УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА К ФОРСУНКЕ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F02M37/04 F02M57/00 F02M63/00 F02D41/38 

Изобретение относится к тепловым двигателям внутреннего сгорания, а именно к их топливной аппаратуре. Оно касается подачи топлива к форсунке двигателя.

Известны различные устройства подачи топлива к форсунке двигателя, показанные в заявках №19910970, 10002273, опубликованных в ФРГ, в патентах № 6634336, 6895935, выданных в США. В качестве более близкого аналога принято устройство подачи топлива к форсунке двигателя внутреннего сгорания, представленное в патенте № 6854445, МПК F02M 37/04, выданном в США. Это устройство подачи топлива к форсунке двигателя внутреннего сгорания содержит усилитель давления топлива, размещенный отдельно от головки блока цилиндров двигателя. Подача топлива от усилителя давления к форсунке производится через топливопровод. Однако наличие топливопровода, разжимающегося при повышении в нем давления, приводит к снижению величины давления топлива, поступающего непосредственно в форсунку.

Задача - снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку дизельного двигателя, для повышения давления впрыска топлива в цилиндры двигателя для улучшения процесса смесеобразования и тем самым горения топлива без усложнения конструкции форсунки.

Решение задачи снижения потерь давления топлива, подаваемого в форсунку дизельного двигателя, обеспечено тем, что в устройстве подачи топлива к форсунке дизельного двигателя, содержащем усилитель давления топлива, в корпусе которого расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор, корпус усилителя давления выполнен в виде стакана и в нем напротив поршня-мультипликатора установлен диск, за которым расположен сливной клапан с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом через отверстия в диске и в корпусе усилителя полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора, полость между диском и поршнем-мультипликатором сообщена с топливным аккумулятором, расположенным в головке цилиндров.

При таком выполнении устройства подачи топлива к форсунке дизельного двигателя путь топлива от усилителя его давления к форсунке получается минимальным и фактически без потерь давления топлива. При этом созданное устройство подачи топлива к форсунке имеет простую и надежную конструкцию.

В поршне-мультипликаторе вдоль его оси выполнен ступенчатый канал, в котором расположен подпружиненный обратный клапан, запирающий проход топлива от форсунки к топливному аккумулятору, перед запорным элементом обратного клапана установлено его седло, имеющее резьбовое соединение с поршнем-мультипликатором, в седле обратного клапана сделаны сквозное осевое отверстие, расположенное напротив запорного элемента обратного клапана, и дроссельное боковое отверстие, пересекающееся с осевым отверстием в седле и сообщающее с топливным аккумулятором через отверстие в поршне полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора.

На фигуре 1 представлено устройство для подачи топлива к форсунке двигателя внутреннего сгорания.

На фигуре 2 показан усилитель давления топлива.

Устройство для подачи топлива к форсунке 1 дизельного двигателя содержит усилитель давления топлива, имеющий трубчатый корпус 2, в котором расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор 3 (фигура 1). Корпус 2 усилителя давления выполнен в виде стакана с буртом 4 (фигура 2), вставленного в головку цилиндров 5 двигателя. Между корпусом 2 усилителя давления и форсункой 1 установлены крепежное кольцо 6, выполненное с внутренним шестигранником, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров 5, шайба 7 с конической впадиной, расположенной со стороны форсунки 1, трубчатый стержень 8 с коническими концами, расположенными во впадине, сделанной в шайбе 7, и в воронке, сделанной в корпусе форсунки. Внутри трубчатого стержня 8 вдоль его оси расположена топливная магистраль 9. У торца шайбы 7 между ней и корпусом 2 усилителя давления со стороны форсунки 1 установлено уплотнительное кольцо 10, сделанное из пластичного материала, а именно из меди.

Напротив торца поршня-мультипликатора 3 в корпусе усилителя давления установлен диск 11, образующий упор для поршня-мультипликатора. За диском 11 расположен сливной клапан 12 с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом (не показан) через наконечник 13 полость 14, в которой расположена возвратная пружина 15 поршня-мультипликатора. Для слива топлива из полости 14 при открытии сливного клапана 12 в корпусе усилителя давления выполнено отверстие 16, а в диске 11 сделано пересекающееся с ним отверстие 17. Полость между диском 11, отделяющим сливной клапан 12, и поршнем-мультипликатором 3 сообщена через отверстие в корпусе 2 усилителя давления с топливным аккумулятором 18, расположенным в головке цилиндров двигателя.

В поршне-мультипликаторе 3 вдоль его оси выполнен ступенчатый канал 19, в котором расположен подпружиненный обратный клапан 20, запирающий проход топлива от форсунки 1 к топливному аккумулятору 18. Перед запорным элементом обратного клапана 20 установлено его седло 21, имеющее резьбовое соединение с поршнем-мультипликатором 3. В седле 21 обратного клапана сделаны сквозное осевое отверстие, расположенное напротив запорного элемента обратного клапана 20, и дроссельное боковое отверстие 22, пересекающееся с осевым отверстием в седле 21 и сообщающее с топливным аккумулятором 18 через отверстия в поршне-мультипликаторе 3 и в седле 21 полость 14, в которой расположена возвратная пружина 15 поршня-мультипликатора.

На корпус усилителя давления около бурта 4, примыкающего к головке цилиндров 5, надета втулка 23, имеющая резьбовое соединение с головкой цилиндров.

Форсунка 1 имеет принудительное управление с помощью электромагнитного клапана 24. Подача топлива в форсунку происходит следующим образом.

При закрытом сливном клапане 12 до момента его активации топливо от топливного аккумулятора 18 под большим давлением, создаваемым топливным насосом, проходит в корпус 2 усилителя давления и поступает через обратный клапан 20 по каналу 19 в поршне-мультипликаторе 3 и топливной магистрали 9 к форсунке 1. Кроме того, топливо из осевого отверстия в седле 21 поступает через дроссельное отверстие 22 и отверстие в поршне-мультипликаторе 3 в полость 14, в которой расположена возвратная пружина 15 поршня-мультипликатора 3. Под действием пружины 15 поршень-мультипликатор 3 при отключенном сливном клапане 12, то есть в закрытом его положении, занимает крайнее левое положение.

При активации электромагнитного клапана 24, управляющего форсункой 6, производится впрыскивание топлива в цилиндр двигателя под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе. При окончании активации клапана 24 впрыскивание топлива прекращается, давление в топливной магистрали 9 выравнивается с давлением в топливном аккумуляторе и обратный клапан 20 закрывается.

При необходимости повышения давления топлива при большой нагрузке двигателя производится активация управляемого сливного клапана 12, то есть его открытие, до начала активации электромагнитного клапана 24, управляющего форсункой 1, и тогда топливо из полости 14 через отверстия 16 и 17 перепускается в сливной топливопровод через наконечник 13 сливного клапана 12. Вследствие этого давление в полости 14 понижается, и поршень-мультипликатор 3 под действием давления на него со стороны диска 11, преодолевая усилие сжатия пружины 15, сжимает топливо в топливной магистрали 9 до более высокого давления, которое передается к форсунке 1. При этом под действием этого высокого давления обратный клапан 20 остается закрытым. При подаче сигнала на электромагнитный клапан 24 производится впрыскивание форсункой 1 в цилиндр двигателя порции топлива под высоким давлением, превышающим давление в топливном аккумуляторе. При отключении электромагнитного клапана 24 впрыскивание топлива в цилиндр двигателя форсункой 1 прекращается. Затем прекращается активация сливного клапана 12. Клапан 12 закрывается, давление в полости 14 возрастает, и поршень-мультипликатор 3 под действием пружины 15 перемещается в сторону диска 11, возвращаясь в исходное положение. Во время перемещения поршня-мультипликатора 3 в сторону диска 11 топливо из топливного аккумулятора поступает через отверстия в седле 21 обратного клапана 20 и в поршне-мультипликаторе 3 в полость 14, в которой расположена пружина 15, заполняя эту полость.

При таком устройстве подачи топлива, встроенном в головку цилиндров двигателя, подача топлива в форсунку под увеличенным давлением происходит без потерь давления, при этом не усложняется конструкция форсунки. Снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку, повышает давление впрыска топлива в цилиндры двигателя, что улучшает процесс смесеобразования и тем самым горение топлива.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложено устройство для подачи топлива к форсунке 1 содержит усилитель давления топлива, в корпусе 2 которого расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор 3. Корпус 2 выполнен в виде стакана, и в нем напротив поршня-мультипликатора 3 установлен диск 11, за которым расположен сливной клапан 12 с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом через отверстия в диске 11 и в корпусе 2 полость 14, в которой расположена возвратная пружина 15 поршня-мультипликатора. Полость между диском 11 и поршнем-мультипликатором 3 сообщена с топливным аккумулятором 18, расположенным в головке цилиндров 5. Технический результат - снижение простыми средствами потерь давления топлива, подаваемого в форсунку, для повышения давления впрыска топлива в цилиндры двигателя для улучшения процесса смесеобразования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для подачи топлива к форсунке теплового двигателя, содержащее усилитель давления топлива, в корпусе которого расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор, отличающееся тем, что корпус усилителя давления выполнен в виде стакана и в нем напротив поршня-мультипликатора установлен диск, за которым расположен сливной клапан с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом через отверстия в диске и в корпусе усилителя полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора, полость между диском и поршнем-мультипликатором сообщена с топливным аккумулятором, расположенным в головке цилиндров.

2. Устройство для подачи топлива к форсунке по п.. 1, отличающееся тем, что в поршне-мультипликаторе вдоль его оси выполнен ступенчатый канал, в котором расположен подпружиненный обратный клапан, запирающий проход топлива от форсунки к топливному аккумулятору, перед запорным элементом обратного клапана установлено его седло, имеющее резьбовое соединение с поршнем-мультипликатором, в седле обратного клапана сделаны сквозное осевое отверстие, расположенное напротив запорного элемента обратного клапана, и дроссельное боковое отверстие, пересекающееся с осевым отверстием в седле и сообщающее с топливным аккумулятором через отверстие в поршне полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора.