Двухтопливная система питания дизеля Советский патент 1991 года по МПК F02M43/00 

нием и имеет топливный бак 2, фильтры грубой 3 и тонкой 4 очистки топлива, топли- воподкачивающие насосы с механическим б и ручным 6 приводами, редукционный клапан 7, топливный насос 8 высокого давления, дозатор 9 с исполнительным механизмом 10.

Линия подачи альтернативного топлива состоит из топливного бака 11, фильтров грубой 12 и тонкой 13 очистки топлива, насоса 14 подкачки топлива, регулятора 15 давления с исполнительным механизмом 16. гидроаккумулятора 17, обратного клапана 18.

Линия подачи эмульсии, состоящей из смеси дизельного и альтернативного топ- лив, имеет форсунку 19 для подачи эмульсии в цилиндр дизеля 1 и клапанную форсунку 20 для подачи во впускной коллектор 21 дизеля 1 дренажа форсунки 19,

Приборы контуров подачи топлива системы питания связаны между собой и двигателем топливопроводами низкого и высокого давления. Топливопроводы низкого давления на схеме представлены топливопроводами всасывания 22-27, напора 28-33, слива 34-38, управления 39, дренажа 40 и 41, Топливопроводы высокого давления на схеме представлены топливопроводами напора 42-49.

На топливном насосе 8 высокого давления, представленном на фиг. 2 плунжерной парой, состоящей из плунжера 50 и втулки 51, с помощью резьбовой втулки 52, болта 53 и уплотнительных шайб 54 и 55 установлен дозатор 9 с исполнительным механизмом 10. Основу дозатора 9, продольный разрез которого в сборе с исполнительным механизмом 10 изображен на фиг. 3, составляет узел, состоящий из нагнетательного клапана 56, втулки 57, седла 58, пружины 59 и кулачкового вала 60. Нагнетательный клапан-56 цилиндрического типа выполнен с винтовой кромкой (линией) и торцовыми кулачками, входящими в зацепление с кулачковым валом 60. При повороте клапана 56 изменяется взаимное расположение винтовой кромки и перепускного отверстия втулки 57. Положение перепускного отверстия втулки 57 относительно корпуса 61 при неподвижном кулачковом вале 60 можно изменять поворотом корпуса 62, связанного с втулкой 57 и седлом 58 штифтом 63. Фиксация положения корпуса 62 относительно корпуса 61 осуществляется резьбовой втул-. кой 64 посредством шайбы 65. Уплотнение кулачкового вала 60 контактное, торцового типа, выполнено в виде запорного конуса, образованного переходом диам.етров вала и корпуса 62. Поворотный угольник 66, фиксируемый гайкой 67, установлен на корпусе 62 и сообщается каналом с его внутренней полостью. Уплотнение поворотного угольника 66 осуществляется резиновыми кольцами

68 с защитными шайбами 69. Втулочный болт 70, осевое перемещение которого ограничено стопорным кольцом 71, установлен на корпусе 62 и служит для соединения дозатора 9 с исполнительным механизмом 10.

0 Исполнительный механизм 10 состоит из червячного редуктора, имеющего корпус 72, и электродвигателя 73. Нагнетательный клапан 56 поворачивается кулачковым валом 60, связанным кулачковым соединение со

5 ступицей 74 червячного колеса 75, приводимого червячным валом 76, который вращается электродвигателем 73. Ступица 74 червячного колеса 75 установлена в корпусе 72 на подшипнике 77 качения и фиксируется

0 на нем стопорным кольцом 78. Совместно с подшипником 77 в корпусе 72 находится установочная резьбовая втулка 79, с помощью которой редуктор соединяется с дозатором 9, Втулка 79 имеет канавки для

5 резиновых колец 80 и 81, уплотняющих редуктор со стороны дозатора. Подшипник 77 с втулкой 79 закрепляются в корпусе 72 стопорными кольцами 82. Червячный вал 76 вращается в подшипниках скольжения и ка0 чения 83 (фиг. 5). Подшипники скольжения образованы внешней поверхностью червячного вала 76 и внутренней поверхностью отверстия в корпусе 72 редуктора. Подшипник 83 качения установлен в корпусе 72 и

5 фиксируется резьбовым фланцем 84 с уплотнением резиновым кольцом 85. Червячный вал 76 закрепляется на подшипнике 83 стопорными кольцами 86. Под внутренним кольцом подшипника 83 в паз червячного

0 вала 76 установлен сегмент 87. Сегментный профиль, образованный отверстием червячного вала 76 и сегментом 87, предназначен для соединения червячного вала 76 с валом электродвигателя 73, который имеет

5 лыску. Электродвигатель 73 крепится к резьбовому фланцу 84 гайками 88 с шайбами 89. Вал электродвигателя 73 уплотняется манжетой 90, установленной в резьбовом фланце 84. Дренаж дозатора 9 отводится

0 через штуцер 91 с уплотнительной шайбой 92 червячного редуктора. В редуктор вмонтирован датчик положения червячного колеса (не показан) являющийся элементом, автоматической системы управления дози5 рованием. Автоматическая система управления дозированием представлена в двухтопливной системе питания дизеля, позиционной однокоординатной многомерной системой программного управления с кодовым введением информации. Система

программного управления осуществляет управление дозатором по каналу с индексом 1 и регулятором давления, представленным одношайбовым регулируемым дросселем квадратичного типа, по каналу с индексом 2. Блок-схема системы программного управления, приведенная на фиг. 6, включает в себя задающее устройство 93 (ЗУ), состоящее из программоносителя

94(ПН), содержащего всю информацию по управлению дозатором и регулятором давления, соответствующую оптимальной работе дизеля (ДВС) на топливной смеси, представленную последовательностью чисел и зафиксированную в коде; устройства

95ввода программоносителя (УВПН), управляемого в соответствии с сигналами датчиков 96 - 99 (Di, D2, Оз Do) контроля

работы двигателя; считывыающих устройств 100 (Cyi) и 101 (СУ2) и усиливающих устройств 102 (УУ-|)и 103(УУа); схемы совпадения 104 (CCi) и 105 (СС2); схемы логического запрета 106 (СЛ31) и 107 (СЛЗа); переключатели напряжения 108 (ПЬЦ) и 109 (ПЙ2); исполнительные механизмы 110(HMi) и 111 (ИМ2), состоящие из электродвигателей 112 (ЭДО и 113 (ЭД2) и редукторов 114 (Pi) и 115 (P2J; объекты управления - нагнетательный клапан дозатора 116 (НК) и дроссельную иглу регулятора давления 117 (ДИ); а также кодовые датчики обратной связи 118(КДОС1)и 119(КДОСг).

Система питания работает следующим образом.

Дизельное топливо из бака 2 через фильтр 3 грубой очистки всасывается топли- воподкачивающим насосом 5 и через фильтр 4 тонкой очистки по топливопроводам 22, 23, 25, 28, 30, 32 и 33 подается в топливные каналы топливного насоса 8 высокого давления, Избыточное топливо через перепускной клапан топливного насоса 8 ,высокого давления и от редукционного клапана 7 по сливным топливопроводам 34-37 отводится в топливный бак 2. Совместно с контуром подачи дизельного топлива функционирует контур подачи альтернативного топлива, который служит для введения альтернативного топлива в топливопровод 42 высокого давления и создания в нем определенного начального давления, независимо от остаточного давления. Начальное давление в топливопроводе 42 высокого давления создается при поступлении в него между впрыскиваниями альтернативного топлива под высоким давлением через обратный клапан 18 из гидроаккумулятора 17 по топливопроводам 48 и 49. Необходимое давление в гидроаккумуляторе 17 поддерживается с помощью насоса 14 подкачки

топлива, связанного с ним через фильтр 13 тонкой очистки топливопроводами 44, 46 и 47, и регулятором 15 давления. Регулятор 15 давления, установленный на выходе насоса

14 подкачки топлива и связанный с ним топливопровод 45, перепускает избыточное топливо в бак 11 по сливному топливопроводу 38. Дроссельной иглой оегулятора 15 давления управляет система программно0 го управления дозированием. Альтерна-- тивное топливо всасывается насосом 14 подкачки топлива через фильтр 12 грубой очистки по топливопроводгм 26 и 27 из топливного бака 11.

5 При нагнетательном ходе плунжера 50, начиная с момента перекрытия впускного отверстия втулки 51, повышается давление в надплунжерном пространстве и в объеме под клапаном 56(подклапанный объем), свя0 занном с ним каналами в болте 53 и корпусе 61. когда давление в подклапанном объеме достигнет величины, способной преодолеть суммарное усилие пружины 59 и начального давления в объеме, заключенном за клапа5 ном 56 (заклапанный объем), нагнетательный клапан 56 открывается от седла 58. Начало движения клапана 56 характеризует повышение давления в топливопроводе 42 высокого давления, связанного

0 соединительным ниппелем с поворотным угольником 66, вызывающее запирание обратного клапана 18, и при достижении определенного давления -открытие форсунки 19 и впрыск топлива в цилиндр дизеля 1. Кла5 пан 56 действует как вытеснитель топлива в заклепанное пространство, пока винтовая кромка его поверхности не начнет открывать перепускное отверстие втулки 57 (кла- пан 56 в паре с втулкой 57 имеют

0 цилиндрическую прецизионную поверх- ность). В этот момент начинается перепуск топлива из подклапанного объема в закла- панное пространство через перепускное отверстие втулки 57. По мере открытия

5 перепускного отверстия втулки 57 винтовой кромкой клапана 56 скорость его подъема уменьшается до нуля в состоянии динамического равновесия клапана 56. Таким образом, подъем нагнетательного клапана 56

0 можно разделить на две фазы. Перемещение клапана 56 в первой фазе определяется расстоянием (в статическом состоянии клапана 56) от винтовой кромки клапана 56 до края перепускного отверстия втулки 57 и,

5 следовательно, зависит от углового положения клапана. Перемещение клапана 56 во второй фазе его подъема, определяется в основном объемной скоростью подачи топлива плунжером 50. Процесс впрыска топлива форсункой 19 продолжается до

открытия выпускного отверстия втулки 51 винтовой кромкой плунжера 50. С открытием этого отверстия давление топлива над плунжером 50 резко падает, при этом начинается разгрузка заклапанного пространства, вызывающая запирание форсунки 19 и окончание процесса впрыска топлива в цилиндр двигателя 1. Разгрузка заклапанного пространства характеризуется движением клапана 56 к седлу 58 и аналогично его подъему разделяется на две фазы. В первой фазе разгрузки происходит уменьшение давления в заклапанном пространстве вследствие совместного действия процессов, заключающихся в перетекании топлива из заклапанного пространства в надплунжер- ную полость через перепускное отверстие втулки 57 и увеличении заклапанного объема на величину объема, освобождаемого опускающимся под действием пружины 59 и давления в топливопроводе 42 высокого давления клапаном 56. Вторая фаза разгрузки начинается с момента перекрытия винтовой кромкой клапана 56 перепускного отверстия втулки 57 При этом происходит разделение объемов под клапаном и за ним прецизионной поверхностью клапана 56 и втулки 57. Разгрузка в этой фазе происходит за счет увеличения заклапанного пространства на величину объема, освобождаемого опускающимся под действием пружины 59 и избыточного давления в топа- ливопроводе 42 высокого давления клапаном 56. Разгрузка заканчивается после посадки клапана 56 на седло 58. В период разгрузки, когда давление в заклапанном объеме становится меньше давления в гидроаккумуляторе 17, открывается обратный клапан 18 и происходит введение альтернативного топлива в топливопровод 42 высокого давления из контура подачи альтернативного топлива. Процесс введения альтернативного топлива в топливопровод 42 высокого давления заканчивается при выравнивании в них давлений, после чего обратный клапан 18 закрывается. При следующем нагнетательном ходе плунжера 50 топливного насоса 8 высокого давления, в соответствии с описанным порядком работы системы, происходит впрыск эмульсии, образованной из смеси дизельного и альтернативного топлив в топливопроводе 42 высокого давления и форсунке 19, в цилиндр двигателя 1. Далее процесс повторяется. Эмульсия, просочившаяся через прецизионное уплотнение игяы распылителя форсунки 19, отводится потопливопрово- ду 41 к клапажной форсунке 20 низкого давления (дренажная форсунка). Дренажная форсунка 20 установлена на впускном

коллекторе 21 и подает в распыленном состоянии дренаж форсунки 19 на вход дизеля 1.

Количество альтернативного топлива,

введенного в топливопровод 42 высокого давления, в основном определяется разгрузочным объемом нагнетательного клапана 56, равным объему вытесняемому им при перемещении его от седла 6f. до сев лце0 ния иинтовой кро.-жи его поверхности с крз- ем перепускного отверстия втулки 57 Величиной разгрузочного оЬъем намета- тельного клапана дозатор 9, олредегр,- мого его угловым положением, а так з

5 положением дроссельной иглы рсгулятоог 15 давления, определяющим ур: -,;ЧЙ давления в гидроаккумупрторе 17, посредством исполнительных механизмов 10 и 16 управляетсистемэ программного управпе0 ния дозированием.

Принцип работы системы программного управления дозированием, блок-схема которой представлена на фиг. 5, заключается в сопоставлении кода числа,

5 выражающего программируемую величину характеризующую состояние объекта управления, с кодом числа, определяющего его фактическое состояние, измеренное датчиком обратной связи Устройство 95

0 ввода программоносителя (УВПН) ствии с информацией датчиков 96-99 (Дь

Д2, Дз Дп) контроля работы двигатетя

осуществляет пвод определенного участка программоносителя 94 (ПН) под головки

5 считывающих устройств (СУч и CV2) 100 и, 101 С выходов считывающих устройств СУ-; и СУ2 задающая информация в виде определенных электрических сигналов в -сажающих код числа, поступает в усиливающие их

0 устройства 102 и 103 (УУт и УУ2) и затем в схемы совпадения 104 и 105 (CCi и СС2), которые через схемы логического запрета 106 и 107 (СЛ31 и СЛ32) и переключатели напряжения 108 и 109 (ПН-i и ПН2) включают

5 и выключают электродвигатели 112 и 113 (ЭД1 и ЭД2). От них движение через редукторы 114 и 115 (Pi и 2 передается на объекты управления - нагнетательный клапан (НК) дозатора 116 и дроссельную иглу 117

0 (ДИ) регулятора давления. Фактическое положение нагнетательного клапана 116 (НК) дозатора и давление в гидроаккумуляторе, определяемое положением дроссельной иглы 117 (ДИ) регулятора давления, измеряет5 ся кодовыми датчиками обратной связи 118 и 119 (КДОСт и КДОСа) которые преобразуют пройденный путь нагнетательным клапаном 116(НК) дозатора и текущее давление в гидроаккумуляторе в соответствующий код числа и посылают его в схемы совпадения 104 и 105 (CCi и ССа), последние дают команды на включение электродвигателей 112 и 113 (ЭДт и ЭД2). Перемещение нагнетательного клапана 116 (НК) дозатора и дроссельной иглы 117 (ДИ) регулятора давления будет осуществляться до тех пор, пока код задающего числа не совпадет с кодом датчиков обратной связи 118 и 119 (КДОС1 и КДОС2). Лри совпадении кодов на выходе схем совпадения 104 и 105 (CCi и ССа) управляющий сигнал отсутствует и переключатели напряжения 108 и 109 (flHi и ПН2) отключают электродвигатели 12 и 113 (ЭД1 и ЭД2). Движение объектов управления прекращается до поступления новой информации от двигателя (ДВС),

Формула изобретения Двухтопливная система питания дизеля, содержащая линию подачи основного топлива, включающую насос высокого давления с нагнетательным клапаном, форсунку и топливопровод высокого давления, сообщающий форсунку с нагнетательным клапаном, линию подачи дополнительного

топлива, включающую последовательно соединенные бак, фильтры, подкачивающий насос с регулятором давления, гидроаккумулятор и обратный клапан, сообщенный с

топливопроводом высокого давления, причем нагнетательный клапан выполнен в виде корпуса с седлом и размещенного в корпусе с возможностью взамодействия с седлом запорного элемента с цилиндрическим разгрузочным пояском, сопряженным с корпусом, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности дозирования дополнительного топлива, система снабжена блоком управления и исполнительными

механизмами, связанными с регулятором давления и запорным элементом нагнетательного клапана, причем в корпусе клапана выполнен перепускной канал, сообщенный с топливопроводом высокого давления, запорный элемент размещен с возможностью поворота относительно корпуса, а образующая цилиндрического разгрузочного пояска выполнена по винтовой линии с возможностью перекрытий

последним перепускного канала.

2 Мф

Изобретение относится к двигателест- роению и позволяет повысить технико-экономические показатели дизеля. Система содержит линию подачи основного топлива, включающую насос высокого давления с нагнетательным клапаном, форсунку и топливопровод высокого давления, сообщающий форсунку с нагнетательным клапаном, линию подачи дополнительного топлива, включающую последовательно соединенные бак, фильтры, подкачивающий насос с регулятором давления, гидроаккумулятор и обратный клапан, сообщенный с топливопроводом, причем нагнетательный клапан выполнен в виде корпуса с седлом и размеИзобретение относится к области,дви- гателестроения для использования в топливной системе дизеля. Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей дизеля. На фиг. 1 изображена схема двухтоп.-. ливной системы питания дизеля; на фиг. 2 - установка дозатора с исполнительным механизмом на топливный насос высокого давления; на фиг. 3 - дозатор в сборе с исполнительным механизмом, продольный щенного в корпусе с возможностью взаимодействия с седлзм запорного элемента с цилиндрическим разгрузочным пояском, сопряженным с корпусом. Система снабжена блоком управления и исполнительными механизмами, связанными с регулятором давления и запорным элементом нагнетательного клапана, причем в корпусе выполнен перепускной канал, сообщенный с топливопроводом высокого давления, запорный элемент размещен с возможностью поворота относительно корпуса, а образующая цилиндрического разгрузочного пояска выполнена по винтовой линии с возможностью перекрытия последним перепускного канала. Топливо насосом высокого давления через нагнетательный клапан подается в форсунку и из нее в двигатель. Дополнительное топливо поступает в топливопровод высокого давления через обратный клапан и вместе с основным топливом поступает в форсунку. Поступление дополнительного топлива к форсунке регулируется путем изменения давления в гидроаккумуляторе и изменения разгружающей способности нагнетательного клапана с использованием блока управления. 6 ил. разрез; на фиг. 4 - узел нагнетательного клапана в разобранном виде; на фиг. 5 - исполнительный механизм, поперечный разрез; на фиг, 6 - блок-схема автоматической системы управления дозированием. Двухтопливная система питания разделенного типа дизеля 1 включает в себя линии подачи дизельного, альтернативного топлив и их смеси. Линия подачи дизельного топлива представлена в основном штатным оборудовасл о ю чэ ел 00 (

9896291

9896291

9L

ЈL

7

з-s 3L

9896291