Система подачи топлива в дизель

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в цилиндр дизеля. Изобретение позволяет разделить процессы подачи и дозирования топлива, что повышает давление подачи топлива. Система подачи топлива в дизель содержит топливный насос высокого давления (ТНВД) плунжерный, золотникового типа, линию низкого давления (ЛНД), линию высокого давления (ЛВД), форсунку закрытого типа, аккумулятор регулятора начального давления, связанный линией связи с ЛВД. В линии связи размещен дозирующий элемент, состоящий из статора, выполненного в виде полого цилиндра, в котором имеется сквозное радиальное отверстие, и установленного внутри него с возможностью вращения ротора, выполненного в виде вала с глухим осевым каналом и сквозным радиальным отверстием. Радиальное отверстие ротора совмещается с отверстием статора в момент окончания подачи. Ротор связан с кулачковым валом ТНВД, а аккумулятор регулятора начального давления связан с топливным баком линией разгрузки, в которой установлен перепускной клапан. 4 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для подачи топлива в цилиндр дизеля.

В традиционных топливоподающих системах, оснащенных топливными насосами высокого давления золотникового типа, процесс подачи топлива совмещен с процессом его дозирования. В результате исследования процесса топливоподачи было замечено, что процесс подачи топлива в цилиндры двигателя начинается незадолго до начала открытия отсечных окон плунжера. А при увеличении частоты вращения вала насоса момент начала процесса подачи перемещается в сторону момента начала открытия отсечных отверстий и при частоте вращения вала насоса выше 1600 об/мин подача начинается после начала отсечки. Как следствие подача топлива в цилиндры двигателя производится при уменьшении давления в системе топливоподачи. В связи с этим актуальной задачей является разделение процессов подачи и дозирования топлива в топливоподающих системах с целью повышения давления подачи топлива, а также стабильности впрыскивания и точности дозирования.

Известна топливная система для дизеля (авт. св. №1416737, кл. F 02 М 59/44, опубл. БИ №30, 1988), содержащая впрыскивающий насос, нагнетательный клапан с седлом и запорным органом, форсунку, имеющую корпус с размещенными внутри упором и выступом на внутренней поверхности, распылитель с сопловыми отверстиями и установленную в полости распылителя подпружиненную запорную иглу со штангой и разобщающим элементом, корпус форсунки сообщен с подигольной полостью, разобщающий элемент снабжен клапаном, запорный элемент которого жестко закреплен на запорной игле, а седло выполнено в виде втулки, установленной концентрично запорной игле с возможностью взаимодействия с выступом, имеющей запорную поверхность, расположенную со стороны надигольной полости, и подпружиненной относительно распылителя.

Недостатком данной системы является то, что процессы подачи и дозирования топлива в ней совмещены, в результате чего подача производится при более низких давлениях. Тем самым ухудшается распыливание топлива и соответственно его сгорание.

Известно устройство для регулирования цикловой подачи топлива в дизель (авт. св. №2230215, кл. F 02 М 59/24, 2004), содержащее втулку, плунжер, имеющий исполнительную часть, сопряженную со втулкой с возможностью поворота и осевого перемещения относительно нее, и хвостовик с пятой и двумя параллельными лысками, поворотный элемент, выполненный в виде стакана со сквозными пазами, устанавливаемый с возможностью взаимодействия с плунжером через его лыски и совместного с ним поворота относительно втулки, отличающееся тем, что поворотный элемент дополнительно оснащен донцем с пазом, а диаметр хвостовика плунжера не превышает диаметра исполнительной части, причем лыски выполнены вдоль всего хвостовика, длина рабочей части которого равна или больше суммы хода плунжера и донца, сопряженного с ним поворотного элемента.

Недостатком данной системы является то, что одна из заявляемых целей: повышение точности дозирования не может быть достигнута изменением способа поворота управляющего элемента, а процессы подачи и дозирования топлива в ней совмещены, в результате чего подача производится при более низких давлениях. Тем самым ухудшается распыливание топлива и соответственно его сгорание.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому изобретению является топливная система (авт. св. №1348552, кл. F 02 М 59/00, опубл. БИ №40, 1987), содержащая насос высокого давления плунжерный, линию низкого давления (ЛНД), линию высокого давления (ЛВД), форсунку закрытого типа, аккумулятор регулятора начального давления, связанный линией связи с ЛВД. В линии связи размещен распределительный элемент, расположенный в двухрежимном клапане, который выполнен поворотным и содержит сливной клапан.

Недостатком данной системы является то, что часть топлива или все топливо при нагнетательном ходе плунжера постоянно подается в аккумулятор, в результате чего давление подачи топлива снижается, а также процессы подачи и дозирования топлива в ней совмещены, в результате чего подача производится при еще более низких давлениях, так как часть нагнетательного хода плунжера проходит при открытых сливных отверстиях. Тем самым ухудшается распыливание топлива и соответственно его сгорание.

В этой связи важной является задача создания новой высокоэффективной системы подачи топлива в дизель с разделенными процессами подачи и дозирования.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является интенсификация процесса подачи топлива (повышение давления и сокращение продолжительности впрыскивания) путем разделения процессов подачи топлива и его дозирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе подачи топлива в дизель, содержащей насос высокого давления плунжерный, золотникового типа, линию низкого давления (ЛНД), линию высокого давления (ЛВД), форсунку закрытого типа, аккумулятор регулятора начального давления, связанный линией связи с ЛВД, в линии связи размещен дозирующий элемент, состоящий из статора, выполненного в виде полого цилиндра, в котором имеется сквозное радиальное отверстие, и установленного внутри него с возможностью вращения ротора, выполненного в виде вала с глухим осевым каналом и сквозным радиальным отверстием, которое периодически совмещается с отверстием статора, причем ротор связан с кулачковым валом ТНВД, а аккумулятор регулятора начального давления связан с топливным баком линией разгрузки, в которой установлен перепускной клапан.

Благодаря тому, что система снабжена новым дозирующим элементом, состоящим из статора, выполненного в виде полого цилиндра, в котором имеется сквозное радиальное отверстие, и установленного внутри него с возможностью вращения ротора, выполненного в виде вала с глухим осевым каналом и сквозным радиальным отверстием, которое совмещается с отверстием статора в момент окончания подачи, причем ротор связан с кулачковым валом ТНВД, процессы подачи и дозирования топлива разделяются и выполняются разными устройствами (подачу осуществляет плунжер, а дозирование - дозатор, выполненный в виде распределителя золотникового типа). Изменение положения статора относительно положения ротора позволяет изменять цикловую порцию топлива, изменяя время начала взаимодействия сквозных радиальных отверстий статора и ротора, а следовательно, и время начала слива топлива из линии высокого давления с целью ее разгрузки и прекращения подачи.

Вследствие того, что плунжер выполняет только подачу топлива, не происходит падения давления в полости насоса, которое было вызвано процессом слива части топлива через сливной канал плунжера, следовательно, полностью используется активный ход плунжера, а в сочетании с резкой разгрузкой линии высокого давления дозирующим элементом позволяет получить более высокие давления топлива в конце процесса подачи и быстрее посадить иглу форсунки, тем самым сокращая время подачи топлива.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг.1 - схема системы подачи топлива в дизель.

фиг.2 - схема дозирующего устройства во время подачи.

фиг.3 - схема дозирующего устройства во время прекращения подачи.

фиг.4 - график зависимости давления впрыскивания топлива P_в от угла поворота коленчатого вала насоса ϕ.

Предлагаемая система подачи топлива в дизель (фиг.1) содержит топливный насос высокого давления (ТНВД) плунжерный золотникового типа 1, включающий кулачковый вал 2, взаимодействующий с плунжером 3, нагнетательный клапан 4 с пружиной 5. ТНВД 1 связан с топливным баком 6 линией низкого давления 7, а с форсункой закрытого типа 8 - линией высокого давления (ЛВД) 9. ЛВД 9 связана с аккумулятором регулятора начального давления 10 линией связи 11, в которой размещен дозирующий элемент 12, состоящий из статора 13, выполненного в виде полого цилиндра, в котором имеется сквозное радиальное отверстие 14 и установленного внутри него с возможностью вращения ротора 15, выполненного в виде вала с глухим осевым каналом 16 и сквозным радиальным отверстием 17, которое периодически совмещается со сквозным радиальным отверстием 14 статора 13, причем ротор 15 связан с кулачковым валом 2 ТНВД 1 с помощью ременной передачи, состоящей из шестерни ротора 18 и шестерни вала насоса 19, связанных ремнем 20. Кроме того, статор 13 имеет возможность поворота вокруг своей оси. А аккумулятор регулятора начального давления 10 связан с топливным баком 6 линией разгрузки 21, в которой размещен перепускной клапан 22.

Система работает следующим образом.

При вращении кулачкового вала 2 плунжер 3, сбегая по кулачку, движется к нижней мертвой точке, создавая разрежение в надплунжерной полости, и топливо из топливного бака 6 через линию низкого давления 7 поступает в насос высокого давления 1. Затем при набегании кулачка кулачкового вала 2 на плунжер 3 последний начинает двигаться к верхней мертвой точке, сжатое им топливо поднимает нагнетательный клапан 4, сжимая пружину 5, и перетекает в линию высокого давления 9. В этот момент сквозное радиальное отверстие 14 статора 13 и сквозное радиальное отверстие 17 ротора 15 не совмещены, и топливо поступает из линии высокого давления 9 в форсунку закрытого типа 8, происходит подача топлива (фиг.2). При дальнейшем вращении кулачкового вала 2 продолжается движение плунжера 3 к верхней мертвой точке. Одновременно ротор 15, приводимый в движение кулачковым валом 2, через шестерню вала насоса 19, ремень 20 и шестерню ротора 18 с передаточным отношением 1:1 поворачивается так, что сквозное радиальное отверстие 17 ротора 15 совмещается со сквозным радиальным отверстием 14 статора 13. Топливо из линии высокого давления 9 поступает через линию связи 11 и дозирующий элемент 12 в аккумулятор регулятора начального давления 10, разгружая линию высокого давления 9 и форсунку закрытого типа 8, тем самым прекращая подучу топлива (фиг.3). Для поддержания определенного давления в аккумуляторе регулятора начального давления 10, топливо через линию разгрузки 21 и перепускной клапан 22, срабатывающий при заданном давлении, перепускается из аккумулятора регулятора начального давления 10 в топливный бак 6.

Изменение положения статора 13 относительно ротора 15 в дозирующем элементе 12 позволяет изменять цикловую подачу топлива.

Таким образом, система позволяет разделить процессы подачи и дозирования топлива. Благодаря этому не происходит резкого падения давления топлива в насосе, в результате чего повышается давление подачи топлива. Кроме того, наличие аккумулятора регулятора начального давления 10 позволяет получить повышенное начальное давление в ЛВД 9 перед следующим впрыском, что также способствует повышению интенсивности впрыскивания, стабильности и равномерности подачи топлива. На фиг.4 показана характеристика давления впрыскивания топлива, полученная при расчете предлагаемой системы, а также характеристика давления впрыскивания системы с неразделенными процессами подачи и дозирования топлива.

Как видно из графика (фиг.4), интенсивность процесса впрыскивания значительно возрастает (давление увеличивается, а продолжительность впрыскивания сокращается).

Система подачи топлива в дизель, содержащая топливный насос высокого давления (ТНВД) плунжерный, золотникового типа, линию низкого давления (ЛНД), линию высокого давления (ЛВД), форсунку закрытого типа, аккумулятор регулятора начального давления, связанный линией связи с ЛВД, отличающаяся тем, что в линии связи размещен дозирующий элемент, состоящий из статора, выполненного в виде полого цилиндра, в котором имеется сквозное радиальное отверстие, и установленного внутри него с возможностью вращения ротора, выполненного в виде вала с глухим осевым каналом и сквозным радиальным отверстием, которое совмещается с отверстием статора в момент окончания подачи, причем ротор связан с кулачковым валом ТНВД, а аккумулятор регулятора начального давления связан с топливным баком линией разгрузки, в которой установлен перепускной клапан.