УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА К ФОРСУНКАМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F02M37/04 F02M57/00 F02M63/00 F02D41/28 

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 двигателя внутреннего сгорания, обеспечено тем, что устройство подачи жидкого топлива к форсункам двигателя внутреннего сгорания, 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 крышки. Тиски соединены между собой резьбовыми крепежными элементами и надеты на корпус усилителя давления. Тиски соединены резьбовыми крепежными элементами с головкой цилиндров двигателя. Корпус усилителя давления сделан в виде пенала с буртом, вставленного в головку цилиндров двигателя и выполненного с коническим концом, расположенным в воронке, сделанной в корпусе форсунки. На корпус усилителя давления около бурта надета втулка, имеющая резьбовое соединение с тисками топливного аккумулятора, и надето уплотнительное кольцо, установленное в тисках между ними и дополнительной втулкой, имеющей резьбовое соединение с тисками.

При таком выполнении устройства подачи топлива к форсунке двигателя путь топлива от топливного аккумулятора через усилитель 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 этом устройстве подачи топлива из топливного аккумулятора в форсунки в корпусе тисков сделана воронка, в которой размещен конический вкладыш, установленный на площадке, сделанной на топливном аккумуляторе. При наличии этого вкладыша исключаются утечки топлива при его проходе из аккумулятора в усилитель давления.

На фигуре 1 представлено устройство для подачи топлива к форсункам двигателя внутреннего сгорания в сборе с топливным аккумулятором.

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

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

Устройство подачи жидкого топлива к форсункам двигателя внутреннего сгорания содержит усилитель давления топлива 1 с топливным аккумулятором 2, содержащим трубу, установленную в тисках 3. Тиски надеты на корпус 4 усилителя давления топлива 1 и соединены резьбовыми крепежными элементами 5 с головкой цилиндров 6 двигателя. Корпус 4 усилителя давления выполнен в виде пенала с буртом 7, вставленного в головку цилиндров 6 двигателя, на пенал около бурта 7 надета втулка 8, имеющая резьбовое соединение с корпусом 4 усилителя давления 1. На пенал с другой стороны надето уплотнительное кольцо 9, установленное в тисках 3 между ними и дополнительной втулкой 10, имеющей резьбовое соединение с тисками. Пенал выполнен с коническим концом 11, расположенным в воронке 12, сделанной в корпусе форсунки 13, и закрыт пробкой 14, в которой расположен управляемый сливной клапан 15 (рисунок 3), сообщающийся с полостью 16, в которой расположена возвратная пружина 17 и поршень-мультипликатор 18. Полость 19 между пробкой 14 и поршнем-мультипликатором 18 сообщена через отверстие 20 в корпусе 4 усилителя давления 1 и отверстие 21 в тисках 3 с топливным аккумулятором 2.

В поршне-мультипликаторе 18 расположены подпружиненный обратный клапан 22 и его седло 23, имеющее резьбовое соединение с поршнем-мультипликатором 18, в седле 23 сделаны сквозное осевое отверстие 24, расположенное напротив запорного элемента обратного клапана 22, и боковое отверстие 25, сообщающее осевое отверстие 24 в седле 23 через отверстие 26, сделанное в поршне-мультипликаторе 18, с полостью 16 в корпусе 4 усилителя давления 1, в которой расположена возвратная пружина 17 поршня-мультипликатора 18.

Между торцем меньшей шейки поршня-мультипликатора 18 и центральным осевым каналом 27 в корпусе 4 усилителя давления 1 расположена камера 28, служащая для накопления топлива, подаваемого в форсунку 13 под высоким давлением.

В трубе топливного аккумулятора 2 (рисунок 2) сделаны отверстия 29 для прохода топлива через осевые каналы 30 в конических уплотнительных элементах 31 в отверстия 20 в корпусе 4 усилителя давления 1 и отверстие 32, соединенное с топливопроводом 33 от топливного насоса высокого давления (не показан). Количество отверстий 29 в трубе топливного аккумулятора 2 соответствует количеству устройств с усилителем давления 1 для подачи топлива в форсунку 13.

Подача топлива в форсунку двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом.

Топливо под давлением, создаваемым насосом высокого давления (не показан), подводится по топливопроводу 33 в трубу топливного аккумулятора 2 и далее через отверстия 32 и 29, осевой канал 30 и отверстие 20 поступает в полость 19 над поршнем-мультипликатором 18 и в полость 16, в которой расположена возвратная пружина 17. При этом до момента активации управляемого сливного клапана 15 давление в полости 16 остается равным давлению в топливном аккумуляторе 2 и поршень-мультипликатор 18 под действием усилия пружины 17 занимает крайнее левое положение и остается неподвижным. Под действием давления в полости 19 клапан 22 открывается и топливо проходит к форсунке 13.

При отключенном управляемом сливном клапане 15 и при активации электромагнитного управляющего клапана форсунки 13 производится впрыскивание как основной порции топлива, так и впрыскивание малых порций топлива до и после основной порции под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе. При окончании активации клапана форсунки 13 процесс впрыскивания прекращается, давление в полости 16 выравнивается с давлением в топливном аккумуляторе 2 и клапан 22 закрывается.

При работе с использованием усилителя давления величина давления впрыскивания увеличивается по сравнению с давлением в топливном аккумуляторе пропорционально соотношению площадей поршня-мультипликатора 18 и форма характеристики впрыскивания топлива определяется фазовым смещением между моментами активации электромагнитного управляющего клапана форсунки 13 и управляемого сливного клапана 15.

При одновременной активации управляемого сливного клапана 15 и управляющего клапана форсунки 13 открываются оба клапана и форсунка 13 начинает впрыскивать топливо под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе. Давление топлива в полости 16 снижается, поршень-мультипликатор 18, преодолевая усилие пружины 17, начинает сжимать находящееся в камере 28 топливо, и клапан 22 закрывается. В течение процесса впрыскивания предварительно сжатое топливо из топливного аккумулятора дополнительно сжимается поршнем-мультипликатором 18 и величина давления топлива постепенно увеличивается по сравнению с давлением в топливном аккумуляторе.

При прекращении активации управляемого сливного клапана 15 давление в полости 16 вновь возрастает и поршень-мультипликатор 18 под действием усилия пружины 17 возвращается в свое исходное положение. При отключении блоком управления управляющего клапана форсунки 13 процесс впрыскивания прекращается.

При активации управляемого сливного клапана 15 до начала активации управляющего клапана форсунки 13 поршень-мультипликатор 18 начинает сжимать топливо в камере 28 до начала впрыскивания, вследствие чего после открытия управляющего клапана форсунки впрыскивание основной порции топлива производится под давлением, превышающем давление в топливном аккумуляторе. Величина давления впрыскивания топлива зависит от момента предшествующей активации управляемого сливного клапана 15. Форма характеристики впрыскивания основной порции топлива получается близкой к трапециевидной.

При активации блоком управления управляющего клапана форсунки 13 до активации управляемого сливного клапана 15 процесс впрыскивания топлива начинается под воздействием давления от топливного аккумулятора и только после открытия клапана 15 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 усилитель 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 1, в корпусе которого расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор 18. Топливный аккумулятор 2 содержит трубу, установленную в тисках 3. Тиски 3 состоят из корпуса с проушиной и крышки, соединенные между собой резьбовыми крепежными элементами. Тиски надеты на корпус 4 усилителя давления 1 и соединены резьбовыми крепежными элементами 5 с головкой цилиндров 6 ДВС. Корпус усилителя давления сделан в виде пенала с буртом 7, вставленного в головку цилиндров 6 ДВС. На корпус 4 усилителя давления около бурта надета втулка 8, имеющая резьбовое соединение с тисками 3, и надето уплотнительное кольцо 9, установленное в тисках 3, между ними и дополнительной втулкой 10, имеющей резьбовое соединение с тисками 3. Технический результат - снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку ДВС, повышение давления впрыска топлива в цилиндры ДВС для улучшения процессов смесеобразования и сгорания топлива. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство подачи жидкого топлива к форсункам двигателя внутреннего сгорания, 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 крышки, соединенных между собой резьбовыми крепежными элементами, тиски надеты на корпус усилителя давления и соединены резьбовыми крепежными элементами с головкой цилиндров двигателя, корпус усилителя давления сделан в виде пенала с буртом, вставленного в головку цилиндров двигателя и выполненного с коническим концом, расположенным в воронке, сделанной в корпусе форсунки, на корпус усилителя давления около бурта надета втулка, имеющая резьбовое соединение с тисками топливного аккумулятора, и надето уплотнительное кольцо, установленное в тисках между ними и дополнительной втулкой, имеющей резьбовое соединение с тисками.

2. Устройство подачи жидкого топлива к форсункам двигателя внутреннего сгорания 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.