RU2158845C2 - Система разделенной топливоподачи дизеля - Google Patents
Система разделенной топливоподачи дизеля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158845C2 RU2158845C2 RU99103227A RU99103227A RU2158845C2 RU 2158845 C2 RU2158845 C2 RU 2158845C2 RU 99103227 A RU99103227 A RU 99103227A RU 99103227 A RU99103227 A RU 99103227A RU 2158845 C2 RU2158845 C2 RU 2158845C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- pipes
- pipe
- diesel engine
- high pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано как при создании новых систем топливоподачи на моторостроительных заводах, так и в различных организациях, использующих дизели в качестве силовых установок, в частности к способам подачи бензиновоздушной смеси и устройствам для их осуществления. Изобретение позволяет повысить качество смесеобразования в дизеле. Система разделенной топливоподачи дизеля включает дизель с установленными основными форсунками, соединенными с помощью топливопроводов высокого давления и тройников. На воздушном трубопроводе установлена дополнительная форсунка, которая в свою очередь гидравлически связана топливопроводом высокого давления, блоком обратных клапанов, топливным аккумулятором и блоком управления с секциями топливного насоса высокого давления (ТНВД) (через тройники). ТНВД связан с топливным баком вентилем, топливным фильтром грубой очистки, топливоподкачивающим насосом, топливным фильтром тонкой очистки и подогревателем топлива - топливообменником, с помощью топливопровода низкого давления и топливопровода высокого давления. Излишки топлива из форсунок и дополнительной форсунки стекают, соответственно, по трубопроводам в бак. В топливном аккумуляторе установлены пружина и поршень. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано как при создании новых систем топлиовоподачи, на моторостроительных заводах, так и в различных организациях, использующих дизели в качестве силовых установок.
Известна система топливоподачи дизеля, содержащая цилиндровые форсунки для впрыска топлива в камеру сгорания (цилиндр) двигателя, топливный насос высокого давления (ТНВД), топливные фильтры, топливоподкачивающий насос низкого давления (0,2...0,3 МПа), топливный бак и топливопроводы низкого и высокого давления ("Топливная аппаратура автотракторных дизелей": Справочник, - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990 - 352 с.).
Каждая секция ТНВД подает цикловую дозу топлива в один цилиндр дизеля в соответствии с рабочим режимом двигателя и порядком работы его цилиндров. При этом цикловая подача топлива насосом высокого давления производится в конце такта сжатия за очень "короткий" промежуток "времени" (20...45o п.к.в. ).
Недостатком этой системы является недостаточно качественное смесеобразование при работе на малых и средних частотах вращения коленчатого вала, а также ухудшение смесеобразования и сгорания топлива на номинальной нагрузке, в связи с чем снижается экономичность работы двигателя, в выхлопных газах возрастает содержание сажистых частиц (дымность выхлопа), токсичных и канцерогенных веществ (оксиды азота, углерода, углеводороды, альдегиды, бенз(а)пирен и др.), экологическая надежность дизеля невысока.
Известна система двухфазной (раздельной) топливоподачи дизеля, являющаяся прототипом, которая характеризуется тем, что повышение эффективности топливоподачи обеспечивается путем организации подачи жидкого топлива в цилиндр (цилиндры) через форсунку (форсунки) (I ступень), а частью в зону впускного (воздушного) клапана с помощью кольцевых канавок на направляющей втулке клапана и продольной выемки на стержне клапана.
Система топливоподачи обеспечивает во время всасывания (такт всасывания) подачу топлива на впускной клапан через специальный жиклер через сверление в головке цилиндра и трубопровод низкого давления от топливоподкачивающего насоса, а затем в конце такта сжатия, - подачу основной дозы топлива через форсунку в цилиндр двигателя обычным путем. При этом количество предварительно подаваемого топлива определяется диаметром проходного сечения жиклера и временем соединения кольцевых канавок с топливной магистралью низкого давления (а.с. СССР N 953249, МКИ F 02 M 45/00, 1980, прототип).
Недостатком этой системы является сложность дозирования топлива в зависимости от режимов работы дизеля, а также недостаточно качественное распыливание предварительной части топлива, подаваемой на впускной клапан, ухудшение смесеобразования из-за попадания крупных капель топлива на днище поршня и стенки цилиндра (камера сгорания), что чревато дымным выхлопом из-за недогорания топлива на такте расширения, но даже в этом случае, например, на двигателе Д-240, система топливоподачи позволяет количественно снизить1:
- оксидов азота - почти на 40%;
- оксидов углерода - примерно на 20%;
- углеродов - на 10%.
- оксидов азота - почти на 40%;
- оксидов углерода - примерно на 20%;
- углеродов - на 10%.
Известна также система топливоподачи дизеля по патенту СССР N 990087, МКИ F 02 N 17/04, F 02 17/53, 1978, близкая к заявленной (прототип).
Недостатком данной системы является снижение качества смесеобразования ввиду усложнения топливоподвода в цилиндры дизеля (трехходовой вентиль размещен в магистральном трубопроводе и т.д.).
Технической задачей изобретения является повышение качества смесеобразования путем установки во II-й ступени разделенной системы топливоподачи (РСТ) топливного аккумулятора, выполняющего роль демпфера-успокоителя, и блока управления, позволяющего автоматически или принудительно отсекать подачу топлива в В.Т. при пуске двигателя, а также при работе двигателя на малых частотах вращения коленчатого вала двигателя (n≤1000 мин-1).
Задача достигается тем, что система топливоподачи дизеля, содержащая топливный насос высокого давления, топливопроводы высокого давления, основные форсунки, установленные в цилиндрах, дополнительную форсунку (Тареев С. В. , Владимиров Н.А. "Снижение токсичности выхлопных газов двигателей ВТЗ при двухфазном способе подачи топлива в цилиндр двигателя". Тезисы докладов научно-технического семинара СИМСХ. Вып. 1, Саратов, изд-во СГУ, 1989, с. 15-16), установленную на впускном трубопроводе (коллекторе), согласно изобретению снабжена блоком обратных клапанов, топливным аккумулятором и блоком управления.
Кроме того, блок управления выполнен в виде электромагнитного или электрогидравлического клапана.
Кроме того в топливном аккумуляторе установлена пружина и поршень.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема "Система разделенной топливоподачи дизеля" на примере дизеля Д-240. На фиг. 2 показана принципиальная схема топливного аккумулятора.
На дизеле 1 установлены основные форсунки 2 (номера N 1...N 4 в один ряд), соединенные с помощью топливопровода высокого давления 3, тройника (переходника) 4, с секциями топливного насоса высокого давления 5.
На воздушном трубопроводе 6 установлена дополнительная форсунка 7, которая в свою очередь гидравлически связана топливопроводом высокого давления 8, блоком обратных клапанов 9, топливным аккумулятором 10 и блоком управления 11 с секциями топливного насоса высокого давления (ТНВД) (через тройники 4).
ТНВД связан с топливным баком 12, в котором размещается топливо, вентилем 13, топливным фильтром грубой очистки 14, топливоподкачивающим насосом 15, топливным фильтром тонкой очистки 16 и подогревателем топлива (теплообменником) 17, с помощью топливопровода низкого давления 18 и топливопровода высокого давления 19. Излишки топлива из форсунок 2 и форсунки 7 стекают, соответственно, по трубопроводам 20 и 21 в бак 12.
В топливном аккумуляторе 10 установлены пружина 22 и поршень 23.
Система разделенной топливоподачи дизеля работает следующим образом.
Топливо из топливного бака 12 топливоподкачивающим насосом 15 подается через фильтры 14 и 16 при открытом вентиле 13 (при температуре окружающей среды ниже +5oC топливо может подогреваться с помощью подогревателя 17, установленного в одной из магистралей системы топливоподачи) в ТНВД 5.
В соответствии с порядком работы цилиндров двигателя (1-3-4-2) секции ТНВД (I...IV) подают по трубопроводу высокого давления 3 поток топлива, который после тройников 4 поступает к соответствующим основным форсункам с номерами N 1...N 4 (I ступень) и по трубопроводам высокого давления 8 к дополнительной форсунке 7, установленной на воздушном трубопроводе 6 (II ступень).
В линии топливопроводов высокого давления 8, подающих топливо к дополнительной форсунке 7, устанавливается блок обратных клапанов 9, топливный аккумулятор 10, блок управления 11.
Топливный поток от секций ТНВД 5, блок обратных клапанов 9 через трубопроводы высокого давления поступает в топливный аккумулятор 10 и, взаимодействуя с поршнем 23, сжимает пружину 22.
Пружина 22, в свою очередь, воздействует на поршень 23 и тем самым колебания давления топлива, подаваемого каждой секцией ТНВД к форсункам 2 и 7, уменьшаются.
Блок управления 11, представляющий собой электромагнитный клапан, связан электрической цепью с датчиком установленным на маховике коленчатого вала двигателя. При частоте вращения коленчатого вала двигателя n≤1000 мин-1 электрический сигнал от датчика установленного на маховике поступает к электромагнитному клапану и магистраль высокого давления топлива 8 перекрывается, подача топлива через форсунку 7 в воздушный трубопровод 6 прекращается.
Топливный аккумулятор позволяет получить равномерную подачу топлива от секций ТНВД к дополнительной форсунке 7, что обеспечивает качественное распыливание топлива в воздушном трубопроводе, повышение экономических и экологических показателей работы двигателя. Блок управления 11 позволяет производить как автоматическое при n≤1000 мин-1, так и принудительное отключение (включение) II-й ступени, что позволяет улучшить экономические показатели работы заявленной системы.
Предварительно поданная в трубопровод 5 дополнительной форсункой 7 первая часть цикловой дозы топлива на такте всасывания распыливается на мелкие капли, испаряется и интенсивно перемешивается с воздухом на тактах всасывания и сжатия, в связи с чем улучшается однородность (гомогенность) топливовоздушной смеси (преждевременного самовоспламенения не допускается из-за большой величины коэффициента избытка воздуха α = 3...10). В хорошо подготовленную топливовоздушную смесь впрыскивается с помощью цилиндровых форсунок вторая часть цикловой дозы при угле опережения впрыска Θвпp. В этом случае происходит полное сгорание топлива без существенного выброса с отработавшими газами сажи, а также токсичных и канцерогенных веществ.
Пример реализации "Системы разделенной топливоподачи".
В качестве исходных данных для расчета принимаем следующие:
тип двигателя - четырехтактный четырехцилиндровый рядный дизель с порядком работы цилиндров 1-3-4-2;
топливо - дизельное по ГОСТ 305-82;
номинальная мощность дизеля Nен = 55,2 кВт;
номинальная частота вращения nн = 2100 мин-1;
степень сжатия ε = 16; коэффициент тактности τдв = 4; суммарный коэффициент избытка воздуха α = 1,7;
удельный эффективный расход топлива gе = (220...280) г/кВтч; плотность топлива ρт = 0,842 г/см3.
тип двигателя - четырехтактный четырехцилиндровый рядный дизель с порядком работы цилиндров 1-3-4-2;
топливо - дизельное по ГОСТ 305-82;
номинальная мощность дизеля Nен = 55,2 кВт;
номинальная частота вращения nн = 2100 мин-1;
степень сжатия ε = 16; коэффициент тактности τдв = 4; суммарный коэффициент избытка воздуха α = 1,7;
удельный эффективный расход топлива gе = (220...280) г/кВтч; плотность топлива ρт = 0,842 г/см3.
При этом часовой расход топлива
GТ = Nеgе = 55.2(220...280)/103 = 15,3 кг/ч.
GТ = Nеgе = 55.2(220...280)/103 = 15,3 кг/ч.
Из условия Tс = 892 K, принимаем величину коэффициента избытка воздуха во впускном трубопроводе αвт = 5, при котором температура зажигания (самовоспламенения) дизельного топлива Tз меньше Tс, т.е. Tз < Tс. Тогда при заданном общем α = 1,7 можно найти αц.
где αц - коэффициент избытка воздуха в цилиндре
При этом соотношение топлива, впрыскиваемого в цилиндр (Gтц) и во впускной трубопровод (Gтвт), составляет
.
где αц - коэффициент избытка воздуха в цилиндре
При этом соотношение топлива, впрыскиваемого в цилиндр (Gтц) и во впускной трубопровод (Gтвт), составляет
.
Таким образом, во впускной трубопровод впрыскивается меньшее количество топлива или от общего (Gт = 15,3) эта доля составит:
Общая цикловая подача топлива:
где i - число цилиндров.
Общая цикловая подача топлива:
где i - число цилиндров.
Принимаем ΔVц = 72 мм3.
Из данного потока топлива во впускной трубопровод впрыскивается
ΔVцвт = 72/2,94 = 24,5 мм3.
ΔVцвт = 72/2,94 = 24,5 мм3.
В цилиндр впрыскивается
ΔVцц = 72-24,5 = 47,5 мм3.
ΔVцц = 72-24,5 = 47,5 мм3.
Применение разделенной подачи топлива по предлагаемому способу позволит при относительно небольшой и несложной доработке топливной аппаратуры значительно улучшить процессы смесеобразования и сгорания, в результате чего снижается токсичность выхлопа и выброс сажистых частиц (сажа), адгезирующих в канцерогенные вещества (бенз(а)пирен и др.), на:
- оксидов азота - 60...80%;
- сажи - 10...50%.
- оксидов азота - 60...80%;
- сажи - 10...50%.
За счет указанного достигается экологический эффект. Наиболее значимым является снижение концентрации оксидов азота в ОГ при эксплуатации мобильной с.-х. техники, работающей в непосредственном контакте с людьми и животными.
Claims (3)
1. Система топливоподачи дизеля, содержащая топливный насос высокого давления, топливопроводы высокого давления, основные форсунки, установленные в цилиндрах, дополнительную форсунку, установленную на воздушном (впускном) трубопроводе (коллекторе), связанную с топливным насосом высокого давления через блок обратных клапанов, отличающаяся тем, что во второй ступени разделенной системы топливоподачи установлен топливный аккумулятор, выполняющий роль демпфера-успокоителя, и блок управления автоматически или вручную, отключающий подачу топлива в воздушный трубопровод при пуске двигателя, а также при работе двигателя на малых частотах вращения коленчатого вала двигателя (n ≤ 1000 мин-1).
2. Система топливоподачи дизеля по п.1, отличающаяся тем, что блок управления выполнен в виде электромагнитного клапана.
3. Система топливоподачи дизеля по п.1, отличающаяся тем, что в топливном гидроаккумуляторе установлена пружина и поршень.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103227A RU2158845C2 (ru) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Система разделенной топливоподачи дизеля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103227A RU2158845C2 (ru) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Система разделенной топливоподачи дизеля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2158845C2 true RU2158845C2 (ru) | 2000-11-10 |
Family
ID=20216088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99103227A RU2158845C2 (ru) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Система разделенной топливоподачи дизеля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2158845C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543369C1 (ru) * | 2013-10-22 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Аккумулирующая система подачи топлива в дизель |
RU202816U1 (ru) * | 2020-10-02 | 2021-03-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный университет" Министерства обороны Российской Федерации | Система диагностики состояния цилиндропоршневой группы дизелей бронетанкового вооружения и военной автомобильной техники |
-
1999
- 1999-02-17 RU RU99103227A patent/RU2158845C2/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543369C1 (ru) * | 2013-10-22 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Аккумулирующая система подачи топлива в дизель |
RU202816U1 (ru) * | 2020-10-02 | 2021-03-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный университет" Министерства обороны Российской Федерации | Система диагностики состояния цилиндропоршневой группы дизелей бронетанкового вооружения и военной автомобильной техники |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101571069B (zh) | 内燃机双燃料燃烧*** | |
US10598079B2 (en) | Charge-fed pre-chamber assembly | |
CN102251897A (zh) | 内燃机多燃料预混合燃烧*** | |
CN109404123B (zh) | 一种氢气缸内直喷转子机及其控制方法 | |
US7954478B1 (en) | Airless engine | |
KR20220021441A (ko) | 암모니아 연료를 왕복 엔진 내로 분사하는 방법 | |
PL179811B1 (pl) | Silnik z wtryskiem wody do cylindra PL PL PL PL PL | |
CN110486151B (zh) | 一种二甲醚压燃式转子发动机及其控制方法 | |
CN110318891B (zh) | 一种天然气/柴油双燃料发动机多模式燃烧组织方法 | |
CN110318892B (zh) | 一种乙醇熏蒸/柴油双燃料发动机多模式燃烧组织方法 | |
JP3307979B2 (ja) | パイロット噴射を用いるディーゼル機関の燃料噴射方法 | |
CN108571392B (zh) | 用于点燃式发动机的稀薄燃烧***及方法 | |
US20240044282A1 (en) | Systems, apparatus, and methods for inducing enhanced radical ignition in internal combustion engines using a radical chemicals generator | |
CN105518284B (zh) | 用于运行多燃料活塞式发动机的燃料喷射***和方法 | |
CN105673281B (zh) | 一种气/液双燃料缸内/缸外双喷射装置及控制方法 | |
RU2008129123A (ru) | Двухтакный двигатель внутреннего сгорания с вспрыском жидкости | |
CN115234358A (zh) | 主动预燃室式发动机点火装置 | |
BR9711706A (pt) | Dispositivo de acionamento e processo para redu-Æo da quantidade de nox nos gases de escapamento de um motor de combustÆo | |
CN109236478B (zh) | 一种采用高压天然气喷射阀的双燃料发动机燃烧组织方法 | |
CN102996223A (zh) | 柴油机预混合燃烧*** | |
RU2158845C2 (ru) | Система разделенной топливоподачи дизеля | |
CN108533422A (zh) | 一种醇类发动机掺水喷射***及掺水喷射方法 | |
US4411224A (en) | Fluid injection system for a turbocharged internal combustion engine | |
RU2044917C1 (ru) | Система топливоподачи дизеля | |
CN112832904A (zh) | 一种小型多种燃料三角转子发动机及工作方式 |