Система впрыскивания топлива

 

Изобретение может быть использовано в топливной системе дизеля. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей системы. Надыгольная полость 4 форсунки 1 сообщена с надплунжерной полостью 18 многосекционного плунжерного насоса 16 через разгрузочный дроссель (Д) 34 с управляюш,им блоком 24. Блок 24 включает запорный орган 28 Д 34 с цилиндрической и конусной разобщительными поверхностями 30 и 29 соответственно, управляющую камеру 27 запорного органа и питающий Д 33, сообщающий камеру 27 с полостью 18. Д 33 может быть выполнен в виде каналов на поверхности 30, а камеры 27 всех секций насоса соединены между собой. Система обеспечивает исключение прорыва газов из камеры сгорания в полость распылителя, автоматическое управление качественными показателями процесса впрыскивания и возможность индивидуальной подрегулировки параметров процесса впрыскивания Q путем изменения сжатия пружины управляющего блока. 2 з. п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1444554

А1 g 4 F 02 М 59/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

З7

25 ЛЯЗГА

ze

27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4138904/25-06 (22) 24.10.86 (46) 15.12.88. Бюл. № 46 (71) Дизельный завод «Двигатель революции» (72) Ю. Л. Астанский, В. А. Осадин и В. А. Романов (53) 621.43.038.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 985384, кл. F 02 М 59/44, 1982. (54) СИСТЕМА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА (57) Изобретение может быть использовано в топливной системе дизеля. Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей системы.

Надыгольная полость 4 форсунки 1 сообщена с надплунжерной полостью 18 многосекционного плунжерного насоса 16 через разгрузочный дроссель (Д) 34 с управляющим блоком 24. Блок 24 включает запорный орган 28 Д 34 с цилиндрической и конусной разобщительными поверхностями 30 и 29 соответственно, управляющую камеру 27 запорного органа и питающий Д 33, сообщающий камеру 27 с полостью 18. Д 33 может быть выполнен в виде каналов на поверхности 30, а камеры 27 всех секций насоса соединены между собой. Система обеспечивает исключение прорыва газов из камеры сгорания в полость распылителя, автоматическое управление качественными показателями процесса впрыскивания и возможность индивидуальной ручной подрегулировки параметров процесса впрыскивания путем изменения сжатия пружины управля- ® ющего блока. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1444554

Изобретение относится к двигателестроению для использования в топливной системе дизеля.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей, На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемой системы.

Система содержит форсунку 1 с сопловыми отверстиями 2, запорным конусом 3, надыгольной 4 и подыгольной 5 полостями.

Форсунка имеет запорную иглу 6 с разобщительным элементом 7, разобщающим надыгольную и подыгольную полости. Игла 6 со стороны надыгольной полости 4 нагружена регулировочной пружиной 8. В этой же полости форсунки имеется ограничитель 9 подъема иглы, ограничивающий максимальный подъем последней величиной z.

Запорная игла 6 имеет направляющую цилиндрическую поверхность 10, на которой выполнены сегментные лыски 11, соединяющие подыгольную полость 5 с кольцевой канавкой 12 иглы 6. Торец 13 кольцевой канавки 12 с одной стороны и торец 14 корпуса распылителя с другой ограничивают длину

l, разобщительного элемента 7. Указанная длина l составляет менее 0,3 диаметра направляющей поверхности 10 иглы 6. Кроме того, конструктивно обеспечивается неравенство 1 (z.

Подыгольная полость 5 форсунки 2 соединена трубопроводом 15 высокого давления с плунжерным насосом 16. Последний содержит плунжер 17, надплунжерную 18 и надклапанную 19 полости, разъединенные нагнетательным клапаном 20, Нагнетательный клапан со стороны надклапанной полости 19 нагружен пружиной 21. Надплунжерная полость 18 через отсечное (наполнительное) окно 22 соединена с полостью 23 всасывания.

Система дополнительно снабжена управляющим блоком 24, содержащим две разобщаемые 25 и 26 и одну управляющую 27 камеры, разделенные запорным органом 28.

При этом камеры 25 и 26 разобщены запорным конусом 29, а камеры 26 и 27 — направляющей цилиндрической поверхностью 30 запорного органа 28. Последний со стороны управляющей камеры 27 нагружен регулировочной пружиной 31.

В камере 27 имеется ограничитель 32 максимального подъема h запорного органа 28. На цилиндрической направляющей поверхности 30 последнего имеется гидравлический питающий дроссель 33, соединяющий камеры 26 и 27 ограниченным проходным сечением f u, образованным сегментными лысками на цилиндрической поверхности. Эффективное проходное сечение дросселя 33 составляет менее 5Я эффективного проходного суммарного сечения сопловых отверстий 2. Камера 25 соединена с надклапанной полостью 19 через разгрузочный дроссель 34, а камера 26 — с надплунжерной полостью 18 через шунтирующий канал 35.

Управляющие камеры 27 блоков 24 всех цилиндров дизеля при помощи трубопроводов 36 соединены с общим аккумулирующим объемом 37 дизеля.

Система работает следующим образом.

Плунжер 17 насоса 16 подает топливо в надплунжерную полость 18 и после открытия нагнетательного клапана 20 в надкла10 панную полость 19. Одновременно по шунтирующему каналу 35 топливо поступает в камеру 26 блока 24, а после открытия запорного органа 28 через разгрузочный дроссель 34 топливо поступает далее в надклапанную полость 19. Давление в последней повышается, одновременно повышается давление, и в подыгольной полости 5, связанной с надклапанной полостью 19 нагнетательным трубопроводом 15. После того, как усилие давления топлива со стороны

20 подыгольной полости 5 на запорную иглу 6 превысит усилие воздействия на эту иглу со стороны надыгольной полости 4 и давление топлива и регулировочной пружины 8, запорная игла поднимется и через запорный конус 3 топливо поступит к сопловым отверстиям 2. Начинается впрыскивание топлива в цилиндр дизеля.

При подъеме иглы благодаря указанному конструктивному соотношению Ið(z подыгольная полость 5 через сегментные лыски 11 и проходное сечение f, определяемое разностью z — lр, соединяется с надыгольной полостью 4. Часть топлива из полости 5 перетекает в полость 4, в результате чего давление в последней повышается. Одновременно в процессе впрыскивания топлива через сопловые отверстия 2 часть топлива из камеры 26 блока 24 управления через гидравлический питающий дроссель 33 (на направляющей поверхности 30 запорного органа 28) перетекает в управляющую камеру 27 этого блока и далее в аккумулятор 37. Дав40 ление в последних повышается. На чертеже показано состояние подвижных деталей системы в период впрыскивания топлива.

После отсечки подачи топлива плунжером 17 полости 18 и 23 соединяются посредством отсечного окна 22 и топливо из первой перетекает в последнюю. Давление топлива в полостях 18, 19, 15 и 5 начинает уменьшаться. После того, как давление в полости 5 уменьшится до величины, обеспечивающей усилие на иглу меньшее, чем усилие давле 0 ния топлива на эту иглу со стороны надыгольной полости 4 с учетом усилия пружины 8,. игла опустится в седло, истечение топлива через запорный конус 3 прекратится. Процесс впрыскивания окончен. В процессе впрыскивания топлива при соединениях над55 и подыгольных полостей давление в полости 4 увеличивается и к концу процесса достигает своей максимальной величины, превышающей давление в начале процесса.

1444554

На основании законов сплошности описанных потоков топлива среднее давление в управляющей камере 27 блока 24 может быть определено по выражениям:

M Рь +Р, (1)

I+M

М 360 фь Кр (2) где Р„ — средйее давление в управляющей камере; — среднее давление впрыскивания топлива; — продолжительность впрыскивания топлива в градусах поворота распределительного вала; — отношение длительности нагнетательного хода плунжера 17 к продолжительности впрыскивания;

По этой нричине давление посадки запорной иглы 6 повышается, чем обеспечивается улучшение смесеобразования и топливной экономичности дизеля.

После отсечки подачи= топлива плунжером 17 топливного насоса 16 ввиду уменьшения давления в полости 18 нагнетательный клапан 20 садится в седло, разобщая полости 18 и 19. Однако при этом они остаются соединенными через разгрузочный дроссель 34, запорный конус 29 и шунтирующий канал 35 блока 24. Таким образом, разгрузка от давления конца процесса впрыскивания до остаточного давления в его начале полостей 19, 15, 5 и 4 производится по указанному выше пути блока 24. Разгрузка указанных полостей происходит до тех пор, пока усилие давления топлива в камерах 25 и 26 на запорный орган 28 не станет меньше суммарных усилий на этот орган от давления топлива в управляющей камере 27 и пружины 31. После этого момента запорный орган

28 садится в седло, разобщает полости 19 и 18 и прекращает разгрузку полостей 4, 5 и 19, в которых сохраняется равное для всех полостей остаточное давление. Указанное равенство остаточных давлений полостей 4, 5 и 19 определяется соединением полостей 5 и 19 нагнетательным трубопроводом 15, а также малой длиной (и, как следствие, малым гидравлическим сопротивлением) разобщительного элемента 7 запорной иглы 6. Абсолютная величина остаточного давления определяется усилием пружины 31 и величиной давления в управляющей полости 27. Последняя определяется балансом потоков топлива через дроссель 33. В период процесса впрыскивания топливо перетекает из камеры 26 в камеру 27, в период между впрыскиваниями камера 27 разгружается от давления в камеру 26 и далее через канал 35 в полости 18 и 23. При этом направление потока через дроссель 33 меняется.

Р» ï.= (Ро. faro+ äâ), (4)

/ о — /з

25 где Ь, з — площади поперечных сечений запорной иглы 6 по направляющей поверхности 10 и по максимальному диаметру запорного корпуса 3;

q — усилие регулировочной пружи30 ны 8.

Из полученных уравнений (1) — (4) видно, что блок 24 обеспечивает существование функционалов Р ..=Fi(P „cpa и Р .=F X

Х(/з, чв)Функционал F2 определяет возможности

35 ручного регулирования предлагаемой системы впрыскивания путем изменения усилия предварительного натяга пружин 8 и 31.

При этом регулирование давления начала подъема иглы 6 при помощи пружины 8 из40 вестно, в то время как регулирование этого давления при помощи пружины 31 блока 24 характерно только для предлагаемой системы и свидетельствует о ее дополнительной функциональной возможности. Минимальное усилие пружины 31 определяется мини45 мальной величиной остаточного давления в системе, которое должно быть выше давления сжатия в камере сгорания, чтобы исключить прорыв газов из этой камеры в полость 5 форсунки в случае потери герметичности запорного конуса 3, что повышает

50 надежность работы системы впрыскивания топлива.

Функционал F определяет автоматическое управление блоком 24 величины давления начала подъема запорной иглы 6 в зависимости от величины среднего давления впрыскивания и его продолжительности, т. е. от мощности дизеля. Указанное управление согласно (1) — (4) заключается в повышении давления начала подъема иглы 6

Рь, — давление топлива в полости всасывания 23 насоса 16.

С учетом конструктивных соотношений запорного органа 28 блока 24 величина остаточного давления в полостях 19, 5 и 4, поддерживаемого блоком 24 управления, может быть определена по уравнению

Po=P> +,„— — Р„. — — I), (3)

Л .1 В„ гв 6ы es

10 где f30, f25 — площади поперечных сечений запорного органа 28 по направляющей поверхности 30 и по меньшему диаметру запорного конуса 29 со стороны камеры 25;

qadi — усилие пружины 31;

Po — остаточное давление в полостях 19, 5 и 4 после закрытия запорного органа 28 и прекращения разгрузки системы.

Давление начала подъема запорной иг20 лы 6 с учетом ее конструктивных соотношений может быть определено по выражению

1444554

55 сверх уровня статического регулирования при увеличении мощности дизеля. Поскольку величина давления начала подъема иглы 6 определяет при прочих равных параметрах величины максимального и среднего давлений впрыскивания, а также величину давления посадки иглы 6, функционал определяет автоматическое управление качественными параметрами процесса впрыскивания в функции режима работы дизеля. Функция автоматического управления благоприятна для дизеля, так как при повышении мощности автоматически увеличиваются давления начала и окончания впрыскивания и, следовательно, повышается энергия распыливания топлива, улучшается смесеобразование и топливная экономичность дизеля. При уменьшении мощности давление начала подъема иглы 6 уменьшается, в результате создаются благоприятные условия для обеспечения стабильных цикловых подач на режимах малых нагрузок и холостого хода.

Функция автоматического управления качественными параметрами процесса впрыскивания F действует не во всем диапазоне реальных режимов работы дизеля. Диапазон действия этого управления определяется величиной эффективного проходного сечения дросселя 33. Верхняя по мощности граница начала действия управления Fi определяется величиной эффективного проходного сечения разгрузочного дросселя 34. Управление F начинает действовать с той величины мощности дизеля Р, при которой полости высокого давления 4, 5, 15 и 19 успевают разгрузиться от максимального давления через дроссель 34 до остаточного давления, поддерживаемого блоком 24. При нагрузках выше мощности Р> действует качественное управление, определяемое дросселем 34. В этом случае остаточное давление системы впрыскивания будет выше уровня, определяемого блоком 24. При мощности дизеля менее Р остаточное давление в системе, а следовательно, и параметры процесса впрыскивания определяются блоком 24, т. е. начинает действовать управление Fi.

Величина эффективного проходного сечения дросселя 33 блока 24 согласно уравнению (1) не оказывает влияния на величину среднего давления в управляющей камере 27.

Это объясняется тем, что поток топлива из камеры 26 в управляемую камеру 27 в период впрыскивания топлива и обратный поток из камеры 27 в камеру 26 в период между впрыскиваниями осуществляется через один и тот же дроссель 33. Однако абсолютная величина этих потоков существенно влияет на амплитуду колебания давления в управляющей камере 27. Для уменьшения этой амплитуды к камере 27 присоединен аккумулятор 37. Кроме того, с этой же целью эффективное проходное сечение дросселя 33 должно быть технически минимальным, но обеспечивающим надежное соединение камер 26 и 27. Испытания показали, что этим требованиям удовлетворяет эффективное проходное сечение дросселя 33, выполненное менее 5Я эффективного проходного сечения сопловых отверстий 2. При указанной величине эффективного проходного сечения ввиду малости не оказывает существенного влияния на уменьшение коэффициента подачи насоса 16 за счет перетекания топлива через дроссель 33 при впрыскивании топлива.

Соединение управляющих камер 27 насосов 16 всех цилиндров дизеля между собой посредством аккумулятора 37 обеспечивает равные качественные параметры процесса впрыскивания всех цилиндров дизеля и тем самым увеличивает стабильность их нагружения.

Следует также отметить благоприятность сочетания гидравлического комплекса разгрузочный дроссель 34 — запорный конус 29 блока 24. В конце разгрузки системы дроссель 34 тормозит поток топлива, благодаря этому запорный орган 28 перед окончанием разгрузки приближается к седлу, уравнивая проходное сечение запорного конуса и дросселя. Ввиду этого энергия удара запорного органа 28 на седло уменьшается, надежность работы увеличивается.

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает исключение прорыва газов из камеры сгорания в полость распылителя и, как следствие, повышение надежности работы дизеля; автоматическое управление качественными показателями процесса впрыскивания (давлениями начала и конца впрыскивания) в функции режима работы дизеля, что расширяет функциональные возможности системы, а также возможность индивидуальной ручной подрегулировки параметров процесса впрыскивания путем изменения сжатия пружины управляющего блока, что также расширяет функциональные возможности системы.

Формула изобретения

l. Система впрыскивания топлива для дизеля, содержащая форсунку с надыгольной и подыгольной полостями, разъединенными разбирающим элементом запорной иглы, и многосекционный плунжерный насос, секции которого состоят из установленного во втулке плунжера, нагнетательного клапана, размещенного между надплунжерной полостью и подыгольной полостью форсунки, и разгрузочного дросселя для сообщения надыгольной полости форсунки с надплунжерной полостью насоса, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, система дополнительно снабжена управляющим блоком каждого разгрузочного дросселя, включающим запорный орган дросселя с цилиндрической и конусной разобщительными поверхностями, управляющую

1444554 (. Составитель В. Павлюков

Редактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 6475/37 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, >л. Проектная, 4 камеру запорного органа и питающий дроссель, сообщающий последнюю с надплунжерной полостью.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что питающий дроссель выполнен в виде каналов на цилиндрической разобщительной поверхности запорного органа.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что управляющие камеры всех секциЙ насоса соединены между собой.