УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА К ФОРСУНКЕ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Техническое решение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания, а именно к их топливной аппаратуре. Оно касается подачи топлива к форсунке поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Известно 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 протяженных топливопроводов, разжимающихся при повышении в них давления, приводит к снижению величины давления топлива, поступающего непосредственно в форсунку.
В качестве более близкого аналога принято устройство для подачи топлива к форсунке поршневого двигателя, представленное в патенте №2545020, МПК F02M 37/04, выданном в Российской Федерации. Это устройство для подачи топлива к форсунке двигателя содержит усилитель давления топлива, в корпусе которого расположен ступенчатый поршень-мультипликатор, возвратную пружину поршня-мультипликатора, диск, за которым расположен сливной клапан с электромагнитным управлением. Полость между диском и поршнем-мультипликатором сообщена с топливным аккумулятором, расположенным в головке цилиндров. Однако при расположении топливного аккумулятора в головке блока цилиндров нужно делать отверстие в головке блока цилиндров для подачи топлива от аккумулятора к полости усилителя давления и закрывать это отверстие технологической пробкой для обеспечения герметичности гидравлической системы топливоподачи. Это при современной тенденции роста давлений в гидравлических топливоподающих системах поршневых двигателей приводит к ухудшению надежности, безопасности и технологичности конструкции устройства подачи жидкого топлива к форсункам поршневого двигателя.
Задача - создание более простого и надежного устройства подачи жидкого топлива к форсункам поршневого двигателя, отвечающего требованиям по безопасности, надежности и технологичности, при этом удобного при монтаже и эксплуатации.
Решение задачи обеспечено тем, что устройство подачи жидкого топлива к форсунке поршневого двигателя содержит усилитель давления топлива, корпус которого вставлен в головку блока цилиндров двигателя. В корпусе усилителя давления расположен подпружиненный ступенчатый поршень-мультипликатор. Напротив, поршня-мультипликатора установлен диск, за которым расположен сливной клапан с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом через отверстие в диске и в корпусе усилителя полость, в которой расположена возвратная пружина поршня-мультипликатора. Полость между диском и поршнем-мультипликатором, сообщена с топливным аккумулятором, содержащим трубу. Труба топливного аккумулятора установлена в тисках, образованных корпусом усилителя давления и хомутом, соединенными между собой резьбовыми крепежными элементами, корпус усилителя давления выполнен с фланцем, связанным с головкой блока цилиндров двигателя резьбовыми крепежными элементами.
При таком выполнении устройства подачи жидкого топлива к форсунке поршневого двигателя путь топлива от топливного аккумулятора через усилитель давления к форсунке получается минимальным и фактически без потерь давления топлива, что улучшает процессы смесеобразования и сгорания. При этом созданное устройство подачи топлива к форсунке имеет простую и надежную конструкцию. Его достоинством является также удобство эксплуатации и монтажа.
В корпусе усилителя давления сделана воронка, в которой размещен конический вкладыш, установленный на площадке, сделанной на топливном аккумуляторе.
Между корпусом усилителя давления и форсункой в отверстии, сделанном в головке цилиндров, установлен трубчатый стержень с выпуклыми концами, расположенными в конической впадине, выполненной в торце корпуса усилителя давления, и в воронке, сделанной в корпусе форсунки. На упомянутом трубчатом стержне выполнен цилиндрический выступ, в котором расположено уплотнительное кольцо, контактирующее с головкой блока цилиндров.
На фигуре 1 представлено устройство для подачи жидкого топлива к форсунке поршневого двигателя в сборе с топливным аккумулятором.
На фигуре 2 показаны топливный аккумулятор и средства его соединения с усилителем давления.
На фигуре 3 показан усилитель давления топлива и топливный аккумулятор в увеличенном виде.
Устройство для подачи жидкого топлива к форсунке 1 поршневого двигателя (фигура 1) содержит усилитель давления топлива 2 с топливным аккумулятором 3, содержащим трубу. Корпус 4 усилителя давления 2 выполнен в виде угольника с ложементом, который вместе с хомутом 5 образует тиски, зажимающие трубу аккумулятора 3 с помощью резьбовых крепежных элементов 6. На корпусе 4 усилителя давления 2 выполнен фланец 7 (фигура 2) с проушинами, который с помощью резьбовых крепежных элементов 8 соединен с головкой блока цилиндров 9.
В трубе топливного аккумулятора 3 (фигура 2) выполнены радиальные отверстия 30, сообщенные с топливопроводом 31 для подачи топлива в топливный аккумулятор от топливного насоса высокого давления (не показан). Также в трубе топливного аккумулятора 3 выполнены радиальные отверстия 28 для прохода топлива из топливного аккумулятора через осевые каналы 20 в уплотнительных конических вкладышах 29 в отверстия 19 в корпусе 4 усилителя давления топлива 2. Количество отверстий 28 в трубе топливного аккумулятора 3 соответствует количеству усилителей давления 2 для подачи топлива в форсунки 1.
В корпусе 4 усилителя давления 2 выполнено осевое отверстие, в которое вставлен ступенчатый поршень-мультипликатор 10 (фигура 3). Напротив торца поршня-мультипликатора 10 в корпусе 4 усилителя давления установлен диск 11, образующий упор для поршня-мультипликатора 10. За диском 11 расположен сливной клапан 12 с электромагнитным управлением, при открытии сообщающий со сливным трубопроводом (не показан) через наконечник 15 полость 13 (фигура 3), в которой расположена возвратная пружина 14 ступенчатого поршня-мультипликатора 10. Для слива топлива из полости 13 при открытии сливного клапана 12 в корпусе 4 усилителя давления выполнено отверстие 16, а в диске 11 сделано пересекающееся с ним отверстие 17. Полость 18 между диском 11, отделяющая сливной клапан 12, и поршень-мультипликатор 10, сообщена с трубой топливного аккумулятора 3 через отверстие 19 в корпусе 4 усилителя давления 2 и осевой канал 20 в уплотнительном коническом вкладыше 29.
В поршне-мультипликаторе 10 расположены подпружиненный обратный клапан 21 и его седло 22. В седле 22 сделаны сквозное осевое отверстие 23, расположенное напротив запорного элемента обратного клапана 21, и боковое отверстие 24, сообщающее осевое отверстие 23 в седле 22 через отверстие 25, сделанное в поршне-мультипликаторе 10, с полостью 13 в корпусе 4 усилителя давления 2, в которой расположена возвратная пружина 14 поршня-мультипликатора 10.
Между корпусом 4 усилителя давления 2 и форсункой 1 в отверстии, сделанном в головке блока цилиндров, установлен трубчатый стержень 26 с выпуклыми концами, расположенными в конической впадине на торце корпуса 4 усилителя давления 2 и в воронке, сделанной в корпусе форсунки 1. Внутри трубчатого стержня 26 вдоль его оси расположена топливная магистраль 27.
Подача топлива в форсунку поршневого двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом.
Топливо под давлением, создаваемым насосом высокого давления (не показан), подводится по топливопроводу 31 в трубу топливного аккумулятора 3 и далее через отверстие 30, отверстие 28, осевой канал 20 и отверстие 19 поступает в полость 18 над поршнем-мультипликатором 10 и в полость 13, в которой расположена возвратная пружина 14. При этом до момента активации управляемого сливного клапана 12 давление в полости 13 остается равным давлению в топливном аккумуляторе 3 и поршень-мультипликатор 10 под действием усилия пружины 14 занимает крайнее левое положение и остается неподвижным. Под действием давления в полости 18 клапан 21 открывается и топливо проходит к форсунке 1.
При отключенном управляемом сливном клапане 12 и при активации электромагнитного управляющего клапана форсунки 1 производится впрыскивание как основной порции топлива, так и впрыскивание малых порций топлива до и после основной порции под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе 3. При окончании активации клапана форсунки 1, процесс впрыскивания прекращается, давление в полости 13 выравнивается с давлением в топливном аккумуляторе 3 и клапан 21 закрывается.
При работе с использованием усилителя давления величина давления впрыскивания увеличивается по сравнению с давлением в топливном аккумуляторе 3 пропорционально соотношению площадей поршня-мультипликатора 10 и форма характеристики впрыскивания топлива определяется фазовым смещением между моментами активации электромагнитного управляющего клапана форсунки 1 и управляемого сливного клапана 12.
При одновременной активации управляемого сливного клапана 12 и управляющего клапана форсунки 1 открываются оба клапана и форсунка 1 начинает впрыскивать топливо под давлением, равным давлению в топливном аккумуляторе 3. Давление топлива в полости 13 снижается, поршень-мультипликатор 10, преодолевая усилие пружины 14, начинает сжимать топливо в камере 32 клапан 21 закрывается. В течение процесса впрыскивания, предварительно сжатое топливо из топливного аккумулятора 3 дополнительно сжимается поршнем-мультипликатором 10 и величина давления топлива в камере 32 постепенно увеличивается по сравнению с давлением в топливном аккумуляторе 3.
При прекращении активации управляемого сливного клапана 12 давление в полости 13 вновь возрастает и поршень-мультипликатор 10 под действием усилия пружины 14 возвращается в свое исходное положение. При отключении блоком управления управляющего клапана форсунки 1 процесс впрыскивания прекращается.
При активации управляемого сливного клапана 12 до начала активации управляющего клапана форсунки 1 поршень-мультипликатор 10 начинает сжимать топливо в камере 32 начала впрыскивания, вследствие чего после открытия управляющего клапана форсунки 1 впрыскивание основной порции топлива производится под давлением, превышающем давление в топливном аккумуляторе 3. Величина давления впрыскивания топлива зависит от момента предшествующей активации управляемого сливного клапана 12. Форма характеристики впрыскивания основной порции топлива получается близкой к трапециевидной.
При активации блоком управления управляющего клапана форсунки 1 до активации управляемого сливного клапана 12 процесс впрыскивания топлива начинается под воздействием давления от топливного аккумулятора 3 и после открытия клапана 12 величина давления впрыскивания возрастает только через некоторое время после начала впрыскивания. Форма характеристики впрыскивания основной порции топлива получается близкой к ступенчатой.
При таком выполнении соединения основных компонентов аккумуляторной топливной системы передача топлива от топливного аккумулятора и усилитель давления к форсунке не требует организации сверлений головки цилиндров и технологических пробок, что повышает безопасность и надежность топливоподающей системы, повышает уровень технологичности конструкции, облегчает монтаж и эксплуатацию.