RU2334117C1 - Diesel fuel feed system - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: diesel fuel feed system comprises a high-pressure pump, its sections communicating, via a pressure valves, with high-pressure pipelines and closed-type nozzles, a fuel accumulator, fuel fine and coarse filters, a booster pump, low-pressure pipelines and a fuel tank. The fuel discharge system includes the fuel accumulator receiving fuel oozing out through the nozzle atomisers in injection. The said fuel accumulator is divided into two spaces with a throttle arranged therebetween, one space being connected to the discharge line running from the nozzles and the other one communicating, via a check valve, with the fuel tank. The check valve is adjusted at, at least, the 4...5 MPa opening pressure. The invention novelty consists in that the fuel accumulator space is connected to the fuel system low-pressure line via the check valve adjusted at the 0.03...0.05 MPa opening pressure, while the second accumulator space accommodates an air-operated accumulator furnished with a plug.

EFFECT: higher efficiency and stability, longer life.

1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей.The invention relates to engine building, in particular to diesel fuel supply systems.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является система подачи топлива дизеля, которая содержит насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак. Аккумулятор топлива включен в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель. К одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок. Другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку. Невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4...5 МПа (патент РФ №2215896, кл. F02M 47/02, 69/46, заявл. 30.04.2002, опубл. Б.И. №31 10.11.2003. - прототип).Of the known closest to the claimed technical essence and the achieved positive effect is a diesel fuel supply system, which contains a high pressure pump, sections of which are connected through pressure valves with high pressure pipelines and nozzles with a closed type, fuel accumulator, filters for rough and fine fuel purification , booster pump, low pressure pipelines, fuel tank. The fuel accumulator is included in the system for draining fuel leaked through the nozzle nozzles during injection, and is divided into two cavities between which the throttle is located. Drain pipelines from nozzles are connected to one cavity. The other cavity is connected through a non-return valve to the fuel tank. The non-return valve is adjusted to an opening pressure of at least 4 ... 5 MPa (RF patent No. 2215896, CL F02M 47/02, 69/46, claimed 30.04.2002, publ. BI No. 31 10.11.2003. - prototype).

При высокой эффективности известной системы подачи топлива дизеля ее недостатком является то, что при установке новых распылителей в форсунки отмечаются незначительные утечки топлива через прецизионные цилиндрические поверхности иглы и корпуса распылителя, После проведения технического обслуживания топливной аппаратуры системы подачи топлива и при длительных остановках дизеля, после пуска дизеля увеличивается время повышения давления в аккумуляторе до рабочего уровня, в результате чего в это время система питания функционирует не в оптимальном режиме.With the high efficiency of the known diesel fuel supply system, its disadvantage is that when new nozzles are installed in the nozzles, minor fuel leaks through the precision cylindrical surfaces of the needle and the atomizer body are observed. After the fuel equipment of the fuel supply system is serviced and during long shutdowns of the diesel engine after start-up diesel engine increases the time to increase the pressure in the battery to a working level, as a result of which at this time the power system is not functioning in optimal mode.

Изобретение решает задачу повышения эффективности, стабильности и увеличения срока эксплуатации системы подачи топлива.The invention solves the problem of increasing efficiency, stability and increasing the life of the fuel supply system.

Техническая задача решается за счет того, что система подачи топлива дизеля, содержащая насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак, при этом аккумулятор топлива включен в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель, причем к одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку, причем невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4...5 МПа. Конструкция невозвратного клапана предусматривает возможность регулирования верхнего предела давления топлива в аккумуляторе. Первая полость аккумулятора топлива соединена с линией низкого давления системы питания дизеля при помощи трубопровода через невозвратный клапан низкого давления, отрегулированный на давление открытия 0,03...0,05 МПа, а во второй полости аккумулятора топлива установлен пневматический аккумулятор с пробкой.The technical problem is solved due to the fact that the diesel fuel supply system containing a high pressure pump, sections of which are connected through pressure valves to high pressure pipelines and closed nozzles, a fuel accumulator, a booster pump, low pressure pipelines, a fuel tank, and a battery fuel is included in the system for draining fuel leaked through nozzle nozzles during injection, and is divided into two cavities, between which a throttle is placed, and connected to one cavity with drain pipelines from nozzles, and the other cavity is connected through a non-return valve to the fuel tank, and the non-return valve is adjusted to an opening pressure of at least 4 ... 5 MPa. The non-return valve design provides for the ability to control the upper limit of the fuel pressure in the battery. The first cavity of the fuel accumulator is connected to the low pressure line of the diesel power system by means of a pipe through a non-return valve of low pressure, adjusted to an opening pressure of 0.03 ... 0.05 MPa, and a pneumatic accumulator with a plug is installed in the second cavity of the fuel accumulator.

Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где показана схема заявляемой системы подачи топлива дизеля.The technical essence of the claimed invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the inventive diesel fuel supply system.

Система подачи топлива дизеля содержит насос высокого давления 1, трубопроводы высокого давления 2, форсунки закрытого типа 3, аккумулятор топлива 4, систему слива топлива 5, фильтр грубой очистки топлива 6, фильтр тонкой очистки топлива 7, подкачивающую помпу 8, трубопроводы низкого давления 9, топливный бак 10, сливные трубопроводы форсунок 11, первую полость аккумулятора топлива 12, вторую полость аккумулятора топлива 13, дроссель 14, невозвратный клапан 15, причем дроссель 14 имеет дросселирующее отверстие минимального размера, например диаметром 0,1-0,15 мм, трубопровод низкого давления 16, невозвратный клапан низкого давления 17, пневматический аккумулятор 18 с пробкой 19.The diesel fuel supply system comprises a high pressure pump 1, high pressure pipelines 2, closed nozzles 3, a fuel accumulator 4, a fuel drain system 5, a fuel pre-filter 6, a fuel fine filter 7, a booster pump 8, low pressure pipelines 9, fuel tank 10, drain lines of nozzles 11, first cavity of fuel accumulator 12, second cavity of fuel accumulator 13, throttle 14, non-return valve 15, and throttle 14 has a throttling hole of a minimum size, for example, diameter 0.1-0.15 mm, the low pressure pipe 16, a low-pressure non-return valve 17, a pneumatic accumulator 18 with a stopper 19.

Топливный объем аккумулятора включает топливный объем самого аккумулятора 4, топливные объемы сливных трубопроводов форсунок 11 и топливные объемы корпусов форсунок 3, в которых размещены пружины и нажимные штанги, а также объем пневматического аккумулятора 18. Топливная полость линии высокого давления включает топливный объем штуцера нагнетательного клапана топливного насоса, топливный объем трубопровода высокого давления, топливный объем топливоподающего канала форсунки и топливный объем подыгольной полости распылителя форсунки.The fuel volume of the accumulator includes the fuel volume of the battery 4 itself, the fuel volumes of the nozzle drain pipes 11 and the fuel volumes of the nozzle bodies 3, in which the springs and pressure rods are located, as well as the volume of the pneumatic accumulator 18. The fuel cavity of the high pressure line includes the fuel volume of the fuel pressure valve fitting pump, the fuel volume of the high pressure pipeline, the fuel volume of the fuel supply channel of the nozzle and the fuel volume of the needle room of the nozzle atomizer.

В связи с повышенным давлением топлива в надыгольных полостях форсунок при работе системы подачи топлива затяжку пружин форсунок, соответственно, уменьшают до оптимального уровня.Due to the increased fuel pressure in the nozzle cavities during the operation of the fuel supply system, the tightening of the nozzle springs, respectively, is reduced to the optimum level.

Система подачи топлива дизеля работает следующим образом.The diesel fuel supply system operates as follows.

При пуске дизеля, в случае отсутствия топлива в топливном аккумуляторе 4, топливо поступает в него по трубопроводу 16 из системы питания низкого давления через невозвратный клапан 17, отрегулированный на давление открытия 0,03...0,05 МПа. При этом для заполнения аккумулятора топливом из пневматического аккумулятора 18 выпускается избыток воздуха. При работе дизеля за счет протечек топлива через зазоры между запорными иглами и внутренними поверхностями отверстий в корпусах распылителей форсунок 3 поступает дополнительное количество топлива, в результате чего в топливном объеме аккумулятора повышается давление. Скорость нарастания давления в аккумуляторе зависит от состояния распылителей форсунок, а конкретно от их гидравлической плотностиWhen starting the diesel engine, in the absence of fuel in the fuel accumulator 4, the fuel enters into it through a pipe 16 from the low pressure power supply system through a non-return valve 17 adjusted to the opening pressure of 0.03 ... 0.05 MPa. Moreover, to fill the battery with fuel from the pneumatic accumulator 18, excess air is released. When the engine is running due to fuel leaks through the gaps between the locking needles and the inner surfaces of the holes in the nozzle atomizer bodies 3, an additional amount of fuel enters, as a result of which the pressure rises in the fuel volume of the accumulator. The rate of pressure buildup in the accumulator depends on the condition of the nozzle nozzles, and specifically on their hydraulic density

При достижении заданного давления топлива в топливном объеме аккумулятора невозвратный клапан 15 срабатывает и происходит сброс порции топлива через систему слива топлива 5 в топливный бак 10. Невозвратный клапан 15 обладает определенной инертностью, и сброс топлива происходит отдельными небольшими порциями, за счет чего во второй полости аккумулятора 13 возможно резкое снижение давления. Чтобы исключить данное явление, установлен пневматический аккумулятор 18, который позволяет демпфировать данный колебательный процесс. Также для устранения этого недостатка аккумулятор топлива 4 разделен на две части, между которыми установлен дроссель 14. Первая полость аккумулятора 12 соединяется сливными трубопроводами 11 с форсунками 3, а через невозвратный клапан 17 и трубопровод 16 с линией низкого давления топлива. Во второй полости аккумулятора 13 установлен пневматический аккумулятор 18 с пробкой 19 и невозвратный клапан 15. Такая конструкция аккумулятора топлива благодаря наличию дросселя 14 и пневматического аккумулятора 18 предотвращает резкие изменения давления топлива в первой полости аккумулятора 12 при периодических открытиях невозвратного клапана 15, а это стабилизирует процесс подачи топлива и работу дизеля.When the specified fuel pressure in the fuel volume of the battery is reached, the non-return valve 15 is actuated and a portion of fuel is dumped through the fuel drain system 5 to the fuel tank 10. The non-return valve 15 has a certain inertness and the fuel is dumped in separate small portions, due to which, in the second cavity of the battery 13 a sharp decrease in pressure is possible. To eliminate this phenomenon, a pneumatic accumulator 18 is installed, which allows damping this oscillatory process. Also, to eliminate this drawback, the fuel accumulator 4 is divided into two parts, between which a throttle is installed 14. The first cavity of the accumulator 12 is connected by drain pipelines 11 to nozzles 3, and through a non-return valve 17 and pipeline 16 to the fuel low pressure line. In the second cavity of the accumulator 13, a pneumatic accumulator 18 with a stopper 19 and a non-return valve 15 is installed. This design of the fuel accumulator, due to the throttle 14 and the pneumatic accumulator 18, prevents sharp changes in the fuel pressure in the first cavity of the accumulator 12 during periodic openings of the non-return valve 15, and this stabilizes the process fuel supply and diesel operation.

В топливной полости линии высокого давления после отсечки за счет работы нагнетательного клапана топливного насоса происходит разгрузка до определенного остаточного давления, которое зависит от величины объема разгрузки нагнетательного клапана. Низкие значения остаточного давления способствуют быстрому затуханию колебательных процессов в линии высокого давления после отсечки, а это снижает вероятность появления подвпрысков топлива. В связи с этим снижение остаточного давления после отсечки является необходимым условием для предотвращения подвпрысков.In the fuel cavity of the high pressure line after the cut-off due to the operation of the discharge valve of the fuel pump, unloading occurs to a certain residual pressure, which depends on the size of the discharge volume of the discharge valve. Low values of the residual pressure contribute to the rapid attenuation of the oscillatory processes in the high pressure line after the cutoff, and this reduces the likelihood of fuel injection. In this regard, a decrease in residual pressure after the cut-off is a necessary condition to prevent injection.

После отсечки за счет разности давлений происходят протечки топлива из топливного объема аккумулятора в топливную полость линии высокого давления через зазор между запорной иглой и внутренней поверхностью в корпусе распылителя форсунки. Эти протечки происходят при небольших перепадах давления, но сравнительно со временем процесса впрыскивания длительное время, в результате чего давление топлива в полости линии высокого давления перед началом следующего процесса впрыскивания повышается почти до давления топлива в аккумуляторе. Повышение начального давления топлива перед последующим впрыскиванием, как показывают многочисленные исследования, является весьма полезным, так как при этом повышаются качество и стабильность подачи топлива и рабочего процесса дизеля.After the cut-off due to the pressure difference, fuel leaks from the fuel volume of the accumulator into the fuel cavity of the high pressure line through the gap between the locking needle and the inner surface in the nozzle atomizer body. These leaks occur at small pressure drops, but compared with the injection process for a long time, as a result of which the fuel pressure in the cavity of the high-pressure line before the start of the next injection process rises to almost the fuel pressure in the accumulator. The increase in the initial fuel pressure before the subsequent injection, as shown by numerous studies, is very useful, since this improves the quality and stability of the fuel supply and the diesel working process.

Соединение аккумулятора топлива с линией низкого давления позволяет ускорить процесс заполнения полостей аккумулятора топливом после технического обслуживания системы подачи топлива дизеля и ускорения повышения давления при длительных остановках дизеля и распылителях форсунок с большой гидроплотностью (новых), а это приводит к ускорению процесса повышения начального давления топлива перед последующим впрыскиванием и установлению оптимального давления начала впрыскивания форсунками.The connection of the fuel accumulator with the low pressure line allows you to speed up the process of filling the battery cavities with fuel after maintenance of the diesel fuel supply system and accelerate the increase in pressure during prolonged shutdowns of the diesel engine and nozzles with high hydro-density nozzles (new), and this accelerates the process of increasing the initial fuel pressure before subsequent injection and the establishment of the optimal pressure of the beginning of the injection nozzles.

Воздушный аккумулятор кроме демпфирования колебательных процессов в топливном аккумуляторе служит также для выпуска воздуха из топливного аккумулятора после технического обслуживания системы подачи топлива.The air accumulator, in addition to damping oscillatory processes in the fuel accumulator, also serves to release air from the fuel accumulator after maintenance of the fuel supply system.

Возможны режимы работы системы подачи топлива, при которых протечки топлива через зазор в распылителе в противоположных направлениях будут равны. В этом случае давление топлива в аккумуляторе будет повышенным, но оно не будет достигать давления открытия невозвратного клапана, и форсунки будут работать как бессливные, но с тем же несколько ослабленным эффектом.There are possible modes of operation of the fuel supply system in which fuel leakages through the gap in the atomizer in opposite directions will be equal. In this case, the fuel pressure in the battery will be increased, but it will not reach the pressure of opening the non-return valve, and the nozzles will work as drainless, but with the same somewhat weakened effect.

Наличие невозвратного клапана исключает гидравлическое запирание форсунок независимо от конструкции и состояния нагнетательных клапанов топливного насоса, гидравлической плотности распылителей форсунок и режима работы системы подачи топлива.The presence of a non-return valve excludes hydraulic locking of the nozzles, regardless of the design and condition of the pressure valves of the fuel pump, the hydraulic density of the atomizers of the nozzles and the operating mode of the fuel supply system.

Величина топливного объема аккумулятора при сравнительно низких давлениях в нем, при которых сжимаемостью топлива и податливостью конструкции можно пренебречь, выбирается из конструктивных соображений, так как на процессы подачи топлива влияния оказать не может.The size of the fuel volume of the battery at relatively low pressures in it, at which the compressibility of the fuel and the ductility of the structure can be neglected, is chosen from design considerations, since it can not affect the fuel supply processes.

Нижний предел открытия невозвратного клапана 15 (4...5 МПа) выбран в связи с тем, что при таком давлении в топливной полости линии высокого давления к моменту последующего впрыскивания исчезают газовые пузырьки, состоящие из воздуха и паров топлива.The lower limit of the opening of the non-return valve 15 (4 ... 5 MPa) is selected due to the fact that at this pressure in the fuel cavity of the high-pressure line gas bubbles consisting of air and fuel vapor disappear by the moment of subsequent injection.

Установленный во второй полости аккумулятора топлива пневматический аккумулятор позволяет накапливать в нем воздух. Излишек воздуха удаляется посредством пробки 19.A pneumatic accumulator installed in the second cavity of the fuel accumulator allows air to accumulate in it. Excess air is removed through plug 19.

Предложенная система подачи топлива дизеля обеспечивает условия предотвращения появления подвпрысков после отсечки и повышение начального давления перед последующим впрыскиванием, что приводит к повышению стабильности и оптимизации процесса впрыскивания. Существенным преимуществом также является то обстоятельство, что система обеспечивает протечки топлива через зазор между запорной иглой и внутренней поверхностью в корпусе распылителя форсунки в двух противоположных направлениях: при впрыскивании - из подыгольной полости распылителя в надыгольную полость, а между впрыскиваниями - из надыгольной полости в подыгольную. Такие движения топлива очищают указанный зазор от возможных загрязнений механическими примесями и нагаром и практически исключают вероятность зависания игольчатого клапана распылителя по этой причине.The proposed diesel fuel supply system provides conditions for preventing the appearance of sub-injections after cut-off and an increase in the initial pressure before subsequent injection, which leads to increased stability and optimization of the injection process. A significant advantage is the fact that the system allows fuel to leak through the gap between the locking needle and the inner surface in the nozzle of the nozzle in two opposite directions: during injection, from the needle cavity of the nozzle into the needle cavity, and between injections, from the needle cavity to the needle. Such movements of the fuel clean the indicated gap from possible contaminants with mechanical impurities and soot and practically eliminate the likelihood of the needle valve hanging on the nozzle for this reason.

За счет регулирования давления невозвратным клапаном представляется возможность оптимизировать процесс подачи топлива.By regulating the pressure with a non-return valve, it is possible to optimize the fuel supply process.

Большим преимуществом предложенной системы подачи топлива дизеля следует считать возможность существенного снижения требований к гидроплотности распылителей форсунок при их изготовлении и эксплуатации.The great advantage of the proposed diesel fuel supply system should be considered the possibility of a significant reduction in the requirements for the hydraulic density of atomizer nozzles during their manufacture and operation.

Предложенная система подачи топлива без существенных переделок может быть реализована при модернизации штатных систем подачи топлива дизелей, и эффективность ее повышается по мере снижения гидроплотности распылителей форсунок в процессе эксплуатации дизеля.The proposed fuel supply system without significant alterations can be implemented during the modernization of standard diesel fuel supply systems, and its efficiency increases with the decrease in the density of nozzle atomizers during the operation of a diesel engine.

Claims (1)

Система подачи топлива дизеля, содержащая насос высокого давления, секции которого связаны через нагнетательные клапаны с трубопроводами высокого давления и с форсунками закрытого типа, аккумулятор топлива, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающую помпу, трубопроводы низкого давления, топливный бак, аккумулятор топлива, включенный в систему слива топлива, просочившегося через распылители форсунок при впрыскивании, и разделен на две полости, между которыми размещен дроссель, причем к одной полости присоединены сливные трубопроводы от форсунок, а другая полость подключена через невозвратный клапан к топливному баку, причем невозвратный клапан отрегулирован на давление открытия не ниже 4 - 5 МПа, отличающаяся тем, что первая полость аккумулятора топлива соединена с линией низкого давления топлива системы питания при помощи трубопровода через невозвратный клапан, отрегулированный на давление открытия 0,03 - 0,05 МПа, а во второй полости аккумулятора топлива установлен пневматический аккумулятор с пробкой.A diesel fuel supply system containing a high-pressure pump, sections of which are connected via pressure valves to high-pressure pipelines and to closed-type nozzles, a fuel accumulator, fuel coarse and fine filters, a booster pump, low-pressure pipelines, a fuel tank, and a fuel accumulator included into a system for draining fuel leaked through nozzle nozzles during injection, and is divided into two cavities, between which a throttle is located, with drain pipes connected to one cavity pipelines from the nozzles, and the other cavity is connected through the non-return valve to the fuel tank, and the non-return valve is adjusted to an opening pressure of at least 4 - 5 MPa, characterized in that the first cavity of the fuel accumulator is connected to the low pressure line of the fuel of the power system using a pipeline through the non-return a valve adjusted to an opening pressure of 0.03 - 0.05 MPa, and a pneumatic accumulator with a plug is installed in the second cavity of the fuel accumulator.