Система топливоподачи дизельного двигателя

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения система содержит последовательно сообщенные топливный бак (Б) 1, фильтр грубой очистки 2, топливоподкачивающий насос 3 с насосом ручной подкачки (НРП) 4, фильтр тонкой очистки 5, плунжерный насос высокого давления (НВД) 6 с полостями отсечки 7 и впуска (ПВ) 8, перепускную магистраль с редукционным клапаном 9, электрический нагреватель (ЭН) 10, теплообменник-смеситель (Т/С) 11 с воздухоотделителем (В) 12, дополнительный воздухоотделитель (ДВ) 17 и клапан (К) 18 для выпуска паровоздушной смеси (ПС). Внутри Т/С 11 размещены ЭН 10 и наружная труба (НТ) 14, внутренняя полость которой снизу сообщена с топливопроводом 15, сверху через конус 16с В 12. ДВ 17 установлен в контуре низкого давления с возможностью перепуска топлива из ПА 8 в Б 1 и Т/С 11.К 18 размещен в верхней части Т/С 11 и при выпуске ПС сообщает В 12 с атмосферой . При прокачке системы летом ПС вытесняется НРП 4 через ДВ 17 в Б 1 и НТ 14, конус 16, 18 в атмосферу, зимой - через ДВ 17 в Б 1 и В 12, ЭН 10, К 18 в атмосферу. При работе двигателя топливо в НВД 6 поступает через Т/С 11 по двум направлениям: летом через НТ 14 и конус 16, зимой через В 12.ПС по мере накопления в В 12 периодически выпускается К 18 в атмосферу.З ил. fe

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Г СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 02 M 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 фь

0л

О

Од (л) -9

)> (21) 4744168/06 (22) 02.10.89 (46) 07.07.92, Бюл, М 25 (71) Пензенский сельскохозяйственный институт (72) А.П.Уханов (53) 621.43.031 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1368469, кл, F 02 М 37/00, 1985. (54) СИСТЕМА ТОПЛИВОПОДАЧИ ДИ ЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование; двигателестроение.

Сущность изобретения; система содержит последовательно сообщенные топливный бак (Б) 1, фильтр грубой очистки 2, топливо. подкачивающий насос 3 с насосом ручной подкачки (НРП) 4, фильтр тонкой очистки 5, плунжерный насос высокого давления (НВД) 6 с полостями отсечки 7 и впуска (ПВ)

8, перепускную магистраль с редукционным клапаном 9, электрический нагреватель

„„ Ы„„1746033 Al (ЭН) 10, теплообменник-смеситель (Т/С) 11 с воздухоотделителем (В) 12, дополнительный воздухоотделитель (ДВ) 17 и клапан (К)

18 для выпуска паровоздушной смеси (ПС).

Внутри Т/С 11 размещены ЭН 10 и наружная труба (НТ) 14, внутренняя полость которой снизу сообщена с топливопроводом 15, сверху через конус 16 с В 12, ДВ 17 установлен в контуре низкого давления с возможностью перепуска топлива из ПА 8 в Б 1 и Т/С

11. К 18 размещен в верхней части Т/С 11 и при выпуске ПС сообщает В 12 с атмосферой. При прокачке системы летом ПС вытесняется НРП 4 через ДВ 17 в Б 1 и НТ 14, конус 16, 18 в атмосферу, зимой — через ДВ

17 в Б 1 и В 12, ЭН 10, К 18 в атмосферу. При работе двигателя топливо в НВД 6 поступает через Т/С 11 по двум направлениям; летом через НТ 14 и конус 16, зимой через В

12. ПС по мере накопления в В 12 периодически выпускается К 18 в атмосферу,3 ил.

1746033

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при проектировании дизельных двигателей, в частности системы топливоподачи, Известна система топливоподачи дизельного двигателя (заявка Франции М

2423648, кл, F 02 M 31/12, 1979), содержащая электрический подогреватель и смеситель топлива, установленные в баке, За счет подогревателя осуществляется подогрев всего объема топлива в баке, на что расходуется значительная часть электрической энергии. Не решен также вопрос отделения пузырьков газа и воздуха из перепускаемой магистрали, так как подвод перепущенного топлива осуществляется снизу бака, а забор сверху из смесителя.

Кроме того, в системе использован только один тип подогревателя — электрический, что создает дополнительную нагрузку на аккумуляторную батарею машины, Известна система топливоподачи дизельного двигателя (патент Японии М 5723782, кл. F 02 M 65/00, 1982) со сливной магистралью, где установлен подогреватель, а слив подогретого топлива осуществляется в смеситель.

В смесителе происходит смешивание двух потоков топлива: подогретого и охлажденного. Формирование подогретого потока происходит в баке за счет электрического подогревателя, Однако при этом расходуется значительное количество электрической энергии, а нагрев всего объема топлива в баке способствует его усиленному окислению и смолообразованию.

Известна система топливоподачи дизельногоо двигателя (патент США М 4231342, кл. F 02 M 53/00, 1980), содержащая теплообменник-смеситель, где происходит перемешивание холодного (идущего от бака и фильтра) и нагретого (сливаемого из форсунок) топлива, которое затем поступает на вход в насос высокого давления. При этом неизбежно происходит конденсация топлива и образование паровоздушных пузырьков. Кроме того, так как подогрев сливаемого из форсунок топлива осуществляется теплом, излучаемым двигателем, то этого топлива будет недостаточно при перемешивании для подогрева холодного топлива до требуемой температуры по причине превышения расхода топлива двигателем над количеством пе ремешиваемого в смесителе топлива.

Известна система топливоподачи дизельного двигателя (заявка ЕПВ N 0069912, кл. F 02 M 53/00, 1983) с установленным в перепускном канале насоса высокого давления воздухоотделителем (деаэратором). Однако.клапан деаэратора способен перепускать растворенную паровоздушную смесь из насоса высокого давления в бак или обратно на вход в насос только на опреде5 RGHHGM режиме работы двигателя в зависимости от количества перепускаемых отработавших газов (или от частоты враще-. ния коленчатого вала двигателя).

Наиболее близким к изобретению по

10 технической сущности относится. система топливоподачи дизельного двигателя, содержащая последовательно сообщенные топливный бак, фильтр грубой очистки, топливоподкачивающий насос с насосом руч15 ной подкачки, фильтр тонкой очистки, плунжерный насос высокого давления с полостями отсечки и впуска, сообщенный последней с фильтром тонкой очистки, перепускную магистраль с перепускным

20 клапаном, сообщающую полость отсечки с топливным баком, а также электрический нагреватель и теплообменник-смеситель с воздухоотделителем, выполненный в виде полого корпуса, сообщенного с перепуск25 ной магистралью, и размещенной в полости корпуса трубы, внутренняя полость которой сообщена с топливопроводом низкого давления и конусом, ориентированным относительно трубы и размещенным над ней (1).

30 Основным недостатком этой системы является то, что в ней не предусмотрено замкнутое циркуляционное удаление паровоздушной. фазы как при прокачке системы, так и в процессе работы двигателя при отде35 лении пузырьков в смесителе, При низких температурах окружающей среды происходит почти непрерывный подогрев топлива, на что тратится значительное количество бортовой электроэнергии машины.

40 Кроме того, электрический нагреватель и смеситель топлива представляют собой разобщенную конструкцию, что нарушает требования, предъявляемые к компактности системы, установлены подогреватель и сме45 ситель в перепускной магистрали, хотя с точки зрения бесперебойной и безразрывной подачи топлива (по причине попадания пузырьков воздуха и пара в систему) и наилучшей наполняемости им надплунжерного

50 пространства важна температура и отделение паровоздушных пузырьков не столько в перепускаемой магистрали, сколько в подводящей и особенно на линии от фильтра тонкой очистки к насосу высокого давления.

55 Целью изобретения является повышение эффективности системы, Поставленная цель достигается тем. что система топливоподачи дизельного двигателя, содержащая последовательно сообщенные топливный бак, фильтр грубой

1746033

10

35

45 стие 29, 50

Очистки, топливоподкачивающий насос с насосом ручной подкачки, фильтр тонкой очистки, плунжерный насос высокогодавления с полостями отсечки и впуска, сообщенный последней с фильтром тонкой очистки, перепускную магистраль с перепускным клапаном. сообщающую полость отсечки с топливным баком, а также электрический нагреватель и теплообменник-смеситель с воздухоотделителем, выполненный в виде полого корпуса, сообщенного с перепускной магистралью, и размещенной в полости корпуса трубы, внутренняя полость которой сообщена с топливопроводом низкого давления и конусом, ориентированным относительно трубы и размещенным над ней, снабжена дополнительным воздухоотделителем, размещенным в контуре низкогодавления с возможностью перепуска топлива из полости впуска насоса высокого давления в топливный бак и в теплообменниксмеситель, последний размещен на входе во впускную полость насоса высокого давления и имеет клапан для выпуска паровоздушной смеси в атмосферу, установленный на выходе в воздухоотделителе, причем электрический нагреватель установлен в корпусе теплообмен ника-смесителя.

Сравнение технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в области двигателестроения, признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают техническому решению соответствие критерию "существенные отличия", .

Выявленные отличительные признаки (дополнительный воздухоотделитель и клапан для выпуска паровоздушной смеси) в совокупности с известными признаками (теплообменник-смеситель; воздухоотделитель, клапан для выпуска паровоздушной смеси и электрический нагреватель) обеспечивают получение положительного эффекта, заключающегося в повышении эффективности системы за счет замкнутого циркуляционного удаления паровоздушной смеси как при прокачке системы (за счет дополнительного воздухоотделителя), так и в процессе работы двигателя (эа счет воздухоотделителя, вмонтированного в теплообменник-смеситель, снабженного электрическим нагревателем и клапаном для выпуска паровоздушной смеси в атмосферу).

При этом улучшаются условия для пуска двигателя и дальнейшей бесперебойной работы двигателя в различных климатических условиях эксплуатации, На фиг, 1 изображена принципиальная схема системы; на фиг. 2 — дополнительный воздухоотделитель,. установленный в перепускаемОй магистрали; на фиг. 3 — теплообменник-смеситель с воздухоотделителем, размещенный на входе во впускную полость насоса высокого давления.

Система топливоподачи дизельного двигателя содержит последовательно сообщенные топливный бак 1, фильтр грубой очистки 2, топливоподкачивающий насос 3 с насосом ручной подкачки 4, фильтр тонкой очистки 5, плунжерный насос высокого давления 6 с полостями отсечки 7 и впуска 8, сообщенный последней с фильтром тонкой очистки 5, перепускную магистраль с перепускным клапаном 9, сообщающую полость отсечки 7 с топливным баком 1, а также электрический нагреватель 10 и теплообменник-смеситель 11 с воздухоотделителем

12, выполненный в виде полого корпуса 13, сообщенного с перепускной магистралью, и размещенной в полости корпуса трубы 14, внутренняя полость которой сообщена с топливопроводом низкого давления 15 и конусом 16, ориентированным относительно трубы 14 и размещенным над ней. Система снабжена также дополнительным воздухоотделителем 17, размещенным в контуре низкого давления с возможностью перепуска топлива из полости впуска 8 насоса выского давления 6 в топливный бак 1 и в теплообменник-смеситель 11, последний размещен на входе во впускную полость насоса высокого давления 6 и имеет клапан

18 для выпуска паровоздушной смеси в атмосферу, установленный на выходе в воздухоотделителе 12, причем электрический нагреватель 10 установлен в корпусе теплообменника-смесителя 11.

Дополнительный воздухоотделитель 17 состоит из корпуса 1.8, на который последовательно навинчиваются штуцер 19 с отверстиями 20 и угольником 21, переходник 22 и накидная гайка 23 с жестко закрепленным вентилем 24. Осевое отверстие 25 корпуса

18 перекрывает клапан 26, нагруженный пружиной 27, упругость которой изменяется винтом 28, имеющим центральное отверТеплообменник-смеситель 11 имеет водяной кожух 30, соединенный входным 31 и выходным 32 патрубками и переключателем

33 с жидкостной системой охлаждения дизеля, клапан 18 и воздухоотделитель 12. внутри которого установлен смеситель 34 и электрический нагреватель 10, питающийся от бортовой сети машины напряжением 12

В посредством выключателя 35, 1746033

40 топливопроводу 36 направляется в полость 45

Подвод топлива, нагнетаемого иэ фильтра тонкой очистки 5 и перепускаемого из насоса высокого давления 6, при помощи дополнительного воэдухоотделителя 17 и его отвод из воздухоотделителя 12 осуществляется соответственно по топливопроводам 36, 15 и 37, которые могут сообщаться между собой через наружную 14 и внутреннюю 38 трубы или через конус 16 и внутреннюю трубу 38 смесителя 34, Система работает следующим образом.

При удалении пузырьков воздуха и пара иэ системы топливоподачи в летнее время с помощью насоса 4 осуществляют заполнение и прокачку системы топливом, а паровоздушная смесь, находящаяся в подводя щ..:« ":,а с Зли, по топливопроводу 15 вытесняется во внутреннюю полость трубы

14 и через отверстие конуса 16 — в верхнюю часть воздухоотделителя 12, откуда частично удаляется через клапан 18 в атмосферу, Затем топливо и остатки паровоздушной смеси из внутренней трубы 38 по топливопроводу 37 направляются к полости впуска 8 и дополнительному воэдухоотделителю 17.

Путем наворачивания гайки 23 на переходник 22 вентиль 24 открывает клапан 26 и топливо вместе с паровоздушной смесью из полости впуска 8 насоса высокого давления

6 через осевые отверстия 29 и 25 и кольцевой зазор между вентилем 24 и штуцером 19 поступает к радиальным отверстиям 20, угольнику 21 и по трубопроводу 15 возвращается во внутреннюю полость трубы 14 смесителя 34.

После удаления паровоздушной смеси из системы накидную гайку 23 с вентилем 24 возвращают в исходное положение, при котором клапан 26 под действием пружины 27 закрыт, При заполнении и прокачке системы в зимнее время нагнетаемое из фильтра тонкой очистки 5 и перепускаемое из дополнительного воздухоотделителя 17 топливо по размещения электрического нагревателя

10, предварительно подключенного выключателем 35 к источнику тока, При этом в смесителе 34 происходит подмешивание более холодного перепускаемого иэ дополнительного воздухоотделителя 17 топлива к нагретому нагревателем 10 подводящему топливу и выделение пузырьков воздуха и пара, собирающихся затем на внутренней поверхности конуса 16 и самопередвигающихся по его конусной поверхности в верхнюю часть воздухоотделителя 12 и далее через клапан 18 периодически стравливаются в атмосферу, 5

Когда двигатель прогреется до нормального температурного режима, электрический нагреватель 10 отключается выключателем 35 от источника тока, а подогрев топлива в воздухоотделителе 12 осуществляет горячей жидкостью, поступаемой из системы охлаждения дизеля через переключатель 33 по патрубку 31 в кожух 30 теплообменника-смесителя 11, Жидкость из кожуха 30 отводится по патрубку 32 обратно в систему охлаждения двигателя.

В зависимости от типа и конструкции плунжерного насоса высокого давления 6 предусмотрены два варианта установки дополнительного воздухоотделителя 17 в систему топливоподачи дизельного двигателя: дополнительный воэдухоотделитель вворачивается в отверстие вместо пробки для выпуска воздуха (у насосов высокого давления типа 4ТН-9х10, ЛС 4ТН-9х10, 6ТН-9х10, УТН-5А и др,); дополнительный воздухоотделитель устанавливается вместо перепускного клапана 9 (у насосов высокого давления типа НД-21/4, НД-22/6 и др.).

Формула изобретения

Система топливоподачи дизельного двигателя, содержащая последовательно сообщенные топливный бак, фильтр грубой очистки, топливоподка ивающий насос с насосом ручной подкачки, фильтр тонкой очистки, плунжерный насос высокогодавления с полостями отсечки и впуска, сообщенный последней с фильтром тонкой очистки, перепускную магистраль с перепускным клапаном, сообщающую полость отсечки с топливным баком, а также электрический нагреватель и теплообменник-смеситель с воздухоотделителем, выполненный в виде полого корпуса, сообщенного с перепускной магистралью, размещенной в полости корпуса трубы, внутренняя полость которой сообщена с топливопроводом низкого давления и конусом, ориентированным относительно трубы и размещенным над ней, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена дополнительным воздухоотделителем, размещенным в контуре низкого давления с воэможностью перепуска топлива из полости впуска насоса высокого давления в топливный бак и в теплообменник-смеситель, последний размещен на входе во впускную полость насоса высокого давления и снабжен клапаном для выпуска паровоздушной смеси в атмосферу, установленным на выходе в воздухоотделителе, причем электрический нагреватель установлен в корпусе теплообменника-смесителя.

1746033

Еирпрс жтюсю бысакого дабления