АККУМУЛЯТОРНАЯ СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДИЗЕЛЯ
DIESEL FUEL FEED ACCUMULATION SYSTEM

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в дизель.
Известна аккумуляторная система подачи топлива дизеля, содержащая топливный бак, подогреватель топлива, топливный насос низкого давления, отсечной электроклапан, топливный насос высокого давления, датчик давления, аккумулятор высокого давления, электроклапан регулирования давления, охладитель топлива, электрогидравлические форсунки и низкотемпературный воздушный радиатор (Грехов Л.В. Топливная аппаратура дизелей с электронным управлением. Учебно-практическое пособие. M.: Легион. - Автодата, 2003. С.65…67).
Недостатком известной системы подачи топлива является вероятность на некоторых режимах работы в процессе впрыскивания появления парогазовых пузырьков в камере гидроуправления и, как следствие, снижение быстродействия в наиболее ответственный момент процесса впрыскивания - при отсечке, а также трудность дальнейшего снижения расхода топлива на управление, повышения быстродействия, надежности и долговечности клапана гидроуправления форсунок.
Известна аккумуляторная система подачи топлива дизеля, состоящая из топливного бака, подогревателя топлива с термостатом, фильтра тонкой очистки топлива, топливного насоса низкого давления, отсечного электроклапана, топливного насоса высокого давления, датчика давления, аккумулятора высокого давления, электроклапана регулирования давления, охладителя топлива, электрогидравлических форсунок, низкотемпературного воздушного радиатора, аккумулятора низкого давления, включенного в систему слива топлива из форсунок и разделенного на две части, между которыми размещен дроссель, причем к первой части аккумулятора присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а вторая часть аккумулятора через невозвратный клапан подключена через охладитель топлива к топливному баку, а невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия, не ниже 4…5 МПа (Патент РФ 2278295 С1, МПК 7 F02М 47/02, F02М 69/46, заявл. 03.02.2005, опубл. 20.06.2006, Бюл. 17).
Недостатком известной системы подачи топлива дизеля являются трудность дальнейшего повышения быстродействия форсунки, снижения расхода топлива на управление и недостаточная надежность и долговечность шарикового клапана гидроуправления электрогидравлической форсунки.
Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является аккумуляторная система подачи топлива дизеля, состоящая из топливного бака, подогревателя топлива с термостатом, фильтра тонкой очистки топлива, топливного насоса низкого давления, отсечного электроклапана, топливного насоса высокого давления, датчика давления, аккумулятора высокого давления, электроклапана регулирования давления, охладителя топлива, электрогидравлических форсунок с мультипликаторами и шариковыми клапанами гидроуправления, низкотемпературного воздушного радиатора, аккумулятора пониженного давления, включенного в систему слива топлива из форсунок и разделенного на две части, между которыми размещен дроссель, причем к первой части аккумулятора пониженного давления присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а вторая часть аккумулятора пониженного давления через электроклапан регулирования давления подключена к сливной системе, а давление топлива в аккумуляторе пониженного давления на всех режимах работы дизеля поддерживается примерно в три раза ниже по сравнению с давлением топлива в аккумуляторе высокого давления. Указанное соотношение давлений топлива в аккумуляторах осуществляется электронной системой управления электроклапанами регулирования давления аккумуляторов (Патент РФ 2318131 С1, МПК 7 F02М 47/02, F02М 69/46, заявл. 25.10.2006, опубл. 27.02.2008, Бюл. 6 - прототип).
Недостатком известной системы подачи топлива дизеля является большая затрата мощности на привод топливного насоса высокого давления.
Изобретение решает задачу снижения затраты мощности на привод топливного насоса высокого давления.
Техническая задача решается за счет того, что аккумуляторная система подачи топлива дизеля, содержащая топливный бак, подогреватель топлива с термостатом, фильтр тонкой очистки топлива, топливный насос низкого давления, отсечной электроклапан, топливный насос высокого давления, датчик давления, аккумулятор высокого давления, электроклапан регулирования давления, охладитель топлива, электрогидравлические форсунки с мультипликаторами и шариковыми клапанами гидроуправления, низкотемпературный воздушный радиатор, аккумулятор пониженного давления, включенный в систему слива топлива из форсунок и разделенный на две полости, между которыми размещен дроссель, причем к первой полости аккумулятора пониженного давления присоединены сливные трубопроводы высокого давления форсунок, а вторая полость аккумулятора через электроклапан регулирования давления подключена к сливной системе, а давление топлива в аккумуляторе пониженного давления на всех режимах работы дизеля поддерживается примерно в 3 раза ниже по сравнению с давлением топлива в аккумуляторе высокого давления, согласно изобретению в системе подачи топлива дизеля используется двухступенчатый топливный насос высокого давления, а аккумулятор пониженного давления трубопроводом высокого давления подключен к полости всасывающего клапана второй ступени топливного насоса высокого давления.
Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где показана схема заявляемой системы подачи топлива дизеля.
Аккумуляторная система подачи топлива дизеля содержит топливный бак 1, подогреватель топлива с термостатом 2, фильтр тонкой очистки топлива 3, топливный насос низкого давления 4, отсечной электроклапан 5, первую ступень топливного насоса высокого давления 6, вторую ступень топливного насоса высокого давления 7, датчик давления 8, аккумулятор высокого давления 9, электроклапан регулирования давления 10, охладитель топлива 11, электрогидравлические форсунки 12 с мультипликаторами и шариковыми клапанами гидроуправления, низкотемпературный воздушный радиатор 13, дроссель 14, разделяющий первую полость аккумулятора пониженного давления 15 от второй полости аккумулятора 16, электроклапан регулирования давления 17 аккумулятора пониженного давления, канал слива топлива, просочившегося через зазоры прецизионных деталей форсунки 18, трубопровод высокого давления 19 слива топлива из полости шарикового клапана гидроуправления форсунки в первую полость аккумулятора пониженного давления 15. Аккумулятор пониженного давления соединен с полостью всасывающего клапана второй ступени топливного насоса высокого давления трубопроводом 20 высокого давления.
В предлагаемом техническом решении топливный насос высокого давления имеет две ступени повышения давления. В первой ступени насоса 6 давление топлива повышается до давления в аккумуляторе 15 пониженного давления, а во второй ступени давление топлива повышается до давления в аккумуляторе 9 высокого давления.
Расчеты показывают, что для надежной работы электрогидравлической форсунки с шариковым клапаном гидроуправления на всех режимах работы дизеля от полной мощности до холостого хода при соотношении диаметра уплотняющей части мультипликатора форсунки 12 к диаметру уплотняющей части иглы форсунки равной 1,2, давление топлива в аккумуляторе 9 высокого давления при неизменном соотношении давлений в аккумуляторах должно быть примерно в 3 раза выше давления топлива в аккумуляторе пониженного давления 15, 16.
Аккумуляторная система подачи топлива работает следующим образом. При подаче импульса электрического тока в электромагнит форсунки срабатывает шариковый клапан гидроуправления и в камере гидроуправления резко снижается давление топлива за счет чего мультипликатор с игольчатым клапаном распылителя форсунки перемещается в сторону открытия форсунки и начинается впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. После закрытия клапана гидроуправления в камере гидроуправления повышается давление топлива и мультипликатор совместно с игольчатым клапаном распылителя перемещается в сторону закрытия форсунки и впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля прекращается.
В процессе впрыскивания топливо из камер гидроуправления форсунок при открытых клапанах гидроуправления протекает по трубопроводам 19 высокого давления в полость 15 аккумулятора пониженного давления и основная масса топлива по трубопроводу 20 высокого давления поступает в полость всасывающего клапана насоса 7 высокого давления второй ступени. При этом возникает рециркуляция топлива, затрачиваемого на управление по схеме: аккумулятор 9 высокого давления - камера гидроуправления форсунки 12 - полость 15 аккумулятора пониженного давления - вторая ступень 7 топливного насоса высокого давления - аккумулятор 9 высокого давления. В прототипе же изобретения все топливо, идущее на управление, сливается через электроклапан 17 и сливную систему в топливный бак 1. Производительность второй ступени 7 насоса высокого давления складывается из производительности первой ступени 6 насоса высокого давления и основной массы топлива, затрачиваемого на управление. В связи с понижением производительности первой ступени 6 насоса высокого давления снижается затрата мощности на привод насоса высокого давления.
Под термином «расход топлива на управление» следует понимать некую условность, так как это топливо не расходуется, а сливается в топливный бак, а потенциальная энергия давления сливаемого топлива преобразуется в тепловую энергию. Поэтому аккумуляторная система подачи топлива дизеля с электрогидравлическими форсунками отличается повышенной температурой топлива и в системе подачи топлива предусмотрен охладитель топлива 11.
В предлагаемой аккумуляторной системе подачи топлива дизеля снижается расход потенциальной энергии топлива на управление. Потенциальная энергия топлива, сливаемого из форсунок в аккумулятор пониженного давления, не преобразуется в тепловую энергию при сливе в топливный бак, как это происходит в прототипе, а частично сохраняется, поступая во вторую ступень топливного насоса высокого давления, что равносильно снижению расхода топлива на управление.
При этом за счет сохранения части потенциальной энергии топлива в предлагаемой системе подачи топлива снижается общий уровень температуры топлива в системе. Так, на номинальном режиме работы дизеля при давлении топлива в аккумуляторе высокого давления 150 МПа, а в аккумуляторе пониженного давления 50 МПа за счет расхода топлива на управление по расчету в прототипе температура топлива при сливе повысится примерно на 40°, а в заявляемой системе подачи топлива это повышение составит 27°.
Предлагаемое техническое решение сохраняет все преимущества аккумуляторной системы подачи топлива, принятой за прототип, но кроме этого дает возможность снизить затрату мощности на привод насоса высокого давления и снизить температуру топлива в системе подачи топлива.
Конструкция и величина топливного объема аккумулятора пониженного давления выбираются, исходя из тех же принципов, что и для аккумулятора высокого давления.