Система подачи топлива в дизель

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам топливоподачи дизелей. Система содержит сливной топливопровод, являющийся продолжением линии высокого давления (ЛВД) и связанный через управляемый клапан со сливом топлива. Управляемый клапан имеет электромагнитный привод и установлен с возможностью открытия в сторону форсунки. Перед впрыском управляемый клапан открыт. Насос подает топливо в ЛВД и форсунку, откуда оно сливается по сливному топливопроводу и через управляемый клапан, закрытие которого определяет момент начала впрыска. Следовательно, в ЛВД перед впрыском создается и начальное давление и начальная скорость топлива, за счет которой в момент закрытия клапана образуется обратная волна, момент воздействия которой на форсунку синхронизирован с движением прямой волны от плунжера насоса. Открытие управляемого клапана осуществляется за счет отсасывающего хода нагнетательного канала, выполненного с разгрузочным пояском, а удержание его открытым за счет наличия питания на обмотке электромагнита. Управление подачей осуществляется от электронного блока управления, связанного с задатчиком фазы начала впрыска. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (5,)5 Г 02 М 55/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21 ) 4343224/25-06 (22) 23.11.87 (46) 07. 03,90. Бюл. ¹ 9 (71 ) Унив ер сит ет дружбы народов им,Патриса Лумумбы (72) Н,Н.Патрахальцев, B.Ã.Ïàâëþêîâ, И.Ю,Олесов и О.В.Камышников (53) 621.436,038,5 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹- 957699, кл, 46 с, 103,. 1957, (54) СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ (57) Изобретение относится к дизелестроению,-в частности к системам . топливоподачи.дизелей, Цель — интенсификация впрыска. Система содержит сливной топливопровод, являющийся продолжением линии высокого давления (ЛВД) и связанный через управляемый клапан со сливом топлива, Управляемый клапан имеет электромагнитный привод и установлен с возможностью открытия в сторону форсунки. Перед впрыском управляемый клапан открыт.

Изобретение относится к дизелестроению, а точнее к системам топливоподачи дизелей, Цель изобретения — повы»пение интенсивности впрыскивания путе " создания в линии высокого давления начальной скорости топлива.

На фиг.1 показана схема системы с блоком управления; на фиг, 2 — схема блока управления; на фиг. 3 — вариант выполнения плунжера топливного насоса высокого давления (ТНВД); на фиг. 4 - вариант выполнения блока управления; на фиг. 5 — график зависимостей хода плунжера g, скорости его

Насос подает топливо в ЛВД н форсунку, откуда оно сливается по сливному топливопроводу и через управляемый клапан, закрытие которого определяет момент начала впрыска. Следовательно, в ЛВД перед впрыском создается и начальное давление и начальная скорость топлива, за счет которой в момент закрытия клапана образуется обратная волна, момент воздействия которой на форсунку синхронизирован с движением чрямой волны от плунжера насоса. Открытие управляемого клапана осуществляется за счет отсасывающего хода нагнетательного канала, выполненного с разгрузочньи пояском, а удержание его открытым— за счет наличия питания на обмотке электромагнита, Управление подачей осуществляется от электронного блока управления, связанного с задатчиком фазы начала впрыска, 2 з,п. ф-лы, 7 ил. и законов подачи топлива — ——

dQ» (Щ 6(( и — - от угла с поворота вала; с(( (Щ» Ж (- — — - и — — — соответственно заdq - dq коны подачи без использования началь-! ной скорости и с использованием эффекта интенсификации впрыска благодаря начальной скорости); на фиг,6— график изменения напряжений в системе управления, на фиг.7 — график изменения во времени управляющих сиг-! налов и давлений топлива в линии высокого давления (ЛВД).

1548497

- Система содержит ТНВД 1, плунжер

2 которого не имеет. привода от рейки (отсутствует рейка регулирования подачи), Плунжер 2 имеет постоянную высоту h образующей между верхней кромкой 3, определяющей начало нагнетательного хода, и отсечной кромкой 4, определяющеч момент отсечки подачи. Плунжер 2 может йметь скошен- 10 ную верхнюю кромку 3 (фиг.3) и параллельную ей (эквидистантную) отсечную кромку 4, так что величина образующей h остается постоянной, В этом случае плунжер 2 обычным порядком связан с рейкой 5 ТНВД для.поворота плунжера вокруг оси, а рейка обычным порядком .может быть связана с регулятором частоты вращения. ТНВД 1 содержит нагнетательный клапан 6 с разгру- >0 зочным пояском 7. ЛВД 8 связывает

ТНВД 1 с форсункой 9 закрытого типа, Сливной топливопровод 10 связывает полость под дифференциальной площад-. кой иглы 11 форсунки 9 (подыгольная полость) с управляемым клапаном 1 2, нагруженным возвратной пружиной 13 и имеющим электромагнитный привод 14, выполненный в виде электромагнитной катушки, связанной с системой 15 управления. Клапан 12 может иметь магнитную пластину l6 связанную с хвостовиком 1,7.клапана и выполняющую роль элемента электромагнитного привода клапана 12. Клапан 12 размещен в сед35 ле 18, В сливном топливопроводе после клапана 1 2 размещены дросселирующий элемент 19 и клапан 20 давления.Система управления 15 (фиг.2) содержит . задатчик 21 фазы начала впрыска,выполненный в виде датчика 22 фактической частоты вращения (и ), усилителя

23, формирователя 24 частоты в потенциал 11, задатчика 25 задания и. в потенцйал У, дифференциального усилителя 26, йреобразующего разность заданной и измеренной частот Ьп в потенциал AU. Система содержит также индукционный датчик 27 оборота валика ТНВД, усилитель 28 импульсного

50 сигнала, триггер 29, удвоитель 30 частоты,.интегратор 31, детектор -: ограничитель 32, задатчик 33 уровня ограничения, компаратор 34, элемент

ИЛИ 35 счетчик 36 усилитель 37 мощS

55 ности, выход которого связан с элект- 5 ромагнитным приводом 14, Система работает следующим образом.

Перед очередньпк циклом впрыскивания от системы 15 управления на электромагнитный привод 14 подается питание и клапан 12 открывается под воздействием отсасывающего хода нагнетательного клапана 6, Плунжер 2 нагнетает топливо обычным порядком через клапан 6 в ЛВД 8, в форсунку 9 и затем по сливному топливопроводу

10 топливо поступает через открытый клапан 12 в клапан 20 давления, который отрегулирован так, что при этом сливе топлива в ЛВД 8 в полости форсунки 9 и в сливном топливопроводе

10 создается давление, равное начальному давлению Р„ ц, меньшему, чем давление подъема иглы форсунки 9.

Таким образом, в этот период в ЛВД

8 к форсунке 9 движется топливо со скоростью U„ö„°

Система управления 15 подает сигнал на электромагнитный привод l4 снимая с него питание от источника тока, и клапан 12 под действием обратной пружины 13 и под действием потока топлива по топливопрсводу 10 закрывается, Плунжер 2 в это время продолжает свой нагнетательный ход, давление топлива растет и происходит подъем иглы форсунки 9 и впрыск топлива. Когда плунжер 2 своей отсеч.ной кромкой 4 открывает отсечной канал во втулке плунжера, происходит обычным порядком отсечка подачи,Нагнетательный клапан 6 своим разгрузочным пояском 7 формирует в ЛВД 8 волну разрежения, которая распространяется к форсунке 9, содействует более интенсивной посадке иглы 11 а также подходит к управляемому клапану 1 2. Если в этот момент от системы 15 подать питание на привод 14 клапана 12, то он откроется. Игла II закроется, избыточное давление топлива из ЛВД стравится через клапан

20, а клапан 12 будет удерживаться в открытом положении до очередного цикла подачи топлива, Волна давления (обкатная), сформированная у клапана 12, при его закрытии движется к форсунке, Одновременно к форсунке движется волна давления, сформированная насосом высокого давления.

Суммирование этих волн у форсунки и определяет повышение интенсивности впрыскивания, Выбором конкретных конструктивных параметров системы (длина трубопроводов, начальное дав15

40

50

5 15484 ление, давление начала подъема иглы, масса иглы и т,д. и т.п.) можно варьировать.

Система управления 15 (фиг.2) работает следующим образом.

На выходе элемента ИЛИ 35 большую часть времени работы системы присутствует напряжение высокого уровня, которое через усилитель мощности пос-10 тупает на электромагнитный привод 1 4 управляемого клапана 12 и последний удерживается в открытом состоянии, BjlpbIcK топлива осуществляется, когда элемент ИЛИ 35 меняет свое состояние на нулевое, электропривод обесточивается и клапан 12 закрывается. Новое изменение состояния компаратора 34 и, следовательно, подача питания на привод 14 клапана 12 происходят вблизи геометрического конца топливоподачи, а открытие клапана 12 — после отсечки подачи и подхода к нему волны разрежения, сформированной клапаном б.

При работе двигателя датчик 22 измеряет фактическую частоту и вращеТ .ния маховика двигателя, Сигнал с датчика 22 поступает в усилитель 23 и . формирователь 24 сигнала, где преобразовывается и принимает вид постоян- 30 ного сигнала U U U и напряжение задатчика частоты вращения (от. органа управления двигателем) постулают на дифференциальный усилитель

26, выходной сигнал которого g Б,прo35 порциональный разности заданной и фактической частот, является одним из входных сигналов компаратора 34,Динамика второго входного сигнала ком-. паратора представлена на фиг,б,где а — давление в цилиндре двигателя, Ь вЂ” давление в ЛВД, c — импульсный сигнал датчика 27, генерируемый при каждом обороте валика ТНВД.Импульс усиливается в усилителе 28 и изменяет состояние триггера 29 на противоположное (d, фиг.б). Сигнал удвоенной частоты (1) интегрируется (Г) и преобразовывается в трапециевидный сигнал (фиг.б) в детекторе-ограничителе 32 (фиг,2) и поступает на второй вход компаратора 34, причем уровень ограничения сигнала по амп, литуде задается эадатчиком ЗЗ.Дальнейшую работу системы иллюстрирует фиг 6 °

Если частота вращения двигателя значительно меньше заданной, что соответствует уровню Щ, то в момент

97 6 времени, соответстнукщий точке А, происходит изменение состояния компаратора 34 (фиг,2) и, следовательно, это изменение через элемент

ИЛИ 35, усилитель 37 приводит к обесточиванию электромагнитного прив ода 1 4 и к з акрытию упр авля емо го клапана 12. Одновременно с изменением состояния компаратора 34 счетчик 36 начинает считать импульсы f (фиг,7) датчика фактической частоты вращения. Через определенный промежуток времени счетчик подает сигнал на элемент ИЛИ, что приводит к подаче напряжения на электромагнитный привод до завершения впрыска и таким образом готовит систему к следующему циклу. В момент времени В (фиг.7) компаратор изменяет свое состояние на первоначальное, а счетчик обнуляется. Давление в ЛВД и напряжение на электроприводе изображены соответственно íà b u d (фиг,7). Если фактическая частота вращения близка к заданной, что соответствует Д U то система работает по описанному циклу, однака закрытие клапана осуществляется в момент времени, соответствующий точке С, благодаря чему происходит ограничение цикловой годачи.

При п > n > — уровень Д Б,впрыск топлива не происходит, т,е, практически происходит отключение цилиндра на один цикл работы двигателя.

Ограничение уровня трапециевидного сигнала .выбирается таким, чтобы уменьшение подачи топлива могло.происходить только. до 0,5 g, а при необходимости дальнейшего уменьшения подачи происходит пропуск впрыска, Система управления клапаном 12 может быть выполнена в любом другом виде, а в простейшем случае в виде штатного скоростного регулятора 38 (фиг.4) дизеля, связанного с рейкой

39, которая соединена не с плунжера-, ми топливного насоса, а с датчиком

40, например индуктивным, емкостным, контактным, который взаимодействует

"с флажком" (меткой) 41 на валу,вращающемся с частотой вращения кулачкового вала Я„ „, Датчик 40 размещен у метки 41 и может поворачиваться рейкой 39 относительно оси вала. В исходном положении при полной подаче топлива момент. появления сигнала на нем соответствует геометрическому началу подачи топлива насосом. Метка

)548497

42 дает сигнал о геометрическом конце подачи топлива. Перемещение рейки;39 меняет угол 8 обесточенного состояния электропривода, так как датчик 40 связан с входами элемента

ИЛИ, Чем.больше 9 ; тем больше цик.ловая подача топлива. Поскольку с уменьшением подачи топлива и данной системе происходит уменьшение угла опережения впрыска, что не всегда же . . лательно, то для установки желательного угла плунжер 2 (фиг,З) может иметь скошенную кромку 3 начала подачи при сохранении постоянства величи- 1 ны образующей h до отсечной кромки 4.

В этом случае рейка 39 регулятора 38 должна быть обычным порядком связана с рейкой 5 плунжера 2 насоса l. (Однако поворот плунжера 2 в этом слу"

2. чае меняет не цикловую подачу, а лишь фазу геометрического начала и конца подачи) .

Изменение производительности насо.— са меняет фазу начала подачи (ф, 25 ц,(f> Я ) при сохранении конца подачи (p (фнг.5). При этом простое регулирование по началу подачи приводит не только к уменьшению производительности, но и к снижению интен- 30 йЯ( сивности -- — вцрыскивания. Благо(И даря использованию эффекта создания начальной скорости U. g©ö интенсивdß ность впрыскивания -- — сохраняется 35

dq высокой со снижением величины цикловой подачи. При этом сокращается продолжительность подачи (не показано), .

Система управления может быть также выполнена в любых других вариантах, например, датчики могут регистрировать моменты прохождения кромок

3 и 4 (фиг.З) во втулке плунжера и 45 т,д.

Экономический эффект от, реализации изобретения связан с повышением экономичности работы дизеля благодаря интенсификации впрыска и работе 0 двигателя при цикловых подачах

0 ° 5g„<@ c g, Замена механического регулятора электронным повышает быстродействие,. а значит и эксплуатационные качества топливной системы, Формула изобретения

I, Система подачи топлива в дизель, содержащая топливный насос высокого давления, имеющий по меньшей мере одну плунжерную пару с нагнетательным клапаном, линию высоко| о давления, связанную с нагнетательным клапаном насоса, форсунку закрытого типа, подтольная полость которой связана с линней высокого давления, и сшивной топливопровод, связанный с подтольной полостью форсунки через дроссель и клапан давления, причем дроссель установлен со стороны подтольной полости на входе в клапан давления, а плунжер насоса выполнен с параллельными отсечной и нагнета- тельной кромками, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью интенсификации процесса впрыска путем насыщения давления топлива в линию высокого давления, система снабжена управляемым подпружиненным клапаном с электромагнитным приводом, электронным блоком управления с задатчиком фазы начала впрыска, связанным с блоком управления, причем управляемый клапан расположен между дросселем и подыгольной полостью, электромагнитный привод управляемого клапана связан с блоком управления, а нагнетательный клапан выполнен с разгружающим пояском.

2. Система по п,l, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что задатчик фазы начала впрыска выполнен в виде последовательно соединенных датчика частоты вращения, усилителя, формирователя и дифференциального усилителя, второй вход которого связан с задатчиком частоты вращения, 3. Система по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что плунжер топливного насоса высокого давления выполнен со скошенными отсечной и нагне- тательными кромками.

1548497

1548497

Сау

Составитель А ° Первов

Редактор Л.Зайцева Техред A,Kðàâ÷óê Корректор В.Кабаций

Закаэ I 27 Тираж 437 Подписное !

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101