АККУМУЛЯТОРНАЯ СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДИЗЕЛЯ
DIESEL HIGH-PRESSURE FUEL FEED 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. М: Легион - Автодата, 2003. с.65…67).
Недостатком известной системы подачи топлива в дизеле являются недостаточная долговечность и надежность шарикового клапана гидроуправления форсунки, трудность дальнейшего повышения быстродействия форсунки и снижения расхода топлива на управление.
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 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.
Уменьшение перепада давлений топлива в шариковом клапане гидроуправления форсункой позволяет увеличить размеры клапана и его производительность и за счет этого повысить долговечность и надежность клапана при неизменном значении усилия электромагнита управления форсункой. (Патент РФ 2318131 C1, МПК 7 F02M 47/02, F02M 69/46, заявл. 25.10.2006, публ. 27.02.2008, Бюл. 6).
Недостатком известной системы подачи топлива дизеля является необходимость изменения конструкции части электромагнитной форсунки в полости, размещенной за шариковым клапаном гидроуправления, так как в этой полости давление топлива будет такое же, как и в аккумуляторе пониженного давления. Это значительно усложняет и удорожает форсунку.
Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является 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 три раза ниже по сравнению с давлением топлива в аккумуляторе высокого давления, согласно изобретению, в системе подачи топлива используется двухступенчатый топливный насос высокого давления, а аккумулятор пониженного давления трубопроводом высокого давления подключен к полости всасывающего клапана второй ступени топливного насоса высокого давления.
Известная система подачи топлива дизеля позволяет повысить долговечность и надежность шарикового клапана гидроуправления форсунки, снизить расход топлива на управление. (Патент РФ 2405963 C1, МПК 7 F02M 47/02, заявл. 05. 05.2010, публ. 10.12.2010 Бюл. №34 - прототип).
Недостатком известной системы подачи топлива дизеля является необходимость изменения конструкции части электрогидравлической форсунки в полости за шариковым клапаном системы гидроуправления в связи с высоким давлением топлива в этой полости и необходимостью отделения от этой полости управляющего электромагнита форсунки, а это связано с необходимостью создания еще одной прецизионной пары форсунки и изменением сливной системы форсунки.
Изобретение решает задачу повышения долговечности и надежности шарикового клапана гидроуправления электрогидравлической форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизеля.
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, разделенный на две полости, между которыми размещен дроссель, причем первая полость аккумулятора пониженного давления трубопроводами высокого давления соединяется с форсунками, а вторая полость 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 на 1/3 ниже по сравнению с давлением топлива в аккумуляторе высокого давления. Указанное соотношение давлений топлива в аккумуляторах осуществляется электронной системой управления электроклапанами регулирования давления топлива в аккумуляторах.
Первая ступень топливного насоса высокого давления подает топливо во всасывающую полость насоса высокого давления и аккумулятор пониженного давления, а вторая ступень насоса подает топливо в аккумулятор высокого давления.
Согласно изобретению топливо подается по трубопроводу высокого давления из первой полости аккумулятора пониженного давления через жиклеры гидроуправления в камеру гидроуправления форсунки, а давление топлива за шариковым клапаном гидроуправления соответствует давлению действующему в сливной системе форсунки. Конструктивные изменения электрогидравлической форсунки заключаются в добавлении одного штуцера подвода топлива из аккумулятора пониженного давления и канала в корпусе форсунки подвода топлива к жиклеру камеры гидроуправления.
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 подачи топлива высокого давления через жиклер гидроуправления в камеру гидроуправления форсунки из первой полости аккумулятора пониженного давления 15.
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, 16 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 равном 1,35 давление топлива в аккумуляторе 9 высокого давления при неизменном соотношении давлений в аккумуляторах должно быть примерно на 1/3 выше давления топлива в аккумуляторе пониженного давления 15, 16. Так, при давлении топлива в аккумуляторе высокого давления 150 МПа, в аккумуляторе пониженного давления оно должно быть равно примерно 100 МПа при номинальной мощности дизеля для надежного запирания иглы распылителя мультипликатором при окончании впрыскивания, а на режиме холостого хода - 30 МПа и 20 МПа, соответственно.
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 перемещаются в сторону открытия и начинается впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. После закрытия клапана гидроуправления в камере гидроуправления повышается давление топлива, поступающего через жиклер камеры гидроуправления, 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 через сливную систему 18 в топливный бак 1.
Предлагаемое техническое решение за счет пониженного давления в камере гидроуправления форсунки позволяет увеличить размеры шарикового клапана гидроуправления без изменения усилия электромагнита управления. Увеличенные размеры шарикового клапана повышают его долговечность и надежность. При этом представляется возможным увеличить пропускную способность жиклера гидроуправления в связи с повышением пропускной способности клапана даже при пониженном давлении топлива по сравнению с прототипом. Происходит и перераспределение быстродействия форсунки. В момент начала впрыскивания повышенная производительность жиклера управления несколько снижает быстродействие форсунки в начале впрыскивания, но при закрытии шарикового клапана гидроуправления повышенная производительность жиклера управления повышает быстродействие форсунки в процессе окончания впрыскивания топлива в камеру сгорания дизеля, что благоприятно отражается на качестве рабочего процесса дизеля.
Снижения давления топлива в камере гидроуправления в предлагаемом изобретении компенсируется увеличением производительности шарикового клапана гидроуправления и на быстродействие форсунки может даже оказать положительное влияние при оптимизации этих параметров. Снижение давления топлива в камере гидроуправления оказывает благоприятное влияние и на расход топлива на управление за счет усиления эффекта обратной связи по подъему иглы распылителя.
Конструкция и величина топливного объема аккумулятора пониженного давления выбираются исходя из тех же принципов, что и для аккумулятора высокого давления.
Предлагаемая аккумуляторная система подачи топлива дизеля при незначительных конструктивных изменениях электрогидравлической форсунки позволяет получить значительный эффект по надежности и долговечности шарикового клапана гидроуправления без увеличения усилия электромагнита управления, повысить быстродействие форсунки, снизить расход топлива на управление и может оказаться альтернативой сложных и дорогостоящих гидроразгруженных клапанов электрогидравлических форсунок.