Аккумуляторная система подачи топлива дизеля

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в дизель. Изобретение позволяет повысить быстродействие форсунок при отсечке, снизить расход топлива на управление и повысить надежность и долговечность форсунок дизеля с электромагнитным управлением. Аккумуляторная система подачи топлива дизеля состоит из топливного бака, подогревателя топлива с термостатом, фильтра тонкой очистки топлива, топливного насоса низкого давления, отсечного электроклапана, топливного насоса высокого давления, датчика давления, аккумулятора высокого давления, электроклапана регулирования давления, охладителя топлива, электрогидравлических форсунок с мультипликаторами и шариковыми клапанами гидроуправления, низкотемпературного воздушного радиатора. Система подачи топлива дополнена аккумулятором пониженного давления, включенным в систему слива топлива из форсунок и разделенным на две части, между которыми размещен дроссель. К первой части аккумулятора пониженного давления присоединены сливные трубопроводы от форсунок. Вторая часть аккумулятора пониженного давления через электроклапан регулирования давления подключена к сливной системе. Давление топлива в аккумуляторе высокого давления на всех режимах работы дизеля поддерживается примерно в 3 раза выше по сравнению с давлением топлива в аккумуляторе пониженного давления. 1 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в дизель.

Известна аккумуляторная система подачи топлива дизеля, содержащая топливный бак, подогреватель топлива, топливный насос низкого давления, отсечной электроклапан, топливный насос высокого давления, датчик давления, аккумулятор высокого давления, электроклапан регулирования давления, охладитель топлива, электрогидравлические форсунки и низкотемпературный воздушный радиатора (Грехов Л.В. Топливная аппаратура дизелей с электронным управлением. Учебно-практическое пособие. М.: Легион - Автодата, 2003. с.65...67).

Недостатками известной системы подачи топлива являются вероятность на некоторых режимах работы в процессе впрыскивания появления парогазовых пузырьков в камере гидроуправления и, как следствие, снижение быстродействия в наиболее ответственный момент процесса впрыскивания - при отсечке, а также трудность дальнейшего снижения расхода топлива на управление, повышения быстродействия, надежности и долговечности клапана гидроуправления форсунок.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является аккумуляторная система подачи топлива дизеля, состоящая из топливного бака, подогревателя топлива с термостатом, фильтра тонкой очистки топлива, топливного насоса низкого давления, отсечного электроклапана, топливного насоса высокого давления, датчика давления, аккумулятора высокого давления, электроклапана регулирования давления, охладителя топлива, электрогидравлических форсунок, низкотемпературного воздушного радиатор, аккумулятора низкого давления, включенного в систему слива топлива из форсунок и разделенного на две части, между которыми размещен дроссель, причем к первой части аккумулятора присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а вторая часть аккумулятора через невозвратный клапан подключена через охладитель топлива к топливному баку, а невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия, не ниже 4...5 МПа (патент РФ 2278295 С1, МПК⁷ F02М 47/02, F02М 69/46, заявл. 03.02.2005, публ. 20.06.2006, бюл.17 - прототип). Недостатками известной системы подачи топлива дизеля являются трудность дальнейшего повышения быстродействия форсунки, снижения расхода топлива на управление и недостаточная надежность и долговечность шарикового клапана гидроуправления электрогидравлической форсунки.

Изобретение решает задачу повышения быстродействия форсунок при отсечке, снижения расхода топлива на управление и повышения надежности и долговечности форсунок дизеля с электромагнитным управлением.

Техническая задача решается за счет того, что аккумуляторная система подачи топлива дизеля, содержащая топливный бак, подогреватель топлива с термостатом, фильтр тонкой очистки топлива, топливный насос низкого давления, отсечной электроклапан, топливный насос высокого давления, датчик давления, аккумулятор высокого давления, электроклапан регулирования давления, охладитель топлива, электрогидравлические форсунки с мультипликаторами и шариковыми клапанами гидроуправления, низкотемпературный воздушный радиатор, согласно изобретению, система подачи топлива дополнена аккумулятором пониженного давления, включенным в систему слива топлива из форсунок и разделенным на две части, между которыми размещен дроссель, причем к первой части аккумулятора пониженного давления присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а вторая часть аккумулятора через электроклапан регулирования давления подключена к сливной системе, а давление топлива в аккумуляторе высокого давления на всех режимах работы дизеля поддерживается примерно в 3 раза выше по сравнению с давлением топлива в аккумуляторе пониженного давления.

Указанное соотношение давлений топлива в аккумуляторах на разных режимах работы дизеля осуществляется электронной системой управления электроклапанами регулирования давления аккумуляторов. Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где показана схема заявляемой системы подачи топлива дизеля. Аккумуляторная система подачи топлива дизеля содержит топливный бак 1, подогреватель топлива с термостатом 2, фильтр тонкой очистки топлива 3, топливный насос низкого давления 4, отсечной электроклапан 5, топливный насос высокого давления 6, датчик давления 7, аккумулятор высокого давления 8, электроклапан регулирования давления 9, охладитель топлива 10, электрогидравлические форсунки 11 с мультипликаторами и шариковыми клапанами гидроуправления, низкотемпературный воздушный радиатор 12, дроссель 13, разделяющий первую полость аккумулятора пониженного давления 14 от второй полости аккумулятора 15, электроклапан регулирования давления 16 аккумулятора пониженного давления. Исследованиями систем подачи топлива дизелей установлено, что в процессе окончания впрыскивания при снижении давления во время отсечки в линии высокого давления и форсунке в топливе образуются газовые пузырьки, состоящие из воздуха и паров топлива. Растворенный в топливе воздух выделяется в виде пузырьков при снижении давления за доли милисекунд, а при повышении давления растворяется довольно медленно. Установлено также, что при повышении давления топлива примерно до 4 МПа газовые пузырьки исчезают или становятся необыкновенно малых размеров и не оказывают на процесс впрыскивания существенного негативного влияния.

В аккумуляторной системе подачи топлива, принятой за прототип, благодаря наличию аккумулятора низкого давления исключается всякая вероятность снижения давления топлива в камере гидроуправления форсунок ниже 4...5 МПа, что гарантирует при всех возможных режимах работы дизеля отсутствие образования газовых пузырьков в топливе.

В предлагаемой аккумуляторной системе подачи топлива при значительно больших значениях давления топлива в камере гидроуправления форсунок на целый порядок указанный положительный эффект сохраняется, но кроме него становится возможным повысить быстродействие форсунок при отсечке, снизить расход топлива на управление, повысить надежность и долговечность шарикового клапана гидроуправления форсунок. Аккумуляторная система подачи топлива работает следующим образом. При подаче импульса электрического тока в электромагнит форсунки срабатывает шариковый клапан гидроуправления и в камере гидроуправления резко снижается давление топлива, за счет чего мультипликатор с игольчатым клапаном распылителя форсунки перемещаются в сторону открытия и начинается впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. После закрытия клапана гидроуправления в камере гидроуправления повышается давление топлива и мультипликатор совместно с игольчатым клапаном распылителя перемещается в сторону закрытия форсунки и впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля прекращается.

Повышение противодавления в шариковом клапане гидроуправления за счет наличия аккумулятора пониженного давления 14, 15 при его открытии по сравнению с давлением в прототипе снижает перепад давлений в клапане, что позволяет увеличить диаметр отверстия клапана, диаметр шарика и площадь контакта шарика с запорной поверхностью клапана при его закрытии при неизменной предварительной затяжке пружины клапана, а следовательно, и усилии электромагнита форсунки.

Расход топлива при этом через клапан не снижается из-за снижения перепада давлений в клапане, так как при одинаковом перемещении клапана по сравнению с прототипом увеличивается проходное сечение клапана за счет увеличения его размеров, а следовательно, и не снижается его быстродействие. Увеличение всех основных размеров шарикового клапана повышает надежность и долговечность электрогидравлической форсунки.

В процессе впрыскивания при открытом положении клапана через жиклер камеры гидроуправления форсунки топливо перетекает в предлагаемой конструкции при существенно меньшем перепаде давлений, а это приводит по сравнению с прототипом к уменьшению расхода топлива на управление.

В процессе окончания впрыскивания происходит увеличение быстродействия клапана, так как в момент закрытия клапана в камере гидроуправления поддерживается такое же давление, как и в аккумуляторе пониженного давления 14, 15, и за счет этого сокращается время нарастания давления в камере гидроуправления до уровня давления закрытия форсунки, что и ускоряет отсечку, а следовательно, благоприятно влияет на рабочий процесс дизеля.

Расчеты показывают, что для надежной работы электрогидравлической форсунки с шариковым клапаном гидроуправления на всех режимах работы дизеля от полной мощности до холостого хода при соотношении диаметра уплотняющей части мультипликатора форсунки 11 к диаметру уплотняющей части иглы форсунки, равной 1,2 давления топлива в основном аккумуляторе высокого давления 8 при неизменном соотношении давлений в аккумуляторах, должно быть примерно в 3 раза выше давления топлива в аккумуляторе пониженного давления 14, 15. Так, при давлении топлива в основном аккумуляторе высокого давления 150 МПа в аккумуляторе пониженного давления оно должно быть равно 50 МПа при номинальной мощности дизеля, а на режиме холостого хода - 30 и 10 МПа соответственно.

Любой клапан обладает определенной инертностью. Поэтому для снижения колебаний давления в первой полости аккумулятора пониженного давления 14 она отделена от второй полости аккумулятора 15 дросселем 13, пропускная способность которого определяется по расходу топлива на управление при номинальном режиме работы дизеля.

Объемы полостей аккумулятора пониженного давления выбираются из условия обеспечения допустимых колебаний давления топлива, особенно в первой полости 14 аккумулятора, объем второй полости 15 не имеет существенного значения и может выбираться из конструктивных соображений.

Обратная связь по положению иглы распылителя электрогидравлической форсунки в предлагаемой системе подачи топлива дизеля сохраняется полностью и, кроме того, за счет уменьшения перепада давлений топлива в камере гидроуправления при впрыскивании снижается вероятность значительных колебаний подвижной системы форсунки.

Предлагаемое дополнение в аккумуляторной системе питания дизеля не потребует больших дополнительных затрат и легко осуществимо.

Аккумуляторная система подачи топлива дизеля, состоящая из топливного бака, подогревателя топлива с термостатом, фильтра тонкой очистки топлива, топливного насоса низкого давления, отсечного электроклапана, топливного насоса высокого давления, датчика давления, аккумулятора высокого давления, электроклапана регулирования давления, охладителя топлива, электрогидравлических форсунок с мультипликаторами и шариковыми клапанами гидроуправления, низкотемпературного воздушного радиатора, отличающаяся тем, что система подачи топлива дополнена аккумулятором пониженного давления, включенным в систему слива топлива из форсунок и разделенным на две части, между которыми размещен дроссель, причем к первой части аккумулятора пониженного давления присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а вторая часть аккумулятора пониженного давления через электроклапан регулирования давления подключена к сливной системе, а давление топлива в аккумуляторе высокого давления на всех режимах работы дизеля поддерживается примерно в 3 раза выше по сравнению с давлением топлива в аккумуляторе пониженного давления.