Система топливоподачи для двс

007195 Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к производству топливных систем для подачи топлива в цилиндры двигателей, преимущественно с воспламенением от сжатия. Известны топливные системы [1, 2, 3], обеспечивающие подачу топлива в двигатель и содержащие подкачивающий насос, фильтры, насос высокого давления, трубопроводы, бак запорной жидкости, аккумулятор, распределительный трубопровод, форсунки по числу цилиндров двигателя, при этом каждая из форсунок содержит распылитель, иглу с гидровоздействием на нее и пружину. Такие топливные системы содержат дополнительную гидросистему, что значительно усложняет их конструкцию, а также требуют перед пуском создания в гидросистеме давления. Известны также топливные системы [1, 4, 5, 6, 7], содержащие подкачивающий насос, фильтры, насос высокого давления, трубопроводы, форсунки по числу цилиндров двигателя, при этом каждая из форсунок содержит распылитель, иглу, пружину. В таких системах гидравлическое воздействие на иглу обеспечивается посредством связи с каналом высокого давления. Таким образом, изменение давления подачи топлива в двигатель более соответствует современным требованиям, чем в описанных выше конструкциях топливных систем. Известна также топливная система, в которой напорная и сливная магистрали соединены через обратный клапан [8]. Такая топливная система представляет основу для большого количества технических решений, в том числе, защищенных патентами. Однако эти решения не удалось эффективно реализовать на практике из-за гидрозаклинивания иглы. Попытки улучшить характеристику впрыска привели к созданию топливной системы, содержащей форсунки со сливным устройством, снабженным обратным клапаном, запорную иглу, нагруженную пружиной, расположенной в надыгольной полости, нагнетательные трубопроводы для соединения форсунок с насосом, в котором сливное устройство одной форсунки сообщено с нагнетательным трубопроводом другой форсунки [9]. Недостатками данной топливной системы являются усложненное функционирование за счет введения длинных трубопроводов и все еще имеющее место гидрозаклинивание, а также необходимость внесения конструктивных изменений в клапаны насоса, что исключает применение таких топливных систем для двигателей, уже находящихся в эксплуатации, и влечет за собой серьезные изменения в производстве выпускаемой в настоящее время серийно и новой продукции. Задачей изобретения является создание системы топливоподачи для двигателя внутреннего сгорания, преимущественно дизеля, которая обеспечивала бы повышение общих технико-экономических и экологических параметров двигателя, упрощение и повышение удобства его эксплуатации, а также возможность модернизации топливных систем двигателей, находящихся в эксплуатации, с высокой унификацией по составляющим деталям для разных двигателей. В частности, система топливоподачи для ДВС должна иметь значительно более простую конструкцию и исключать, в тоже время, возможность возникновения упомянутого выше гидрозаклинивания иглы. Данную задачу авторы настоящего изобретения решили за счет увеличения давления открытия форсунки и давления окончания впрыска благодаря введению в топливную систему новых узлов при одновременном упрощении конструкции системы, а также благодаря новым оригинальным компоновочным решениям элементов топливной системы на двигателе. Поставленная задача решается, в частности, системой топливоподачи для ДВС, преимущественно дизеля, содержащей насос высокого давления, связанный магистралью питания с емкостью для топлива и нагнетательным трубопроводом, связанным, в свою очередь, с системой форсунок, каждая из которых включает полый корпус, в котором размещен распылитель с запорной иглой, нагруженной пружиной,расположенной в надыгольной полости корпуса форсунки и снабженной средством регулировки натяжения пружины, топливоподводящий канал, связанный с нагнетательным трубопроводом и полостью, и сливное устройство, связанное со сливным трубопроводом, причем между топливоподводящим каналом и сливной магистралью через надыгольную полость сформирован канал для слива топлива, а надыгольная полость форсунки выполнена с возможностью гидравлической регулировки давления в ней посредством обратного клапана, между входом и выходом которого расположен запорный элемент, за счет того, что обратный клапан установлен с возможностью связи его выхода со сливным трубопроводом. Предложенное решение по установке обратного клапана с возможностью связи его выхода со сливным трубопроводом, давление в котором значительно ниже давления, как в нагнетательном трубопроводе, так и в рабочем режиме в надыгольной полости, обеспечивает полное исключение эффекта гидрозаклинивания иглы независимо от компоновки и взаимосвязей других элементов топливной системы, режимов работы и продолжительности функционирования системы и других факторов. Связь выхода обратного клапана со сливным трубопроводом в различных формах реализации заявляемой системы топливоподачи может быть обеспечена различным образом. Так, в частности, предпочтительной может быть установка обратного клапана в средстве регулировки натяжения пружины, выполненном предпочтительно в виде винта, в корпусе форсунки, в штуцере сливного устройства. Все эти,а также все иные возможные в рамках заявляемой системы места размещения обратного клапана с одинаковым успехом позволяют полностью исключить возникновение эффекта гидрозаклинивания иглы.-1 007195 В описанных выше формах реализации, когда обратный клапан установлен непосредственно в каждой из форсунок, сливные трубопроводы форсунок предпочтительно соединены и связаны с магистралью питания насоса высокого давления. В тоже время, в некоторых формах реализации предпочтительной может быть установка обратного клапана непосредственно в сливном трубопроводе. В этих формах реализации возможны также различные компоновки обратного клапана, сливного трубопровода и сливного устройства. Так, в частности, сливные устройства форсунок могут быть соединены и связаны с входом обратного клапана, при этом выход обратного клапана связан с магистралью питания насоса высокого давления. Также вход обратного клапана может быть связан со сливным устройством соответствующей форсунки, при этом выходы обратных клапанов будут соединены между собой и связаны с магистралью питания насоса высокого давления. При этом выходы, по меньшей мере, части обратных клапанов могут быть связаны с впускным воздухопроводом двигателя и/или выходы, по меньшей мере, части обратных клапанов могут быть связаны с емкостью для топлива. Во всех описанных выше и других возможных формах реализации заявляемой системы запорный элемент обратного клапана может быть выполнен либо в виде пары шар-конус, либо в виде пары конусконус, либо в виде пары плоская шайба-плоскость. Также предпочтительными являются те формы реализации, в которых запорный элемент обратного клапана выполнен с возможностью регулировки давления запирания. Обратный клапан может быть также снабжен регулятором давления открытия, в частности, с электромагнитным приводом и программным управлением. Кроме указанных выше технических результатов некоторые из описанных форм реализации заявляемой системы топливоподачи дополнительно обеспечивают улучшение горения за счет внешнего смесеобразования (для формы реализации, когда выходы, по меньшей мере, части обратных клапанов связаны с впускным воздухопроводом двигателя) и улучшают эксплуатационные свойства в зимний период(для формы реализации, когда выходы, по меньшей мере, части обратных клапанов связаны с емкостью для топлива, т.е. происходит сброс нагретой части топлива в бак). Достоинства и преимущества заявляемой системы топливоподачи ниже будут описаны более подробно и пояснены со ссылкой на позиции чертежей, на которых представлены некоторые из возможных предпочтительных, но не ограничивающих примерах реализации, в частности фиг. 1 - форма реализации, в которой обратный клапан установлен в винте регулировки натяжения пружины; фиг. 2 - форма реализации, в которой обратный клапан установлен в корпусе штуцера сливного устройства; фиг. 3 - варианты формы реализации, в которой обратный клапан установлен непосредственно в сливном трубопроводе (при подключении слива из обратного клапана к топливному насосу, воздухопроводу, топливному баку). На фиг. 1 схематично изображена топливная система, в которой обратный клапан установлен в винте регулировки натяжения пружины. Топливная система содержит насос высокого давления 1, нагнетательные трубопроводы (трубопроводы высокого давления) 2, форсунки 3, которые посредством сливных устройств 4 связаны со сливными трубопроводами 5. Обратный клапан 6 установлен в винте 7 натяжения пружины 8. Система топливоподачи включает также топливоподкачивающий насос 9, питающий топливопровод 10 и бак для топлива 11. На фиг. 2 схематично изображена топливная система, аналогичной компоновки, но в которой обратный клапан 6 установлен в штуцере 12 сливного устройства 4. Топливная система, как и в описанном выше случае, содержит насос высокого давления 1, нагнетательные трубопроводы (трубопроводы высокого давления) 2, форсунки 3, которые посредством сливных устройств 4 связаны со сливными трубопроводами 5. Система топливоподачи включает также топливоподкачивающий насос 9, питающий топливопровод 10 и бак для топлива 11. На фиг. 3 схематично изображена топливная система, в которой обратный клапан 6 установлен непосредственно в сливном трубопроводе 5 при различных вариантах подключения слива из обратного клапана 6. Обратный клапан 6, выполненный в данном случае как обособленный узел, в различных вариантах, изображенных пунктирной линией, присоединен выходом к воздухопроводу 13, или к топливному баку 11, или топливоподкачивающему насосу 9. Работает заявляемая система топливоподачи следующим образом. При подаче давления от насоса 1 высокого давления по топливопроводам 2 высокого давления к форсункам 3 топливо поступает в цилиндры двигателя (на чертежах не изображены). Давление начала впрыскивания определяется натяжением пружины 8, которое регулируется, в частности, при помощи винта 7. Конструкции большинства форсунок таковы, что часть топлива просачивается в сливное устройство 4. Встроенный в регулировочный винт 7 (фиг. 1) обратный клапан 6 позволяет поднять давление начала и окончания впрыскивания за счет добавления усилия от давления жидкости к усилию давления пружины. Обратный клапан 6 можно отрегулировать на различное давление открытия для дальнейшего-2 007195 направления просочившегося топлива по сливным трубопроводам 5, например, в топливный бак 11. Обратный клапан 6 (фиг. 2) может быть встроен также непосредственно в сливное устройство 12. В этом случае путем простой замены сливного устройства 4 с серийного на заявляемое появляется возможность значительно улучшить эксплуатационные свойства уже эксплуатируемой машины, в частности, за счет исключения эффекта гидрозаклинивания иглы. Варианты подключения выхода обратного клапана 6, выполненного как обособленный узел, представлены на фиг. 3. Единственный обратный клапан 6 подключен входом к сливным трубопроводам 5 каждой из форсунок 3. Выход обратного клапана 6 подключен либо к топливному баку 11, либо к воздухопроводу 10, либо к подкачивающему насосу 9. Также возможно включение обратного клапана 6 по рядам цилиндров или в иной комбинации, что позволяет выбирать оптимальное решение под конкретный двигатель. Данные варианты позволяют уменьшить число используемых обратных клапанов, улучшить рабочий процесс двигателя, снизить энергозатраты на наполнение насоса высокого давления. В описываемых системах топливоподачи обратные клапаны выполняются с высокой степенью унификации по всем вариантам исполнения: в корпусе регулировочного винта, в сливном устройстве и в виде обособленного узла. Данные системы топливоподачи могут быть установлены в двигателях с высокими требованиями по токсичности и дымности отработавших газов. Использование в ДВС заявляемых систем топливоподачи позволяет повысить технико-экономические и экологические параметры двигателя, упростить его эксплуатацию. При этом все описанные выше и другие возможные формы реализации системы топливоподачи в сравнимой степени обеспечивают достижение указанных выше технических результатов. Источники информации 1. Трусов В.И., Дмитриенко В.П., Масляный Г.Д. Форсунки автотракторных дизелей. -M.: Машиностроение, 1977, с. 18, 19. 2. Астахов И.В., Ховах M.С., Аннаев Я.Н. Гидрозапорная дизельная форсунка с управляемым впрыском топлива// Труды МАДИ. Автомобили и двигатели внутреннего сгорания. M.: Изд. МАДИ.-1972.Вып. 40, с. 44-49. 3. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов.- M.: Легион-Автодата, 2004, с. 344, ил. 4. Авторское свидетельство СССР 315778. Форсунка с гидравлическим запиранием. Пинский Ф.И., Абрамов C.A., Никонов Г.В. Бюл.29, 1971. 5. Авторское свидетельство СССР 798340. Форсунка с гидравлическим запиранием иглы. Пинский Ф.И., Никитин Е.А., Никонов Г.В., Бюл.3, 1981. 6. Авторское свидетельство СССР 675199. Форсунка с гидравлическим запиранием иглы. Пинский Ф.И., Куянов Ю.Ф. Бюл.27, 1979. 7. Авторское свидетельство СССР 355378. Форсунка для впрыска топлива С.Г. Роганов, А.К. Каракаев. Бюл.31 1972. 8. Патент США 3948446, кл. 239-420, опубл. 1976 г. 9. Авторское свидетельство СССР 1030571. Топливная система для дизеля. А.К. Каракаев, Ж.М. Садвакасов, Б.М. Кривенко, З.М. Ройфберг. Бюл 27 1983 г. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система топливоподачи для ДВС, преимущественно дизеля, содержащая насос высокого давления, связанный магистралью питания с емкостью для топлива и нагнетательным трубопроводом, связанным, в свою очередь, с системой форсунок, каждая из которых включает полый корпус, в котором размещен распылитель с запорной иглой, нагруженной пружиной, расположенной в надыгольной полости корпуса форсунки и снабженной средством регулировки натяжения пружины, топливоподводящий канал, связанный с нагнетательным трубопроводом и полостью, и сливное устройство, связанное со сливным трубопроводом, причем между топливоподводящим каналом и сливной магистралью через надыгольную полость сформирован канал для слива топлива, а надыгольная полость форсунки выполнена с возможностью гидравлической регулировки давления в ней посредством обратного клапана, между входом и выходом которого расположен запорный элемент, отличающаяся тем, что обратный клапан установлен с возможностью связи его выхода со сливным трубопроводом. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан установлен в средстве регулировки натяжения пружины, выполненном, предпочтительно, в виде винта. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан установлен в корпусе форсунки. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан установлен в штуцере сливного устройства. 5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что сливные трубопроводы форсунок соединены и связаны с магистралью питания насоса высокого давления. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан установлен в сливном трубопроводе.-3 007195 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что сливные устройства форсунок соединены и связаны с входом обратного клапана, при этом выход обратного клапана связан с магистралью питания насоса высокого давления. 8. Система по п.6, отличающаяся тем, что вход обратного клапана связан со сливным устройством соответствующей форсунки, при этом выходы обратных клапанов соединены между собой и связаны с магистралью питания насоса высокого давления. 9. Система по любому из пп.7 или 8, отличающаяся тем, что выходы по меньшей мере части обратных клапанов связаны с впускным воздухопроводом двигателя. 10. Система по любому из пп.7-9, отличающаяся тем, что выходы по меньшей мере части обратных клапанов связаны с емкостью для топлива. 11. Система по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что запорный элемент обратного клапана выполнен в виде пары шар-конус. 12. Система по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что запорный элемент обратного клапана выполнен в виде пары конус-конус. 13. Система по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что запорный элемент обратного клапана выполнен в виде пары плоская шайба-плоскость. 14. Система по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что запорный элемент обратного клапана выполнен с возможностью регулировки давления запирания. 15. Система по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что обратный клапан снабжен регулятором давления открытия, в частности, с электромагнитным приводом и программным управлением.