SU1710811A1 - Топливна система дизельного двигател - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к двигателестрое- нию, в частности к аккумул торным топливным системам дизельных двигателей с устройствами дл  аварийного отключени  подачи топлива.

Известна топливна  система дизельного двигател , содержаща  источник давлени , устройство аварийного отключени  подачи топлива, выполненное в виде гильзы с входным и вых одным отверсти ми в торцах, с подпружиненным поршнем в нижней части гильзы, в днище которого выполнено калиброванное отверстие, и с шариком, расположенным над днищем поршн , при этом диаметр шарика равен диаметру поршн , а также форсунку.

В этой топливной системе при впрыскивании топлива давление под поршнем, со стороны форсунки, падает, и он перемещаетс , преодолева  усилие пружины. Одновременно с этим опускаетс  шарик, дросселиру  сечение дл  прохода топлива вплоть до перекрыти  подачи топлива в аварийных случа х . По окончании процесса впрыскивани  поршень и шарик возвращаютс  в исходное положение.

Наличие в устройстве аварийного отключени  подачи топлива этой системы поршн  отрицательно сказываетс  на стабильности и идентичности его срабатывани  из-за возможного изменени  коэффициента трени  между трущимис  поверхност ми в процессе работы, а наличие калиброванного отверсти  в поршне и повышенна  чувствительность к качеству фильтрации топлива не позвол ет этой системе быть универсальной. К недостаткам известной системы следует отнести и то, что в момент перекрыти  затвором нагнетательной магистрали происходит сильный удар шарика об уплотнительный по сок корпуса, и чем больше давление в аккумул торе топлива и масса затвора, тем значительней сила удара, что приводит к преждевременному выходу из стро  уплотнитель- ного по ска, а следовательно, уменьшению срока службы.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  топливна  система дизельного двигател , содержаща  последовательно сообщенные источник давлени , аккумул тор, установленный вертикально регулируемый клапан аварийного отключени  подачи топлива, выполненный в виде полого корпуса с нагнетательным каналом и сообщенными с ним каналами подвода и отвода топлива и нормально открытого запорного элемента, установленного с возможностью перекрыти  протока топлива, а также управл емую форсунку. В этой системе в корпусе регулируемого клапана аварийного отключени  подачи топлива расположены запорный элемент в виде подпружиненного дифференциального поршн  и дроссель. При выходе из стро  форсунки

0

давление под поршнем падает, он опускаетс 

и отсоедин ет аккумул тор от форсунки.

Наличие в системе прецизионных деталей

значительно повышает ее стоимость, а также

отрицательно сказываетс  на стабильности и идентичности срабатывани  клапана аварийного отключени  ввиду возможного изменени  коэффициента трени  между трущимис  поверхност ми, а использование

0 дроссел  в магистрали высокого давлени  значительно снижает давление впрыскивани  топлива. К недостаткам этой системы следует отнести и то, что в момент перекрыти  нагнетательной магистрали происходит сильный удар поршн  об упор, а следова5 тельно, веро тность поломки клапана возрастает , а также то, что клапан срабатывает только на перепад давлени , а не на расход топлива, в то врем  как определ ющим фактором дл  дизельного двигател   вл етс 

0 расход топлива. Клапан аварийного отключени  подачи топлива в этой системе не  вл етс  универсальным и не может быть применен дл  различных типов двигателей.

К недостаткам также следует отнести и то, что после срабатывани  устройства

5 дл  возвращени  его в исходное состо ние на работающем двигателе, например, после замены форсуночной трубки, требуетс  остановить двигатель, стравить давление топлива в аккумул торе и затем снова запустить двигатель, а это не всегда удобно и возможно .

Цель изобретени  - увеличение надежности отключени  подачи топлива и улучшение эксплуатационных условий работы топливной системы дизельного двигател ,

5 Дл  достижени  этой цели топливна  система дизельного двигател , содержаща  последовательно сообщенные источник давлени , аккумул тор, установленный вертикально регулируемый клапан аварийного отключени  подачи топлива, выполненный

0 в виде полого корпуса с нагнетательным каналом и сообщенными с ним каналами подвода и отвода топлива и нормально открытого запорного элемента, установленного с возможностью перекрыти  протока топли5 ва, а также управл емую форсунку, снабжена ограничителем хода запорного элемента , размещенным в полости корпуса регулируемого клапана и выполненным в виде установленного соосно нагнетательному каналу с возможностью осевого перемещени 

0 относительно последнего упора с седлом, сообщенным с каналом отвода топлива, запорный элемент размещен в нагнетательном канале с образованием канала дл  прохода топлива между внешней поверхностью за- -порного элемента и внутренней поверхнос5 тью нагнетательного канала и с возможностью осевого перемещени  относительно, последнего под воздействием потока топлива и взаимодействи  с седлом упора дл  перекрыти  канала отвода топлива, а площадь

проходного сечени  каждого из каналов регулируемого клапана превышает величину эффективного проходного сечени  форсунки при положении иглы последней на упоре форсунки.

Нагнетательный канал может быть выполнен в виде конуса, сообщенного со стороны меньшего основани  с каналом подвода топлива, а со стороны большего с каналом отвода топлива, регулируемый клапан снабжен каналом разгрузки, выполненным в, упоре с возможностью сообщени  нагнетательного канала с форсункой при перекрытом канале отвода топлива, запорный элемент может быть выполнен сферическим либо в виде цилиндрического двухконусного золотника . Запорный элемент может быть подпружинен относительно седла.

На фиг. 1 представлена схема топливной системы дизельного двигател ; на фиг. 2 - то же, с нагнетательным каналом в виде конуса; на фиг. 3 - осциллограммы процесса впрыскивани  топлива при различном давлении Р топлива в аккумул торе и при различной конфигурации нагнетательного канала (а) и осциллограммы перемещени  h запорного элемента при различном .давлении Р топлива в аккумул торе и при различной конфигурации нагнетательного канала (б); на фиг. 4 - топливна  система дизельного двигател  со снабженным кана- ло.м разгрузки регулируемым клапаном аварийного отключени  подачи топлива, в котором седло с каналом отвода топлива выпол- нено отдельно от упора; на фиг. 5 - то же, с запорным элементом регулируемого клапана в виде цилиндрического двухконусного золотника; на фиг. 6 - то же, с подпружиненным относительно седла запорным элементом регулируемого клапана.

Топливна  система дизельного двигател  содержит последовательно сообщенные источник 1 давлени , аккумул тор 2, установленный вертикально регулируемый клапан аварийного .отключени  подачи топлива, выполненный в виде полого корпуса 3 с нагнетательным каналом 4 и сообщенными с ним каналами 5 и 6 подвода и отвода топлива соответственно, и нормально открытого запорного элемента 7, установленного с возможностью перекрыти  потока топлива, а также управл емую форсунку 8. Система снабжена ограничителем хода запорного элемента 7, размещенным в полости корпуса 3 регулируемого клапана и выполненным в виде установленного соосно нагнетательному каналу 4 с возможностью осевого перемещени  относительно последнего упора 9 с седлом 10, сообщенным с каналом 6 отвода топлива, запорный элемент 7 размещен в нагнетательном канале 4 с образованием канала 11 дл  прохода топлива между внешней поверхностью запорного элемента -7 и внутренней поверхностью нагнетательного канала 4 и с возможностью осевого перемещени  относительно последнего под воздействием потока топлива и взаимодействи  с седлом 10 упора 9 дл  перекрыти  канала б отвода топлива, а площадь проходного сече- ни  каждого из каналов регулируемого клапана превышает величину эффективного проходного сечени  форсунки 8 при положении иглы последней на упоре форсунки.

Нагнетательный канал 4 может - быть 0 выполнен в виде конуса (фиг. 2), сообщенного со стороны меньшего основани  с каналом 5 подвода топлива, а со стороны большего - с каналом б отвода топлива к форсунке 8. Регулируемый клапан может быть снабжен каналом 12 разгрузки (фиг. 4),

5 выполненным в упоре 9 с возможностью сообщени  нагнетательного канала 4 с форсункой 8 при перекрытом канале 6 отвода топлива. Запорный элемент 7 со стороны канала 5 устанавливаетс  на седло 13 и мо0 жет быть выполнен сферическим либо в виде цилиндрического двухконусного золотника (фиг. 5). Запорный элемент 7 может быть подпружинен относительно седла 13 с помощью пружины 14 (фиг. 6). Нагнетательна  магистраль 15 сообщена с каналом 5

5 подвода топлива регулируемого клапана аварийного отключени  подачи топлива.

Топливна  система дизельного двигател  работает следующим образом.

0 При отсутствии подачи электрического сигнала на управл емую форсунку 8 истечени  топлива из нагнетательного канала 4 не происходит и запорный элемент 7 находитс  в исходном положении на седле 13. При срабатывании управл емой форсун5 ки 8 происходит истечение топлива в каналах топливной системы. Импульс потока топлива из аккумул тора 2 через нагнетататьную магистраль. 15 и канал 5 подвода топлива поступает в нагнетательный канал 4, приподнима , запорный элемент 7 с седла 13,

0 и через канал 11 (кольцевой зазор) между

внешней поверхностью запорного элемента 7 и внутренней поверхностью нагнетательного канала 4 поступает в канал 6 отвода топлива к управл емой форсунке 8.

5 В процессе подачи топлива управл емой форсункой 8 импульс потока топлива перемещает запорный элемент 7 к верхнему упору 9 с седлом 10 и, если врем  перемещени  запорного элемента 7 в нагнетательном канале 4 до седла 10 верхнего упора 9 меньше,

0 чем продолжительность процесса впрыскивани , то запорный элемент 7 импульсом потока топлива.прижимаетс  к седлу 10 и тем самым отсекает нагнетательный канал 4 от управл емой форсунки 8. Давление топлива в нагнетательном канале 4 надежно

5 прижимает запорный элемент 7 к. седлу 10 с усилием

(Pa-P+l

где 5 -площадь проходного сечени  кгп;- ла 6 отвода топлива;

ра - давление топлива в нагнетательном канале 4;

- давление топлива в канале 6 отвода топлива к управл емой форсунке 8.

Если продолжительность процесса впрыс- 5 кивани  топлива будет меньше, чем врем  перемещени  запорного элемента 7 от исходного положени  до седла 10, то запорный элемент 7 не перекроет канал 6 отвода топлива к управл емой форсунке 8, он только приподниметс  и займёт какое-то промежуточное положение между седлами 10 и 13 в нагнетательном канале 4.

При выходе из стро  управл емой форсунки 8 или форсуночной трубки продолжительность подачи топлива больше, чем врем  движени  запорного элемента 7 до седла 10, в результате запорный элемент 7 надежно перекроет подачу топлива, тем самым исключит опорожнение аккумул тора 2 и остановку двигател .

Дл  уменьшени  силы удара запорного элемента 7 о седло 10 при срабатывании и дл  уменьшени  габаритов регулируемого клапана нагнетательный канал 4 может быть выполнен в виде усеченного конуса (фиг. 2). При наличии гидравлического, импульса в топливной системе задорный элемент 7 начнет перемещатьс  вверх и увеличит сечение канала 11 дл  прохода топлива между внешней поверхностью запорного элемента 7

системе происходит в различные промежутки времени t и /3 (фиг. 3 б), что видно по траектории перемещени  А запорного элемента 7 (пр мые линии виг при цилиндрическом нагнетательном канале 4). Срабатывание регулируемого клапана аварийного отключени  подачи топлива определ етс  нали- чием расхода топлива через нагнетательный канал 4.

15

В нагнетательном канале 4, имеющем форму конуса, перемещение запорного элемента 7 при давлении Р топлива в аккумул торе 9 происходит по несколько иному закону (кривые д и е), чем в клапане, имеющем цилиндрическую форму нагнетательного канала 4. Если врем  действи  гидравлического импульса в топливной системе меньше промежутка времени, которое требуетс  дл  движени  запорного элемента 7 20 от исходного положени  до седла 10, то запорный элемент 7, переместившийс  на соответствующее рассто ние, снова через определенное врем  /2 или 4 вернетс  в исходное положение. В противном случае запорный элемент 7 войдет в соприкосновение с седлом 10 упора 9 и перекроет подачу топлива к управл емой форсунке 8.

После срабатывани  клапана дл  возвращени  запорного элемента 7 в исходное положение требуетс  сбросить давление

25

и внутренней поверхностью (стенкой)- нагне- зо топлива в аккумул торе 9 до нул , дл  чего необходима полна  остановка дизел . Это

не всегда возможно и не очень удобно.

Топливна  система дизельного двигател  может быть выполнена с клапаном аварийного отключени  подачи топлива (фиг. 4), 35 в котором седло 10 с каналом 6 отвода топлива из нагнетательного канала 4 выполнено отдельно от упора 9, что позвол ет возвращать запорный элемент 7 в исходное состо ние без сброса давлени  топлива в аккумутательного канала 4. В результате скорость запорного элемента 7 уменьшаетс  и при наличии достаточного времени дл  его движени  происходит соударение с седлом 10 с меньшей силой. Чем больше угол конуса нагнетательного канала 4 в клапане аварийного отключени  подачи топлива, тем медленнее и на меньшее рассто ние будет перемещатьс  запорный элемент 7 по сравнению с клапаном, имеющим цилиндрический нагнетательный канал 4, при одинаковой цик- 40 л торе 2. Седло ГО выдвигаетс  из нагнеталдвой подаче топлива. Это позвол ет уменьшить габариты клапана и увеличить долговечность его работы.

Предлагаемое выполнение клапана аварийного отключени  с указанным запорным элементом 7 в составе топливной системы , позвол ет надежно защитить аккумул тор 2 топлива от опорожнени  в случае поломки форсуночной трубки или управл емой форсунки 8 при различном давлении в аккумул торе 2 и на различных режимах работы двигател .

На фиг. 3 показан пример срабатывани  клапана при различном давлении Р топлива в аккумул торе 2 и при различной конфигурации нагнетательного канала 4, в котором перемещаетс  запорный элемент 7. Осциллограммы подачи q и .д% топлива, показанные на фиг. 3 а, получены при различном давлении топлива в аккумул торе 2. В этом случае срабатывание клапана аварийного отключени  подачи топлива в топливной

тельного канала 4 до тех пор, пока запорный элемент 7 не упретс  в верхний торец упора 9 .и не отсоединитс  от седла 10. При этом запорный элемент 7 прижимаетс  к специально выполненному каналу 12 разгрузки на

45 упоре 9, что обеспечивает свободный переток топлива из нагнетательного канала 4 мимо запорного элемента 7 через канал 12 разгрузки к управл емой форсунке 8. В результате этого запорный элемент 7 оказываетс  разгруженным от разности давлений и под

50 действием собственного веса или дополнительно установленной пружины возвратитс  в исходное положение, седло 10 вновь возвращают в нагнетательный канал 4 на то же самое место, которое оно занимало перед срабатыванием клапана. Топливна  система

5 полностью готова функционировать вновь, при этом не требуетс  останавливать двигатель , так как замену вышедшей из стро  детали можно произвести на работающем двигателе.

системе происходит в различные промежутки времени t и /3 (фиг. 3 б), что видно по траектории перемещени  А запорного элемента 7 (пр мые линии виг при цилиндрическом нагнетательном канале 4). Срабатывание регулируемого клапана аварийного отключени  подачи топлива определ етс  нали- чием расхода топлива через нагнетательный канал 4.

В нагнетательном канале 4, имеющем форму конуса, перемещение запорного элемента 7 при давлении Р топлива в аккумул торе 9 происходит по несколько иному закону (кривые д и е), чем в клапане, имеющем цилиндрическую форму нагнетательного канала 4. Если врем  действи  гидравлического импульса в топливной системе меньше промежутка времени, которое требуетс  дл  движени  запорного элемента 7 от исходного положени  до седла 10, то запорный элемент 7, переместившийс  на соответствующее рассто ние, снова через определенное врем  /2 или 4 вернетс  в исходное положение. В противном случае запорный элемент 7 войдет в соприкосновение с седлом 10 упора 9 и перекроет подачу топлива к управл емой форсунке 8.

После срабатывани  клапана дл  возвращени  запорного элемента 7 в исходное положение требуетс  сбросить давление

топлива в аккумул торе 9 до нул , дл  чего необходима полна  остановка дизел . Это

л торе 2. Седло ГО выдвигаетс  из нагнетательного канала 4 до тех пор, пока запорный элемент 7 не упретс  в верхний торец упора 9 .и не отсоединитс  от седла 10. При этом запорный элемент 7 прижимаетс  к специально выполненному каналу 12 разгрузки на

упоре 9, что обеспечивает свободный переток топлива из нагнетательного канала 4 мимо запорного элемента 7 через канал 12 разгрузки к управл емой форсунке 8. В результате этого запорный элемент 7 оказываетс  разгруженным от разности давлений и под

действием собственного веса или дополнительно установленной пружины возвратитс  в исходное положение, седло 10 вновь возвращают в нагнетательный канал 4 на то же самое место, которое оно занимало перед срабатыванием клапана. Топливна  система

полностью готова функционировать вновь, при этом не требуетс  останавливать двигатель , так как замену вышедшей из стро  детали можно произвести на работающем двигателе.

Дл  использовани  разработанной системы на двигателе, имеющем повышенную вибрацию или измен ющем свое вертикальное положение в процессе работы, предусмотрена установка пружины 14 между упором 9 и запорным элементом 7 (фиг. 6). В этом случае дополнительное усилие, действующее на запорный элемент 7 от пружины 14, компенсируетс  либо уменьшением проходного сечени  канала 1I дл  прохода топлива между внешней поверхностью запорного элемента 7 и внутренней поверхностью нагнетательного канала 4, либо уменьшением рассто ни  между седлом 10 и запорным элементом 7. Така  конструкци 

10

Таким образом, предлагаема  топливна  система гарантирует защиту аккумул тора от опорожнени  при поломке элементов топливной аппаратуры, а также защиту двигател  по максимальной частоте вращени  и нагрузке, что увеличивает сферу использовани  аккумул торных топливных систем на дизельных двигател х и устран ет необходимость разработки р да дополнительных защитных устройств.

Claims (6)

1. Топливна  система дизельного двигател , содержаща  последовательно сооб-.

клапана обеспечивает его работоспособность 15 щенные источник давлени , аккумул тор,

25

в любом положении и на различных режимах работы двигател .

В качестве запорного элемента 7 могут использоватьс  тела вращени , имеющие со стороны верхнего торца сферическую, 20 коническую или плоскую поверхность при выполнении соответствующей конфигурации седла 10.

Запорный элемент 7 может быть выполнен в виде цилиндрического двухконусного золотника. Диаметр золотника больше диаметра седла 10, но меньше диаметра нагнетательного канала 4, а длина золотника, дл  того, чтобы он не перевернулс , больше максимального диаметра нагнетательного канала 4. Использование таких форм запорного элемента 7 позвол ет обеспечить более качественное уплотнение между запорным элементом 7 и седлом 13 при значительных давлени х топлива в аккумул торе 2, а также повысить чувствительность срабатывани  при выполнении элемента 7 полым.

Наименьшее сечение канала 11 дл  прохода топлива между внешней поверхностью запорного элемента 7 и внутренней поверх- ностью нагнетательного канала 4 определ етс  из расчета обеспечени  возможности возвращени  запорного элемента 7 в исходное состо ние после окончани  действи  гидравлического импульса в нагнетательном канале 4. /

Регулируемый клапан аварийного отключени  подачи топлива можно использовать на различных дизельных двигател х при работе на различном топливе с предварительной подстройкой высоты нагнетательного канала 4,

Использование предлагаемой топливной 50 системы позвол ет расширить диапазон, работы дизельного двигател , при, котором будет срабатывать регулируемый клапан аварийного отключени  подачи топлив а в случае поломки управл емой форсунки 8 или форсуночной трубки. Использование 55 клапана в составе топливной системы допускает применение дополнительных аккумул торов топлива перед управл емой ффр- сункой 8.

установленный вертикально регулируемый клапан аварийного отключени  подачи топлива , выполненный в виде полого корпуса с нагнетательным каналом и сообщенными с ним каналами подвода и отвода топлива и нормально открытого запорного элемента, установленного с возможностью перекрыти  протока топлива, а также управл емую форсунку , отличающа с  тем, что, с целью увеличени  надежности отключени  подачи топлива, система снабжена ограничителем хода запорного элемента, размещенным в полости корпуса регулируемого клапана и выполненным в виде установленного соосно с нагнетательным каналом с возможностью 3Q осевого перемещени  относительно последнего упора с седлом, сообщенным с каналом отвода топлива, запорный элемент размещен в нагнетательном канале с образованием канала дл  прохода топлива между внешней поверхностью запорного элемента и внут- запорного 35 ренней поверхностью нагнетательного канала и с возможностью осевого перемещени  относительно последнего под воздействием потока топлива и взаимодействи  с седлом упора дл  перекрыти  канала отвода топлива , а площадь проходного сечени  каждого из каналов регулируемого клапана превышает величину эффективного проходного сечени  форсунки при положении иглы, последней на упоре форсунки.

2. Топливна  система по п. 1, отличаю- 45 ща с  тем, что нагнетательный канал выполнен в виде конуса, сообщенного со стороны меньшего основани  с каналом подвода топлива, а со стороны большего - с каналом отвода топлива.

40

3.Топливна  система по п. 1, отличающа с  тем, что регулируемый клапан снабжен каналом разгрузки, выполненным в упоре с возможностью сообщени  нагнетательного канала с форсункой при перекрытом канале отвода топлива.

4.Топливна  система по п. 1, отличающа с  тем, что запорный элемент выполнен сферическим.

5.Топливна  система по п. 1. отличаю0

Таким образом, предлагаема  топливна  система гарантирует защиту аккумул тора от опорожнени  при поломке элементов топливной аппаратуры, а также защиту двигател  по максимальной частоте вращени  и нагрузке, что увеличивает сферу использовани  аккумул торных топливных систем на дизельных двигател х и устран ет необходимость разработки р да дополнительных защитных устройств.

Формула изобретени 

1. Топливна  система дизельного двигател , содержаща  последовательно сооб-.

щенные источник давлени , аккумул тор,

25

3Q 35

3Q 35

40

3.Топливна  система по п. 1, отличающа с  тем, что регулируемый клапан снабжен каналом разгрузки, выполненным в упоре с возможностью сообщени  нагнетательного канала с форсункой при перекрытом канале отвода топлива.

4.Топливна  система по п. 1, отличающа с  тем, что запорный элемент выполнен сферическим.

5.Топливна  система по п. 1. отличающа с  тем, что запорный элемент выполнен в виде цилиндрического двухконусного золотника .

6. Топливна  систеига по п. 1, отличающа с  тем, что запорный элемент подпружинен относительно седла.

Фиг. Z

ff)

ИсхоВное положение N запорного элемента

Положение упора 9 /три цилиндричес - ком нагнето/лель- ном канале4

Положение упора 9 /лри нагнета тельном канале /

Л в Виде конуса

М

Положение залор- ноео элемента 7 при номиноль- нойлодане

брем 

t3 Ь

Фиг.З

5

Фиг. 5

Фиг.б