Топливная система для дизельного двигателя

 

Сущность изобретения: система содержит форсунку 1 для подачи топлива в камеру сгорания дизеля, топливный насос высокого давления 2, каналы подвода топлива 3, 4, 5, б с электромагнитными клапанами 8 и 9 для управления давлениями в каналах 4 и 5, подкачивающий топливный насос 7.Управление осуществляется электронным блоком 14,который получает сигналы от датчиков 15,16, 17, 18, 19. Слив топлива осуществляется по каналу 13. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s F 02 М 59/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.

"1 1" 09 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716275/06 (22) 03,05,89 (46) 15,07.92. Бюл, № 26 (71) Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения при

МГТУ им, Н. Э. Баумана (72) В, А. Горшков, M. С. Долганов, H. M.

Долганов,,А.Г.Кузнецов,;, И. В. Леонов, В, И, Шатров и В. Л. Трифонов (53) 621.436.038(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1320488, кл, F 02 M 59/00, 1986.

Изобретение относится к топливным системам дизельных двигателей и может быть использовано для подачи топлива в камеру сгорания.

Известна насос-форсунка, в которой плунжер разделен в продольном направлении на две части, стягиваемые между собой пружинами, В полость между частями плунжера по каналу подается топливо, которое раздвигает их на величину пропорциональную давлению топлива. При этом устанавливается положение запорной крышки плунжера относительно положительного отверстия нагнетательной камеры. Изменение давления топлива в полости между частями плунжера регулирует момент начала впрыскивания.

Недостатком известной насос-форсунки является отсутствие возможности точной регулировки величины подачи топлива.

Целью изобретения является повышение точности регулирования угла опережения впрыскивания и количества впрыскиваемого топлива.,. Ы,„, 1747738А1 (54) ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Сущность изобретения . система содержит форсунку 1 для подачи топлива в камеру сгорания дизеля, топливный насос высокого давления 2, каналы подвода топлива 3, 4, 5, 6 с электромагнитными клапанами 8 и 9 для управления давлениями в каналах 4 и 5, подкачивающий топливный насос 7. Управление осуществляется электронным блоком . 14, который получает сигналы от датчиков

15, 16, 17, 18, 19. Слив топлива осуществляется по каналу 13, 1 з.п. ф-лы, 2 ил, Указанная цель достигается тем, что топливная система для дизельного двигателя, содержащая топливные насосы высокого и низкого давления, датчики частоты вращения коленчатого вала, давления наддува, дымности и положения педали управления, клапан регулирования давления с исполнительным механизмом электрически связанный с последним электронный регулятор, состоящий из микропроцессорного блока управления, электрически связанного с датчиками, и форсунку, в полом корпусе, в которой выполнены каналы подвода и слива топлива и расположены нагнетательный и приводной поршни, последовательно размещенные в полости"корпуСа с образованием нагнетательной, промежуточной и приводной камер, ограничитель максимального перемещения поршней, размещенный в полости корпуса, регулируемый дроссель, . установленный в канале слива топлива, подпружиненные обратные клапаны, размещенные в каналах подвода топлива с возможностью открытия в направлении подачи топлива, подпружиненный нагнета1747738 тельный клапан, а также закрепленный на корпусе распылитель с сопловыми отверстиями и подпружиненной запорного иглой, установленной в распылителе с образованием поды гольной и надыгольной полостей, причем нагнетательная камера через подпружиненный обратный клапан сообщена каналом подвода топлива с насосом низкого давления и через подпружиненный абратный клапан с падыгальной полостью, приводная камера через подпружиненный обратный клапан сообщена каналом подвода топлива с насосом высокого давления и через клапан регулирования давления с каналам слива, а в нагнетэтельном и приводном поршнях выполнены отверстия для сообщения нагнетэтельной и приводной камер через регулируемый дроссель с каналом слива топлива при перемещении их в крайнее нижнее положение, снабжена тре10 мя дополнйтельными датчиками давления, электрически связанными - микропроцессорным блоком управления, и дополнительным клапаном регулирования давления, а форсунка снабжена нормально открытым 25 гидроуправляемым клапаном, установленным в линии слива между приводной камерой и клапаном регулирования давления, и двумя каналами подвода топлива в проме. жуточную камеру с дополнительным под- 30 пружиненным обратным клапаном, размещенным в одном из каналов с возможностью его открытия в сторону последней, сообщенными с топливным насосом низкого давления и через дополнительный клапан 35 регулирования давления — с каналом слива топлива, причем насос низкого давления подключен к линии слива между клапанам регулирования давления и нормально от. крытым гидроуправляемым клапаном, один 40 из каналов подвода топлива в промежуточную камеру выполнен с воэможностью сообщения с последней через дополнительный обратный клапан, другой выполнен с возможностью его перекрытия 45 приводным поршнем при перегиещении последнего вниз, один из дополнительных датчиков давления установлен в линии связи подвода топлива B нагнетательную камеру, а два других — в линиях связи подвода 50 топлива от насоса низкого давления в приводную и промежуточную камеру, кроме этого топливная система снабжена ограничителем максимального перемещения поршней выполнен в аиде кольца, 55 установленного между поршнями.

На фиг. 1 изображена схема топливной системы; на фиг. 2 — форсунка, Форсунка 1 соединена каналом подвода топлива с топливным насосом высокого давления 2 и основным каналом подвода топлива 3 через каналы подвода топлива 4, 5 и 6 с топливным насосам низкого давления

7. Каналы подвода топлива 4 и 5 имеют клапаны регулирования давления 8 и 9 с электромагнитными исполнительными механизмами 10 и 11, Канал подвода топлива 6 имеет клапан постоянного давления 12.

Канал слива 13 у каналов подвода топлива

4 и 5 общий. Электромагнитные исполнительные механизмы 10 и 11. соединены с микропроцессорным блокам управления

14, электрически связанным с датчиками: частоты вращения 15, давления наддув, 16, дымности 17, положения педали управления.18. давления 19 в каналах подвода топлива 4, 5 и 6, В полый корпус 20 форсунки 1 установлены цилиндрический узел 21 и распылитель 22, поджатые через нажимные элементы 23 штуцером 24. В цилиндрический узел 21 установлены приводной поршень 25 и нэгнетательный поршень 26 с пружиной 27 в нагнетательнай полости 28.

Поршни 25 и 26 разделены разграничительным кольцом 29, В узле 21 выполнены каналы подвода топлива под давлением 30, 31 с обратным клапаном 32 и 33 с обратным клапаном 40, каналы слива топлива 34, 35 и 36.

В узле 21 установлена пружина 37, В корпусе 20 установлен нормаль о открытый гидроуправляемый клапан с подпружиненным шариком 38 и огжимным элементам 39, каналы подвода топлива как и в цилиндрическом узле 21 с обратными подпружиненными клапанами 32 и 40, сливной канал 41 с дросселем 42, В распылителе

22 установлена игла 43 с пружиной 44 в надыгальной полости 45 нажимных элементов 4. Здесь же выполнен канал 46 подвода топлива пад иглу в полость 47. Подпружиненный нагнетательный клапан 48 установлен в одном из нажимных элементов 4, Нагнетэтельная камера 28 соединена каналами 49, 50 и 46 а камерой 47. В поршнь выполнены огевой 51 и радиальный 52 каналы с кольцевой проточкой, В нагнетательном поршне 26 выполнены каналы 53 с кольцевой проточкой. В нажимном штуцере

24 установлен подпружиненный обратный клапан.54 с пружиной 55, Приводной поршень 25 и нажимной элемент 23 образуют приводную камеру 56, а нагнетательный поршень 26 с тем же поршнем 25 образуют промежуточную камеру 57.

Топливная система работает следующим образом.

Количество впрыскиваемого топлива определяется объемом камеры нагнетания

28. Этот объем зависит ат положения нэгнетательнаго поршня 2 между впрысками, ко1747738 торое определяется соотношением давлений топлива в камерах 28 и 57; т.е, в каналах подвода топлива 6 и 5 с учетом усилия пружины 27. Угол опережения впрыскивания зависит от положения поршня 25 относи- 5 тельно канала 30. Положение поршня 25 определяется соотношением давлений в камерах 57 и 56 с учетом усилия пружины 55.

При пуске дизеля нагнетательный поршень 26 под действием давления топлива 10 поступающего из канала подвода топлива 6 через открывшийся обратный подпружиненный клапан 40 по каналу 33 в нагнетательную камеру 28, и сжатой пружины 27 прижимается к разграничительному кольцу t5

29, что обеспечивает максимальную подачу топлива при пуске. Через топливо в промежуточной камере 57 поршень 26 воздействует на поршень 25, который смещается в сторону клапана 54, сжимая пружину 37. 20

Клапан 38 отжат упором 39 и обеспечивает вытеснение топлива в каналах подвода топлива 4 из приводной камеры 56. Причем давление в промежуточной камере 57 и в канале подвода топлива 5 будет такое, что 25 оно уравновешивается давлением в канале

4 и усилием сжатия пружины 37. При пуске поршень 25 должен находиться в положении, когда он обеспечивает необходимый для запуска угол опережения впрыскива- 25 ния. Давление в канале подвода топлива 6 должно быть больше, чем в каналах 4 и 5, что обеспечивает возвращение поршней 26 и 25 в исходное положение к началу следующего цикла впрыскивания. 30

Необходимые давления в каналах подвода топлива 4 и 5 обеспечивают электромагнитные клапана 8 и 9 за счет изменения сжатий пружин клапанов и электромагнитных исполнительных механизмов 10 и 11. 35

Избыток топлива сбрасывается через канал слива 13. Топливо под постояннымдавлением подается от подкачивающего насоса 7 по. основному каналу подвода 3. Управление электромагнитными клапанами 8 и 9 осуще- 40 ствляется с помощью электронного блока управления 14, который получает давление от датчиков 15-19.

Непосредственно перед началом впрыскивания топливо, нагнетаемое секцией 45 топливного насоса высокого давления 2, по-

"ступает t» штуцер 24 и по открывающемуся обратному клапану 54 в полость 56 над поршнем 25, заставляет его Смещаться к разграничительному кольцу 29. При повышении давления в приводной камере 55

56, клапан 38 закрывается-, преодолевая сопротивление пружины упора 39. Необходимо отметить, что закрытие клапана 38 возможно только при давлении, которое выше, чем возможное максимальное давление, возникающее в каналах подвода топлива 4, 5 и 6. Поршень 25 продолжает смещаться, выдавливая топливо из промежуточной камеры 57 в каналах подвода 5 по каналу 30, Наступает момент, когда поршень 25 перекроет отверстие канала 30. Через создающийся в камере 57 столб топлива, поршень 25 воздействует на поршень 26, который сжимает топливо в нагнетател ь ной камере 28. Преодолевая сопротивление пружины нагнетательного клапана 48, топливо под давлением поступает по каналам 49, 50 и 46 в камеру 47 под иглой 43. Поршни продолжают смещаться под действием нарастающего давления и наступает момент, когда топливо преодолев сопротивление пружины 44 в полости 45 впрыскивания в камеру сгорания дизеля. В конце впрыскивания кольцевая проточка поршня 26 начнет совмещаться с каналом

35, а топливо под давлением устремляется в канал 36, далее в полость 45 и в сливной канал 41 с дросселем 42, который обеспечивает кратковременное повышение давления в каналах и в полости 45 над иглой 43, обеспечивая ее резкую посадку в седло распылителя 22 и четкий момент окончания впрыскивания. Поршни пройдут еще расстояниее hp =- hx — hl, тогда поршень 25 совмещается своей кольцевой проточкой со сливным каналом 34. Топливо под давлением перетекает по каналам 51 и 52 в канал 34, а затем в сливной канал 41, в канал 36 и в полость 45. Клапан 48 закрывается при стравливании давления s сливной канал 41, Происхоит разгружение. камер и полостей.

Наиболее целесообразно иметь ho = 0 для интенсификации процесса прекращения впрыскивания.

После впрыска, когда клапана 38 и 40 открываются, топливо под давлением попадает из каналов подвода топлива 5 и 6 в камеры 57 и 28 и смещает поршни 25 и 26 в необходимые положения. задаваемые соотношениями давлений в каналах подвода топлива 4, 5, 6. Расстояние h6 определяет угол опережения впрыскивания; чем больше he, тем меньше угол определения впрыскивания; Количество впрыскиваемого топлива определяет п1тем больше чем больше количество впрыскиваемого топли a. Заполнение камеры 57 топливом между впрысками происходит по двум каналам 30 и 31. Причем канал 31 не перекрывается в конце впрыска поршнем 25, а канал 30 перекрывается. Открытие и закрытие клапана

32 зависит от соотношений давлений в камере 57 и в канале подвода топлива 5. При выходе дизеля на постоянный режим рабо1747738 исполнительным механизмом, электриче.ски связанный с последним электронный 30

45

50 ты смещения якорей электромагнитов прекращается и процессы впрыскивания остаются неизменными. Поэтому не требуется переключение электромагнитов в каждом цикле, что повышает надежность и точность регулирования.

В предлагаемой топливной системе полностью исключен механический регулятор с органом дозирования топливоподачи.

Обеспечивается более точное управление углом опережения впрыскивания и количеством топливоподачи, повышается долговечность и надежность конструкции, Результатом внедрения предполагаемой системы является снижение удельного расхода топлива на 2-3 г/кВт ч и токсичности отработавших газов. Наиболее лучший результат ожидается от применения топливной системы на дизель-генераторах, работающих на переменных режимах, Формула изобретения

1, Топливная система для дизельного двигателя, содержащая топливные насосы высокого и низкого давления, датчики частоты вращения коленчатого вала, давления наддува, дымности и положения педали управления, клапан регулирования давления с регулятор, состоящий иэ микропроцессорного блока управления, электрически связанного с датчиками, и форсунку, в полом корпусе которой выполнены каналы подвода и слива топлива и расположены нагнетательный и приводной поршни, последовательно размещенные в полости корпуса с образованием нагнетательной; про ежуточной и приводной камер, ограничитель максимального перемещения поршней. размещенный в полости корпуса, регулируемый дроссель, установленный в канале слива топлива, подпружиненные обратные клапаны, размещенные в каналах подвода топлива с воэможностью открытия в направлении подачи топлива, подпружиненный нагнетательный клапан, а также закрепленный на корпусе распылитель с сопловыми отверстиями и подпружиненной запорной иглой, установленной в распылителе с образованием подыгольной и надыгольной полостей, причем нагнетательная камера .через подпружиненный обратный

20 клапан сообщена каналом подвода топлива с насосом низкого давления и через подпружиненный обратный клапан с подыгольной полостью, приводная камера через подпружиненный обратный клапан сообщена каналом подвода топлива с насосом высокого давления и через клапан регулирования давле;ия с каналом слива, а в нагнетательном и приводном поршнях выполнены отверстия для сообщения нагнетательной и приводной камер через регулируемый дроссель с каналом слива топлива при перемещении их в крайнее нижнее положение, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности дозирования топлива и угла опережения впрыскивания, система снабжена тремя дополнительными датчиками давления, электрически связанными с микропроцессорным блоком управления, и дополнительным клапаном регулирования, а форсунка снабжена нормально открытым гидроуправляемым клапаном. установленным в линии слива между приводной камерой и клапаном регулирования давления, и двумя каналами подвода топлива в промежуточную камеру с дополнительным,подпружиненным обратным клапаном, размещенным в одном из каналов с возможностью его открытия в сторону последней, сообщенными с топливным насасом низкого давления и через дополнительный клапан регулирования давления с каналом слива топлива, причем насос низкого давления подключен к линии слива между клапаном регулирования давления и нормально открь тым гидроуправляемым клапаном, один из каналов подвода топлива в промежуточную камеру выполнен с возможностью сообщения с последней через дополнительный обратный клапан, другой выполнен с возможностью его перекрытия приводным flop" шнем при перемещении последнего вниз, один из дополнительных датчиков давления установлен в линии связи подвода топлива в нагнетательную камеру, а два других — в линиях связи подвода топлива от насоса низкого давления в приводную и промежуточную камеры.

2. Топливная система no n. 1, о т л и ч ею щ а я с я тем, что ограничитель максимального перемещения поршней выполнен в виде кольца, установленного между поршнями. с

1747738

1747738

Составитель А,Чичигин

Редактор M.Âýcèëüåâà Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Заказ 2485 Тираж Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при.,ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, )01