PL194133B1 - Układ do zasilania paliwem silnika spalinowego - Google Patents

Abstract

1. Uklad do zasilania paliwem silnika spali- nowego wyposazony w pompe wtryskowa pola- czona poprzez otwór zasilajacy z zasilajacym przewodem i poprzez otwór powrotny z przewo- dem zwrotnym nadmiaru paliwa w komorze sprezania pompy oraz zawierajacy zespól elimi- nujacy kawitacje w otworze zwrotnym przy kon- cu fazy wtrysku posiadajacy zawór zwrotny o malym spadku cisnienia umieszczony w zasi- lajacym przewodzie przed otworem zasilajacym, znamienne tym, ze zespól eliminujacy kawitacje zawiera w przewodzie zwrotnym (5) w poblizu otworu powrotnego (4b) przylaczone równolegle nastepny zawór (6) i zwykle otwarty zawór jed- nodrogowy (7) sterowane cisnieniem w otworze powrotnym (4b) porównywanym z cisnieniem w zasilajacym przewodzie (2) przed zaworem zwrotnym (3). PL PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

(11) 194133 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 331056 (51) Int.Cl.

F02M 55/04 (2006.01) F04B 11/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 26.01.1999 (54)

Układ do zasilania paliwem silnika spalinowego

(30) Pierwszeństwo: 27.01.1998,FR,9800836	(73) Uprawniony z patentu: S.E.M.T. PIELSTICK,Saint Denis,FR
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 02.08.1999 BUP 16/99	(72) Twórca(y) wynalazku: Edmond Zych,Aulnay-Sous-Bois,FR
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	(74) Pełnomocnik:
30.04.2007 WUP 04/07	Elżbieta Słomczyńska, POLSERVICE Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

⁽⁵⁷⁾ 1. Układ do zasilania paliwem silnika spalinowego wyposażony w pompę wtryskową połączoną poprzez otwór zasilający z zasilającym przewodem i poprzez otwór powrotny z przewodem zwrotnym nadmiaru paliwa w komorze sprężania pompy oraz zawierający zespół eliminujący kawitację w otworze zwrotnym przy końcu fazy wtrysku posiadający zawór zwrotny o małym spadku ciśnienia umieszczony w zasilającym przewodzie przed otworem zasilającym, znamienne tym, że zespół eliminujący kawitację zawiera w przewodzie zwrotnym (5) w pobliżu otworu powrotnego (4b) przyłączone równolegle następny zawór (6) i zwykle otwarty zawór jednodrogowy (7) sterowane ciśnieniem w otworze powrotnym (4b) porównywanym z ciśnieniem w zasilającym przewodzie (2) przed zaworem zwrotnym (3).

PL 194 133 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest układ do zasilania paliwem silnika spalinowego, zwłaszcza eliminujący kawitację w pompie wtryskowej, a szczególnie w otworze powrotnym lub otworach powrotnych nadmiaru paliwa w komorze sprężania pompy wtryskowej paliwa w silniku spalinowym po zakończeniu fazy wtrysku.

Faza wtrysku działania pompy wtryskowej, nazywana „wyładowaniem” powoduje gwałtowne usunięcie nadmiaru paliwa pod bardzo wysokim ciśnieniem, spowodowanego przez bardzo dużą prędkość cyrkulacji w otworze powrotnym lub w otworach powrotnych, w których już obecne paliwo znajduje się pod niskim ciśnieniem. Pociąga to za sobą na powierzchni rozdziału strumienia paliwa usuniętego i paliwa pod niskim ciśnieniem pojawienie się pęcherzyków na skutek odgazowania, które w połączeniu z prędkością cyrkulacji powodują erozję na skutek kawitacji ścianki otworów powrotnych, przy czym taka korozja może spowodować zniszczenie pompy wtryskowej.

Jeden ze środków eliminowania takiej kawitacji polega na zwiększeniu ciśnienia panującego w otworach powrotnych pompy wtryskowej w chwili wyładowania.

Z opisu patentowego nr JP08296528 znane jest urządzenie, w którym za zasilaniem pompy wtryskowej umieszcza się zawór zwrotny, a przed pompą wtryskową dwa zawory, przy czym jeden z tych zaworów jest intensywnie regulowany i umożliwia dużą przepustowość, natomiast zawór drugi jest słabo regulowany i przeznaczony do niskiej przepustowości. Poza tym przynajmniej jeden z zaworów jest wyposażony w otwór zabezpieczający stałe krążenie paliwa. Niedogodność tego urządzenia polega na tym, że ciągły upływ nie pozwala na utrzymywanie wysokiego i wystarczającego ciśnienia w otworach przed rozpoczęciem się wyładowania. To ciśnienie ustala się dopiero po pojawieniu się przepływu wyładowania, co jest niewystarczające dla skutecznego uniknięcia erozji otworów.

Celem wynalazku jest opracowanie układu skutecznie zmniejszającego erozję ścianek otworów pompy.

Układ do zasilania paliwem silnika spalinowego wyposażony w pompę wtryskową połączoną poprzez otwór zasilający z zasilającym przewodem i poprzez otwór powrotny z przewodem zwrotnym nadmiaru paliwa w komorze sprężania pompy oraz zawierający zespół eliminujący kawitację w otworze zwrotnym przy końcu fazy wtrysku posiadający zawór zwrotny o małym spadku ciśnienia umieszczony w zasilającym przewodzie przed otworem zasilającym według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespół eliminujący kawitację zawiera w przewodzie zwrotnym w pobliżu otworu powrotnego przyłączone równolegle następny zawór i zwykle otwarty zawór jednodrogowy sterowane ciśnieniem w otworze powrotnym porównywanym z ciśnieniem w zasilającym przewodzie przed zaworem zwrotnym.

Zawór jednodrogowy jest wyposażony w sprężynę sterującą otwieraniem i zamykaniem zaworu jednodrogowego w zależności od różnicy ciśnień przed zaworem zwrotnym i w otworze powrotnym.

Przewód zwrotny zawiera włączony równolegle i przed zaworem oraz przed zaworem jednodrogowym zasobnik.

Zalety tego urządzenia polegają na mniejszym zużyciu części konstrukcyjnych pompy wtryskowej, umożliwiając w ten sposób zmniejszenie częstości konserwacji i minimalizując dyspersję cząstek metalu w paliwie.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia według wynalazku, fig. 2, 3 i 4 przedstawiają tłok pompy wtryskowej paliwa w różnych fazach sprężania, fig. 5 przedstawia przebieg ciśnień w otworach powrotnych w czasie faz wtrysku, przy czym krzywa A przedstawia ten przebieg dla pompy nie wyposażonej w urządzenie według wynalazku, a krzywa B przedstawia ten sam przebieg, lecz dla pompy wyposażonej w urządzenie według wynalazku.

Przewód 2 wyposażony w zawór zwrotny 3 łączy pompę 1 cyrkulacyjną paliwa, zasilaną ze zbiornika paliwa 9, z pompą wtryskową 4 paliwa przedstawioną częściowo za pośrednictwem otworu zasilającego 4a. Ciśnienie tłoczenia pompy 1 jest ograniczone przez nastawiony zawór 1a. Główny przewód zwrotny 5 i przewody wtórne 5a i 5b łączą równolegle otwór powrotny 4b pompy wtryskowej 4 z nastawionym zaworem 6 i zaworem jednodrogowym 7. Zawór jednodrogowy 7 jest prowadzony za pośrednictwem przewodu 7a przez ciśnienie panujące w przewodzie 5b i za pośrednictwem przewodu 7b przez ciśnienie panujące w przewodzie 2 za nastawionym zaworem 3. Sprężyna 7c wzmacnia działanie pilotażowe dzięki ciśnieniu panującemu w przewodzie 7b i utrzymuje zawór jednodrogowy 7 w położeniu otwarcia przy braku znacznego odchylenia ciśnienia pomiędzy dwiema liniami pilotażoPL 194 133 B1 wymi. W położeniu 7e zawór jednodrogowy 7 uruchamia membranę powodując utratę obciążenia przeznaczonego do utrzymywania pewnego poziomu ciśnienia paliwa za zaworem jednodrogowym 7. Otwory zasilający 4a i powrotny 4b łączą się selektywnie z komorą sprężania 4k pompy wtryskowej 4 za pośrednictwem obwodowego przewężenia 4c osłony 4j i otworów 4d i 4e osłony 4f tłoka 4g w zależności od poruszania się tłoka 4g wyposażonego w krawędzie 4h i 4i przerywające tłoczenie. Zasobnik 8o małej objętości jest zainstalowany w postaci bocznika na przewodzie zwrotnym 5 bezpośrednio przed otworem powrotnym 4b. Nastawiony zawór 6 i zawór jednodrogowy 7 łączą się ze zbiornikiem 9 przewodami 5c i 5d.

Tłok 4g (fig. 2) znajduje się w swoim dolnym położeniu martwym i zwalnia otwory 4d i 4e celem połączenia ich z komorą sprężania 4k.

Jak pokazano na fig. 3 tłok 4g znajduje się prawie w połowie swojej drogi przesuwu i zasłania otwory 4d i 4e przerywając ich połączenie z komorą sprężania 4k.

Jak pokazano na fig. 4 tłok 4g kontynuuje swoją drogę przesuwu, a krawędzie 4i i 4h zwalniają otwory 4d i 4e łącząc je z komorą sprężania 4k poprzez rowek 4m poprowadzony zgodnie z tworzącą na ściance bocznej tłoka 4g.

Na fig. 5, odcięta T oznacza na wykresie czas, rzędna P oznacza ciśnienie, a krzywa A przedstawia przebieg ciśnienia paliwa w otworach powrotnych 4d i 4e w czasie cyklu wtrysku dla pompy nie wyposażonej w urządzenie według wynalazku, natomiast krzywa B przedstawia ten sam przebieg, lecz dla pompy wyposażonej w urządzenie według wynalazku.

Działanie urządzenia jest opisane poniżej.

Tłok 4g znajduje się na początku fazy sprężania, takiej jak przedstawiono na fig. 2. Zawór 6 jest nastawiony na ciśnienie zawarte pomiędzy 50 i 100 barów, zasobnik 8 reprezentuje ciśnienie pompowania nieznacznie mniejsze niż nastawienie zaworu 6i przy braku znacznej różnicy ciśnienia pomiędzy przewodami 7a i 7b jest utrzymywany w położeniu otwarcia 7e za pomocą sprężyny 7c. Membrana zaworu 7w położeniu 7e zabezpiecza ciśnienie cyrkulacyjne rzędu 3 barów. Paliwo podane pompą 1 krąży w przewodzie 2 przez zawór zwrotny 3, otwór 4a, komorę sprężania 4k, otwór 4b, zawór 7 i powraca do zbiornika 9 przewodem 5d. Taki stan odpowiada na fig. 4 czasowi T0na krzywej B.

Tłok 4g kontynuuje swoją drogę sprężania, a wysokie ciśnienie w przewodzie (nie pokazane) łączącym komorę sprężania powoduje zamknięcie zaworu zwrotnego 3 i tłoczenie paliwa przez otwór 4b. Gwałtowny wzrost przepływu w przewodzie 5b i utrata obciążenia w zaworze 7 powodują znaczne zwiększenie ciśnienia w przewodach 5a i 7a, pociągając za sobą prowadzenie zaworu 7, który przechodzi w położenie 7d. Ciśnienie w przewodzie 5a rośnie w dalszym ciągu aż do osiągnięcia wartości nastawienia zaworu 6, który zaczyna się otwierać. W tym samym czasie napełnia się zasobnik 8 i wzrasta jego ciśnienie osłabiając w ten sposób uderzenie ciśnienia na zawór 6. Taki stan odpowiada na fig. 5 przebiegowi krzywej B w sąsiedztwie punktu B1.

Gdy tłok 4g osiąga położenie przedstawione na fig. 3, otwory 4a i 4b są zamknięte i paliwo znajduje się pomiędzy zaworem zwrotnym 3 i nastawionym zaworem 6 pod ciśnieniem bliskim ciśnieniu nastawienia zaworu zwrotnego 6. Takie ciśnienie panuje zatem również w obwodowym przewężeniu 4c i w otworach 4d i 4e. Odcięcie komory sprężania 4k od otworów 4d i 4e umożliwia wzrost ciśnienia w komorze sprężania 4k aż do wartości przewidzianej dla wtrysku, która może być rzędu 1000 barów. Taki stan odpowiada na fig. 5 przebiegowi krzywej B pomiędzy punktami B1i B2.

Gdy tłok 4g osiąga położenie przedstawione na fig. 4, to krawędzie 4h i 4i otwierają otwory 4d i 4e, łącząc je ponownie z komorą sprężania 4k. Początek takiego otwierania, nazywany „rozładowaniem, odpowiada czasowi T1i ciśnieniu P2 na fig. 5. Takie rozładowanie powoduje gwałtowne przejście paliwa przez otwory 4d i 4e w postaci strumieni o bardzo dużej prędkości, pociągając za sobą szybki wzrost ciśnienia w otworach 4d i 4e, odpowiadającego maksymalnemu ciśnieniu B3 na krzywej B na fig. 5. Powierzchnia graniczna strumienia o dużej prędkości z obecnym paliwem jest miejscem zaburzeń wytwarzających pęcherzyki gazu, jeżeli ciśnienie panujące w paliwie znajdującym się w otworach 4d i 4e jest niedostateczne, co jest zminimalizowane przez podwyższony poziom ciśnienia P2, wynoszącego od 50 do 100 barów.

Po osiągnięciu górnego położenia martwego tłok kontynuuje swoją drogę powrotną w kierunku dolnego położenia martwego, spada ciśnienie w komorze sprężania 4k, co powoduje wzrost objętości, i gdy otwory 4d i 4e łączą się ponownie z komorą sprężania 4k, to spada również ciśnienie w całym obwodzie pomiędzy zaworem zwrotnym 3, nastawionym zaworem 6 i zaworem 7. Gdy ciśnienie w przewodzie 7a jest bliskie ciśnieniu w przewodzie 7b, to sprężyna 7c powoduje przejście zaworu 7 w położenie 7d, amortyzator 8 opróżnia się i może rozpocząć się nowy cykl.

PL 194 133 B1

Krzywa A na fig. 5 przedstawia te same fazy działania pompy nie wyposażonej w urządzenie według wynalazku. Ciśnienie w punkcie A1 pozostaje bliskie ciśnieniu P0 albo bliskie kilku barom. Ciśnienie P1 w punkcie A2, niższe o 50 barów, odpowiadające początkowi rozładowania przez otwory 4d i 4e, jest niewystarczające do wyeliminowania tworzenia się pęcherzyków gazowych na obrzeżu strumieni. Takie pęcherzyki uderzają w ścianki otworów 4d i 4e i powodują erozję, która pociąga za sobą zniszczenie osłonki 4f. W urządzeniu według wynalazku ciśnienie resztkowe utrzymujące się w otworach 4d i 4e przez nastawiony zawór 6 zmniejsza znacznie tworzenie się pęcherzyków gazowych i minimalizuje erozję.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do zasilania paliwem silnika spalinowego wyposażony w pompę wtryskową połączoną poprzez otwór zasilający z zasilającym przewodem i poprzez otwór powrotny z przewodem zwrotnym nadmiaru paliwa w komorze sprężania pompy oraz zawierający zespół eliminujący kawitację w otworze zwrotnym przy końcu fazy wtrysku posiadający zawór zwrotny o małym spadku ciśnienia umieszczony w zasilającym przewodzie przed otworem zasilającym, znamienne tym, że zespół eliminujący kawitację zawiera w przewodzie zwrotnym (5) w pobliżu otworu powrotnego (4b) przyłączone równolegle następny zawór (6) i zwykle otwarty zawór jednodrogowy (7) sterowane ciśnieniem w otworze powrotnym (4b) porównywanym z ciśnieniem w zasilającym przewodzie (2) przed zaworem zwrotnym (3).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór jednodrogowy (7) jest wyposażony w sprężynę (7c) sterującą otwieraniem i zamykaniem zaworu jednodrogowego (7) w zależności od różnicy ciśnień przed zaworem zwrotnym (3) i w otworze powrotnym (4b).
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód zwrotny (5) zawiera włączony równolegle i przed zaworem (6) oraz przed zaworem jednodrogowym (7) zasobnik (8).