система подачи топлива в дизель

Формула изобретения

Система подачи топлива в дизель, содержащая насос высокого давления, нагнетательный клапан, подпитывающую магистраль, дополнительный канал и невозвратный клапан, причем насос связан с подпитывающей магистралью и соединен через нагнетательный клапан и трубопровод высокого давления с форсункой, а невозвратный клапан размещен в дополнительном канале, который одним концом связан с трубопроводом высокого давления, а другим концом - с подпитывающей магистралью, при этом втулка плунжера насоса имеет всасывающее и отсечное отверстие, а в насосе выполнен топливный канал, связанный с этим отверстием, отличающаяся тем, что отсечное отверстие имеет форму прямоугольника, повернутого относительно вертикальной оси на угол, равный углу наклона отсечной кромки плунжера, при этом в корпусе насоса выполнен канал слива топлива, связанный с отсечным отверстием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкции топливоподающей аппаратуры дизелей.

Известна система подачи топлива в дизель, содержащая насос высокого давления, нагнетательный клапан, подпитывающую магистраль, дополнительный канал и невозвратный клапан, причем насос связан с подпитывающей магистралью и соединен через нагнетательный клапан и трубопровод высокого давления с форсункой, а невозвратный клапан размещен в дополнительном канале, который одним концом связан с трубопроводом высокого давления, а другим концом - с подпитывающей магистралью, при этом втулка плунжера насоса имеет всасывающее и отсечное отверстие, а в насосе выполнен топливный канал, связанный с этим отверстием (см. авторское свидетельство СССР N 842210, F02 М 55/00, 30.06.81).

Данное решение позволяет увеличить начальное давление лишь до ограниченного значения. Это связано с тем, что создание начального давления происходит как при волнах разрежения в нагнетательном трубопроводе, так и при повышенных значениях импульсов отсечки в подпитывающей магистрали. В последнем случае возможно суммирование импульсов давления отсечки и импульсов волн давления в нагнетательном трубопроводе. Сложение этих импульсов может привести к подъему иглы форсунки и подвпрыскиванию. Для устранения такого явления приходится снижать верхний предел возможного повышения начального давления. Это снижение достигается ограничением расхода топлива из подпитывающей магистрали в нагнетательный трубопровод с помощью дросселя. Но недостатком дросселя является то, что он уменьшает энергию импульса, открывающего невозвратный клапан, в том числе на режимах малых нагрузок и малых частот вращения. В результате чего на ряде таких режимов при данном дросселе прекращается открытие невозвратного клапана, а следовательно, и создание начального давления. Известное решение требует применения дополнительного штуцера на нагнетательном трубопроводе для связи его с подпитывающей магистралью, как это делается, например, в системах с разветвленными трубопроводами. Однако такие решения приводят к увеличению объема нагнетательной магистрали, что снижает эффективность повышения начального давления. Кроме того, применение отсечного отверстия круглой формы приводит к затягиванию окончания процесса топливоподачи вследствие высокого дросселирования в начальный период отсечки, что в конечном итоге приводит к ухудшению экономичности дизеля, особенно на низких и средних скоростных режимах работы дизеля.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы двигателя и топливной аппаратуры путем увеличения начального давления, уменьшения нежелательного приращения объема нагнетательной магистрали, а также путем уменьшения продолжительности отсечки топлива.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной системе подачи топлива в дизель, содержащей насос высокого давления, нагнетательный клапан, подпитывающую магистраль, дополнительный канал и невозвратный клапан, насос связан с подпитывающей магистралью и соединен через нагнетательный клапан и трубопровод высокого давления с форсункой, а невозвратный клапан размещен в дополнительном канале, который одним концом связан с трубопроводом высокого давления, другим концом - с подпитывающей магистралью, при этом втулка плунжера насоса имеет всасывающее и отсечное отверстие, а в насосе выполнен топливный канал, связанный с этим отверстием, отсечное отверстие имеет форму прямоугольника, повернутого относительно вертикальной оси на угол, равный углу наклона отсечной кромки плунжера, при этом в корпусе насоса выполнен канал слива топлива, связанный с отсечным отверстием.

Подпитка нагнетательного трубопровода устраняет возможность появления паровых пробок, которые возникают при интенсивных волнах разрежения, особенно при работе на топливах, содержащих легкоиспаряющиеся фракции. Раздельное выполнение каналов подвода А и слива Б топлива в насосе позволяет избежать сложения импульсов давления, возникающих при отсечке с импульсами давления в нагнетательном трубопроводе, и исключить таким образом возможность чрезмерного повышения начального давления в трубопроводе и подвпрыскивания топлива. Также это позволяет стабилизировать давление в подпитывающей магистрали и подводящем канале А на уровне давления, создаваемом топливоподкачивающим насосом, что улучшает условия наполнения надплунжерного пространства.

Применение отсечного отверстия прямоугольной формы позволяет интенсифицировать процесс отсечки за счет улучшения его характеристики "время-сечение" в начальном периоде отсечки по сравнению с отсечным отверстием круглой формы и уменьшения гидравлического сопротивления отсечного тракта в этот период. Это позволяет увеличить скорость падения давления в надплунжерном пространстве при отсечке и увеличить скорость посадки нагнетательного клапана и тем самым уменьшить продолжительность разгрузки нагнетательного трубопровода и уменьшить количество топлива, подаваемого в камеру сгорания дизеля за это время, что улучшает экономичность дизеля. Кроме того, интенсификация отсечки позволяет осуществлять подпитку нагнетательного трубопровода на режимах малых цикловых подач и частот вращения коленчатого вала дизеля, в результате чего в трубопроводе на этих режимах также создается начальное давление.

На фиг. 1 приведена схема возможного варианта выполнения системы;

на фиг. 2 - конструкция плунжерной пары насоса. На фиг. 2, вид А, заштрихованной областью показана площадь отсечного отверстия, которая открывается при текущем значении высоты подъема плунжера h после начала отсечки, и угол поворота отсечного отверстия относительно вертикали 1, который по своему значению равен углу наклона отсечной кромки плунжера.

Система подачи топлива в дизель содержит насос высокого давления 1 со втулкой плунжера 2 и плунжером 3, нагнетательным клапаном 4 в седле 5 и пружиной 10, отсечным 6 и всасывающим 7 отверстиями во втулке плунжера 2, каналом подвода топлива А, связанным с всасывающим отверстием 6 и отвода топлива Б, связанным с отсечным отверстием 7, причем отсечное отверстие 7 втулки плунжера 2 имеет форму прямоугольника, повернутого относительно вертикальной оси на угол, равный углу наклона отсечной кромки плунжера, и расположено диаметрально противоположно всасывающему отверстию, трубопровод высокого давления 16 и форсунку 28. Канал подвода топлива А к всасывающему отверстию 7 связан с подпитывающим каналом 9 и через штуцер 12 - с подпитывающей магистралью 11. Штуцер 8 нагнетательного клапана 4 с помощью переходника 13 связан с конусным ниппелем 15 трубопровода 16 высокого давления благодаря накидной гайке 17 и сухарикам 18, причем насос высокого давления 1 соединен через нагнетательный клапан 4 и трубопровод 16 высокого давления с форсункой 28. Гайка 17 выполнена с отверстием большим, чем наружный диаметр ниппеля 15, что совместно с сухариками 18 позволяет вести монтаж элементов без демонтажа деталей основной системы топливоподачи. Держатель 14 выходит в окно 19 переходника 13 и имеет дополнительный канал 20, выходящий в полость 21 над невозвратным клапаном 22 и связанный одним концом с трубопроводом 16 высокого давления, а другим концом - с подпитывающей магистралью 11. Невозвратный клапан 22 размещен в седле 23, поджат проставкой 24 и штуцером 25 к держателю 14. Трубопровод 26 со штуцером 27 завершает дополнительный канал связи подпитывающей магистрали 11 с трубопроводом 16 высокого давления.

Система работает следующим образом.

При активном ходе плунжера 3 после перекрытия всасывающего отверстия 7 в надплунжерном объеме растет давление топлива, под действием которого открывается нагнетательный клапан 4, и топливо вытесняется из надплунжерного объема через нагнетательный клапан 4 по трубопроводу 16 к форсунке, при этом невозвратный клапан 22 закрыт. При достижении определенного давления топливо через форсунку 28 подается в камеру сгорания двигателя. При дальнейшем движении плунжера 3 открывается отсечное отверстие 6 и топливо из надплунжерного объема начинает перетекать в канал отвода топлива Б, при этом в надплунжерном объеме давление топлива падает и нагнетательный клапан 4 под действием перепада давлений топлива в надплунжерном объеме и трубопроводе 14 и пружины 28 закрывается, происходит отсечка подачи топлива и разгрузка трубопровода 16, в результате чего подача топлива через форсунку прекращается.

При отсечке подачи топлива и разгрузке трубопровода 16 высокого давления с помощью нагнетательного клапана 4 в трубопроводе 16 возникают волны давления и разрежения. Волна разрежения, подходя к клапану 22, открывает его и топливо из дополнительного канала 20, включающего полость держателя 14, полость за клапаном 22 и полость трубопровода 26, подсасывается в трубопровод 16. За один цикл клапан 22 открывается несколько раз, в результате чего в трубопроводе 16 формируется избыточное давление, которое является начальным для очередного цикла впрыскивания топлива. При пассивном ходе плунжера 3 после открытия всасывающего отверстия 7 происходит заполнение надплунжерного объема топливом, которое подводится по топливному каналу А, связанному с всасывающим отверстием 7, после чего цикл повторяется.

Таким образом, предложенное решение позволяет достигнуть повышения эффективности работы дизеля благодаря повышению начального давления, уменьшению количества топлива, подаваемого в камеру сгорания дизеля после начала отсечки, повышению стабильности топливоподачи по циклам и равномерности по цилиндрам, что достигается, в частности, благодаря стабилизации условий наполнения надплунжерного пространства, особенно при работе на легких топливах. Выполнение системы с держателем 14 также позволяет повысить эффективность работы вследствие минимального приращения объема полости нагнетательного трубопровода за счет дополнительных соединений. Увеличение объема нагнетательного трубопровода снижает эффективность применения метода повышения начального давления.