ТОПЛИВОПОДАЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 2008 года по МПК F02M51/00 

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для подачи топлива в камеры сгорания дизельных двигателей.

Известна топливоподающая система (см. Грехов Д.В. Топливная аппаратура с электронным управлением дизелей и двигателей с непосредственным впрыском бензина. Учебно-практическое пособие. Москва. Издательство «Легион-Автодата», 2001 год, стр.59). Топливоподающая система включает аккумулятор среднего давления, гидроприводные насос-форсунки, топливный насос, топливную линию низкого давления, трубопроводы, редукционный клапан, бак для масла, регулирующий давление электроклапан, фильтр, масляный насос и двухсторонний клапан. Для обеспечения давления впрыска топлива используется дополнительная рабочая жидкость - масло, которое подается по специальным каналам, выполненным в головке цилиндров двигателя, в приводные полости мультипликаторов насос-форсунок.

В корпусе насос-форсунки устанавливается электромагнитный клапан двухстороннего действия с двумя запорными кромками. При подаче сигнала на электромагнитный клапан клапан приподнимается, открывая доступ жидкости, например масла, в приводную полость мультипликатора и закрывая выход жидкости в сливную магистраль. При снятии сигнала с электромагнитного клапана в конце подачи картина меняется - клапан опускается, закрывая доступ жидкости в приводную полость и открывая выход для слива жидкости по специальному каналу в головке блока и далее по трубопроводам. При подводе масла к поршню мультипликатора происходит его перемещение вместе с плунжером, который производит нагнетание топлива и его впрыск через распылитель.

К недостаткам известной конструкции системы топливоподачи можно отнести обязательное использование дополнительной рабочей жидкости, кроме впрыскиваемого топлива, необходимость применения агрегатов для ее перекачки и контроля параметров, а также необходимость применения в насос-форсунке сложного в изготовлении и в регулировке электромагнитного клапана двухстороннего действия, а двигатель при этом имеет сложную конструкцию головки с выполненными в ней каналами для подвода и слива масла и топлива.

Известно более совершенное устройство аналогичного назначения - прототип - «Топливоподающая система» патент DE 19758532 A1. Заявл. 26.08.97 года. Опубл. 19.08.99 года. Топливоподающая система включает аккумулятор среднего давления, гидроприводные насос-форсунки, топливный насос, трубопроводы. В указанной топливоподающей системе в качестве рабочего тела используется одна жидкость - дизельное топливо, что существенно упрощает конструкцию системы. Однако в данной системе отвод топлива от насос-форсунок в топливный бак происходит через трубопроводы, последовательно включенные в общую магистраль слива, что неприемлемо для некоторых типов гидроприводных насос-форсунок. Так, в частности, в случае применения насос-форсунок с управляющим электромагнитным клапаном одностороннего действия слив топлива происходит при включенном электромагнитном клапане и поэтому при последовательном соединении сливных магистралей нескольких насос-форсунок возникает их взаимное, хаотичное, негативное влияние за счет связи магистралей слива, управления и дренажа, например, из полости под поршнем гидрозапора, что в конечном итоге будет ухудшать характеристики впрыска топлива насос-форсунками за счет повышенного противодействия и взаимного влияния пульсаций на сливе на работу насос-форсунок.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности получение стабильных характеристик впрыска топлива и создание оптимальных условий для работы всех насос-форсунок топливоподающей и топливоотводящей (сливной) систем, не оказывающих влияние друг на друга, обеспечение компактного размещения системы на двигателе.

Поставленная изобретением техническая задача достигается тем, что топливоподающая система снабжена, по крайней мере, одним ресивером для слива топлива, смонтированным параллельно расположению ряда насос-форсунок на двигателе, при этом сливная полость после электромагнитного клапана каждой насос-форсунки соединена трубопроводом с ресивером, который в свою очередь соединен при помощи общего трубопровода с топливным баком.

Каждая насос-форсунка связана с ресиверами для слива топлива так же, как и с аккумулятором, при помощи равных по длине трубопроводов.

Ресивер для слива топлива выполнен в виде, по крайней мере, одной емкости, связанной с насос-форсунками соответствующего блока цилиндров двигателя.

Отношение объема ресивера к объему слива топлива с одной насос-форсунки выполнено как 1,0 к 0,0005...0,08.

Ресиверы для слива топлива связаны при помощи трубопроводов друг с другом и с топливным баком.

Трубопроводы, соединяющие аккумулятор с каждой насос-форсункой и трубопроводы, соединяющие полость слива каждой насос-форсунки с ресивером, выполнены эквидистантно друг другу.

Поперечное сечение ресивера выполнено в виде круга, эллипса или квадрата.

Новыми отличительными признаками предлагаемой топливоподающей системы направленными на достижение поставленной изобретением технической задачи являются придание топливоподающей системе, по крайней мере, одного ресивера для слива топлива, смонтированного параллельно расположению ряда насос-форсунок на двигателе, при этом сливная полость после электромагнитного клапана каждой насос-форсунки соединена трубопроводом с ресивером, который в свою очередь соединен при помощи общего трубопровода с топливным баком. Указанные признаки являются новыми, неочевидными промышленно применимыми и существенными, поскольку каждый из них и в совокупности способствуют получению конечного результата - получению стабильных и оптимальных характеристик впрыска топлива, компактному размещению всей топливоподающей системы на двигателе, являющегося технической задачей предложенной топливоподающей системы.

Дополнительные признаки, раскрывающие конкретное выполнение большинства из указанных основных, также способствуют получению технического результата.

Так, связь каждой насос-форсунки с ресиверами для слива топлива при помощи равных по длине трубопроводов, выполнение ресивера для слива топлива в виде, по крайней мере, одной емкости, связанной с насос-форсунками соответствующего блока цилиндров двигателя, а также выполнение трубопроводов, соединяющих аккумулятор с каждой насос-форсункой, и трубопроводов, соединяющих полости слива каждой насос-форсунки с ресивером эквидистантно друг другу, позволяют создать равные условия подачи топлива в насос-форсунки и слива топлива из насос-форсунок.

Отношение объема ресивера к объему слива топлива с одной насос-форсунки, выполненное как 1,0 к 0,0005...0,08, также является дополнительным признаком, обеспечивающим безимпульсный слив (отвод) топлива из полостей насос-форсунки и сглаживающим импульсы давления в трубопроводах системы слива топлива. При этом нижняя граница отношения определяет максимально возможные габариты ресивера, а верхняя граница отношения определяет минимальные размеры ресивера, при котором будет осуществляться минимально допустимое сглаживание импульсов давления в трубопроводах системы слива топлива.

Выполнение поперечного сечения ресивера в виде круга, эллипса или квадрата является равноценным по техническому назначению вариантом конструктивного выполнения ресивера для слива топлива.

На чертеже представлена схема предлагаемой топливоподающей системы. Элементы, связанные с очисткой топлива и электронным управлением, а также топливный бак и двигатель на чертеже не показаны.

Топливоподающая система включает топливный насос 1 среднего давления, аккумуляторы 2 среднего давления, трубопроводы 3, образующие магистраль подвода топлива от аккумуляторов 2 среднего давления к гидроприводным насос-форсункам 4, трубопроводов 5, образующих магистраль отвода (слива) топлива из полостей насос-форсунок после электромагнитного клапана к ресиверам 6, и трубопровод отвода топлива от ресиверов 6 в бак 7.

Предлагаемое устройство - топливоподающая система работает следующим образом. Топливо из топливного бака топливным насосом 1 среднего давления нагнетается в аккумуляторы 2 среднего давления и по трубопроводам 3 магистрали подачи топлива под давлением подается в гидроприводные насос-форсунки 4. При подаче управляющего импульса на электромагнит насос-форсунки 4 якорь электромагнитного клапана притягивается к электромагниту, выбирая имеющийся между ними зазор и преодолевает сопротивление пружины. При этом электромагнитный клапан насос-форсунки 4, перемещаясь, соединяет при помощи канала слива топлива полость управления с полостью слива. Происходит перемещение поршня и плунжера вниз - в сторону корпуса распылителя и мультипликация давления. Когда давление в полости нагнетания превысит давление в приводной полости насос-форсунки, топливо под высоким давлением подается в подыгольную полость иглы и происходит впрыск топлива.

По окончании управляющего импульса электромагнитный клапан насос-форсунки 4 перекрывает слив топлива из полости управления. Поступившее в полость слива топливо от каждой насос-форсунки 4 подается по трубопроводам 5 магистрали слива в соответствующий ресивер 6, при этом за счет одинаковой длины трубопроводов, соединяющих каждую насос-форсунку топливоподводящей системы с ресивером 6 (за счет их эквидистантного подсоединения к ресиверу), и большого объема ресивера по отношению к объему сливаемого топлива влияния импульсов давления топлива одной насос-форсунки 4 на другую не происходит. А также с учетом, что каждая насос-форсунка 4 связана с аккумулятором 2 при помощи равных по длине трубопроводов 3, подвод топлива в насос-форсунки 4 осуществляется четко в соответствии с рассчитанным режимом его подачи. Выполнение ресиверов 6 по количеству блоков цилиндров двигателя и их максимальное приближение к насос-форсункам 4 позволяет оптимизировать процессы подачи и слива топлива.

При поступлении последующего управляющего сигнала на электромагнитный клапан насос-форсунки 4 взаимодействие частей и механизмов топливоподающей системы повторяется.

В настоящее время на предприятии изготовлено несколько опытных образцов предлагаемой топливоподающей системы для различных моделей двигателей для прохождения моторных испытаний.

По окончании испытаний будет принято решение об организации производства предлагаемых топливоподающих систем.

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для подачи топлива в камеры сгорания дизельных двигателей. Изобретение позволяет получить стабильные характеристики впрыска топлива и создать оптимальные условия для работы всех насос-форсунок, топливоподающей и топливоотводящей (сливной) систем, не оказывающих влияния друг на друга, обеспечивает компактное размещение системы на двигателе, улучшает характеристики впрыскивания топлива и надежность работы насос-форсунки. Топливоподающая система состоит из насоса среднего давления, связанного с гидролинией аккумулятора, соединенной магистралями подвода топлива с гидроприводными насос-форсунками, смонтированными на двигателе, и магистралями отвода (слива) топлива. Топливоподающая система снабжена, по крайней мере, одним ресивером для слива топлива, смонтированным параллельно расположению ряда насос-форсунок на двигателе. Сливная полость после электромагнитного клапана каждой насос-форсунки соединена трубопроводом с ресивером, который в свою очередь соединен при помощи общего трубопровода с топливным баком. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Топливоподающая система, состоящая из насоса среднего давления, связанного с гидролинией аккумулятора, соединенной магистралями подвода топлива с гидроприводными насос-форсунками, смонтированными на двигателе, и магистралями отвода (слива) топлива, отличающаяся тем, что топливоподающая система снабжена, по крайней мере, одним ресивером для слива топлива, смонтированным параллельно расположению ряда насос-форсунок на двигателе, при этом сливная полость после электромагнитного клапана каждой насос-форсунки соединена трубопроводом с ресивером, который, в свою очередь, соединен при помощи общего трубопровода с топливным баком.2. Топливоподающая система по п.1, отличающаяся тем, что каждая насос-форсунка связана с ресиверами для слива топлива, также как и с аккумулятором, при помощи равных по длине трубопроводов.3. Топливоподающая система по п.1, отличающаяся тем, что ресивер для слива топлива выполнен в виде, по крайней мере, одной емкости, связанной с насос-форсунками соответствующего блока цилиндров двигателя.4. Топливоподающая система по п.1, отличающаяся тем, что отношение объема ресивера к объему слива топлива с одной насос-форсунки выполнено как 1,0 к 0,0005...0,08.5. Топливоподающая система по п.1, отличающаяся тем, что ресиверы для слива топлива связаны при помощи трубопроводов друг с другом и с топливным баком.6. Топливоподающая система по п.1, отличающаяся тем, что трубопроводы, соединяющие аккумулятор с каждой насос-форсункой, и трубопроводы, соединяющие полость слива каждой насос-форсунки с ресивером, выполнены эквидистантно друг другу.7. Топливоподающая система по п.1, отличающаяся тем, что поперечное сечение ресивера выполнено в виде круга, или эллипса, или квадрата.