УСТРОЙСТВО ВПРЫСКА ТОПЛИВА ДЛЯ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к системам подачи топлива для дизельных двигателей, и может быть применена в многоцилиндровых дизельных двигателях судового, железнодорожного и автомобильного назначения.
Из уровня техники известны системы подачи топлива двигателей внутреннего сгорания. Они решают задачи повышения компактности системы, увеличения производительности и быстродействия создания давления топлива в момент пуска дизеля и пр.
Известна «Топливная система с агрегатными форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением и способ действия топливной системы». Сущность известного технического решения состоит в том, что топливная система содержит по крайней мере одну агрегатную форсунку с гидравлическим приводом и электронным управлением и устройство для восприятия давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к форсунке. Топливная система содержит также устройство для регулирования давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к форсунке, и для корректирования величины давления на основе сигнала давления (патент RU №2087740, 1997).
К недостаткам известного технического решения относится сложность конструкции, что, в свою очередь, понижает ее надежность.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является «Устройство впрыска топлива для локомотивного двигателя, двигатель внутреннего сгорания и способ модификации двигателя». Устройство впрыска топлива для много цилиндрового дизельного двигателя, содержащего левый блок цилиндров и правый блок цилиндров, содержит общую магистраль левого блока, расположенную вблизи левого блока цилиндров, общую магистраль правого блока, расположенную вблизи правого блока цилиндров, средства подачи топлива низкого давления, множество топливных насосов, высокого давления, принимающих топливо под низким давлением от средств подачи топлива низкого давления и подающих топливо под высоким давлением в. по меньшей мере, одну из общей магистрали левого блока и общей магистрали правого блока; жидкостное поперечное соединение для передачи топлива между общей магистралью левого блока и общей магистралью правого блока. Каждый цилиндр левого блока принимает топливо от общей магистрали левого блока через соответствующее устройство управления впрыском топлива. Множество насосов высокого давления и жидкостное поперечное соединение взаимодействуют, обеспечивая подачу полного потока топлива для непрерывной работы всех цилиндров в условиях работы в полную мощность в случае отказа одного из насосов высокого давления (патент RU №2414617, 2011).
Недостатком известного технического решения является то, что устройство содержит множество насосов, а также жидкостное поперечное соединение для передачи топлива между магистралями левого и правого блоков цилиндров, что может привести к нарушению герметичности системы впрыска топлива, так как присутствует множество соединений трубопроводов высокого давления, что является фактором риска целостности системы, не обеспечивает заданной продолжительности и заданного давления впрыска топлива, что понижает надежность многоцилиндрового дизельного двигателя в целом.
Технический результат заявляемой полезной модели - повышение надежности и герметичности устройства впрыска топлива многоцилиндрового дизельного двигателя и обеспечение заданного давления и продолжительности впрыска топлива.
Технический результат достигается тем, что устройство впрыска топлива для многоцилиндрового дизельного двигателя, содержащего, по меньшей мере, один ряд цилиндров, содержит общий топливопровод ряда цилиндров, расположенный вблизи этого ряда, топливоподкачивающий насос низкого давления, топливный насос высокого давления, соединенный с топливоподкачивающим насосом низкого давления и общим топливопроводом ряда цилиндров, который соединен с форсунками цилиндров. Новым является то, что устройство впрыска топлива дополнительно содержит топливный распределительный блок, электронный блок управления (ЭБУ) электромагнитными клапанами, встроенными в каждую форсунку, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, дренажный блок, при этом топливный распределительный блок выходами соединен с фильтрами грубой очистки топлива замкнутым контуром, а двумя другими с ЭБУ и топливоподкачивающим насосом низкого давления, который соединен с топливным насосом высокого давления через фильтр тонкой очистки топлива для подачи топлива в общий топливопровод ряда цилиндров, который соединен последовательно выходом-входом с каждой форсункой. ЭБУ, топливный насос высокого давления и форсунки цилиндров выходами соединены с дренажным блоком.
Кроме того, устройство впрыска топлива отличается тем, что общий топливопровод ряда цилиндров выполнен двустенным, с функцией аккумулятора топлива.
Устройство впрыска топлива отличается также тем, что топливный распределительный блок выполнен с функцией охлаждения электронного блока управления электромагнитными клапанами.
Устройство впрыска топлива отличается также тем, что топливный насос высокого давления выполнен с функцией аккумулятора топлива.
Устройство впрыска топлива отличается также тем, что каждая форсунка выполнена с функцией аккумулятора топлива.
Вся совокупность заявленных существенных признаков обеспечивает соответствие заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемое устройство впрыска топлива является более надежным и герметичным в сравнении с прототипом, так как замкнуто на один ряд цилиндров и, в силу этого, может быть применено как в однорядных многоцилиндровых двигателях, так и в многоцилиндровых двигателях V-образной конфигурации с двумя и более рядами цилиндров. Общий топливопровод ряда цилиндров, соединенный, с одной стороны, входом с топливным насосом высокого давления, а с другой стороны последовательно выходом-входом с каждой форсункой, существенно повышает надежность и герметичность устройства впрыска топлива, поскольку, в отличие от прототипа, не связан с общим топливопроводом другого ряда цилиндров многоцилиндрового дизельного двигателя, при этом общий топливопровод каждого ряда цилиндров выполнен двустенным в целях повышения его надежности и герметичности, так как является топливопроводом высокого давления. Это особенно актуально для многоцилиндровых дизельных двигателей судового назначения. Функция аккумулятора топлива общего топливопровода позволяет поддерживать постоянное давление и тем самым предотвращает нежелательную пульсацию при впрыске топлива в цилиндр.
Введение в устройство впрыска топлива топливного распределительного блока обеспечивает поступление топлива по трубопроводам в фильтры грубой очистки, с одной стороны, а с другой стороны в ЭБУ для его охлаждения и в топливоподкачивающий насос
низкого давления, который обеспечивает поддержание заданного режима давления в топливном насосе высокого давления. Охлаждение ЭБУ необходимо для поддержания заданного температурного режима с целью обеспечения работоспособного состояния в течение длительного времени, в том числе и на режимах перегрузки, что также повышает надежность устройства впрыска топлива. Введение в устройство впрыска топлива дренажного блока необходимо для сбора излишков топлива из компонентов устройства впрыска, таких как ЭБУ, общий топливопровод ряда цилиндров и форсунки цилиндров. Выполнение топливного насоса высокого давления с функцией аккумулирования топлива обеспечивает надежность впрыска топлива за счет поддержания заданных режимов давления и продолжительности времени впрыска в течение длительного времени в том числе и на режимах перегрузки.
В каждую форсунку встроен электромагнитный клапан, управляемый ЭБУ, при этом каждая форсунка выполнена с возможностью аккумулирования топлива. Это обеспечивает заданную продолжительность и заданное давление впрыска топлива в цилиндр, что способствует достижению заявленного технического результата полезной модели. Использование в системе впрыска топлива фильтров грубой и тонкой очистки способствует полному извлечению твердых частиц, механических примесей, воды из топлива, что также повышает надежность компонентов заявляемого устройства впрыска топлива и многоцилиндрового дизельного двигателя.
Все компоненты устройства впрыска топлива связаны между собой конструктивно и функционально, что обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Сущность заявленной полезной модели поясняется представленными графическими материалами.
На фиг. 1 - блочная схема устройства впрыска топлива для многоцилиндрового дизельного двигателя;
На фиг. 2 - форсунка, общий вид;
На фиг. 3 - разрез A-A на фиг. 2.
На фиг. 4 - устройство впрыска топлива, общий вид.
Устройство впрыска топлива для многоцилиндрового дизельного двигателя, содержащего, по меньшей мере, один ряд цилиндров, (фиг. 1 - фиг. 4) содержит топливный распределительный блок 1, трубопроводы 2.1, 2.2, по которым топливо подается в фильтры 3.1, 3.2 грубой очистки, трубопроводы 4.1, 4.2, по которым топливо возвращается в топливный распределительный блок, топливоподкачивающий насос 5 подачи топлива низкого давления, фильтр 6 тонкой очистки топлива, электронный блок 7 управления электромагнитными клапанами 8, встроенными в каждую форсунку 12.1-12.6, трубопровод 9 подачи топлива из топливного распределительного блока в топливоподкачивающий насос низкого давления и ЭБУ, топливный насос 10 высокого давления, общий топливопровод 11 ряда цилиндров, дренажный блок 13.
Работа устройства впрыска топлива показана на примере многоцилиндрового дизельного двигателя судового исполнения 12ДМ-185С. Дизельный двигатель V-образной конфигурации содержит два ряда цилиндров, по 6 цилиндров в каждом ряду. Каждый ряд цилиндров содержит устройство впрыска топлива, выполненное идентично и работающее не зависимо от устройства впрыска топлива другого ряда цилиндров, что способствует снижению рисков нарушения герметичности устройства впрыска топлива и повышает его надежность. Топливо из бака, установленного на судне, поступает в топливный распределительный блок 1 устройства впрыска топлива, установленного отдельно для каждого из двух рядов цилиндров многоцилиндрового дизельного двигателя 12ДМ-185С, откуда по трубопроводам 2.1, 2.2 поступает в фильтры 3.1, 3.2 грубой очистки топлива, где проходит предварительную очистку и возвращается по замкнутому контуру в топливный распределительный блок по трубопроводам 4.1, 4.2. Из топливного распределительного блока топливо поступает в топливоподкачивающий насос 5 подачи топлива низкого давления СР.91-22 и, через фильтр 6 тонкой очистки топлива, задерживающего твердые частицы, механические примеси, воду, поступает в топливный насос 10 высокого давления СР.91-22 под давлением 1-2,5 бар, а затем в общий топливопровод 11 ряда цилиндров. Общий топливопровод предназначен для подачи топлива в форсунки цилиндров и, кроме того, выполняет функцию аккумулятора топлива а, поскольку в нем создают высокое давление, его выполняют двустенным для обеспечения повышенной надежности. Из топливного распределительного блока топливо по трубопроводу 9 также поступает в электронный блок 7 управления (ЭБУ) марки АБИТ.457382.040, осуществляя его охлаждение. Из общего топливопровода топливо поступает в форсунки 12.1-12.6 марки CRIN-EN-22, которые соединены общим топливопроводом последовательно выходом-входом. В каждую форсунку встроен электромагнитный клапан 8. Кроме того, каждая форсунка работает как аккумулятор топлива, что обеспечивает поддержание необходимого объема и давления топлива, а также уменьшает нежелательные пульсации давления топлива при впрыске. Посредством ЭБУ подают электрический сигнал на открывание электромагнитных клапанов, и производят впрыск топлива через форсунки в цилиндры. После этого процесс впрыска топлива считают завершенным, а излишки топлива из ЭБУ, общего топливопровода и форсунок поступают в дренажный блок и далее в топливный бак судна.
Заявленная полезная модель прошла стендовые испытания в качестве опытного образца, о чем составлен соответствующий акт. Система впрыска топлива для многоцилиндрового дизельного двигателя изготовлена в промышленных условиях и предназначена для использования в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».