СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДИЗЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02M47/02 F02M69/46 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей.

Известны системы подачи топлива дизеля, содержащие насос высокого давления, форсунки закрытого типа, трубопроводы высокого давления, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, систему трубопроводов слива топлива от форсунок в топливный бак [1].

Недостатком известной системы подачи топлива является необходимость ограничивать величину разгрузки линии высокого давления между впрыскиваниями для повышения остаточного давления, что необходимо для повышения качества и стабильности подачи топлива, а следовательно, и рабочего процесса дизеля. Однако повышение остаточного давления в линии высокого давления увеличивает вероятность появления подвпрысков на некоторых режимах работы дизеля, что совершенно недопустимо. В связи с этим в известной системе подачи топлива выбирают компромиссные решения.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является система подачи топлива дизеля, содержащая насос высокого давления, секции которого связаны через запорные нагнетательные клапаны с нагнетательными трубопроводами и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива и дополнительные каналы с дросселями, размещенные между аккумулятором и нагнетательными трубопроводами, причем аккумулятор топлива выполнен в виде общего для всех секций канала в корпусе насоса, а дополнительные каналы выполнены в виде сверлении в корпусе и седлах нагнетательных клапанов [2].

При подтвержденной высокой эффективности известной системы подачи топлива дизеля ее недостатком является значительное усложнение конструкции топливного насоса, невозможность модернизации штатных систем подачи топлива дизелей без существенных изменений конструкции, повышение неравномерности подачи за счет индивидуальных дросселей для каждой секции насоса.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции и технологии изготовления системы подачи топлива, повышения эффективности, стабильности и долговечности ее работы.

Техническая задача решается за счет того, что система подачи топлива дизеля, содержащая насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак, при этом аккумулятор топлива включен в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель, причем к одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку, причем невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4-5 МПа. Конструкция невозвратного клапана предусматривает возможность регулирования верхнего предела давления топлива в аккумуляторе.

Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где показана схема заявляемой системы подачи топлива дизеля.

Система подачи топлива дизеля содержит насос высокого давления 1, трубопроводы высокого давления 2, форсунки закрытого типа 3, аккумулятор топлива 4, систему слива топлива 5, фильтр грубой очистки топлива 6, фильтр тонкой очистки топлива 7, подкачивающую помпу 8, трубопроводы низкого давления 9, топливный бак 10, сливные трубопроводы форсунок 11, первую полость аккумулятора топлива 12, вторую полость аккумулятора топлива 13, дроссель 14, невозвратный клапан 15, причем дроссель 14 имеет дросселирующее отверстие минимального размера, например, диаметром 0,1-0,15 мм.

Топливный объем аккумулятора включает топливный объем самого аккумулятора 4, топливные объемы сливных трубопроводов форсунок 11 и топливные объемы корпусов форсунок 3, в которых размещены пружины и нажимные штанги. Топливная полость линии высокого давления включает топливный объем штуцера нагнетательного клапана топливного насоса, топливный объем трубопровода высокого давления, топливный объем топливоподающего канала форсунки и топливный объем подыгольной полости распылителя форсунки.

В связи с повышенным давлением топлива в надыгольных полостях форсунок при работе системы подачи топлива затяжку пружин форсунок, соответственно, уменьшают до оптимального уровня.

Система подачи топлива дизеля работает следующим образом.

В процессе пуска и прогрева дизеля в топливный объем аккумулятора 4, заполненный топливом, находящимся под давлением, по крайней мере, не ниже атмосферного, за счет протечек топлива через зазоры между запорными иглами и внутренними поверхностями отверстий в корпусах распылителей форсунок 3 поступает дополнительное количество топлива, за счет чего в топливном объеме аккумулятора повышается давление. Скорость нарастания давления зависит от состояния распылителей форсунок, а конкретно, от их гидравлической плотности. Исследования показывают, что повышение давления до 4-5 МПа в топливном объеме аккумулятора происходит за неполное время прогрева дизеля после пуска.

При достижении заданного давления топлива в топливном объеме аккумулятора невозвратный клапан 15 срабатывает и происходит сброс порции топлива через систему слива топлива 5 в топливный бак 10. Невозвратный клапан 15 обладает определенной инертностью и сброс топлива происходит отдельными небольшими порциями, за счет чего во второй полости аккумулятора 13 резко снижается давление. Поэтому аккумулятор топлива 4 разделен на две части, между которыми установлен дроссель 14. Первая полость аккумулятора 12 соединяется сливными трубопроводами 11 с форсунками 3, а вторая полость аккумулятора 13 заканчивается невозвратным клапаном 15. Такая конструкция аккумулятора топлива, благодаря наличию дросселя 14, предотвращает резкие изменения давления топлива в первой полости аккумулятора 12 при периодических открытиях невозвратного клапана 15, а это стабилизирует процесс подачи топлива и работу дизеля.

В топливной полости линии высокого давления после отсечки за счет работы нагнетательного клапана топливного насоса происходит разгрузка до определенного остаточного давления, которое зависит от величины объема разгрузки нагнетательного клапана. Низкие значения остаточного давления способствуют быстрому затуханию колебательных процессов в линии высокого давления после отсечки, а это снижает вероятность появления подвпрысков топлива. В связи с этим снижение остаточного давления после отсечки является необходимым условием для предотвращения подвпрысков. После отсечки за счет разности давлений происходят протечки топлива из топливного объема аккумулятора в топливную полость линии высокого давления через зазор между запорной иглой и внутренней поверхностью в корпусе распылителя форсунки. Эти протечки происходят при небольших перепадах давления, но сравнительно со временем процесса впрыскивания длительное время, в результате чего давление топлива в полости линии высокого давления перед началом следующего процесса впрыскивания повышается почти до давления топлива в аккумуляторе. Повышение начального давления топлива перед последующим впрыскиванием, как показывают многочисленные исследования, является весьма полезным, так как при этом повышаются качество и стабильность подачи топлива и рабочего процесса дизеля.

Возможны режимы работы системы подачи топлива, при которых протечки топлива через зазор в распылителе в противоположных направлениях будут равны. В этом случае давление топлива в аккумуляторе будет повышенным, но оно не будет достигать давления открытия невозвратного клапана и форсунки будут работать как бессливные, но с тем же несколько ослабленным эффектом.

Наличие невозвратного клапана исключает гидравлическое запирание форсунок независимо от конструкции и состояния нагнетательных клапанов топливного насоса, гидравлической плотности распылителей форсунок и режима работы системы подачи топлива.

Величина топливного объема аккумулятора при сравнительно низких давлениях в нем, при которых сжимаемостью топлива и податливостью конструкции можно пренебречь, выбирается из конструктивных соображений, так как на процессы подачи топлива влияния оказать не может. Однако при большом топливном объеме аккумулятора время повышения давления топлива в нем после пуска в период прогрева дизеля увеличивается, что следует учитывать.

Нижний предел открытия невозвратного клапана 15 (4-5 МПа) выбран в связи с тем, что при таком давлении в топливной полости линии высокого давления к моменту последующего впрыскивания исчезают газовые пузырьки, состоящие из воздуха и паров топлива.

Таким образом предложенная система подачи топлива дизеля обеспечивает условия предотвращения появления подвпрысков после отсечки и повышение начального давления перед последующим впрыскиванием, что приводит к повышению стабильности и оптимизации процесса впрыскивания. Существенным преимуществом также является то обстоятельство, что система обеспечивает протечки топлива через зазор между запорной иглой и внутренней поверхностью в корпусе распылителя форсунки в двух противоположных направлениях: при впрыскивании - из подыгольной полости распылителя в надыгольную полость, а между впрыскиваниями - из надыгольной полости в подыгольную. Такие движения топлива очищают указанный зазор от возможных загрязнений механическими примесями и нагаром и практически исключают вероятность зависания игольчатого клапана распылителя по этой причине.

За счет возможности регулирования давления невозвратным клапаном представляется возможность оптимизировать процесс подачи топлива.

Большим преимуществом предложенной системы подачи топлива дизеля следует считать возможность существенного снижения требований к гидроплотности распылителей форсунок при их изготовлении и эксплуатации.

Предложенная система подачи топлива без существенных переделок может быть реализована при модернизации штатных систем подачи топлива дизелей и эффективность ее повышается по мере снижения гидроплотности распылителей форсунок в процессе эксплуатации дизеля.

Источники информации
1. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. Справочник. Л.: Машиностроение, 1990, с. 104.

2. Авт. свид. СССР 842211, кл. F 02 M 55/00, 15.03.79, опубл. БИ 24, 30.06.81 - прототип.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в дизель. Изобретение позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления системы подачи топлива, повысить эффективность, стабильность и долговечность ее работы. Система подачи топлива дизеля содержит насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак. Аккумулятор топлива включен в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель. К одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок. Другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку. Невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4-5 МПа. 1 ил.

Система подачи топлива дизеля, содержащая насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак, отличающаяся тем, что аккумулятор топлива включен в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель, причем к одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку, причем невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4-5 МПа.