ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F02M37/04 F02M57/00 F02M59/00 F02M63/00 F02D41/38 

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

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 топливной системе дизельного двигателя, содержащей топливный насос, усилитель давления топлива и форсунку, усилитель давления топлива содержит трубчатый корпус, установленный в головке цилиндров двигателя, в корпусе усилителя давления расположен подпружиненный поршень-мультипликатор, напротив которого установлен диск, отделяющий расположенный за ним сливной клапан, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора. Полость между диском и поршнем-мультипликатором сообщена с топливным аккумулятором, сделанным в виде трубы, расположенной в головке цилиндров параллельно оси кулачкового вала двигателя. С топливным аккумулятором сообщен через нагнетательный клапан топливный насос, содержащий подпружиненный плунжер, имеющий привод от кулачкового вала двигателя. Плунжер расположен в гильзе, установленной в патроне, окружающем возвратную пружину плунжера, размещенную вокруг гильзы, на гильзе сделан бурт, расположенный между уступом, выполненным внутри патрона, и вставленным в патрон корпусом нагнетательного клапана, имеющим с патроном резьбовое соединение, на патрон около выполненного на нем снаружи уступа надето крепежное кольцо, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров.

При таком выполнении топливной системы передача топлива от топливного насоса через топливный аккумулятор и усилитель давления к форсунке не требует использования соединительных топливопроводов, вследствие чего фактически исключаются потери давления топлива. При этом такая топливная система получается компактной.

На корпусе нагнетательного клапана со стороны топливного аккумулятора выполнена бобышка, на которую надето уплотнительное кольцо, примыкающее к головке цилиндров.

На фигуре 1 представлена топливная система дизельного двигателя внутреннего сгорания.

На фигуре 2 показан топливный насос.

Представленная на фигуре 1 топливная система, предназначенная для подачи топлива к форсунке 1 дизельного двигателя, содержит усилитель давления топлива, имеющий трубчатый корпус 2, в котором расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор 3. 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 крепежного кольца 6 между ним и корпусом 2 усилителя давления уставлено уплотнительное кольцо 10, запрессованное в головку цилиндров, которое образует фиксатор крепежного кольца 6.

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 20 и сообщающее с топливным аккумулятором 18 через отверстия в поршне-мультипликаторе 3 и в седле 20 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.

Топливный аккумулятор 18 сделан в виде трубы 25, расположенной в головке цилиндров 5 параллельно оси кулачкового вала 26, имеющего привод от коленчатого вала двигателя. С топливным аккумулятором сообщен через нагнетательный клапан 27 топливный насос 28, содержащий подпружиненный плунжер 29, имеющий привод от кулачкового вала 26. Плунжер 29 расположен в гильзе 30, установленной в патроне 31, окружающем возвратную пружину 32 плунжера, размещенную вокруг гильзы 30. На гильзе 31 сделан бурт 33, расположенный между уступом, выполненным внутри патрона 31, и вставленным в патрон корпусом 34 нагнетательного клапана 27, имеющим с патроном 31 резьбовое соединение. На патрон 31 около выполненного на нем снаружи уступа надето крепежное кольцо 35, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров 5. На корпусе 34 нагнетательного клапана со стороны топливного аккумулятора 18 выполнена бобышка 36, на которую надето уплотнительное кольцо 37, примыкающее к головке цилиндров 5. В головке цилиндров 5 сделано отверстие 38 для поступления топлива из топливного бака через отверстия в патроне и гильзе в полость 39 внутри гильзы 31, в которой расположен плунжер 29.

При вращении кулачкового вала, происходящем во время работы двигателя, плунжер 29 топливного насоса 28 периодически через нагнетательный клапан 27 подает топливо в топливный аккумулятор 18. Из топливного аккумулятора топливо поступает в полость, расположенную перед поршнем-аккумулятором 3 между ним и диском 11. При закрытом сливном клапане 12 до момента его активации топливо от топливного аккумулятора 18 под большим давлением, создаваемым топливным насосом 28, проходит 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, превышающем 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. Предложена топливная система, содержащая топливный насос 28, усилитель давления топлива и форсунку 1. В корпусе 2 усилителя давления расположен подпружиненный поршень-мультипликатор 3, напротив которого установлен диск 11, отделяющий расположенный за ним сливной клапан 12. Полость между диском 11 и поршнем-мультипликатором 3 сообщена с топливным аккумулятором 18, сделанным в виде трубы, расположенной в головке цилиндров 5. С топливным аккумулятором сообщен через нагнетательный клапан топливный насос 28, содержащий подпружиненный плунжер 29, имеющий привод от кулачкового вала 26 двигателя. Плунжер 29 расположен в гильзе, установленной в патроне, окружающем возвратную пружину плунжера, размещенную вокруг гильзы. Технический результат - снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку, для повышения давления впрыска топлива в цилиндры двигателя для улучшения процесса смесеобразования и тем самым горения топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Топливная система дизельного двигателя, содержащая топливный насос, усилитель давления топлива и форсунку, отличающаяся тем, что усилитель давления топлива содержит трубчатый корпус, установленный в головке цилиндров двигателя, в корпусе усилителя давления расположен подпружиненный поршень-мультипликатор, напротив которого установлен диск, отделяющий расположенный за ним сливной клапан, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора, полость между диском и поршнем-мультипликатором сообщена с топливным аккумулятором, сделанным в виде трубы, расположенной в головке цилиндров параллельно оси кулачкового вала двигателя, с топливным аккумулятором сообщен через нагнетательный клапан топливный насос, содержащий подпружиненный плунжер, имеющий привод от кулачкового вала двигателя, плунжер расположен в гильзе, установленной в патроне, окружающем возвратную пружину плунжера, размещенную вокруг гильзы, на гильзе сделан бурт, расположенный между уступом, выполненным внутри патрона, и вставленным в патрон корпусом нагнетательного клапана, имеющим с патроном резьбовое соединение, на патрон около выполненного на нем снаружи уступа надето крепежное кольцо, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров.

2. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе нагнетательного клапана со стороны топливного аккумулятора выполнена бобышка, на которую надето уплотнительное кольцо, примыкающее к головке цилиндров.