Способ переоборудования эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками

(51) 02 57/00 (2006.01) 02 61/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ снятием характеристик эксплуатируемой топливной системы дизеля бессливными форсунками на безмоторном стенде до установки форсунок на дизель. Переоборудованная эксплуатируемая топливная система дизеля с бессливными форсунками обладает новизной, имеет изобретательский уровень и промышленно применима в дизелях, используемых в самых различных областях человеческой деятельности, т. е. на автотракторных, тепловозных,судовых, танковых и других дизелях военноинженерного назначения, путм переоборудования эксплуатируемой топливной системы дизеля согласно защищаемому техническому решению. Переоборудованная эксплуатируемая топливная система дизеля с бессливными форсунками позволяет работать на всех видах топлив (на дизельном и ракетном топливах, бензине и даже на газовом конденсате), т. е. дизель становится всеядным, что особенно перспективно использовать в танковых и других дизелях военно-инженерного назначения.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПЕРЕОБОРУДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТИРУЕМОЙ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ С БЕЗДРЕНАЖНЫМИ ФОРСУНКАМИ(57) Изобретение относится к дизелям, широко используемым в различных отраслях человеческой деятельности, и предназначено для впрыскивания топлива в дизель. Технический результат - повышение наджности и обеспечение работоспособности эксплуатируемой топливной системы дизеля на всех возможных режимах,осуществление проверки работоспособности форсунки и испытаний со Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для впрыскивания топлива в дизель. Известна форсунка бездренажная 1. Предпатент 17117 А К. МКИ 0261/00. Дренажсыз брккш Форсунка бездренажная. А.К.Каракаев ПГУ им. С.Торайгырова.-2004/099.1 Млмд.-Заявл. 28.01.2004 Жариял.-Опубл 15.03.2006 // Бюл. -2006.- 3, содержащая корпус с надыгольной полостью и с выходящим на наружную поверхность каналом,перекрытым уплотнительным эластичным элементом, выполненным в виде шарика или пробки, размещнным и герметично прижатым в гнездо на наружной поверхности корпуса хомутом штуцера нагнетательного трубопровода. Эта форсунка 1 является основой для переоборудования прототипа. Ближайшим прототипом является эксплуатируемая топливная система с бездренажной форсункой 2. А.с. 1208293 СССР, МКИ 4 02 61/00. -1986. Б.И. -4. Форсунка содержит корпус, внутри которого выполнена надыгольная полость, а на наружной поверхности - кольцевая канавка, которая по меньшей мере одним каналом сообщена с надыгольной полостью и в которой размещено по крайней мере одно уплотнительное эластичное кольцо, причм надыгольная полость сообщена с подыгольной полостью через обратный клапан в корпусе распылителя, что усложняет конструкцию и ухудшает наджность работы распылителя и бездренажной форсунки. Недостатком прототипа является также невозможность проверки уплотнения надыгольной полости и работоспособности бездренажной форсунки, невозможность проведения испытаний со снятием характеристик топливной системы с указанной бездренажной форсункой на безмоторном стенде, так как не предусмотрено уплотнение и проверка уплотнения надыгольной полости до установки бездренажной форсунки на дизель, что на практике выполняется до установки форсунки на дизель. Невозможно также проверить качество уплотнения бездренажной форсунки и после установки е на дизель. Кроме того, бездренажная форсунка неработоспособна из-за гидрозаклинивания иглы при работе на режимах холостого хода, малых нагрузок и частот вращения,так как, несмотря на наличие обратного клапана,линия высокого давления не разгружается в периоды между циклами впрыска топлива. Сущность изобретения заключается в следующем. Технический результат - повышение наджности и обеспечение работоспособности эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками на всех возможных в эксплуатации режимах,осуществление проверки работоспособности бездренажной форсунки и испытаний со снятием характеристик эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками на безмоторном стенде до установки форсунок на дизель. Техническийрезультатдостигается тем, что в способе переоборудования эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками,2 содержащей бездренажную форсунку с корпусом, с надыгольной полостью и с выходящим на наружную поверхность корпуса каналом,перекрытым уплотнительным эластичным элементом, проставку,иглу и корпус распылителя, прижатые к корпусу накидной гайкой, соединнные с корпусами форсунок нагнетательными трубопроводами секции топливного насоса с нагнетательными клапанами,заключающийся в том, что демонтируют и разбирают форсунку, нагнетательные клапаны топливного насоса, а затем собирают форсунку,нагнетательные клапаны топливного насоса и монтируют их на дизель, заглушают наглухо топливный канал в штуцере корпуса форсунки,герметично прижимая конусный наконечник к конусному гнезду в штуцере гайкой нагнетательного трубопровода, заглушают также канал, выходящий на наружную поверхность корпуса и находящийся в форсуночном колодце при установке форсунки на дизель, винтом с прокладкой, затем выполняют гнездо с каналом от надыгольной полости, выходящий на наружную поверхность корпуса, располагая диаметрально противоположно к каналу подвода топлива от нагнетательного трубопровода, а уплотнительный эластичный элемент выполняют в виде шарика или пробки, размещают и герметично прижимают в гнездо на наружной поверхности корпуса форсунки хомутом штуцера нагнетательного трубопровода,после чего, аннулируя проставку, иглу и корпус распылителя с обратным клапаном, прижимают новые проставку, иглу и корпус распылителя без обратного клапана к корпусу форсунки накидной гайкой и производят разгерметизацию нагнетательных клапанов, выполняя каналы в виде пазов на сдлах выше разгрузочного пояска или на запорных органах нагнетательных клапанов. Способ отличается тем, что заглушают наглухо топливный канал в штуцере корпуса форсунки,герметично прижимая конусный наконечник к конусному гнезду в штуцере гайкой нагнетательного трубопровода, заглушают также канал, выходящий на наружную поверхность корпуса и находящийся в форсуночном колодце при установке форсунки на дизель винтом с прокладкой,затем выполняют гнездо с каналом от надыгольной полости, выходящий на наружную поверхность корпуса, располагая диаметрально противоположно к каналу подвода топлива от нагнетательного трубопровода, а уплотнительный эластичный элемент выполняют в виде шарика или пробки,размещают и герметично прижимают в гнездо на наружной поверхности корпуса форсунки хомутом штуцера нагнетательного трубопровода, после чего,аннулируя проставку, иглу и корпус распылителя с обратным клапаном, прижимают новые проставку,иглу и корпус распылителя без обратного клапана к корпусу форсунки накидной гайкой и производят разгерметизацию нагнетательных клапанов,выполняя каналы в виде пазов на сдлах выше разгрузочного пояска или на запорных органах нагнетательных клапанов. Таким образом, совокупность существенных признаков является новой. Сравнение с аналогами, прототипом и другими техническими решениями в области двигателестроения не позволило выявить в них признаки, отличающие защищаемое изобретение от прототипа, т.е. техническое решение имеет изобретательский уровень. В прототипе надыгольная полость бездренажной форсунки становится замкнутой только после установки е на дизель, когда в форсуночном колодце дизеля уплотнительное эластичное кольцо деформируется. Однако до установки форсунки на двигатель топливную систему с бездренажными форсунками необходимо отрегулировать и испытать со снятием характеристик эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками,т.е. с форсунками с замкнутыми надыгольными полостями, на безмоторном стенде, так как давление в замкнутых надыгольных полостях (Рнп) существенно влияет на характеристики топливной системы и на работоспособность бездренажной форсунки, топливной системы и всего дизеля. Если между впрысками не разгружать замкнутую надыгольную полость, соединяя е с линией всасывания, то наступает гидрозаклинивание иглы форсунки из-за резкого повышения Рнп. В топливной системе уплотнительный эластичный элемент выполняют в виде шарика или пробки, размещают и герметично прижимают в гнездо на наружной поверхности корпуса форсунки хомутом штуцера нагнетательного трубопровода, в результате чего надыгольная полость становится замкнутой до установки форсунки на двигатель. Следовательно, бездренажную форсунку можно проверять (и проверяется) на работоспособность и герметичность уплотнения как на дизеле, так и безмоторной установке. Можно снять и характеристики эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками на безмоторном стенде, когда Рнп изменяется в зависимости от режима работы. От Рнп зависит и давление начала впрыскивания топлива (Рфо),причм Рфо от суммарного действия пружины и давления топлива в замкнутой надыгольной полости можно определить по способу 3. А.с. 1086206 СССР. М. Кл. 02 М 65/00. Устройство для определения давления начала впрыска топлива/А.К. Каракаев, Б.М. Кривенко и З.М. Ройфберг ПИИ и АМПО им.съезда КПСС. - 3220779/25-06 Заявл. 15.12.1980 Опубл. 15.04.1984// Бюл. -1984.14. Для обеспечения повторяемости всех последующих циклов, т.е. работоспособности топливной системы дизеля с бездренажными форсунками,нагнетательные клапаны разгерметизированы, что разгружает надыгольную полость между впрысками. Прижатие штуцера нагнетательного трубопровода хомутом к корпусу форсунки используется американской фирмойв тонкокорпусных форсунках 4. Тонкокорпусная форсунка//Поршневые и газотурбинные двигатели Экспресс-информация, 1984. -10. - Реф. 57. - С. 12-16, рис. 1. На фиг.1 приведена схема эксплуатируемой топливной системы дизеля с бездренажными форсунками после переоборудования, на фиг.2 схема варианта разгерметизированного нагнетательного клапана с уплотнительными конусами на седле и запорном органе на фиг.3 представлен узелиз фиг.1 при собранной форсунке на фиг. 4 представлен узелдо установки хомута штуцера на фиг. 5 - сечение А-А из фиг.3. После переоборудования топливная система содержит бездренажную форсунку с корпусом 1,внутри которого выполнена надыгольная полость 2,проставку 3, иглу 4 и корпус распылителя 5,прижатые к корпусу 1 накидной гайкой 6. Уплотнительный эластичный элемент 7 в виде шарика или пробки герметично прижат в гнездо на наружной поверхности корпуса форсунки хомутом 8 штуцера 9 нагнетательного трубопровода 10 и перекрывает канал 11,расположенный диаметрально противоположно к каналу 12 и соединнный сверлением 13 с надыгольной полостью 2, сообщнный через зазор между иглой 4 и корпусом распылителя 5 с подыгольной полостью 14, а последняя через каналы 15-17, 12 и нагнетательный трубопровод 10 сообщн с полостью 18 штуцера 19 топливного насоса 20,снабжннного нагнетательным клапаном,состоящим из седла 21 и запорного органа 22. Полость 18 сообщена с полостью 23 между седлом и клапаном выше разгрузочного пояска 24 с помощью каналов, выполненных, по крайней мере, в виде одного паза 25 на седле 5 или в виде, по крайней мере, одного паза 26 на клапане 22. Полость 23 через зазор между разгрузочным пояском 24 и седлом 21, через каналы 27 между перьями 28 запорного органа и седла соединена с надплунжерной полостью 29. Седло 21 прижимается штуцером 19 через уплотнительную прокладку 30 к втулке 31 плунжера топливного насоса 20. Канал 32 заглушается винтом 33 с прокладкой 34. Проставка и распылитель с обратным клапаном, имевшие место в прототипе аннулированы, а в настоящем техническом решении предусмотрены новые проставка 3 и распылитель,образующий прецизионную пару, состоящую из иглы 4 и корпуса распылителя 5 без обратного клапана. Топливный канал в штуцере 35 форсунки заглущн наглухо конусным наконечником 36 к конусному гнезду в штуцере гайкой 37. Гнездо для уплотнительного эластичного элемента в виде шарика или пробки выполнено глубинойи диаметром(фиг.4). После прижатия уплотнительный эластичный элемент в виде шарика 7 деформируется. Размеры гнезда (глубина и диаметр) выбраны таким образом,что степень сжатия уплотнительного эластичного элемента 7 по сечению составляет 35-60 по диаметру гнезда. Такая степень сжатия позволяет уплотнять неподвижное соединение при действии дизельного топлива, находящегося под давлением до 20 МПа. Испытания топливной системы дизеля с бездренажными форсунками показали, что давление 3 в замкнутой надыгольной полости 2 не превышает 6 МПа. Уплотнительный эластичный элемент 7 уплотняет канал 11 и переоборудованная эксплуатируемая топливная система работает с бездренажными форсунками. Топливная система работает следующим образом. При работе насоса давление в надплунжерной полости 29 повышается. Когда оно станет больше остаточного давления в нагнетательном трубопроводе (Ро), топливо через зазоры между седлом и разгрузочным пояском 4 клапана 3 поступает в полость 23, далее через каналы 25 на седле 21 (фиг.1) или через каналы 26 на клапане 22 (фиг.2) попадает в полость 18 штуцера 19, повышая давление в ней и в нагнетательном трубопроводе, т.е. происходит подпитка нагнетательного трубопровода и рабочей полости форсунки до начала подъма нагнетательного клапана. Как только усилие от давления топлива на клапан снизу превысит усилие от воздействия давления топлива и пружины начнет подниматься клапан 22. Когда разгрузочный поясок выйдет из канала гнезда, к форсунке пойдет интенсивная волна давления. Часть топлива через зазор в распылителе поступает в надыгольную полость 2, повышая давление в ней, что приводит к росту и давления начала впрыскивания топлива(Рфо). Движение иглы вверх также вызывает рост давления в надыгольной полости 2. Когда давление в подыгольной полости 14 становится равным Рфо,игла поднимается и топливо впрыскивается в цилиндр двигателя. В периоды между впрысками после посадки иглы 4 и клапана 22 топливо, сжатое в надыгольной полости, перетекает через зазор в распылителе в рабочую полость форсунки и далее по нагнетательному трубопроводу через каналы 25 или 26 попадает в полость 23, откуда через зазор между седлом и разгрузочным пояском поступает в надплунжерную полость 29, сообщнной с линией низкого давления. Это способствует понижению давления в надыгольной полости к началу последующего цикла впрыска и полностью устраняет гидрозаклинивание иглы,т.е. обеспечивается стабильность процесса впрыска,повышая наджность работы топливной системы и дизеля. Для проверки и регулировки форсунки выворачивают гайку 9. При создании давления в надыгольной полости порядка 0.1-0,2 МПа уплотнительный упругий эластичный элемент вытесняется из гнезда, в результате чего надыгольная полость сообщается с атмосферой, т. е. топливная система будет работать со сливом утечек топлива из форсунок. При этом игла будет нагружена только пружиной, т.е. можно проверить форсунку на Рфо без учта влияния Рнп а с помощью 3 можно определить Рфо при разных Рнп и оценить влияние Рнп на Рфо. Одним из важнейших преимуществ топливной системы является возможность испытания со снятием характеристик эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками на 4 безмоторном стенде до установки бездренажных форсунок на дизель, так как Рнп влияет не только на Рфо, но и на характеристики всей топливной системы, а следовательно, и дизеля в целом, что невозможно сделать в прототипе, когда форсунка становится бездренажной только после е установки на дизель. Одновременно можно проверить герметичность уплотнения форсунок до установки их на дизель, а также на дизеле как во время установки форсунок, так и во время эксплуатации дизеля. Облегчается проверка на герметичность надыгольной полости бессливной форсунки дизеля,причм в случае необходимости замена уплотнительного элемента упрощается и качество уплотнения находится под постоянным контролем. Техническое решение повышает наджность работы бездренажных форсунок,топливной системы и дизеля, позволяет провести проверку работоспособности бездренажных форсунок и топливной системы как на двигателе, так и на безмоторной установке, до установки форсунок на дизель позволяет уплотнить надыгольную полость,проверить е на герметичность,снять характеристики эксплуатируемой топливной системы дизеля с бездренажными форсунками при различных Рнп в зависимости от режима работы,упростить и снизить расход упругого уплотнительного эластичного элемента,т.е. защищаемое техническое решение промышленно применимо. Таким образом, способ обладает новизной, имеет изобретательский уровень и промышленно применим в дизельных двигателях, используемых в самых различных областях человеческой деятельности, т. е. на автотракторных, тепловозных,судовых, танковых и других дизелях военноинженерного назначения, путм переоборудования эксплуатируемой топливной системы согласно техническому решению. Переоборудованная эксплуатируемая топливная система дизеля с бездренажными форсунками позволяет работать на всех видах топлив (на дизельном и ракетном топливах, бензине и даже на газовом конденсате),т.е. дизель становится всеядным, что особенно перспективно использовать в танковых и других дизелях военно-инженерного назначения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переоборудования эксплуатируемой топливной системы с бездренажными форсунками,содержащий бездренажную форсунку с корпусом, с надыгольной полостью и с выходящим на наружную поверхность корпуса каналом,перекрытым уплотнительным эластичным элементом, проставку,иглу и корпус распылителя, прижатые к корпусу накидной гайкой, соединнные с корпусами форсунок нагнетательными трубопроводами секции топливного насоса с нагнетательными клапанами,заключающийся в том, что демонтируют и разбирают форсунку, нагнетательные клапаны топливного насоса, а затем собирают форсунку, 30971 нагнетательные клапаны топливного насоса и монтируют их на дизель, отличающийся тем, что заглушают наглухо топливный канал в штуцере корпуса форсунки, герметично прижимая конусный наконечник к конусному гнезду в штуцере гайкой нагнетательного трубопровода, заглушают также канал, выходящий на наружную поверхность корпуса и находящийся в форсуночном колодце при установке форсунки на дизель винтом с прокладкой,затем выполняют гнездо с каналом от надыгольной полости, выходящий на наружную поверхность корпуса, располагая диаметрально противоположно к каналу подвода топлива от нагнетательного трубопровода, а уплотнительный эластичный элемент выполняют в виде шарика или пробки,размещают и герметично прижимают в гнездо на наружной поверхности корпуса форсунки хомутом штуцера нагнетательного трубопровода, после чего,аннулируя проставку, иглу и корпус распылителя с обратным клапаном, прижимают новую проставку,иглу и корпус распылителя без обратного клапана к корпусу форсунки накидной гайкой и производят разгерметизацию нагнетательных клапанов,выполняя каналы в виде пазов на сдлах выше разгрузочного пояска или на запорных органах нагнетательных клапанов.