SU1629586A1 - Двухтопливна система питани дизел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двигателест- роению и позвол ет повысить технико-экономические показатели дизел . Система содержит линию подачи основного топлива, включающую насос высокого давлени  с нагнетательным клапаном, форсунку и топливопровод высокого давлени , сообщающий форсунку с нагнетательным клапаном, линию подачи дополнительного топлива, включающую последовательно соединенные бак, фильтры, подкачивающий насос с регул тором давлени , гидроаккумул тор и обратный клапан, сообщенный с топливопроводом , причем нагнетательный клапан выполнен в виде корпуса с седлом и размеИзобретение относитс  к области,дви- гателестроени  дл  использовани  в топливной системе дизел . Цель изобретени  - повышение технико-экономических показателей дизел . На фиг. 1 изображена схема двухтоп.-. ливной системы питани  дизел ; на фиг. 2 - установка дозатора с исполнительным механизмом на топливный насос высокого давлени ; на фиг. 3 - дозатор в сборе с исполнительным механизмом, продольный щенного в корпусе с возможностью взаимодействи  с седлзм запорного элемента с цилиндрическим разгрузочным по ском, сопр женным с корпусом. Система снабжена блоком управлени  и исполнительными механизмами, св занными с регул тором давлени  и запорным элементом нагнетательного клапана, причем в корпусе выполнен перепускной канал, сообщенный с топливопроводом высокого давлени , запорный элемент размещен с возможностью поворота относительно корпуса, а образующа  цилиндрического разгрузочного по ска выполнена по винтовой линии с возможностью перекрыти  последним перепускного канала. Топливо насосом высокого давлени  через нагнетательный клапан подаетс  в форсунку и из нее в двигатель. Дополнительное топливо поступает в топливопровод высокого давлени  через обратный клапан и вместе с основным топливом поступает в форсунку. Поступление дополнительного топлива к форсунке регулируетс  путем изменени  давлени  в гидроаккумул торе и изменени  разгружающей способности нагнетательного клапана с использованием блока управлени . 6 ил. разрез; на фиг. 4 - узел нагнетательного клапана в разобранном виде; на фиг. 5 - исполнительный механизм, поперечный разрез; на фиг, 6 - блок-схема автоматической системы управлени  дозированием. Двухтопливна  система питани  разделенного типа дизел  1 включает в себ  линии подачи дизельного, альтернативного топлив и их смеси. Лини  подачи дизельного топлива представлена в основном штатным оборудовасл о ю чэ ел 00 (

Description

нием и имеет топливный бак 2, фильтры грубой 3 и тонкой 4 очистки топлива, топли- воподкачивающие насосы с механическим б и ручным 6 приводами, редукционный клапан 7, топливный насос 8 высокого давлени , дозатор 9 с исполнительным механизмом 10.

Лини  подачи альтернативного топлива состоит из топливного бака 11, фильтров грубой 12 и тонкой 13 очистки топлива, насоса 14 подкачки топлива, регул тора 15 давлени  с исполнительным механизмом 16. гидроаккумул тора 17, обратного клапана 18.

Лини  подачи эмульсии, состо щей из смеси дизельного и альтернативного топ- лив, имеет форсунку 19 дл  подачи эмульсии в цилиндр дизел  1 и клапанную форсунку 20 дл  подачи во впускной коллектор 21 дизел  1 дренажа форсунки 19,

Приборы контуров подачи топлива системы питани  св заны между собой и двигателем топливопроводами низкого и высокого давлени . Топливопроводы низкого давлени  на схеме представлены топливопроводами всасывани  22-27, напора 28-33, слива 34-38, управлени  39, дренажа 40 и 41, Топливопроводы высокого давлени  на схеме представлены топливопроводами напора 42-49.

На топливном насосе 8 высокого давлени , представленном на фиг. 2 плунжерной парой, состо щей из плунжера 50 и втулки 51, с помощью резьбовой втулки 52, болта 53 и уплотнительных шайб 54 и 55 установлен дозатор 9 с исполнительным механизмом 10. Основу дозатора 9, продольный разрез которого в сборе с исполнительным механизмом 10 изображен на фиг. 3, составл ет узел, состо щий из нагнетательного клапана 56, втулки 57, седла 58, пружины 59 и кулачкового вала 60. Нагнетательный клапан-56 цилиндрического типа выполнен с винтовой кромкой (линией) и торцовыми кулачками , вход щими в зацепление с кулачковым валом 60. При повороте клапана 56 измен етс  взаимное расположение винтовой кромки и перепускного отверсти  втулки 57. Положение перепускного отверсти  втулки 57 относительно корпуса 61 при неподвижном кулачковом вале 60 можно измен ть поворотом корпуса 62, св занного с втулкой 57 и седлом 58 штифтом 63. Фиксаци  положени  корпуса 62 относительно корпуса 61 осуществл етс  резьбовой втул-. кой 64 посредством шайбы 65. Уплотнение кулачкового вала 60 контактное, торцового типа, выполнено в виде запорного конуса, образованного переходом диам.етров вала и корпуса 62. Поворотный угольник 66, фиксируемый гайкой 67, установлен на корпусе 62 и сообщаетс  каналом с его внутренней полостью . Уплотнение поворотного угольника 66 осуществл етс  резиновыми кольцами

68 с защитными шайбами 69. Втулочный болт 70, осевое перемещение которого ограничено стопорным кольцом 71, установлен на корпусе 62 и служит дл  соединени  дозатора 9 с исполнительным механизмом 10.

0 Исполнительный механизм 10 состоит из черв чного редуктора, имеющего корпус 72, и электродвигател  73. Нагнетательный клапан 56 поворачиваетс  кулачковым валом 60, св занным кулачковым соединение со

5 ступицей 74 черв чного колеса 75, приводимого черв чным валом 76, который вращаетс  электродвигателем 73. Ступица 74 черв чного колеса 75 установлена в корпусе 72 на подшипнике 77 качени  и фиксируетс 

0 на нем стопорным кольцом 78. Совместно с подшипником 77 в корпусе 72 находитс  установочна  резьбова  втулка 79, с помощью которой редуктор соедин етс  с дозатором 9, Втулка 79 имеет канавки дл 

5 резиновых колец 80 и 81, уплотн ющих редуктор со стороны дозатора. Подшипник 77 с втулкой 79 закрепл ютс  в корпусе 72 стопорными кольцами 82. Черв чный вал 76 вращаетс  в подшипниках скольжени  и ка0 чени  83 (фиг. 5). Подшипники скольжени  образованы внешней поверхностью черв чного вала 76 и внутренней поверхностью отверсти  в корпусе 72 редуктора. Подшипник 83 качени  установлен в корпусе 72 и

5 фиксируетс  резьбовым фланцем 84 с уплотнением резиновым кольцом 85. Черв чный вал 76 закрепл етс  на подшипнике 83 стопорными кольцами 86. Под внутренним кольцом подшипника 83 в паз черв чного

0 вала 76 установлен сегмент 87. Сегментный профиль, образованный отверстием черв чного вала 76 и сегментом 87, предназначен дл  соединени  черв чного вала 76 с валом электродвигател  73, который имеет

5 лыску. Электродвигатель 73 крепитс  к резьбовому фланцу 84 гайками 88 с шайбами 89. Вал электродвигател  73 уплотн етс  манжетой 90, установленной в резьбовом фланце 84. Дренаж дозатора 9 отводитс 

0 через штуцер 91 с уплотнительной шайбой 92 черв чного редуктора. В редуктор вмонтирован датчик положени  черв чного колеса (не показан)  вл ющийс  элементом, автоматической системы управлени  дози5 рованием. Автоматическа  система управлени  дозированием представлена в двухтопливной системе питани  дизел , позиционной однокоординатной многомерной системой программного управлени  с кодовым введением информации. Система

программного управлени  осуществл ет управление дозатором по каналу с индексом 1 и регул тором давлени , представленным одношайбовым регулируемым дросселем квадратичного типа, по каналу с индексом 2. Блок-схема системы программного управлени , приведенна  на фиг. 6, включает в себ  задающее устройство 93 (ЗУ), состо щее из программоносител 

94(ПН), содержащего всю информацию по управлению дозатором и регул тором давлени , соответствующую оптимальной работе дизел  (ДВС) на топливной смеси, представленную последовательностью чисел и зафиксированную в коде; устройства

95ввода программоносител  (УВПН), управл емого в соответствии с сигналами датчиков 96 - 99 (Di, D2, Оз Do) контрол 

работы двигател ; считывыающих устройств 100 (Cyi) и 101 (СУ2) и усиливающих устройств 102 (УУ-|)и 103(УУа); схемы совпадени  104 (CCi) и 105 (СС2); схемы логического запрета 106 (СЛ31) и 107 (СЛЗа); переключатели напр жени  108 (ПЬЦ) и 109 (ПЙ2); исполнительные механизмы 110(HMi) и 111 (ИМ2), состо щие из электродвигателей 112 (ЭДО и 113 (ЭД2) и редукторов 114 (Pi) и 115 (P2J; объекты управлени  - нагнетательный клапан дозатора 116 (НК) и дроссельную иглу регул тора давлени  117 (ДИ); а также кодовые датчики обратной св зи 118(КДОС1)и 119(КДОСг).

Система питани  работает следующим образом.

Дизельное топливо из бака 2 через фильтр 3 грубой очистки всасываетс  топли- воподкачивающим насосом 5 и через фильтр 4 тонкой очистки по топливопроводам 22, 23, 25, 28, 30, 32 и 33 подаетс  в топливные каналы топливного насоса 8 высокого давлени , Избыточное топливо через перепускной клапан топливного насоса 8 ,высокого давлени  и от редукционного клапана 7 по сливным топливопроводам 34-37 отводитс  в топливный бак 2. Совместно с контуром подачи дизельного топлива функционирует контур подачи альтернативного топлива, который служит дл  введени  альтернативного топлива в топливопровод 42 высокого давлени  и создани  в нем определенного начального давлени , независимо от остаточного давлени . Начальное давление в топливопроводе 42 высокого давлени  создаетс  при поступлении в него между впрыскивани ми альтернативного топлива под высоким давлением через обратный клапан 18 из гидроаккумул тора 17 по топливопроводам 48 и 49. Необходимое давление в гидроаккумул торе 17 поддерживаетс  с помощью насоса 14 подкачки

топлива, св занного с ним через фильтр 13 тонкой очистки топливопроводами 44, 46 и 47, и регул тором 15 давлени . Регул тор 15 давлени , установленный на выходе насоса

14 подкачки топлива и св занный с ним топливопровод 45, перепускает избыточное топливо в бак 11 по сливному топливопроводу 38. Дроссельной иглой оегул тора 15 давлени  управл ет система программно0 го управлени  дозированием. Альтерна-- тивное топливо всасываетс  насосом 14 подкачки топлива через фильтр 12 грубой очистки по топливопроводгм 26 и 27 из топливного бака 11.

5 При нагнетательном ходе плунжера 50, начина  с момента перекрыти  впускного отверсти  втулки 51, повышаетс  давление в надплунжерном пространстве и в объеме под клапаном 56(подклапанный объем), св 0 занном с ним каналами в болте 53 и корпусе 61. когда давление в подклапанном объеме достигнет величины, способной преодолеть суммарное усилие пружины 59 и начального давлени  в объеме, заключенном за клапа5 ном 56 (заклапанный объем), нагнетательный клапан 56 открываетс  от седла 58. Начало движени  клапана 56 характеризует повышение давлени  в топливопроводе 42 высокого давлени , св занного

0 соединительным ниппелем с поворотным угольником 66, вызывающее запирание обратного клапана 18, и при достижении определенного давлени  -открытие форсунки 19 и впрыск топлива в цилиндр дизел  1. Кла5 пан 56 действует как вытеснитель топлива в заклепанное пространство, пока винтова  кромка его поверхности не начнет открывать перепускное отверстие втулки 57 (кла- пан 56 в паре с втулкой 57 имеют

0 цилиндрическую прецизионную поверх- ность). В этот момент начинаетс  перепуск топлива из подклапанного объема в закла- панное пространство через перепускное отверстие втулки 57. По мере открыти 

5 перепускного отверсти  втулки 57 винтовой кромкой клапана 56 скорость его подъема уменьшаетс  до нул  в состо нии динамического равновеси  клапана 56. Таким образом , подъем нагнетательного клапана 56

0 можно разделить на две фазы. Перемещение клапана 56 в первой фазе определ етс  рассто нием (в статическом состо нии клапана 56) от винтовой кромки клапана 56 до кра  перепускного отверсти  втулки 57 и,

5 следовательно, зависит от углового положени  клапана. Перемещение клапана 56 во второй фазе его подъема, определ етс  в основном объемной скоростью подачи топлива плунжером 50. Процесс впрыска топлива форсункой 19 продолжаетс  до

открыти  выпускного отверсти  втулки 51 винтовой кромкой плунжера 50. С открытием этого отверсти  давление топлива над плунжером 50 резко падает, при этом начинаетс  разгрузка заклапанного пространства , вызывающа  запирание форсунки 19 и окончание процесса впрыска топлива в цилиндр двигател  1. Разгрузка заклапанного пространства характеризуетс  движением клапана 56 к седлу 58 и аналогично его подъему раздел етс  на две фазы. В первой фазе разгрузки происходит уменьшение давлени  в заклапанном пространстве вследствие совместного действи  процессов, заключающихс  в перетекании топлива из заклапанного пространства в надплунжер- ную полость через перепускное отверстие втулки 57 и увеличении заклапанного объема на величину объема, освобождаемого опускающимс  под действием пружины 59 и давлени  в топливопроводе 42 высокого давлени  клапаном 56. Втора  фаза разгрузки начинаетс  с момента перекрыти  винтовой кромкой клапана 56 перепускного отверсти  втулки 57 При этом происходит разделение объемов под клапаном и за ним прецизионной поверхностью клапана 56 и втулки 57. Разгрузка в этой фазе происходит за счет увеличени  заклапанного пространства на величину объема, освобождаемого опускающимс  под действием пружины 59 и избыточного давлени  в топа- ливопроводе 42 высокого давлени  клапаном 56. Разгрузка заканчиваетс  после посадки клапана 56 на седло 58. В период разгрузки, когда давление в заклапанном объеме становитс  меньше давлени  в гидроаккумул торе 17, открываетс  обратный клапан 18 и происходит введение альтернативного топлива в топливопровод 42 высокого давлени  из контура подачи альтернативного топлива. Процесс введени  альтернативного топлива в топливопровод 42 высокого давлени  заканчиваетс  при выравнивании в них давлений, после чего обратный клапан 18 закрываетс . При следующем нагнетательном ходе плунжера 50 топливного насоса 8 высокого давлени , в соответствии с описанным пор дком работы системы, происходит впрыск эмульсии, образованной из смеси дизельного и альтернативного топлив в топливопроводе 42 высокого давлени  и форсунке 19, в цилиндр двигател  1. Далее процесс повтор етс . Эмульси , просочивша с  через прецизионное уплотнение иг ы распылител  форсунки 19, отводитс  потопливопрово- ду 41 к клапажной форсунке 20 низкого давлени  (дренажна  форсунка). Дренажна  форсунка 20 установлена на впускном

коллекторе 21 и подает в распыленном состо нии дренаж форсунки 19 на вход дизел  1.

Количество альтернативного топлива,

введенного в топливопровод 42 высокого давлени , в основном определ етс  разгрузочным объемом нагнетательного клапана 56, равным объему вытесн емому им при перемещении его от седла 6f. до сев лце0 ни  иинтовой кро.-жи его поверхности с крз- ем перепускного отверсти  втулки 57 Величиной разгрузочного оЬъем намета- тельного клапана дозатор 9, олредегр,- мого его угловым положением, а так з

5 положением дроссельной иглы рсгул тоог 15 давлени , определ ющим ур: -,;ЧЙ давлени  в гидроаккумупрторе 17, посредством исполнительных механизмов 10 и 16 управл етсистемэ программного управпе0 ни  дозированием.

Принцип работы системы программного управлени  дозированием, блок-схема которой представлена на фиг. 5, заключаетс  в сопоставлении кода числа,

5 выражающего программируемую величину характеризующую состо ние объекта управлени , с кодом числа, определ ющего его фактическое состо ние, измеренное датчиком обратной св зи Устройство 95

0 ввода программоносител  (УВПН) ствии с информацией датчиков 96-99 (Дь

Д2, Дз Дп) контрол  работы двигатет 

осуществл ет пвод определенного участка программоносител  94 (ПН) под головки

5 считывающих устройств (СУч и CV2) 100 и, 101 С выходов считывающих устройств СУ-; и СУ2 задающа  информаци  в виде определенных электрических сигналов в -сажающих код числа, поступает в усиливающие их

0 устройства 102 и 103 (УУт и УУ2) и затем в схемы совпадени  104 и 105 (CCi и СС2), которые через схемы логического запрета 106 и 107 (СЛ31 и СЛ32) и переключатели напр жени  108 и 109 (ПН-i и ПН2) включают

5 и выключают электродвигатели 112 и 113 (ЭД1 и ЭД2). От них движение через редукторы 114 и 115 (Pi и 2 передаетс  на объекты управлени  - нагнетательный клапан (НК) дозатора 116 и дроссельную иглу 117

0 (ДИ) регул тора давлени . Фактическое положение нагнетательного клапана 116 (НК) дозатора и давление в гидроаккумул торе, определ емое положением дроссельной иглы 117 (ДИ) регул тора давлени , измер ет5 с  кодовыми датчиками обратной св зи 118 и 119 (КДОСт и КДОСа) которые преобразуют пройденный путь нагнетательным клапаном 116(НК) дозатора и текущее давление в гидроаккумул торе в соответствующий код числа и посылают его в схемы совпадени  104 и 105 (CCi и ССа), последние дают команды на включение электродвигателей 112 и 113 (ЭДт и ЭД2). Перемещение нагнетательного клапана 116 (НК) дозатора и дроссельной иглы 117 (ДИ) регул тора давлени  будет осуществл тьс  до тех пор, пока код задающего числа не совпадет с кодом датчиков обратной св зи 118 и 119 (КДОС1 и КДОС2). Лри совпадении кодов на выходе схем совпадени  104 и 105 (CCi и ССа) управл ющий сигнал отсутствует и переключатели напр жени  108 и 109 (flHi и ПН2) отключают электродвигатели 12 и 113 (ЭД1 и ЭД2). Движение объектов управлени  прекращаетс  до поступлени  новой информации от двигател  (ДВС),

Claims (1)

1. Формула изобретени  Двухтопливна  система питани  дизел , содержаща  линию подачи основного топлива, включающую насос высокого давлени  с нагнетательным клапаном, форсунку и топливопровод высокого давлени , сообщающий форсунку с нагнетательным клапаном, линию подачи дополнительного

   топлива, включающую последовательно соединенные бак, фильтры, подкачивающий насос с регул тором давлени , гидроаккумул тор и обратный клапан, сообщенный с

   топливопроводом высокого давлени , причем нагнетательный клапан выполнен в виде корпуса с седлом и размещенного в корпусе с возможностью взамодействи  с седлом запорного элемента с цилиндрическим разгрузочным по ском, сопр женным с корпусом, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности дозировани  дополнительного топлива, система снабжена блоком управлени  и исполнительными

   механизмами, св занными с регул тором давлени  и запорным элементом нагнетательного клапана, причем в корпусе клапана выполнен перепускной канал, сообщенный с топливопроводом высокого давлени , запорный элемент размещен с возможностью поворота относительно корпуса , а образующа  цилиндрического разгрузочного по ска выполнена по винтовой линии с возможностью перекрытий

   последним перепускного канала.

   2 Мф

   9896291

   9896291

   9L

   ЈL

   7

   з-s 3L

   9896291