RU2554151C1

RU2554151C1 - Diesel engine fuel system

Info

Publication number: RU2554151C1
Application number: RU2014120200/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Глатерман; Артем Геннадьевич Ветошников; Андрей Аминодович Никитин; Георг Георгович Тер-Мкртичьян
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-06-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention proposes a fuel system containing fuel pump 28, a fuel pressure amplifier and injection nozzle 1. In housing 2 of the pressure amplifier there located is spring-loaded piston-multiplier 3, opposite which disk 11 separating drain valve 12 located after it is installed. A cavity between disk 11 and piston-multiplier 3 is interconnected with fuel accumulator 18 is interconnected with the fuel accumulator through a discharge valve and contains spring-loaded plunger made in the form of a pipe located in head of cylinders 5. Fuel pump 28 is interconnected with the fuel accumulator through a discharge valve and contains spring-loaded plunger 29 having a drive from cam shaft 26 of the engine. Plunger 29 is located in a sleeve installed in a cartridge enveloping a return spring of the plunger, which is arranged about the sleeve.

EFFECT: reduction of pressure losses of fuel supplied to the injection nozzle to increase spray pressure of fuel to engine cylinders to improve a process of mixture formation, and therefore, fuel combustion.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к дизельным двигателям внутреннего сгорания, а именно к их топливной аппаратуре. Оно касается подачи топлива к форсунке двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to diesel internal combustion engines, and in particular to their fuel equipment. It concerns the supply of fuel to the nozzle of an internal combustion engine.

Известны различные устройства подачи топлива к форсунке двигателя, показанные в заявках №№19910970, 10002273, опубликованных в ФРГ, в патентах №№6634336, 6895935, выданных в США. В качестве более близкого аналога принято устройство подачи топлива к форсунке двигателя внутреннего сгорания, представленное в патенте №6854445, МПК F02M 37/04, выданном в США. Это устройство подачи топлива к форсунке двигателя внутреннего сгорания содержит усилитель давления топлива, размещенный отдельно от головки блока цилиндров двигателя. Подача топлива от усилителя давления к форсунке производится через топливопровод. Однако наличие топливопровода, разжимающегося при повышении в нем давления, приводит к снижению величины давления топлива, поступающего непосредственно в форсунку.There are various devices for supplying fuel to the engine nozzle, shown in applications No. 199910970, 10002273 published in Germany, in patents No. 6634336, 6895935, issued in the USA. As a closer analogue, the device for supplying fuel to the nozzle of an internal combustion engine is adopted, presented in patent No. 6854445, IPC F02M 37/04, issued in the USA. This device for supplying fuel to the nozzle of an internal combustion engine contains a fuel pressure amplifier located separately from the cylinder head of the engine. Fuel is supplied from the pressure amplifier to the nozzle through the fuel line. However, the presence of a fuel line, expanding when the pressure in it increases, leads to a decrease in the pressure of the fuel entering directly into the nozzle.

Задача - снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку дизельного двигателя, для повышения давления впрыска топлива в цилиндры двигателя для улучшения процесса смесеобразования и тем самым горения топлива без усложнения конструкции форсунки.The objective is to reduce the loss of pressure of the fuel supplied to the nozzle of the diesel engine to increase the pressure of the fuel injection into the engine cylinders to improve the process of mixture formation and thereby burning fuel without complicating the design of the nozzle.

Решение задачи снижения потерь давления топлива, подаваемого в форсунку дизельного двигателя, обеспечено тем, что в топливной системе дизельного двигателя, содержащей топливный насос, усилитель давления топлива и форсунку, усилитель давления топлива содержит трубчатый корпус, установленный в головке цилиндров двигателя, в корпусе усилителя давления расположен подпружиненный поршень-мультипликатор, напротив которого установлен диск, отделяющий расположенный за ним сливной клапан, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора. Полость между диском и поршнем-мультипликатором сообщена с топливным аккумулятором, сделанным в виде трубы, расположенной в головке цилиндров параллельно оси кулачкового вала двигателя. С топливным аккумулятором сообщен через нагнетательный клапан топливный насос, содержащий подпружиненный плунжер, имеющий привод от кулачкового вала двигателя. Плунжер расположен в гильзе, установленной в патроне, окружающем возвратную пружину плунжера, размещенную вокруг гильзы, на гильзе сделан бурт, расположенный между уступом, выполненным внутри патрона, и вставленным в патрон корпусом нагнетательного клапана, имеющим с патроном резьбовое соединение, на патрон около выполненного на нем снаружи уступа надето крепежное кольцо, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров.The solution to the problem of reducing the pressure loss of the fuel supplied to the diesel engine nozzle is ensured by the fact that in the diesel engine fuel system comprising a fuel pump, a fuel pressure amplifier and a nozzle, the fuel pressure amplifier comprises a tubular body installed in the cylinder head of the engine in the pressure amplifier body there is a spring-loaded piston-multiplier, in front of which a disk is installed that separates the drain valve located behind it, when opening, the floor communicates with the drain pipe nce, in which there is return spring-piston multiplier. The cavity between the disk and the multiplier piston is in communication with a fuel accumulator made in the form of a pipe located in the cylinder head parallel to the axis of the cam shaft of the engine. A fuel pump is connected to the fuel accumulator via a discharge valve, comprising a spring-loaded plunger driven by a camshaft of the engine. The plunger is located in a sleeve mounted in a cartridge surrounding the plunger return spring placed around the sleeve, a collar is made on the sleeve located between a ledge made inside the cartridge and a pressure valve housing inserted into the cartridge having a threaded connection with the cartridge on a cartridge about outside the ledge, a fastening ring is fitted having a threaded connection to the cylinder head.

При таком выполнении топливной системы передача топлива от топливного насоса через топливный аккумулятор и усилитель давления к форсунке не требует использования соединительных топливопроводов, вследствие чего фактически исключаются потери давления топлива. При этом такая топливная система получается компактной.With this embodiment of the fuel system, the transfer of fuel from the fuel pump through the fuel accumulator and the pressure amplifier to the nozzle does not require the use of connecting fuel lines, as a result of which fuel pressure losses are virtually eliminated. At the same time, such a fuel system is compact.

На корпусе нагнетательного клапана со стороны топливного аккумулятора выполнена бобышка, на которую надето уплотнительное кольцо, примыкающее к головке цилиндров.A boss is made on the body of the discharge valve from the side of the fuel accumulator, on which a sealing ring is attached, adjacent to the cylinder head.

На фигуре 1 представлена топливная система дизельного двигателя внутреннего сгорания.The figure 1 presents the fuel system of a diesel internal combustion engine.

На фигуре 2 показан топливный насос.Figure 2 shows a fuel pump.

Представленная на фигуре 1 топливная система, предназначенная для подачи топлива к форсунке 1 дизельного двигателя, содержит усилитель давления топлива, имеющий трубчатый корпус 2, в котором расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор 3. Корпус 2 усилителя давления выполнен в виде стакана с буртом 4 (фигура 2), вставленного в головку цилиндров 5 двигателя. Между корпусом 2 усилителя давления и форсункой 1 установлены крепежное кольцо 6, выполненное с внутренним шестигранником, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров 5, шайба 7 с конической впадиной, расположенной со стороны форсунки 1, трубчатый стержень 8 с коническими концами, расположенными во впадине, сделанной в шайбе 7, и в воронке, сделанной в корпусе форсунки. Внутри трубчатого стержня 8 вдоль его оси расположена топливная магистраль 9. У торца крепежного кольца 6 между ним и корпусом 2 усилителя давления уставлено уплотнительное кольцо 10, запрессованное в головку цилиндров, которое образует фиксатор крепежного кольца 6.The fuel system shown in FIG. 1, intended for supplying fuel to a nozzle 1 of a diesel engine, comprises a fuel pressure amplifier having a tubular body 2 in which a spring-loaded step piston-multiplier 3 is located. The pressure amplifier body 2 is made in the form of a cup with a collar 4 (figure 2) inserted into the cylinder head 5 of the engine. A fixing ring 6, made with an internal hexagon, having a threaded connection to the cylinder head 5, a washer 7 with a conical cavity located on the side of the nozzle 1, a tubular rod 8 with conical ends located in the cavity made between the body 2 of the pressure amplifier and the nozzle 1 is installed in the washer 7, and in the funnel made in the nozzle body. A fuel line 9 is located inside the tubular rod 8 along its axis. At the end of the mounting ring 6, a sealing ring 10 is pressed between it and the pressure amplifier body 2, pressed into the cylinder head, which forms the retainer of the fixing ring 6.

Напротив торца поршня-мультипликатора 3 в корпусе усилителя давления установлен диск 11, образующий упор для поршня-мультипликатора. За диском 11 расположен сливной клапан 12 с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом (не показан) через наконечник 13 полость 14, в которой расположена возвратная пружина 15 поршня-мультипликатора. Для слива топлива из полости 14 при открытии сливного клапана 12 в корпусе усилителя давления выполнено отверстие 16, а в диске 11 сделано пересекающееся с ним отверстие 17. Полость между диском 11, отделяющим сливной клапан 12, и поршнем-мультипликатором 3 сообщена через отверстие в корпусе 2 усилителя давления с топливным аккумулятором 18, расположенным в головке цилиндров двигателя.Opposite the end of the piston-multiplier 3, a disk 11 is mounted in the housing of the pressure amplifier, forming a stop for the piston-multiplier. Behind the disk 11 there is a drain valve 12 with electromagnetic control, which, when opened, communicates with the drain pipe (not shown) through the tip 13 of the cavity 14, in which the return spring 15 of the multiplier piston is located. To drain fuel from the cavity 14, when the drain valve 12 is opened, a hole 16 is made in the pressure amplifier housing, and a hole 17 intersects with it 17. The cavity between the disk 11 separating the drain valve 12 and the multiplier 3 is communicated through an opening in the housing 2 pressure amplifiers with a fuel accumulator 18 located in the cylinder head of the engine.

В поршне-мультипликаторе 3 вдоль его оси выполнен ступенчатый канал 19, в котором расположен подпружиненный обратный клапан 20, запирающий проход топлива от форсунки 1 к топливному аккумулятору 18. Перед запорным элементом обратного клапана 20 установлено его седло 21, имеющее резьбовое соединение с поршнем-мультипликатором 3. В седле 21 обратного клапана сделаны сквозное осевое отверстие, расположенное напротив запорного элемента обратного клапана 20, и дроссельное боковое отверстие 22, пересекающееся с осевым отверстием в седле 20 и сообщающее с топливным аккумулятором 18 через отверстия в поршне-мультипликаторе 3 и в седле 20 полость 14, в которой расположена возвратная пружина 15 поршня-мультипликатора.A stepped channel 19 is made in the piston-multiplier 3 along its axis, in which a spring-loaded check valve 20 is located, which locks the fuel passage from the nozzle 1 to the fuel accumulator 18. In front of the shut-off element of the check valve 20, its seat 21 is installed, which has a threaded connection with the multiplier piston 3. In the seat 21 of the non-return valve, a through axial hole is made opposite the locking element of the non-return valve 20 and a throttle side hole 22 intersecting with the axial hole in the seat 20 and communicating with a fuel accumulator 18 through openings in the piston-multiplier 3 and in the saddle 20, the cavity 14, in which the return spring 15 of the piston-multiplier is located.

На корпус усилителя давления около бурта 4, примыкающего к головке цилиндров 5, надета втулка 23, имеющая резьбовое соединение с головкой цилиндров.On the housing of the pressure amplifier near the shoulder 4, adjacent to the cylinder head 5, put on a sleeve 23 having a threaded connection with the cylinder head.

Форсунка 1 имеет принудительное управление с помощью электромагнитного клапана 24.The nozzle 1 has a forced control by means of an electromagnetic valve 24.

Топливный аккумулятор 18 сделан в виде трубы 25, расположенной в головке цилиндров 5 параллельно оси кулачкового вала 26, имеющего привод от коленчатого вала двигателя. С топливным аккумулятором сообщен через нагнетательный клапан 27 топливный насос 28, содержащий подпружиненный плунжер 29, имеющий привод от кулачкового вала 26. Плунжер 29 расположен в гильзе 30, установленной в патроне 31, окружающем возвратную пружину 32 плунжера, размещенную вокруг гильзы 30. На гильзе 31 сделан бурт 33, расположенный между уступом, выполненным внутри патрона 31, и вставленным в патрон корпусом 34 нагнетательного клапана 27, имеющим с патроном 31 резьбовое соединение. На патрон 31 около выполненного на нем снаружи уступа надето крепежное кольцо 35, имеющее резьбовое соединение с головкой цилиндров 5. На корпусе 34 нагнетательного клапана со стороны топливного аккумулятора 18 выполнена бобышка 36, на которую надето уплотнительное кольцо 37, примыкающее к головке цилиндров 5. В головке цилиндров 5 сделано отверстие 38 для поступления топлива из топливного бака через отверстия в патроне и гильзе в полость 39 внутри гильзы 31, в которой расположен плунжер 29.The fuel accumulator 18 is made in the form of a pipe 25 located in the cylinder head 5 parallel to the axis of the cam shaft 26, which is driven by a crankshaft of the engine. A fuel pump 28 is connected to the fuel accumulator through the discharge valve 27 and comprises a spring-loaded plunger 29 driven by a cam shaft 26. The plunger 29 is located in a sleeve 30 mounted in a cartridge 31 surrounding a return spring 32 of the plunger located around the sleeve 30. On the sleeve 31 made collar 33, located between the ledge made inside the cartridge 31, and inserted into the cartridge by the housing 34 of the discharge valve 27, having a threaded connection with the cartridge 31. On the cartridge 31 near the ledge made on it from the outside, a fastening ring 35 is mounted having a threaded connection with the cylinder head 5. On the housing 34 of the discharge valve from the side of the fuel accumulator 18, a boss 36 is made, on which a sealing ring 37 is attached adjacent to the cylinder head 5. B the cylinder head 5 has a hole 38 for receiving fuel from the fuel tank through the holes in the cartridge and the sleeve into the cavity 39 inside the sleeve 31, in which the plunger 29 is located.

При вращении кулачкового вала, происходящем во время работы двигателя, плунжер 29 топливного насоса 28 периодически через нагнетательный клапан 27 подает топливо в топливный аккумулятор 18. Из топливного аккумулятора топливо поступает в полость, расположенную перед поршнем-аккумулятором 3 между ним и диском 11. При закрытом сливном клапане 12 до момента его активации топливо от топливного аккумулятора 18 под большим давлением, создаваемым топливным насосом 28, проходит через обратный клапан 20 по каналу 19 в поршне-мультипликаторе 3 и топливной магистрали 9 к форсунке 1. Кроме того, топливо из осевого отверстия в седле 21 поступает через дроссельное отверстие 22 и отверстие в поршне-мультипликаторе 3 в полость 14, в которой расположена возвратная пружина 15 поршня-мультипликатора 3. Под действием пружины 15 поршень-мультипликатор 3 при отключенном сливном клапане 12, то есть в закрытом его положении, занимает крайнее левое положение.When the cam shaft rotates during engine operation, the plunger 29 of the fuel pump 28 periodically through the discharge valve 27 delivers fuel to the fuel accumulator 18. From the fuel accumulator, fuel enters the cavity located in front of the piston-accumulator 3 between it and the disc 11. When closed the drain valve 12 until it is activated, the fuel from the fuel accumulator 18 under high pressure created by the fuel pump 28 passes through the check valve 20 through channel 19 in the piston-multiplier 3 and the fuel ma line 9 to the nozzle 1. In addition, fuel from the axial hole in the seat 21 enters through the throttle hole 22 and the hole in the piston-multiplier 3 into the cavity 14, in which the return spring 15 of the piston-multiplier 3 is located. Under the action of the spring 15, the piston-multiplier 3, when the drain valve 12 is turned off, that is, in its closed position, it occupies the leftmost position.

При активации электромагнитного клапана 24, управляющего форсункой 6, производится впрыскивание топлива в цилиндр двигателя под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе. При окончании активации клапана 24 впрыскивание топлива прекращается, давление в топливной магистрали 9 выравнивается с давлением в топливном аккумуляторе, и обратный клапан 20 закрывается.When the solenoid valve 24, which controls the nozzle 6, is activated, fuel is injected into the engine cylinder under a pressure equal to the pressure in the fuel accumulator. When the activation of valve 24 is completed, fuel injection stops, the pressure in the fuel line 9 is equalized with the pressure in the fuel accumulator, and the check valve 20 closes.

При необходимости повышения давления топлива при большой нагрузке двигателя производится активация управляемого сливного клапана 12, то есть его открытие, до начала активации электромагнитного клапана 24, управляющего форсункой 1, и тогда топливо из полости 14 через отверстия 16 и 17 перепускается в сливной топливопровод через наконечник 13 сливного клапана 12. Вследствие этого, давление в полости 14 понижается, и поршень-мультипликатор 3 под действием давления на него со стороны диска 11, преодолевая усилие сжатия пружины 15, сжимает топливо в топливной магистрали 9 до более высокого давления, которое передается к форсунке 1. При этом под действием этого высокого давления обратный клапан 20 остается закрытым. При подаче сигнала на электромагнитный клапан 24 производится впрыскивание форсункой 1 в цилиндр двигателя порции топлива под высоким давлением, превышающем давление в топливном аккумуляторе. При отключении электромагнитного клапана 24 впрыскивание топлива в цилиндр двигателя форсункой 1 прекращается. Затем прекращается активация сливного клапана 12. Клапан 12 закрывается, давление в полости 14 возрастает, и поршень-мультипликатор 3 под действием пружины 15 перемещается в сторону диска 11, возвращаясь в исходное положение. Во время перемещения поршня-мультипликатора 3 в сторону диска 11 топливо из топливного аккумулятора поступает через отверстия в седле 21 обратного клапана 20 и в поршне-мультипликаторе 3 в полость 14, в которой расположена пружина 15, заполняя эту полость.If it is necessary to increase the fuel pressure with a heavy engine load, the controlled drain valve 12 is activated, that is, it is opened before the activation of the electromagnetic valve 24 controlling the nozzle 1, and then the fuel from the cavity 14 is passed through openings 16 and 17 to the fuel drain pipe through the tip 13 drain valve 12. As a result, the pressure in the cavity 14 decreases, and the piston-multiplier 3 under the pressure on it from the side of the disk 11, overcoming the compression force of the spring 15, compresses the fuel to the top flow line 9 to a higher pressure, which is transmitted to the nozzle 1. In this case, under the influence of this high pressure, the check valve 20 remains closed. When a signal is applied to the solenoid valve 24, a nozzle 1 injects a portion of fuel under high pressure in excess of the pressure in the fuel accumulator into the engine cylinder. When the solenoid valve 24 is turned off, fuel injection into the engine cylinder by the nozzle 1 stops. Then, the activation of the drain valve 12. The valve 12 closes, the pressure in the cavity 14 increases, and the piston-multiplier 3 under the action of the spring 15 moves towards the disk 11, returning to its original position. During the movement of the piston-multiplier 3 towards the disk 11, fuel from the fuel accumulator enters through the holes in the seat 21 of the check valve 20 and in the piston-multiplier 3 into the cavity 14 in which the spring 15 is located, filling this cavity.

При таком устройстве подачи топлива, встроенном в головку цилиндров двигателя, подача топлива в форсунку под увеличенным давлением происходит без потерь давления, при этом не усложняется конструкция форсунки. Снижение потерь давления топлива, подаваемого в форсунку, повышает давление впрыска топлива в цилиндры двигателя, что улучшает процесс смесеобразования и тем самым горение топлива.With such a fuel supply device, built into the cylinder head of the engine, the fuel is supplied to the nozzle under increased pressure without pressure loss, while the design of the nozzle is not complicated. Reducing the pressure loss of the fuel supplied to the nozzle increases the pressure of the fuel injection into the engine cylinders, which improves the process of mixture formation and thereby fuel combustion.

Claims

1. A diesel engine fuel system comprising a fuel pump, a fuel pressure booster and a nozzle, characterized in that the fuel pressure booster comprises a tubular body mounted in the cylinder head of the engine, a spring-loaded piston-multiplier is located in the body of the pressure booster, against which a disc separating the drain valve located behind it, when opening, communicates with the drain pipe the cavity in which the piston-multiplier return spring is located, the cavity between the disk a multiplier piston is in communication with a fuel accumulator made in the form of a pipe located in the cylinder head parallel to the axis of the cam shaft of the engine, a fuel pump is connected to the fuel accumulator through a discharge valve, a fuel pump containing a spring-loaded plunger driven by a cam shaft of the engine, the plunger is located in a sleeve installed in the cartridge surrounding the plunger return spring placed around the sleeve, a collar is made on the sleeve located between the ledge made inside the cartridge and inserted a cartridge housing the discharge valve, having a cartridge with a threaded connection on a bobbin formed thereon about the outside ledge wearing retaining ring having a threaded connection with the cylinder head.

2. The fuel system according to claim 1, characterized in that a boss is made on the body of the discharge valve from the side of the fuel accumulator, on which a sealing ring is attached adjacent to the cylinder head.