Система питания двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение, в частности топливовпрыскивающая аппаратура для двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система питания содержит топливный насос 1, соединенный с форсункой 2 с полостью 5 и распыливающими отверстиями 8, и дополнительный топливный насос 9 с форсункой 11. В корпусе каждой форсунки 8 и 11 под иглой 7 выполнена полость 12 меньшего размера, соединенная дополнительным каналом 13 и трубопроводом с водяным насосом 16, рейка которого 17 соединена с рейкой 18 топливного насоса 1 и рычагом 19. Форсунки 8 и 11 смонтированы по краям крышки цилиндра. При переходе на долевые нагрузки рычаг 19 и рейки 17, 18 сдвигаются в сторону одновременного уменьшения подачи в форсунку 3 воды и топлива, а форсунка 11 работает с полной мощностью, двигатель работает с максимальным КПД и без перегрева, что повышает его экономичность и ресурс. При необходимости перейти на долевую нагрузку P_д = 0,5·P_н рычаг 19 с рейками 17 и 18 ставится в промежуточную позицию 25, топливный насос 1 при этом отключается, а водяном насос 16 еще подает небольшие количества воды в форсунки 3 и 11, не поднимая иглы 7, вода предотвращает закоксование форсунки 3. При переходе на еще меньшие долевые нагрузки воздействуют на второй топливный насос 9 и форсунка 11 по прежнему эффективно распыливает топливо. При остановке двигателя рычаг 19 подается в положение 26, водяной насос 14 отключается, через некоторое время отключается топливный насос 9 и вода в цилиндре не остается. Запуск двигателя производится в обратном порядке. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, а конкретно к конструкций системы питания и цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известна система питания ДВС маневрового тепловоза, содержащая топливный насос высокого давления и форсунки по одной в цилиндре ("Двигателестроение". 1983, N 3; с. 38 41). Однако, такая система питания на долевых нагрузках плохо распыливает топливо в цилиндрах, что ведет к перерасходу топлива, снижению ресурса и надежности ДВС.

Известна система питания ДВС, содержащая водяной насос высокого давления, топливный насос высокого давления, канал подвода воды, форсунки по количеству секций топливного насоса высокого давления, органы управления насосами, каждая из форсунок выполнена в виде корпуса с распыливающими отверстиями, двумя полостями, топливным каналом, сообщенным с первой полостью, иглы, размещенной в корпусе, причем вторая полость расположена под иглой и сообщена каналом подвода воды с водяным насосом высокого давления (авт. свид. СССР N 648 745, F 02 N 25/02, 1979) (прототип). Однако, игла форсунки этой системы питания сложна в изготовлении и малонадежна.

Цель предлагаемого изобретения упрощение изготовления и повышение надежности форсунки и двигателя внутреннего сгорания, в целом, снижение расхода топлива.

Задача решается за счет того, что система питания снабжена рычагом управления, секции топливного насоса высокого давления выполнены в виде односекционных насосов в количестве не менее двух, органы управления насосов выполнены в виде реек, канал подвода воды выполнен в корпусе форсунки, причем рейки водяного насоса высокого давления и одного из топливных насосов кинематически связаны между собой и с рычагом управления, а вторая полость выполнена меньшей, чем первая полость.

Задача решается также за счет того, что две форсунки расположены между впускными и выпускными клапанами в крышке цилиндра диаметрально противоположно друг другу.

Поскольку система питания имеет не менее двух топливных насоса, то форсунки могут работать раздельно, на полевых нагрузках одна из форсунок может отключаться, а оставшаяся в работе форсунка будет эффективно распыливать топливо, что будет приводить к полному его сгоранию и экономий топлива. Так как канал подвода воды выполнен в корпусе форсунки, то изготовление последней упрощается, а надежность форсунки и двигателя, в целом, повышается. Поскольку рейки водяного насоса высокого давления и одного из топливных насосов кинематически связаны между собой, то управление этими насосами может осуществляться одновременно и упрощенно.

Так как вторая водяная полость выполнена меньше первой топливной полости в корпусе форсунки, то вода может впрыскиваться в цилиндр независимо от подачи топлива и игла не будет при этом подниматься, а пары воды будут эффективно снижать расход топлива. Поскольку форсунки расположены между впускными и выпускными клапанами в крышке цилиндра диаметрально противоположно друг другу, то при работе обеих форсунок одновременно их факелы не будут гасить друг друга и будут хорошо смешиваться с воздухом.

На фиг.1 схематического чертежа изображена предложенная система питания двигателя внутреннего сгорания с форсунками, разрез; на фиг.2 расположение форсунок в крышке цилиндра; на фиг.3 возможный вариант днища поршня.

Система питания содержит топливный насос 1 высокого давления с топливопроводом 2, форсунку 3 с топливным каналом 4 и полостью 5, куда входит дифференциальная поверхность 6 иглы 7, запирающей распыливающие отверстия 8. Система питания имеет второй топливный насос 9 высокого давления, соединенный топливопроводом 10 с второй форсункой 11. В корпусе каждой форсунки 3 и 11 под иглой 7 выполнена вторая полость 12 меньшего размера, соединенная дополнительным каналом 13 и трубопроводом высокого давления 14 с обратным клапаном 15 с водяным насосом 16 высокого давления, рейка 17 которого кинематически соединена с рейкой 18 топливного насоса 1 и рычагом управления 19. Топливный насос 9 имеет рейку 20, соединенную с рычагом 21. Крышка цилиндра 22 содержит впускные клапаны 23 и выпускные клапаны 24, между которыми по краям крышки 22 смонтированы форсунки 3 и 11. 25 и 26 - промежуточная и конечная позиций рычага управления 19.

Предложенная система питания работает следующим образом: сплошными линиями обозначены рычаги управления 19 и 21 в положении при работе двигателя с номинальной нагрузкой. Все насосы 1, 9, 16 создают одинаковое давление топлива и воды. При этом из топливных насосов 1 и 9 высокого давления по топливопроводам 2 и 10 импульсами подается топливо в форсунки 3 и 11, которое по топливным каналам 4 подается в полости 5, где оно импульсами давления, воздействуя на дифференциальные поверхности 6, поднимают иглы 7 и через распыливающие отверстия 8 Ф 0,3 0,35 мм в виде мельчайших капель попадает в цилиндр двигателя. Перед цикловой подачей топлива за 40^o 50^o до в.м.т. водяное насос 16 высокого давления по трубопроводам 14 параллельно через обратные клапаны 15 в обе форсунки 3 и 11 по дополнительным каналам 13 подает деминерализованную воду во вторые полости 12, не поднимая иглы 7, откуда она через отверстия 8 в виде мельчайших капель попадает в цилиндр, моментально образует паровую атмосферу, которая катализирует последующее сгорание топлива и двигатель работает с максимальным КПД. При необходимости перейти на долевые нагрузки рычаг 19 и рейки 17, 18 подаются вправо, водяной 16 и топливный 1 насосы вышеописанным способом подают в форсунку 3 меньше воды и топлива, а форсунка 11 работает с полной мощностью и двигатель работает по прежнему с максимальным КПД и без перегрева, что повышает его экономичность и ресурс. При необходимости перейти на долевую нагрузку Р_д 0,5·Р_н рычаг 19 с рейками 17 и 18 ставится в промежуточную позицию 25, топливный насос 1 при этом отключается, а водяной насос 16 продолжает подавать небольшие количества воды в полости 12 обеих форсунок 3 и 11 и, не подымая иглы 7, впрыскивать воду через распыливающие отверстия 8 в цилиндр. При этом вода в отверстиях 8 форсунки 3 предотвращает их закоксовывание и надежность системы питания повышается. При необходимости перейти на еще меньшие долевые нагрузки путем воздействия на рычаг 21 и рейку 20 второй топливный насос 9 регулируется соответствующим образом на меньшую подачу топлива, которое форсункой 11 по прежнему распыливается в цилиндре эффективно и двигатель работает с высоким КПД и без перегрева. При необходимости остановить двигатель путем подачи рычага 19 в положение 26 водяной насос 16 отключается и через некоторое время отключается второй топливный насос 9, что гарантирует полное удаление воды из цилиндра и отсутствие его коррозий. При запуске двигателя в работу включается сначала второй топливный насос 9, а затем через некоторое время водяной насос 16 путем постановки рычага 19 в положение 25. Затем, как описано выше, система питания регулируется в соответствии с выполняемой работой. Распыливающие отверстия 8 форсунок 3 и 11 могут быть как одинакового диаметра, так и разных диаметров, а топливные насосы 1 и 9 могут подавать на 10 -15 топлива больше номинальной подачи. Система питания может устанавливаться на любых двигателях внутреннего сгорания, значительную часть временя работающих на долевых нагрузках.

Использование предложенной системы питания двигателя внутреннего сгорания значительно упрощает изготовление форсунок, так как отпадает необходимость сверлить длинное отверстие малого диаметра в теле иглы форсунки, надежность форсунок и двигателя, в целом, повышается, а расход топлива снижается, так как на долевых нагрузках в каждом цилиндре работает только одна форсунка с высокой эффективностью распыления.

Формула изобретения

1. Система питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая водяной насос высокого давления, топливный насос высокого давления, выполненный в виде нескольких секций, канал подвода воды, форсунки по количеству секций топливного насоса высокого давления, органы управления насосами, каждая из форсунок выполнена в виде корпуса с распыливающими отверстиями, двумя полостями, топливным каналом, сообщенным с первой полостью, иглы, размещенной в корпусе, причем вторая полость расположена под иглой и сообщена через канал подвода воды с водным насосом высокого давления, отличающаяся тем, что она снабжена рычагом управления, секции топливного насоса высокого давления выполнены в виде односекционных насосов в количестве не менее двух, органы управления насосов выполнены в виде реек, канал подвода воды выполнен в корпусе форсунки, причем рейки водяного насоса высокого давления и одного из топливных насосов кинематически связаны между собой и с рычагом управления, а вторая полость выполнена меньшей, чем первая полость.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что две форсунки расположены между впускными и выпускными клапанами в крышке цилиндра диаметрально противоположно одна другой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3