Система охлаждения форсунок дизеля

(5 Ц М,1 ЕНИ В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградское высшее инженерноеморское училище им. адм, С, О. Макарова(56) Авторское свидетельство СССРМ 1321894, кл. Р 02 М 53/00, 1983.(54) СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ФОРСУНОКДИЗЕЛЯ(57) Использование: двигателестроение, аименно топливные системы дизелей, Сущность изобретения: система содержит форсунки (1) с полостями охлаждения (3),которые установлены на дизель (2). В форИзобретение относится к двигат троению и направлено на упрощение к трукции системы охлаждения.Детали и узлы двигателей внутреннего сгорания испытывают значительные тепловые нагрузки и поэтому оборудованы системами охлаждения; Для оптимизации условий работы узлов, подверженных нагреву, применяется принудительное охлаждение. Система охлаждения форсунок дизеля содержит ряд форсунок с полостями охлаждения, каналы подвода и отвода охлаждающей среды, выполненные в форсунках, насос с всасывающим и напорным патрубками, трубопроводы подвода и отвода охлаждающей среды, соединенные одними концами с напорным и всасывающим патрубками насоса, а вторыми концами - с , каналами подвода и отвода охлаждающей среды, причем полость охлаждения форсун 1747737 А 1 сунках (1) выполнены каналы подвода (4) и отвода (5) охлаждающей среды, Канал подвода(4) первой форсунки (1) через трубопровод (6) подвода охлаждающей средысоединен с нагнетательным патрубком насоса (7), а каналы подвода (4) каждой последующей в ряду форсунки (1) соединены трубопроводами (8) с каналами отвода (5) каждой предыдущей форсунки (1) в ряду, канал отвода (5) последней в ряду форсунки (1) соединен трубопроводом (9) отвода с всасывающим патрубком насоса (7), образуя замкнутую систему охлаждения, Последовательное соединение полостей охлаждения форсунок позволяет упростить конструкцию системы охлаждения. 1 ил,ки соединена трубопроводами подвода и от- вода посредством каналов,Известна система охлаждения форсунки, в которой форсунка охлаждается топливом, прокачиваемым от системы высокого давления вне периода топливоподачи в цилиндр, для чего в каждой форсунке смонтирован переключающий золотниковый клапан., приводимый в действие давлением топлива от насоса высокого давлеНия соответствующего цилиндра. Охлаждающее топливо прокачивается через рорсунку отдельным насосом с электроприводом. При нарушении герметичности такой системы возрастает вероятность попадания охлаждающего топлива в цилиндр. Система усложняется из-за введейия для каждой форсунки перекл 1 очающего устройства и становится менее надежной.Известна система охлаждения форсунок дизеля, в которой охлаждение форсунки осуществляется топлйвом, отводимым через перепускной клапан от топливовпрыскивающей системы. При одинаковой конструкции Форсунок и равномерной .нагрузке цилиндров возможна неравномерная прокачка охлаждающей среды, зависящей от открытия клапанов, При нарушении герметичности охлаждающей полости также вероятно попадание охлаждающего топлива в цилиндо, а горячих газов наоборот в полость.Общим недостатком известных способов является стремление обеспечить требуемый малый и одновременно оптимальный по величине теплоотвод от форсунки системой, прокачивая жидкость с малой теплоемкостью, а именно топливо, создающее пожароопасность и предъявляющее из-эа этого дополнительные требования к надежности системы охлаждения, Индивидуальный подвод охлаждающей среды к каждой Форсунке усложняет конструкцию системы охлакдения, не обеспечивая абсолютного равенства потоков, При параллельном соединении форсунок" в систему достижение стабильности и равномерности распределения потоков сопряжено с затратой большей энергии на прокачку охлаждающей среды,Цель изобретения состоит в упрощении конструкции системы,Поставленная цель достигается тем, что нагнетательный патрубок насоса через трубопровод подвода охлаждающей среды соединен с каналом подвода охлаждающей среды первой Форсунки в ряду, канал подвода охлаждающей среды каждой последующей 4 орсунки в ряду соединен посредством трубопровода отвода охлакдающей среды с каналом отвода охлаждающей среды каждой предыдущей форсунки в ряду, а канал отвода последней форсунки в ряду соединен с всасывающим патрубком насоса, При последовательном включении Форсунок в систему давление, расход и скорость движения охлаждающей среды зада. ются в соответствии с потребностью в охлаждающей среде для теплоотвода и при этом через каждую форсунку прокачивается одинаковый по величине поток. Поэтому система может выполняться пожаробеэопасной водяной, имеющей меньший расход среды; чем топливная. Обоснованный оптимальный режим охлаждения задается единым для всех Форсунок, Нагрев жидкости на выходе из канала отвода предыдущей Форсунки настолько невелик, что она может подаваться в следующую Форсунку без применения промежуточного охлаждения. Обеспечение оптимального охлаждения требует меньшего расхода жидкости без предусматривания запаса, непременного при параллельном соединении форсунок в5 систему, вследствие чего можно применятьпрокачивающий насбс меньшей производительности и мощности, Сокращается состав и металлоемкость системы.На чертеже представлена принципи 10 альная схема системы охлаждения форсунок дизеля, например трехцилиндрового.Система охлаждений содержит ряд форсунок 1, установленных на дизеле 2 и снабженных полостями охлаждения 3 15 соединенными с каналами подвода 4 и отвода 5 охлаждающей среды. выполненными в форсунках 1, причем канал подвода 4 первой в ряду форсунки 1 через трубопровод б подвода охлаждающей среды соединен с 20 нагнетательным патрубком насоса 7. а каналы подвода 4 каждой последующей в ряду форсунки 1 соединены трубопроводами 8 с каналами отвода 5 каждой предыдущей форсунки 1 в ряду, канал отвода 5 последней 25 в ряду Форсунки 1 соединен трубопроводом9 отвода с всасывающим патрубком насоса 7, образуя замкнутую систему охлаждения,Охлаждающая среда подается насосом7 через трубопровод б подвода в канал под вода 4 первой в установленном на дизеле 2ряду Форсунки 1, поступает через ее охлаждающую полость 3, канал отвода 5 и через трубопровод 8 к каналу подвода 4 следующей в ряду Форсунки 1 и далее последова тельно через все форсунки 1 ряда, иэ каналаотвода 5 последней в ряду Форсунки 1 поступает по трубопроводу 9 отвода к всасывающему патрубку насоса 7, совершая циркуляцию по замкнутой системе охлажде ния форсунок.Трубопровод 8 конструктивно не отличается от используемых в известных системах охлаждения форсунок при их параллельном соединении, Он так же, кэ д 45 существующих системах, снабжен краником для удаления воздуха, попавшего ь систему, и для контроля качества охлаждающей среды. Форма трубопровода 8 приспособлена для соединения между со бой канала отвода 5 и канала подвода 4соседних в ряду Форсунок 1.Известно, что доля тепла, отводимого отфорсунки, составляет 0,3-0,6; в тепловом балансе двигателя, Это тепло отводится в 55 охлаждающую среду, впрыскиваемое топливо, в металл Форсунки и через него в цилиндровую крышку и окружающую среду.Исследования показали, что расходжидкости, предусмотренный конструкцией системы охлаждения Форсунок, превышает1747737 10 15 20 25 25 30 40 необходимый. Тепловой напор между отводом и подводом жидкости в форсунку не превышает 1 - 2 К и соизмерим с погрешностью измерителя, Например, температура охлаждающей воды на подводе и отводе форсунки двигателя ЯЕМТ-Реэбск 12 РС 2 400 (12 Ч Н 40/46) одинаковы между собой и совпадают с температурой фланцевой стороны корпуса форсунки. Тепло,подведенное к воде при проходе через охлаждающую полость распылителя, передается через стенку канала отвода в корпус форсунки, В двигателе МАМ К 77 57/80 Аз (7 ДКРН 57/80) также все тепло, переданное от распылителя к охлаждающей воде, отводится в корпус форсунки. Щи пятикратном сокращении расхода воды через одну форсунку с 250 до 50 кг/ч температуры на отводе и подводе воды продолжают оставаться одинаковыми между собой.На одну форсунку двигателя Зоег 680 56 (6 ДКРН 56/100) приходится номинальный расход 0,75 м /ч при напоре 34 м водяного столба. Перепад температуры между отводом и подводом воды к форсунке в 1 К появляется при сокращении расхода вдвое от номинального, Температура металла в точках контроля распылителя при этом не меняется. Перепад 5 К между отводом и подводом появляется при сокращении расхода водыв 12 раз,Расположенные вдоль двигателя трубопроводы подвода и отвода охлаждающей среды образуют конструктивный фактор неравномерности расхода по форсункам, соединенным в систему охлаждения параллельно, Эксплуатационный фактор неравномерности распределения обусловлен различным сопротивлением движению среды по параллельным трассам из-за разных условий теплообмена и величины нагрева, непосредственно в охлаждающих полостях Форсунок. Ввиду этого при параллельном соединении форсунок в систему расчетные давления, расход и скорость движения среды через них несколько завышаются с тем, чтобы гарантировать охлаждение при существующей неравномерности потоков. Избыточное охлаждение проявляется в повреждении распылителей форсунок низкотемпературной сернокислотной коррозией. Перегрев отдельной Форсунки вызывает дополнительное нарушение равномерности распределения потоков.При последовательном соединении форсунок вдвое сокращается протяжен ность соединительных трубопроводов на двигателе. Поэтому сопротивление движению среды в системе увеличивается не в соответствии с числом установленных надизеле форсунок, а наполовину. Энергия, затрачиваемая на прокачку охлаждающей среды, пропорциональна ее расходу и напору, 9/ =- К 0 Н, Для 6-цилиндрового двигателя, например напор при последовательном соединении форсунок, может возрасти в три раза, но при.этом в 6 раз сокращается расход среды. Согласно исследованиям для обеспечения равномерного распределения охлаждающей среды по форсункам при параллельном соединении их в систему расход в 2-5 раз больше оптимального. Поэтому при последовательном соединении достигается зкономия энергии, выражающаяся в сокращении мощности, затрачиваемой на привод циркуляционного насоса в 4-10 рэз, Напор также сокращается. В двигателях, имеющих два и более ряда цилиндров, охлаждающие полости форсунок каждого ряда соединяются последовательно.Предложенная система охлаждения форсунок дизеля обеспечивает:одинаковую величину расхода охлаждающей среды через каждую форсунку;расходохлаждающей среды сокращается в число раз; равное или превышающее количество форсунок, установленных на дизеле;почти во столько же раз сокращайтся затраты энергии на прокачку охлаждающей среды в системе;упрощается схема и сокращается металлоемкость системы охлаждения;облегчается выбор и поддержание оптимального.режима охлаждения во всех форсунках дизеля.Область применения системы охлаждения форсунок с последовательным соединением их охлаждающих полостей распространяется на все классы двигателей внутреннего сгорания, снабженными форсунками с принудительным охлаждением. Наибольшее снижение энергозатрат от ее внедрения ожидается на мощных главных судовых двигателях, Насос прокачки может иметь мощность привода не более 1 кВт вместо существующих 3-4 кВт, Обеспечение совершенно одинакового и оптимального расхода охлаждающей среды через каждую форсунку с поддержанием температуры распылителей на оптимальном уровне при упрощении конструкции системы охлаждения повышает надежность работы форсунок. Формула изобретенияСистема охлаждения форсунок дизеля, содержащая ряд форсунок с полостями охлаждения, каналы подвода и отвода охлаж-. дающей среды, выполненные в форсунках,1747737 ставитель А,Грихред М,Моргент Коррект Редактор М.Вас ва . равцова Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 2485 ВНИИПИ Госуд Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 101 насос с всасывающим и напорным патрубками, трубопроводы подвода и отвода охлаждающей среды, соединенные одними концами соответственно с напорным и всасывающим патрубками насоса, а вторыми концами - с каналами подвода и отвода охлаждающей среды, причем полость охлаждения соединена с трубопроводами подвода и отвода посредством каналов, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции, нагнетательный патрубок насоса через трубопровод подвода охлаждающей среды соединен с каналом подвода охлаждающей среды первой форсунки в ряду, канал подвода охлаждающей 5 среды каждой последующей форсунки в ря; ду соединен посредством трубопровода отвода охлаждающей среды с каналом отвода охлаждающей среды каждой предыдущей форсунки в ряду, а канал отвода последней 10 форсунки в ряду соединен с всасывающимпатрубком насоса.