения продолжительности отсечки топлива. Во втулке плунжера дополнительно выполнено отсечное отверстие, которое имеет форму прямоугольника, повернутого относительно вертикальной оси на угол, равный углу наклона отсечной кромки плунжера, при этом в корпусе насоса выполнен канал слива топлива, связанный с отсечным отверстием, что позволяет достигнуть повышения эффективности работы дизеля благодаря повышению начального давления, уменьшению количества топлива, подаваемого в камеру сгорания дизеля после начала отсечки, повышению стабильности топливоподачи по циклам и равномерности по цилиндрам, что достигается, в частности, благодаря стабилизации условий наполнения надплунжерного пространства, особенно при работе на легких топливах, а также вследствие минимального приращения объема полости нагнетательного трубопровода. 2 ил.

Система подачи топлива в дизель, содержащая насос высокого давления, нагнетательный клапан, подпитывающую магистраль, дополнительный канал и невозвратный клапан, причем насос связан с подпитывающей магистралью и соединен через нагнетательный клапан и трубопровод высокого давления с форсункой, а невозвратный клапан размещен в дополнительном канале, который одним концом связан с трубопроводом высокого давления, а другим концом - с подпитывающей магистралью, при этом втулка плунжера насоса имеет всасывающее и отсечное отверстие, а в насосе выполнен топливный канал, связанный с этим отверстием, отличающаяся тем, что отсечное отверстие имеет форму прямоугольника, повернутого относительно вертикальной оси на угол, равный углу наклона отсечной кромки плунжера, при этом в корпусе насоса выполнен канал слива топлива, связанный с отсечным отверстием.