УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА К ФОРСУНКАМ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК F02M37/04 F02M57/00 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 с целью улучшения процессов смесеобразования и сгорания топлива без усложнения конструкции форсунки.

Решение задачи уменьшения потерь давления топлива, подаваемого в форсунку дизельного двигателя, обеспечено тем, что устройство для подачи жидкого топлива к форсунке, содержащее усилитель давления топлива, в корпусе которого расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор, содержит топливный аккумулятор, содержащий трубу, установленную в тисках, состоящих из корпуса с проушиной и хомута, соединенных между собой резьбовыми крепежными элементами. Эти тиски надеты на корпус усилителя давления и соединены резьбовыми крепежными элементами с головкой цилиндров двигателя. Корпус усилителя давления выполнен в виде стакана с буртом, вставленного в головку цилиндров двигателя. На корпус усилителя давления около бурта надета втулка, имеющая резьбовое соединение с тисками трубы топливного аккумулятора, и надето уплотнительное кольцо, установленное между тисками и головкой цилиндров двигателя.

При таком выполнении устройства подачи жидкого топлива к форсунке дизельного двигателя путь топлива от топливного аккумулятора через усилитель давления к форсунке получается минимальным и фактически без потерь давления топлива, что улучшает процессы смесеобразования и сгорания. При этом созданное устройство подачи топлива к форсунке имеет простую и надежную конструкцию.

В корпусе тисков сделана воронка, в которой размещен конический вкладыш, установленный на площадке, сделанной на топливном аккумуляторе.

Между корпусом усилителя давления и форсункой в отверстии, сделанном в головке цилиндров, установлены прижимное кольцо, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров, и шайба, выполненная с конической впадиной, расположенной со стороны форсунки. У торца прижимного кольца, между ним и корпусом усилителя давления, установлены уплотнительное кольцо, запрессованное в головку цилиндров, которое образует фиксатор прижимного кольца, и трубчатый стержень с выпуклыми концами, расположенными в конической впадине, выполненной в шайбе, и в воронке, сделанной в корпусе форсунки.

На фигуре 1 представлено устройство для подачи жидкого топлива к форсунке дизельного двигателя в сборе с топливным аккумулятором.

На фигуре 2 показан топливный аккумулятор и его соединения с усилителем давления.

На фигуре 3 показаны передняя часть усилителя давления топлива и топливный аккумулятор в увеличенном виде.

Устройство для подачи жидкого топлива к форсунке 1 дизельного двигателя (фигура 1) содержит усилитель давления топлива 2, с топливным аккумулятором 3, содержащим трубу. Труба установлена в тисках 4, надетых на корпус 5 усилителя давления 2 и соединенных резьбовыми крепежными элементами 6 (фигура 2) с головкой цилиндров 7 двигателя. Корпус 5 усилителя давления выполнен в виде стакана с буртом 8, вставленного в головку цилиндров 7 двигателя. На корпус 5 усилителя давления 2 около бурта 8 надета втулка 9, имеющая резьбовое соединение с тисками 4. Усилитель давления топлива 2 содержит поршень-мультипликатор 10 (фигура 3). Напротив торца поршня-мультипликатора 10 в корпусе 5 усилителя давления установлен диск 11, образующий упор для поршня-мультипликатора 10. За диском 11 расположен сливной клапан 12 с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом (не показан) полость 13 (фигура 3), в которой расположена возвратная пружина 14 ступенчатого поршня-мультипликатора 10, через наконечник 15. Для слива топлива из полости 13 при открытии сливного клапана 12 в корпусе 5 усилителя давления выполнено отверстие 16, а в диске 11 сделано пересекающееся с ним отверстие 17. Полость 18 между диском 11, отделяющим сливной клапан 12, и поршнем-мультипликатором 10 сообщена через отверстие 19 в корпусе 5 усилителя давления 2 и отверстие 20 в тисках 4 с топливным аккумулятором 3.

В поршне-мультипликаторе 10 расположены подпружиненный обратный клапан 21 и его седло 22. В седле 22 сделаны сквозное осевое отверстие 23, расположенное напротив запорного элемента обратного клапана 21, и боковое отверстие 24, сообщающее осевое отверстие 23 в седле 22 через отверстие 25, сделанное в поршне-мультипликаторе 10, с полостью 13 в корпусе 5 усилителя давления 2, в которой расположена возвратная пружина 14 поршня-мультипликатора 10.

На корпус 5 надето кольцо 26 (фигура 1), установленное между тисками 4 и головкой цилиндров 7 двигателя. Между корпусом 5 усилителя давления 2 и форсункой 1 установлены прижимное кольцо 27, выполненное с внутренним шестигранником, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров 7, шайба 28 с конической впадиной, расположенной со стороны форсунки 1, трубчатый стержень 29 с выпуклыми концами, расположенными во впадине, сделанной в шайбе 28, и в воронке, сделанной в корпусе форсунки 1. Внутри трубчатого стержня 29 вдоль его оси расположена топливная магистраль 30. У торца прижимного кольца 27 между ним и корпусом 5 усилителя давления установлено уплотнительное кольцо 31, запрессованное в головку цилиндров 7, которое образует фиксатор прижимного кольца 27. Между торцом меньшей шейки поршня-мультипликатора 10 и центральным осевым отверстием 32 в прижимном кольце 27 расположена камера 33, служащая для накопления топлива, подаваемого в форсунку 1 под высоким давлением.

В трубе топливного аккумулятора 3 (фигура 2) сделаны отверстия 34 для прохода топлива через осевые каналы 35 в конических уплотнительных элементах 36 в отверстия 19 в корпусе 5 усилителя давления топлива 2 и отверстие 37, соединенное с топливопроводом 38 от топливного насоса высокого давления (не показан). Количество отверстий 34 в трубе топливного аккумулятора 3 соответствует количеству устройств с усилителем давления 2 для подачи топлива в форсунку 1.

Подача топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом.

Топливо под давлением, создаваемым насосом высокого давления (не показан), подводится по топливопроводу 38 в трубу топливного аккумулятора 3 и далее через отверстие 37, отверстие 34, осевой канал 35 и отверстие 19 поступает в полость 18 над поршнем-мультипликатором 10 и в полость 13, в которой расположена возвратная пружина 14. При этом до момента активации управляемого сливного клапана 12 давление в полости 13 остается равным давлению в топливном аккумуляторе 3 и поршень-мультипликатор 10 под действием усилия пружины 14 занимает крайнее левое положение и остается неподвижным. Под действием давления в полости 18 клапан 21 открывается и топливо проходит к форсунке 1.

При отключенном управляемом сливном клапане 12 и при активации электромагнитного управляющего клапана форсунки 1 производится впрыскивание как основной порции топлива, так и впрыскивание малых порций топлива до и после основной порции под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе 3. При окончании активации клапана форсунки 1, процесс впрыскивания прекращается, давление в полости 13 выравнивается с давлением в топливном аккумуляторе 3 и клапан 21 закрывается.

При работе с использованием усилителя давления величина давления впрыскивания увеличивается по сравнению с давлением в топливном аккумуляторе 3 пропорционально соотношению площадей поршня-мультипликатора 10, и форма характеристики впрыскивания топлива определяется фазовым смещением между моментами активации электромагнитного управляющего клапана форсунки 1 и управляемого сливного клапана 12.

При одновременной активации управляемого сливного клапана 12 и управляющего клапана форсунки 1 открываются оба клапана и форсунка 1 начинает впрыскивать топливо под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе 3. Давление топлива в полости 13 снижается, поршень-мультипликатор 10, преодолевая усилие пружины 14, начинает сжимать топливо в камере 33 и клапан 21 закрывается. В течение процесса впрыскивания предварительно сжатое топливо из топливного аккумулятора 3 дополнительно сжимается поршнем-мультипликатором 10 и величина давления топлива в камере 33 постепенно увеличивается по сравнению с давлением в топливном аккумуляторе 3.

При прекращении активации управляемого сливного клапана 12 давление в полости 13 вновь возрастает, и поршень-мультипликатор 10 под действием усилия пружины 14 возвращается в свое исходное положение. При отключении блоком управления управляющего клапана форсунки 1 процесс впрыскивания прекращается.

При активации управляемого сливного клапана 12 до начала активации управляющего клапана форсунки 1 поршень-мультипликатор 10 начинает сжимать топливо в камере 33 до начала впрыскивания, вследствие чего после открытия управляющего клапана форсунки 1 впрыскивание основной порции топлива производится под давлением, превышающим давление в топливном аккумуляторе 3. Величина давления впрыскивания топлива зависит от момента предшествующей активации управляемого сливного клапана 12. Форма характеристики впрыскивания основной порции топлива получается близкой к трапециевидной.

При активации блоком управления управляющего клапана форсунки 1 до активации управляемого сливного клапана 12 процесс впрыскивания топлива начинается под воздействием давления от топливного аккумулятора 3 и после открытия клапана 12 величина давления впрыскивания возрастает только через некоторое время после начала впрыскивания. Форма характеристики впрыскивания основной порции топлива получается близкой к ступенчатой.

При таком выполнении соединения основных компонентов аккумуляторной топливной системы передача топлива от топливного аккумулятора и усилителя давления к форсунке не требует использования соединительных топливопроводов и фактически исключает потери давления топлива. Снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку, повышает давление впрыскивания топлива, что улучшает процессы смесеобразования и сгорания топлива в цилиндре дизеля.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Предложенное устройство имеет усилитель давления топлива 2, в корпусе которого расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор 10. Топливный аккумулятор 3 содержит трубу, установленную в тисках 4, состоящих из корпуса с проушиной и хомута. Тиски 4 соединены между собой резьбовыми крепежными элементами и надеты на корпус 5 усилителя давления 2. Тиски 4 соединены резьбовыми крепежными элементами 6 с головкой цилиндров 7 двигателя. Корпус 5 усилителя давления 2 выполнен в виде стакана с буртом 8, вставленного в головку цилиндров двигателя 7. На корпус 5 усилителя давления около бурта надета втулка 9, имеющая резьбовое соединение с тисками 4. Уплотнительное кольцо 26 установлено между тисками 4 и головкой цилиндров 7 двигателя. Технический результат - снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку ДВС, повышение давления впрыска топлива в цилиндры ДВС для улучшения процессов смесеобразования и сгорания топлива без усложнения конструкции форсунки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство подачи жидкого топлива к форсунке дизельного двигателя, содержащее усилитель давления топлива, в корпусе которого расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор, отличающееся тем, что оно содержит топливный аккумулятор, содержащий трубу, установленную в тисках, состоящих из корпуса с проушиной и хомута, соединенных между собой резьбовыми крепежными элементами, тиски надеты на корпус усилителя давления и соединены резьбовыми крепежными элементами с головкой цилиндров двигателя, корпус усилителя давления выполнен в виде стакана с буртом, вставленного в головку цилиндров двигателя, на корпус усилителя давления около бурта надета втулка, имеющая резьбовое соединение с тисками трубы топливного аккумулятора, и надето уплотнительное кольцо, установленное между тисками и головкой цилиндров двигателя.

2. Устройство подачи жидкого топлива к форсунке дизельного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что в тисках в их корпусе сделана воронка, в которой размещен конический вкладыш, установленный на площадке, сделанной на топливном аккумуляторе.

3. Устройство подачи жидкого топлива к форсунке дизельного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что между корпусом усилителя давления и форсункой в отверстии, сделанном в головке цилиндров, установлены прижимное кольцо, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров, и шайба, выполненная с конической впадиной, расположенной со стороны форсунки, у торца прижимного кольца между ним и корпусом усилителя давления уставлены уплотнительное кольцо, запрессованное в головку цилиндров, и трубчатый стержень с выпуклыми концами, расположенными в конической впадине, выполненной в шайбе, и в воронке, сделанной в корпусе форсунки.