RU2046986C1

RU2046986C1 - Fuel supply system for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2046986C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Фоломин
Original assignee: Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: system has at least one pump-nozzle with hydraulic drive connected to the fuel dispenser, main fuel tank, main fuel pump with the delivery pipe line connected with the accumulating chamber, make-up fuel pump connected to the main fuel tank by its sucking pipe line, and additional fuel tank. The sucking pipe line of the main pump, delivery pipe line of make-up pump are connected with the additional fuel tank. The accumulating chamber is connected with the additional fuel tank through the reduction valve. The delivery and sucking pipe lines of the main pump and accumulating chamber are connected with the fuel dispenser. The fuel is fed to the pump-nozzle via two passageways simultaneously in periodically changeable directions. The fuel dispenser directly controls the nozzle. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к их системам подачи топлива, и касается гидропривода топливных форсунок, конструктивно объединенного с другими устройствами. The invention relates to internal combustion engines, and in particular to their fuel supply systems, and relates to a hydraulic drive of fuel nozzles, structurally combined with other devices.

Известна система топливоподачи двигателя внутреннего сгорания, содержащая по меньшей мере одну насос-форсунку с гидроприводом, подключенную к распределителю топлива, основной топливный бак, основной топливный насос со всасывающей магистралью и связанной с аккумулирующей камерой аккумулятора топлива напорной магистралью, магистраль слива топлива из форсунки в основной бак и редукционный клапан. Управление форсункой осуществляется последовательно гидравлическим клапаном, пpиводящимся электромагнитом, подпружиненным гидравлическим золотником, приводимым упомянутым клапаном, и золотниковым преобразователем давления топлива, которое подается к распылителю и запорному элементу форсунки. Электромагнит, в свою очередь, управляется электронным устройством. В известной системе топливоподачи отсутствует подкачивающий насос (заявка Франции N 2140020, кл. F 02 M 57/00, опублик. 1973). A known fuel supply system of an internal combustion engine comprising at least one hydraulic nozzle pump connected to a fuel distributor, a main fuel tank, a main fuel pump with a suction line and a pressure line connected to the fuel storage chamber, a line for draining fuel from the nozzle to the main tank and pressure reducing valve. The nozzle is controlled sequentially by a hydraulic valve driven by an electromagnet, a spring-loaded hydraulic spool driven by the said valve, and a fuel pressure spool converter, which is supplied to the atomizer and the nozzle shut-off element. The electromagnet, in turn, is controlled by an electronic device. In the known fuel supply system there is no booster pump (French application N 2140020, CL F 02 M 57/00, published. 1973).

Недостатками известной системы являются ее сложность, недостаточная для быстроходных двигателей скорость срабатывания механизма привода, поскольку форсунка приводится последовательно через ряд элементов системы, возможность образования паровых пробок на входе в основной топливный насос из-за отсутствия подкачивающего насоса и, как следствие этого, нестабильность величины давления топлива на выходе из основного насоса. The disadvantages of the known system are its complexity, insufficient for high-speed engines, the actuating mechanism of the drive mechanism, because the nozzle is driven sequentially through a number of system elements, the possibility of the formation of steam plugs at the inlet to the main fuel pump due to the lack of a booster pump and, as a consequence, the pressure instability fuel at the outlet of the main pump.

Известна система топливоподачи двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливный бак, сливной топливопровод, распределитель топлива, по меньшей мере одну насос-форсунку с гидроприводом, сообщенную с распределителем топлива, а через сливной топливопровод с топливным баком, аккумулятор давления, выполненный с аккумулирующей камерой и подвижным элементом, основной топливный насос с всасывающей и нагнетательной магистралями, подкачивающий топливный насос с нагнетательным элементом, приводом, подающей и напорной магистралями, редукционный клапан и две дополнительные магистрали, причем всасывающая магистраль основного топливного насоса сообщена с аккумулирующей камерой аккумулятора давления, напорная магистраль подкачивающего насоса с топливным баком, а насос-форсунка установлена с возможностью попеременного сообщения с распределителем через две дополнительные магистрали. Система снабжена дополнительным насосом со всасывающей магистралью, связанной с основным баком, напорной магистралью, связанной через фильтр с распределителем топлива, и устройством электронного управления. Всасывающая магистраль основного насоса подключена через фильтр к напорной магистрали подкачивающего насоса. Привод этого насоса не имеет связи с аккумулятором топлива. Система снабжена также электронным устройством для регулирования производительности насоса. Управление насос-форсункой осуществлено через промежуточный золотниковый клапан-пилот (заявка ФРГ N 3001154, кл. F 02 M 57/02, опублик. 1981). A known fuel supply system of an internal combustion engine comprising a fuel tank, a drain fuel line, a fuel distributor, at least one hydraulic nozzle pump in communication with a fuel distributor, and a pressure accumulator made with an accumulation chamber and a movable element through a drain fuel line with a fuel tank , main fuel pump with suction and discharge lines, booster fuel pump with discharge element, drive, supply and pressure lines, gearbox onny valve and two further lines, wherein the suction line of the main fuel pump communicates with the accumulating chamber pressure accumulator charging pump pressure line to a fuel tank, a pump-nozzle mounted to the variable message distributor through two additional backbone. The system is equipped with an additional pump with a suction line connected to the main tank, a pressure line connected through a filter to the fuel distributor, and an electronic control device. The suction line of the main pump is connected through the filter to the pressure line of the booster pump. The drive of this pump is not connected to the fuel accumulator. The system is also equipped with an electronic device for regulating the performance of the pump. The control of the pump nozzle is carried out through an intermediate spool valve pilot (application Germany N 3001154, CL F 02 M 57/02, published. 1981).

Из-за чрезмерной сложности, наличия дополнительных золотниковых элементов и топливных каналов, управления форсункой через промежуточный золотниковый клапан-пилот известная система не обеспечивает надежную топливоподачу и высокое быстродействие двухплунжерных насос-форсунок с гидроприводом плунжеров. Due to the excessive complexity, the presence of additional spool elements and fuel channels, nozzle control through an intermediate pilot spool valve, the known system does not provide reliable fuel supply and high speed of two-plunger pump nozzles with hydraulic drive of the plungers.

Предлагаемое изобретение напpавлено на создание системы топливоподачи, обеспечивающей повышенную надежность при одновременном обеспечении высокого быстродействия двухплунжерных насос-форсунок с гидроприводом плунжеров. The present invention is directed to the creation of a fuel supply system that provides increased reliability while ensuring high performance double-plunger pump nozzles with hydraulic plungers.

Для этого система топливоподачи двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливный бак, сливной топливопровод, распределитель топлива, по меньшей мере одну насос-форсунку с гидроприводом, сообщенную с распределителем топлива, а через сливной топливопровод с топливным баком, аккумулятор давления, выполненный с аккумулирующей камерой и подвижным элементом, основной топливный насос с всасывающей и нагнетательной магистралями, подкачивающий топливный насос с нагнетательным элементом, приводом, подающей и напорной магистралями, редукционный клапан и две дополнительные магистрали, причем всасывающая магистраль основного топливного насоса сообщена с аккумулирующей камерой аккумулятора давления, напорная магистраль подкачивающего насоса с топливным баком, а насос-форсунка установлена с возможностью попеременного сообщения с распределителем через две дополнительные магистрали; снабжена дополнительным топливным баком, топливопроводом, обратным клапаном, топливные баки сообщены между собой топливопроводом через обратный клапан, причем с дополнительным топливным баком сообщены всасывающая магистраль основного топливного насоса, напорная магистраль подкачивающего топливного насоса и через редукционный клапан аккумулирующая камера аккумулятора давления, а с распределителем дополнительно сообщены всасывающая и нагнетательная магистрали основного топливного насоса. For this, the fuel supply system of an internal combustion engine comprising a fuel tank, a drain fuel line, a fuel distributor, at least one hydraulic pump injector in communication with the fuel distributor, and through a fuel drain line with a fuel tank, a pressure accumulator made with an accumulating chamber and a movable element, the main fuel pump with suction and discharge lines, a booster fuel pump with discharge element, drive, supply and pressure lines, gearbox an ion valve and two additional lines, moreover, the suction line of the main fuel pump is in communication with the accumulating chamber of the pressure accumulator, the pressure line of the booster pump with the fuel tank, and the pump nozzle is installed with the possibility of alternating communication with the distributor via two additional lines; equipped with an additional fuel tank, fuel line, non-return valve, the fuel tanks are interconnected by a fuel line through a non-return valve, and the suction line of the main fuel pump, the pressure line of the boost fuel pump and the pressure accumulator storage chamber through the pressure relief valve are connected with the additional fuel tank, and with the distributor additionally the suction and discharge lines of the main fuel pump are communicated.

Упомянутый привод выполнен в виде кинематической связи между подвижным элементом аккумулятора и нагнетательным элементом подкачивающего топливного насоса. The said drive is made in the form of a kinematic connection between the movable element of the battery and the discharge element of the booster fuel pump.

Такое выполнение системы топливоподачи обеспечивает управление двухплунжерной насос-фоpсункой с гидроприводом плунжеров непосредственно от распределителя топлива, позволяет исключить промежуточные клапаны и дополнительные упopавляющие элементы и, следовательно, упpостить систему, повысить ее быстодействие и надежность топливоподачи. This embodiment of the fuel supply system provides control of a two-plunger pump nozzle with hydraulic drive of the plungers directly from the fuel distributor, eliminates intermediate valves and additional control elements and, therefore, simplifies the system, increases its speed and reliability of fuel supply.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой системы топливоподачи двигателя внутреннего сгорания. The drawing shows a schematic diagram of the proposed fuel supply system of an internal combustion engine.

Предлагаемая система топливоподачи содержит установленные на двигателе внутреннего сгорания 1 аэрозольные насос-форсунки 2, основной топливный бак 3 с топливоприемником 4, основной топливный насос шиберного типа 5 со всасывающей 6 и напорной 7 магистралями, обеспечивающий сравнительно низкое давление 1-2 МПа в двухтактных двигателях с искровым зажиганием и 4-6 МПа в дизелях, подкачивающий насос 8 с подающей 9 и напорной 10 магистралями, аккумулятор топлива 11 с подпружиненным поршнем 12 и аккумулирующей камерой 13, распределитель топлива 14 с вращающимся ротором, связанный с каждой из насос-форсунок двумя магистралями 15 и 16, и дополнительный топливный бак 17. Основной насос 5 своей напорной магистралью 7 связан с аккумулирующей камерой 13. Подкачивающий насос 8 своей всасывающей магистралью 9 через фильтр 18 и обратный клапан 19 подключен к основному топливному баку 3 и имеет привод от поршня 12 аккумулятора 11. К дополнительному баку 17 подключены напорная магистраль 10 подкачивающего насоса 8, через фильтр 20 всасывающая магистраль 6 основного насоса 5 и через редукционный клапан 21 аккумулирующая камера 13. Дополнительный бак 17 расположен в непосредственной близости от упомянутых элементов, подключенных к нему, например прикреплен к корпусу, в котором размещены эти элементы. Основной 3 и дополнительный 17 баки связаны между собой топливопроводом 22, в котором установлен обратный клапан 23. К распределителю топлива 14 подключены напорная 7 и всасывающая 6 магистрали основного насоса 5 и аккумулирующая камера 13. Аэрозольная насос-форсунка 2 содержит корпус с размещенными внутри него гильзами и установленными в них первым и вторым плунжерами, смесительную камеру и распылитель, расположенные под первым торцом первого плунжера (не показаны). Плунжеры имеют двухсторонний гидpопpивод для их поступательного пpодольного перемещения посредством подключения насос-фоpсунки к распpеделителю топлива двумя упомянутыми магистралями 15 и 16 для одновременной подачи по ним топлива во взаимно противоположных направлениях. Топливопровод 24 связывает дренажные каналы (не показаны) форсунок 2 с топливным баком 3. The proposed fuel supply system comprises aerosol pump nozzles 2 mounted on an internal combustion engine 1, a main fuel tank 3 with a fuel receiver 4, a main slide-type fuel pump 5 with a suction 6 and a pressure 7 lines, providing a relatively low pressure of 1-2 MPa in two-stroke engines with spark ignition and 4-6 MPa in diesel engines, a booster pump 8 with a supply 9 and a pressure 10 lines, a fuel accumulator 11 with a spring-loaded piston 12 and a storage chamber 13, a fuel distributor 14 with rotation a rotor, connected to each of the pump nozzles by two lines 15 and 16, and an additional fuel tank 17. The main pump 5 is connected to the accumulating chamber 13 by its pressure line 7. The booster pump 8 is connected to its suction line 9 through a filter 18 and a check valve 19 to the main fuel tank 3 and has a drive from the piston 12 of the battery 11. A pressure line 10 of the booster pump 8 is connected to the additional tank 17, through the filter 20 the suction pipe 6 of the main pump 5 and through the pressure reducing valve 21 a holding chamber 13. An additional tank 17 is located in the immediate vicinity of said elements connected to it, for example, attached to a housing in which these elements are located. The main 3 and additional 17 tanks are interconnected by a fuel line 22 in which a check valve 23 is installed. A pressure 7 and a suction 6 line of the main pump 5 and an accumulation chamber 13 are connected to the fuel distributor 14. The aerosol pump-nozzle 2 contains a housing with sleeves inside and the first and second plungers installed therein, a mixing chamber and a spray located under the first end face of the first plunger (not shown). The plungers have a two-way hydraulic drive for their progressive longitudinal movement by connecting the pump nozzle to the fuel distributor with the two mentioned lines 15 and 16 for simultaneous supply of fuel through them in mutually opposite directions. The fuel line 24 connects the drainage channels (not shown) of the nozzles 2 to the fuel tank 3.

Перед началом работы системы топливоподачи на двигателе внутреннего сгорания дополнительный топливный бак 17 заполняют топливом. Во время работы двигателя топливо из бака 3 подкачивающим насосом 8 подается в дополнительный топливный бак 17 и далее основным насосом 5 к аккумулятору топлива 11 и распределителю топлива 14. Before starting the fuel supply system on the internal combustion engine, the additional fuel tank 17 is filled with fuel. During engine operation, fuel from the tank 3 by the booster pump 8 is supplied to the additional fuel tank 17 and then the main pump 5 to the fuel accumulator 11 and the fuel distributor 14.

При величинах объема топлива, подаваемого к форсунке для единичного срабатывания, порядка 1,5 см³ и больших величинах темпа подачи порядка, например 45 л/мин, в связи с малой протяженностью времени подачи топлива (0,002-0,005 с) использование аккумулятора 11 позволяет уменьшить производительность и размеры насоса 5 и стабилизировать в большой степени давление топлива на выходе из этого насоса при пульсирующей подаче топлива к форсункам. Объем аккумулирующей камеры 13, связанной с напорной магистралью 7 насоса 5, в процессе работы непрерывно меняется по величине, поскольку производительность насоса 5 значительно меньше темпа подачи топлива к форсункам в период их срабатывания. В связи с этим поршень 12 аккумулятора совершает непрерывные возвратно-поступательные перемещения, обеспечивая привод подкачивающего насоса. При определенной величине давления топлива в аккумулирующей камере 13 последняя через редукционный клапан 21 сообщается с дополнительным баком 17, в результате чего часть топлива от насоса 5 будет поступать в бак 17 и величина давления в полости 13 будет ограничена.When the volume of fuel supplied to the nozzle for a single actuation is of the order of 1.5 cm ³ and large values of the flow rate of the order of, for example 45 l / min, due to the short length of the fuel supply time (0.002-0.005 s), the use of the battery 11 can reduce the performance and dimensions of the pump 5 and to stabilize to a large extent the fuel pressure at the outlet of this pump with a pulsating supply of fuel to the nozzles. The volume of the accumulating chamber 13, connected with the pressure line 7 of the pump 5, continuously varies in size during operation, since the performance of the pump 5 is much lower than the rate of fuel supply to the nozzles during their operation. In this regard, the piston 12 of the battery performs continuous reciprocating movements, providing a drive for the booster pump. At a certain value of the fuel pressure in the accumulating chamber 13, the latter communicates with an additional tank 17 through a pressure reducing valve 21, as a result of which part of the fuel from the pump 5 will enter the tank 17 and the pressure in the cavity 13 will be limited.

После распределителя 14 топливо подается попеременно по магистралям 15 и 16 для работы их гидропривода и для впрыска в цилиндры двигателя к форсункам 2. Часть топлива от форсунок возвращается также попеременно по магистралям 15 и 16 к распределителю 14 и далее во всасывающую магистраль 6 основного насоса 5. Топливо из дренажных каналов форсунок 2 поступает в бак 3 через топливопровод 24. Избыточное количество топлива, подаваемого подкачивающим насосом 8 в дополнительный топливный бак 17, удаляется в бак 3 через обратный клапан 23 по топливопроводу 22. After the distributor 14, the fuel is supplied alternately along the lines 15 and 16 for operation of their hydraulic drive and for injection into the engine cylinders to the nozzles 2. A part of the fuel from the nozzles is also returned alternately along the lines 15 and 16 to the distributor 14 and further to the suction line 6 of the main pump 5. The fuel from the drainage channels of the nozzles 2 enters the tank 3 through the fuel line 24. The excess amount of fuel supplied by the booster pump 8 to the additional fuel tank 17 is removed to the tank 3 through the check valve 23 via the fuel line 22.

Наличие дополнительного топливного бака 17, связанного с основным баком 3 топливопроводом 22, в котором установлен обратный клапан 23, подключение к дополнительному топливному баку 17 всасывающей магистрали основного насоса, напорной магистрали подкачивающего насоса и через редукционный клапан аккумулирующей камеры, а также обратного (подпорного) клапана при расположении их в непосредственной близости от этого бака способствует повышению быстродействия системы, надежности топливоподачи и ускорению пуска двигателя. Подключение к распределителю топлива напорной и всасывающей магистралей основного насоса и аккумулирующей камеры позволяет управлять насос-форсунками непосредствен- но через два топливопровода, упрощает систему и повышает ее быстродействие и надежность топливоподачи. Выполнение привода подкачивающего насоса от подвижного элемента аккумулятора топлива упрощает конструкцию этого насоса, позволяет его располагать внутри корпуса аккумулятора, дополнительно повышает надежность его в работе. The presence of an additional fuel tank 17 connected to the main tank 3 with a fuel line 22 in which a non-return valve 23 is installed, connection to an additional fuel tank 17 of the suction line of the main pump, the pressure line of the booster pump and through the pressure reducing valve of the accumulation chamber, as well as a check valve when located in the immediate vicinity of this tank, it improves the system’s speed, fuel supply reliability and accelerates engine starting. The connection to the fuel distributor of the pressure and suction lines of the main pump and the accumulation chamber makes it possible to control pump nozzles directly through two fuel pipelines, simplifies the system and increases its speed and reliability of fuel supply. The implementation of the drive of the booster pump from the movable element of the fuel accumulator simplifies the design of this pump, allows it to be placed inside the battery housing, further increases its reliability.

Claims

1. FUEL SUPPLY SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing a fuel tank, a drain fuel line, a fuel distributor, at least one pump nozzle with a hydraulic actuator connected to the fuel distributor, and through a drain fuel line with a fuel tank, a pressure accumulator made with an accumulating chamber and a storage chamber and element, main fuel pump with suction and discharge lines, booster fuel pump with discharge element, drive, supply and pressure lines, pressure reducing valve a pan and two additional lines, the suction line of the main fuel pump in communication with the accumulating chamber of the pressure accumulator, the pressure line of the booster pump with the fuel tank, and the pump nozzle installed alternately with the distributor through two additional lines, characterized in that it is equipped with an additional a fuel tank, a fuel line, a check valve, fuel tanks are interconnected by a fuel line through a check valve, and with an additional th fuel tank communicated to the suction line of the main fuel pump pressure line booster and a fuel pump via a reduction valve pressure accumulator accumulating chamber, and is further communicated with the distributor and the suction pipe of the main fuel injection pump.

2. The system according to claim 1, characterized in that the drive is made in the form of a kinematic connection between the movable element of the battery and the discharge element of the booster fuel pump.