Патент на изобретение №2334117

(54) СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДИЗЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей. Изобретение позволяет повысить эффективность, стабильность и увеличить срок эксплуатации системы подачи топлива. Система подачи топлива дизеля содержит насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак. В систему слива топлива включен аккумулятор топлива, в который поступает топливо, просочившееся через распылители форсунок при впрыскивании. Аккумулятор разделен на две полости, между которыми размещен дроссель. К одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок. Другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку. Невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4…5 МПа. Новым является то, что полость аккумулятора топлива соединена с линией низкого давления системы питания при помощи трубопровода низкого давления через невозвратный клапан, отрегулированный на давление открытия 0,03…0,05 МПа, а во второй полости аккумулятора топлива установлен пневматический аккумулятор с пробкой. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является система подачи топлива дизеля, которая содержит насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак. Аккумулятор топлива включен в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель. К одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок. Другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку. Невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4…5 МПа (патент РФ №2215896, кл. F02M 47/02, 69/46, заявл. 30.04.2002, опубл. Б.И. №31 10.11.2003. – прототип).

При высокой эффективности известной системы подачи топлива дизеля ее недостатком является то, что при установке новых распылителей в форсунки отмечаются незначительные утечки топлива через прецизионные цилиндрические поверхности иглы и корпуса распылителя, После проведения технического обслуживания топливной аппаратуры системы подачи топлива и при длительных остановках дизеля, после пуска дизеля увеличивается время повышения давления в аккумуляторе до рабочего уровня, в результате чего в это время система питания функционирует не в оптимальном режиме.

Изобретение решает задачу повышения эффективности, стабильности и увеличения срока эксплуатации системы подачи топлива.

Техническая задача решается за счет того, что система подачи топлива дизеля, содержащая насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак, при этом аккумулятор топлива включен в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель, причем к одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку, причем невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4…5 МПа. Конструкция невозвратного клапана предусматривает возможность регулирования верхнего предела давления топлива в аккумуляторе. Первая полость аккумулятора топлива соединена с линией низкого давления системы питания дизеля при помощи трубопровода через невозвратный клапан низкого давления, отрегулированный на давление открытия 0,03…0,05 МПа, а во второй полости аккумулятора топлива установлен пневматический аккумулятор с пробкой.

Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где показана схема заявляемой системы подачи топлива дизеля.

Система подачи топлива дизеля содержит насос высокого давления 1, трубопроводы высокого давления 2, форсунки закрытого типа 3, аккумулятор топлива 4, систему слива топлива 5, фильтр грубой очистки топлива 6, фильтр тонкой очистки топлива 7, подкачивающую помпу 8, трубопроводы низкого давления 9, топливный бак 10, сливные трубопроводы форсунок 11, первую полость аккумулятора топлива 12, вторую полость аккумулятора топлива 13, дроссель 14, невозвратный клапан 15, причем дроссель 14 имеет дросселирующее отверстие минимального размера, например диаметром 0,1-0,15 мм, трубопровод низкого давления 16, невозвратный клапан низкого давления 17, пневматический аккумулятор 18 с пробкой 19.

Топливный объем аккумулятора включает топливный объем самого аккумулятора 4, топливные объемы сливных трубопроводов форсунок 11 и топливные объемы корпусов форсунок 3, в которых размещены пружины и нажимные штанги, а также объем пневматического аккумулятора 18. Топливная полость линии высокого давления включает топливный объем штуцера нагнетательного клапана топливного насоса, топливный объем трубопровода высокого давления, топливный объем топливоподающего канала форсунки и топливный объем подыгольной полости распылителя форсунки.

В связи с повышенным давлением топлива в надыгольных полостях форсунок при работе системы подачи топлива затяжку пружин форсунок, соответственно, уменьшают до оптимального уровня.

Система подачи топлива дизеля работает следующим образом.

При пуске дизеля, в случае отсутствия топлива в топливном аккумуляторе 4, топливо поступает в него по трубопроводу 16 из системы питания низкого давления через невозвратный клапан 17, отрегулированный на давление открытия 0,03…0,05 МПа. При этом для заполнения аккумулятора топливом из пневматического аккумулятора 18 выпускается избыток воздуха. При работе дизеля за счет протечек топлива через зазоры между запорными иглами и внутренними поверхностями отверстий в корпусах распылителей форсунок 3 поступает дополнительное количество топлива, в результате чего в топливном объеме аккумулятора повышается давление. Скорость нарастания давления в аккумуляторе зависит от состояния распылителей форсунок, а конкретно от их гидравлической плотности

При достижении заданного давления топлива в топливном объеме аккумулятора невозвратный клапан 15 срабатывает и происходит сброс порции топлива через систему слива топлива 5 в топливный бак 10. Невозвратный клапан 15 обладает определенной инертностью, и сброс топлива происходит отдельными небольшими порциями, за счет чего во второй полости аккумулятора 13 возможно резкое снижение давления. Чтобы исключить данное явление, установлен пневматический аккумулятор 18, который позволяет демпфировать данный колебательный процесс. Также для устранения этого недостатка аккумулятор топлива 4 разделен на две части, между которыми установлен дроссель 14. Первая полость аккумулятора 12 соединяется сливными трубопроводами 11 с форсунками 3, а через невозвратный клапан 17 и трубопровод 16 с линией низкого давления топлива. Во второй полости аккумулятора 13 установлен пневматический аккумулятор 18 с пробкой 19 и невозвратный клапан 15. Такая конструкция аккумулятора топлива благодаря наличию дросселя 14 и пневматического аккумулятора 18 предотвращает резкие изменения давления топлива в первой полости аккумулятора 12 при периодических открытиях невозвратного клапана 15, а это стабилизирует процесс подачи топлива и работу дизеля.

В топливной полости линии высокого давления после отсечки за счет работы нагнетательного клапана топливного насоса происходит разгрузка до определенного остаточного давления, которое зависит от величины объема разгрузки нагнетательного клапана. Низкие значения остаточного давления способствуют быстрому затуханию колебательных процессов в линии высокого давления после отсечки, а это снижает вероятность появления подвпрысков топлива. В связи с этим снижение остаточного давления после отсечки является необходимым условием для предотвращения подвпрысков.

После отсечки за счет разности давлений происходят протечки топлива из топливного объема аккумулятора в топливную полость линии высокого давления через зазор между запорной иглой и внутренней поверхностью в корпусе распылителя форсунки. Эти протечки происходят при небольших перепадах давления, но сравнительно со временем процесса впрыскивания длительное время, в результате чего давление топлива в полости линии высокого давления перед началом следующего процесса впрыскивания повышается почти до давления топлива в аккумуляторе. Повышение начального давления топлива перед последующим впрыскиванием, как показывают многочисленные исследования, является весьма полезным, так как при этом повышаются качество и стабильность подачи топлива и рабочего процесса дизеля.

Соединение аккумулятора топлива с линией низкого давления позволяет ускорить процесс заполнения полостей аккумулятора топливом после технического обслуживания системы подачи топлива дизеля и ускорения повышения давления при длительных остановках дизеля и распылителях форсунок с большой гидроплотностью (новых), а это приводит к ускорению процесса повышения начального давления топлива перед последующим впрыскиванием и установлению оптимального давления начала впрыскивания форсунками.

Воздушный аккумулятор кроме демпфирования колебательных процессов в топливном аккумуляторе служит также для выпуска воздуха из топливного аккумулятора после технического обслуживания системы подачи топлива.

Возможны режимы работы системы подачи топлива, при которых протечки топлива через зазор в распылителе в противоположных направлениях будут равны. В этом случае давление топлива в аккумуляторе будет повышенным, но оно не будет достигать давления открытия невозвратного клапана, и форсунки будут работать как бессливные, но с тем же несколько ослабленным эффектом.

Наличие невозвратного клапана исключает гидравлическое запирание форсунок независимо от конструкции и состояния нагнетательных клапанов топливного насоса, гидравлической плотности распылителей форсунок и режима работы системы подачи топлива.

Величина топливного объема аккумулятора при сравнительно низких давлениях в нем, при которых сжимаемостью топлива и податливостью конструкции можно пренебречь, выбирается из конструктивных соображений, так как на процессы подачи топлива влияния оказать не может.

Нижний предел открытия невозвратного клапана 15 (4…5 МПа) выбран в связи с тем, что при таком давлении в топливной полости линии высокого давления к моменту последующего впрыскивания исчезают газовые пузырьки, состоящие из воздуха и паров топлива.

Установленный во второй полости аккумулятора топлива пневматический аккумулятор позволяет накапливать в нем воздух. Излишек воздуха удаляется посредством пробки 19.

Предложенная система подачи топлива дизеля обеспечивает условия предотвращения появления подвпрысков после отсечки и повышение начального давления перед последующим впрыскиванием, что приводит к повышению стабильности и оптимизации процесса впрыскивания. Существенным преимуществом также является то обстоятельство, что система обеспечивает протечки топлива через зазор между запорной иглой и внутренней поверхностью в корпусе распылителя форсунки в двух противоположных направлениях: при впрыскивании – из подыгольной полости распылителя в надыгольную полость, а между впрыскиваниями – из надыгольной полости в подыгольную. Такие движения топлива очищают указанный зазор от возможных загрязнений механическими примесями и нагаром и практически исключают вероятность зависания игольчатого клапана распылителя по этой причине.

За счет регулирования давления невозвратным клапаном представляется возможность оптимизировать процесс подачи топлива.

Большим преимуществом предложенной системы подачи топлива дизеля следует считать возможность существенного снижения требований к гидроплотности распылителей форсунок при их изготовлении и эксплуатации.

Предложенная система подачи топлива без существенных переделок может быть реализована при модернизации штатных систем подачи топлива дизелей, и эффективность ее повышается по мере снижения гидроплотности распылителей форсунок в процессе эксплуатации дизеля.

Формула изобретения

Система подачи топлива дизеля, содержащая насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак, аккумулятор топлива, включенный в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель, причем к одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку, причем невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4 – 5 МПа, отличающаяся тем, что первая полость аккумулятора топлива соединена с линией низкого давления топлива системы питания при помощи трубопровода через невозвратный клапан, отрегулированный на давление открытия 0,03 – 0,05 МПа, а во второй полости аккумулятора топлива установлен пневматический аккумулятор с пробкой.

РИСУНКИ