Способ управления подачей топлива и устройство управления подачей топлива
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системе питания двигателя внутреннего сгорания. Предложен способ управления подачей топлива и устройство для реализации способа управления подачей топлива. С помощью предложенного способа можно осуществить, как минимум, один предварительный впрыск, как минимум, один основной впрыск и, как минимум, один впрыск после основного. Технический результат заключается в повышении точности дозирования количества впрыскиваемого топлива, оптимизации процесса сгорания топлива и реализации мультивпрыска с регулированием по длительности и давлению впрысков посредством простых механических устройств. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к способам подачей топлива и к устройствам управления подачей топлива для двигателей внутреннего сгорания-дизелей (в дальнейшем ДВС) на стационарных установках с дизелями большой мощности и мобильном транспорте, на тракторах с любым типом трансмиссии, в частности с электротрансмиссией, для реализации широкого спектра технологий в сельском хозяйстве (пахота, обмолот валков комбайнами, укладка валков жатками), для строительно-дорожных машин и технологий, реализуемых с их помощью, в автомобильном и железнодорожном и водном транспорте, бронетехнике и инженерных машинах.
Из уровня техники известен способ подачи топлива в цилиндры дизеля (Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Ред. Орлин А.С., Круглов М.Г. - М., «Машиностроение» - 1990. - С.133…136), заключающийся в том, что во время цикла подачи подают топливо под подпружиненную иглу в цилиндр через распыливающие отверстия при превышении давления топлива над силой пружины и производят отсечку топлива при превышении силы пружины над давлением топлива, количество подаваемого топлива изменяют поворотом плунжера через рейку топливного насоса за счет изменения объема вытесняемого топлива при постоянной длительности впрыска.
Этот способ не позволяет разделить процессы нагнетания и впрыска, которые протекают одновременно, как это имеет место в системах CommonRail.
Этот способ не позволяет регулировать длительность впрыска цилиндрах, не позволяет производить несколько впрысков, сильно сужает возможности по улучшению параметров впрыска, снижению токсичности отходящих газов, улучшению экологических параметров при сжигании топлива, не обеспечивает качественное распыливание и качественное смесеобразование.
Способ не позволяет управлять иглой напрямую механическим путем с помощью кулачков с микропрофилями.
Способ не позволяет подавать топливо в форсунку от гидроаккумулятора высокого давления и достигать высоких показателей по экологичности при сжигании топлива.
Способ не позволяет управлять давлением отдельного впрыска индивидуально, не позволяет изменять форму основного впрыска в зависимости от требуемых условий.
Из уровня техники известен способ [Л.Г.Гальперович. Системы впрыска судовых двигателей. Проектирование, конструкция. Ленинград - 1961 г., с.163] управления подачей топлива (прототип), включающий операции механического перемещения иглы в верхнее крайнее положение при впрыске и подачу топлива под иглу и отверстия для впрыска, отсечки подачи топлива при превышении силы пружины и давления топлива над иглой и над давлением топлива под иглой и перемещение иглы на седло, изменения длительности впрыска,
Способ крайне сложен в реализации из-за сложной системы рычагов и не нашел своего применения.
Способ не позволяет разделить движения по перемещению иглы из одного крайнего положения в другое и по регулированию длительности. Этот родовой недостаток способа, который не позволяет реализовать мультивпрыск с регулируемой длительностью каждого впрыска.
Способ не позволяет управлять давлением отдельного впрыска индивидуально, не позволяет изменять форму основного впрыска в зависимости от требуемых условий.
Из уровня техники известно устройство (Погуляев Ю.Д., Наумов В.Н. Управление подачей топлива с непрерывным регулированием длительности впрыска ААИ №2-2009, с.40-43) для управления подачей топлива с непрерывным регулированием длительности впрыска, включающее вал с профилированным кулачком с разной шириной программного профиля вдоль оси кулачка, блок управления топливом, выполненный с возможностью осевого перемещения вдоль вала с профилированным кулачком и содержащий подпружиненный плунжер с цилиндром, подплунжерная полость цилиндра соединена с надыгольным объемом. Устройством реализуются процессы нагнетания и впрыска, которые протекают в разное время, и поэтому устройство относится к системам типа Common Rail.
В то же время устройство не позволяет осуществить более одного впрыска с регулируемой длительностью впрыска. Одним из самых существенных недостатков является то, что высота профиля кулачка должна быть достаточно большой для того, чтобы в блок управления под плунжер поступал необходимый объем топлива, который поступает в полость конечного изменяемого объема при впрыске, когда над иглой создается разрежение и давление падает, а под иглой концентрируется значительное давление и за счет разности сил над и под иглой происходит подъем иглы.
Этот объем равен объему топлива, идущего на слив, и в известном устройстве является управляющим объемом. Поэтому известное устройство исключает применение кулачков с микропрофилями, а область применения устройств ограничивается дизелями с низкой частотой вращения, ибо динамика не позволяет использовать кулачки с большими профилями при высоких частотах вращения.
Регулирование осуществляется перемещением целого блока управления топливом вдоль оси с профилированными кулачками. Устройство за счет этого усложняется, перемещение цилиндра с управляющим блоком требует гибких трубопроводов.
Устройство не позволяет осуществлять прямой механический привод иглы от профилированных кулачков с микропрофилями при сохранении преимуществ подачи топлива от гидроаккумулятора высокого давления.
Из уровня техники известно устройство управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания (Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. Орлин А.С., Круглов М.Г. - С.133…136), включающее форсунку с подпружиненным запирающим элементом, распылителем с одним уровнем отверстий, топливным каналом для подвода топлива высокого давления, топливный насос высокого давления, соединенный с форсункой, топливную емкость, топливоподкачивающий насос, соединенные между собой гидравлически.
Это устройство не позволяет осуществить более одного впрыска за цикл топливоподачи и не позволяет регулировать длительность впрыска.
Количество впрыскиваемого топлива определяется угловым положением плунжера топливного насоса, который поворачивается вокруг своей оси с помощью рейки топливного насоса. При достижении давления начала впрыскивания гидравлическая сила, действующая со стороны топлива на нижний конический торец иглы, становится больше силы предварительной затяжки пружины. Игла поднимается, и начинается впрыскивание. Давление начала впрыскивания составляет 15…60 МПа.
При отсечке пружина через штангу прижимает запорный элемент - иглу к поверхности запорного конуса. При малом давлении впрыскивание топлива становится невозможным.
При этом реализуются устройством процессы нагнетания и впрыска, которые протекают одновременно из-за отсутствия в топливной системе гидроаккумулятора высокого давления с датчиком давления и управляемым задатчиком давления.
Устройство не позволяет осуществлять прямой механический привод иглы от профилированных кулачков с микропрофилями при сохранении преимуществ подачи топлива от гидроаккумулятора высокого давления.
Это сильно сужает возможности по улучшению параметров впрыска, снижению токсичности отходящих газов, улучшению экологических параметров при сжигании топлива, не обеспечивает качественное распыливание и качественное смесеобразование.
Из уровня техники известно [Л.Г.Гальперович. Системы впрыска судовых двигателей. Проектирование, конструкция. Ленинград - 1961 г., с.163 - прототип] устройство, включающее форсунку с подпружиненной иглой с механическим приводом, мультипликатор перемещения, механический регулятор длительности впрыска, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, соединенный гидравлически с надыгольной и подыгольной камерами форсунки.
Устройство привода иглы через рычаги, которые приводятся в действие с помощью профилированных кулачков, является сложным, трудным в реализации и не нашло своего применения.
Устройство не позволяет разделить движение по перемещению иглы из одного крайнего положения в другое и движение по управлению длительностью впрыска. Это родовой недостаток устройства, который препятствовал внедрению устройства. Из главного недостатка вытекают все остальные.
Устройство не позволяет осуществить более одного впрыска за цикл топливоподачи, хотя и позволяет регулировать длительность впрыска.
Устройство не позволяет прекращать подачу топлива под иглу при отсечке, что снижает надежность запирания форсунки при отсечке.
Устройство позволяет осуществлять прямой механический привод иглы от профилированных кулачков с микропрофилями, но не сохраняет преимуществ подачи топлива от гидроаккумулятора высокого давления, поскольку отсутствуют управляющий клапан.
Устройство не позволяет управлять давлением отдельного впрыска индивидуально, не позволяет изменять форму основного впрыска в зависимости от требуемых условий, например не позволяет реализовать многоступенчатый впрыск, необходимый для снижения эмиссии вредных ОГ.
Это сильно сужает возможности по улучшению параметров впрыска, снижению токсичности отходящих газов, улучшению экологических параметров при сжигании топлива, не обеспечивает качественное распыливание и качественное смесеобразование.
Целью изобретения является повышение надежности и к.п.д. устройства, снижение его стоимости за счет реализации механически регулируемого мультивпрыска на основе системы CR с прямым механическим и гидромеханическим управлением иглой и индивидуальным управлением давлением каждого впрыска.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления подачей топлива, включающем операции механического перемещения иглы в верхнее крайнее положение, при впрыске и подачу топлива под иглу и отверстия для впрыска, отсечки подачи топлива при превышении силы пружины и давления топлива над иглой и над давлением топлива под иглой и перемещение иглы на седло, изменения длительности впрыска, согласно предлагаемому изобретению осуществляют, как минимум, один предварительный впрыск до, как минимум, одного основного и, как минимум, один впрыск после, как минимум, одного основного, при этом на каждом предварительном впрыске, на каждом основном впрыске и на каждом впрыске после основного одновременно перемещают механическим путем два механических клапана с помощью кулачков с микропрофилями с заданной высотой, вращающихся с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, взаимодействующих с пластиной, кинематически соединенной с двумя механическими клапанами, закрывают при впрыске первый клапан и перекрывают канал подачи топлива высокого давления в управляющую надыгольную кольцевую камеру, открывают при впрыске второй механический клапан и открывают канал отвода топлива от управляющей надыгольной кольцевой камеры, подают при каждом впрыске топливо под высоким давлением от гидравлического аккумулятора высокого давления под иглу, перемещают иглу в крайнее верхнее положение механическим путем и за счет разности давлений над и под иглой удерживают иглу в верхнем положении при подаче топлива в цилиндр механическим путем давления топлива под иглой, удерживают оба механических клапана в верхнем положении механическим путем при взаимодействии микропрофилей с заданной высотой с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце пластины на время длительности каждого впрыска, после окончания каждого предварительного впрыска, каждого основного впрыска и каждого впрыска после основного перемещают оба механических клапана в крайнее нижнее положение, удерживают их в крайнем нижнем положении во время каждой отсечки, открывают при отсечке первый механический клапан и подают топливо от гидравлического аккумулятора высокого давления в управляющую надыгольную камеру через первый механический клапан, закрывают второй механический клапан и прекращают при отсечке отвод топлива через второй механический клапан от управляющей надыгольной кольцевой камеры, перемещают иглу в крайнее нижнее положение механическим путем и удерживают ее механическим путем на время длительности каждой отсечки, перемещают пластину, взаимодействующую с микропрофилями, управляющими впрысками вдоль оси кулачкового вала с микропрофилями с набегающей кромкой каждого микропрофиля, параллельной оси кулачкового вала и сбегающей кромкой каждого микропрофиля, параллельной скосу выпуклой поверхности на конце пластины, вручную или автоматически, изменяют длину выпуклой поверхности вдоль скоса при непрерывном управлении и изменяют длительность каждого впрыска, при этом при осуществлении, как минимум, одного предварительного впрыска, одного основного впрыск, как минимум, одного впрыска после основного при управлении перемещением механических клапанов, работающих в противофазе при впрыске и отсечке и регулировании длительности каждого впрыска быстродействующим реверсивным механическим приводом, индивидуальный уровень давления, подаваемого в каждую отдельную форсунку перед каждым последующим впрыском, устанавливают независимо от управления перемещением механическими клапанами и управления длительностью впрысков во время предыдущей отсечки с помощью индивидуального для каждой форсунки клапана регулирования высокого давления с пьезоприводом, установленного между форсункой и сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления, при реализации первого предварительного впрыска изменяют давление от максимального при большой отсечке между вторым впрыском после основного и предварительным впрыском последующего цикла в конце этой отсечки до требуемого при предварительном впрыске, второй предварительный впрыск проводят при том же давлении или изменяют его, при реализации основного впрыска увеличивают давление от предыдущего до максимального при реализации одноступенчатого основного впрыска в конце отсечки после предварительного впрыска или устанавливают в конце отсечки после предварительного впрыска начальное давление первой ступеньки основного впрыска, изменяют в течение впрыска давление основного впрыска на второй ступеньке основного впрыска до максимального, первый впрыск после основного проводят при максимальном давлении или изменяют его в конце отсечки после основного впрыска, давление второго впрыска после основного устанавливают меньше максимального в конце отсечки после первого впрыска после основного, после второго впрыска после основного, в начале большой отсечки между циклами подачи топлива устанавливают максимальное давление топлива, подаваемого на впрыск, до начала нового цикла подачи топлива.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления подачей топлива, включающее форсунку с подпружиненной иглой с механическим приводом, мультипликатор перемещения, механический регулятор длительности впрыска, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, соединенный гидравлически с надыгольной и подыгольной камерами форсунки, согласно предлагаемому изобретению снабжено двумя управляющими механическими клапанами, гидравлическим аккумулятором низкого давления, мультипликатором перемещения, быстродействующим реверсивным механическим приводом, индивидуальным клапаном регулирования высокого давления с пьезоприводом, надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидроаккумулятора низкого давления соединен со входом топливного насоса высокого давления, выход гидравлического аккумулятора высокого давления соединен с гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый управляющий механический клапан для каждой форсунки установлен в канале форсунки между входом гидравлического аккумулятора высокого давления и управляющей надыгольной кольцевой камерой каждой форсунки, второй управляющий механический клапан установлен в канале форсунки между управляющей надыгольной кольцевой камерой каждой форсунки и гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый и второй механические клапаны соединены рычагами со штоком, который соединен механически с иглой, шток соединен с быстродействующим реверсивным механическим приводом, который снабжен, как минимум, одной пластиной для одного цилиндра с выпуклой на одном конце поверхностью постоянного радиуса и определенной длиной выпуклой части, валом, соединенным кинематически с коленчатым валом, с, как минимум, одним профилированным кулачком на нем с, как минимум, одним микропрофилем на каждом профилированном кулачке, микропрофили выполнены с набегающей кромкой, параллельной оси иглы форсунки и со сбегающей кромкой, параллельной скосу выпуклой поверхности конца пластины, при регулировании длительности впрыска, выпуклая поверхность каждой пластины выполнена с одним или несколькими скосами по ее ширине, каждая пластина выполнена с возможностью перемещения вдоль оси штока, соединенного напрямую или через мультипликатор перемещения со штоком, с которыми соединены первый и второй механические клапаны, каждая пластина выполнена с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной или расположенной под углом к оси иглы и штока при регулировании длительности впрыска, и соединена для этого шлицевым соединением со штоком, относительно которого перемещается пластина, индивидуальный клапан регулирования высокого давления с пьезоприводом каждой форсунки соединен на входе с кольцевой камерой высокого давления под иглой форсунки, а на выходе с гидравлическим аккумулятором низкого давления или сливом.
Реализация устройства позволяет реализовать мультивпрыск, реализовать регулируемый по длительности впрыск за счет применения простых быстродействующих реверсивных механических приводов (БРМП), вала с профилированными программными кулачками с микропрофилями заданной длины для впрыска в сочетании с пластинами для перемещения запирающего элемента и для регулирования длительности впрысков и отсечек с возможностью их одновременного перемещения во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Устройство позволяет изменять давление каждого впрыска индивидуально и реализовать таким образом оптимальный цикл подачи топлива.
Устройство иллюстрируется чертежами, на которых представлены его варианты для реализации способа:
на фиг.1 показана форсунка с одним уровнем отверстий с иглой и втулкой (продольный разрез) с мультипликатором перемещения и с выходным штоком для иглы и двумя механическими клапанами для управления подачей топлива в камеру управления над иглой;
на фиг.2,а) показана кинематическая схема (вид с торца кулачкового вала) устройства подачи топлива с подпружиненным штоком, мультипликатором перемещения для ступенчатой выпуклой поверхности; б) показана кинематическая схема (вид со стороны пластины) устройства подачи топлива с косым скосом выпуклой поверхности с БРМП;
на фиг.3 показаны отдельные элементы конструкции: а) пластина с выпуклым поверхностью на конце со скосом или с переменной длиной выпуклой части и шлицами для перемещения конца штока; б) кулачковый вал с микропрофилями постоянной и переменной высоты для реализации основного впрыска с постоянной высотой профиля или по заданному закону в увеличенном виде;
на фиг.4,а) показана кинематическая схема (вид с торца кулачкового вала) устройства подачи топлива с подпружиненным штоком, мультипликатором перемещения для ступенчатой выпуклой поверхности; б) показана кинематическая схема (вид со стороны пластины) устройства подачи топлива со ступенчатой выпуклой поверхностью с БРМП;
на фиг.5 показаны отдельные элементы конструкции: а) пластина с выпуклой ступенчатой поверхностью на конце и шлицами; б) вал с микропрофилями постоянной и переменной высоты для реализации основного впрыска с постоянной высотой профиля или по заданному закону в увеличенном виде;
на фиг.6 показана блок-схема устройства управления подачей топлива при реализации способа управления подачей топлива с гидравлическим аккумулятором высокого давления (ГАВД), гидравлическим гидроаккумулятором низкого давления (ГАНД) и индивидуальным клапаном регулирования высокого давления для каждой форсунки (ИКРВД);
на фиг.7 показано устройство ИКРВД с пьезоприводом.
Устройство на фиг.1 состоит: из корпуса 1 с распылителем, с отверстиями для впрыска топлива 2, иглы 3, кольцевой проточки 4 в корпусе 1, кольцевой камеры 5 в корпусе форсунки 1, которая соединена каналами для подвода топлива высокого давления через дроссель (дроссель на фиг 1 не показан) на входе и каналом для отвода топлива к ИКРВД (ИКРВД на фиг.1 не показан); радиального канала 6 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) в корпусе форсунки 1 для подвода топлива высокого давления под иглу 3 и управляющую камеру над иглой; канала 7 с дросселем для подвода топлива высокого давления к кольцевой камере 5 и к управляющей надыгольной камере; штока 8, соединенного механически через цилиндрическую площадку 9 с иглой 3; управляющей надыгольной камеры 10; крышки 11, соединенной с корпусом форсунки; первого механического клапана 12 (ПВК 12), перекрывающего при впрыске канал 7 для подвода топлива высокого давления к управляющей надыгольной камере 10, при этом часть канала показана в крышке 11 пунктиром; второго механического клапана 13 (ВМК 13), перекрывающего при отсечке канал отвода топлива из управляющей надыгольной камеры 10; рычага 14, соединенного механически со штоком 8 с возможностью перемещения одновременно с иглой 3; канала 15 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) для отвода топлива из управляющей надыгольной камеры 10 в гидравлический аккумулятор низкого давления (ГАНД на фиг.1 не показан); мультипликатора перемещения 16 (МП 16); пружины 17 на валу между МП 16 и стойкой 18.
Устройство на фиг.2,а) состоит из кинематической схемы привода в виде быстродействующего реверсивного механического привода (БРМП) из кулачка 19 на кулачковом валу 20, установленном в стойке 18, непрерывной выпуклой поверхности 21 (ВП 21) со скосом для задания и регулирования длительности впрыска совместно несколькими микропрофилями 22 разной заданной постоянной или переменной высоты на поверхности кулачка 19, взаимодействующего с выпуклой поверхностью 21; пластины 23, пластины 24, соединенной жестко с пластиной 23 со шлицами 25, по которым перемещается конец штока 26; шлицев 27 на штоке 26 и в стойке 18, пружины 17 между стойкой 18 и мультипликатором перемещения 16 (МП 16), на фиг.2,б) показаны: кулачок 19, стойка 18, кулачковый вал 20, установленный в стойке 18, выпуклая поверхность 21 (ВП 21) со скосом при непрерывном управлении, микропрофили 22 с заданной высотой профиля с прямой набегающей кромкой, параллельной оси вала 20, и косой сбегающей кромкой, параллельной скосу ВП 21, шлицы 25, по которым перемещается конец штока 26; шлицы 27 на штоке 26 и в стойке 18; пружина 17 между стойкой 18 и МП 16.
Устройство фиг.3 состоит из отдельно показанных: а) кулачка 19, ВП 21 со скосом, пластины 23, пластины 24, шлицов 25 в пластине 24; б) кулачкового вала 20, микропрофилей 22 разной высоты для предварительного впрыска, основного впрыска и впрыска после основного, которые показаны в увеличенном виде для основного впрыска с постоянной высотой микропрофиля 22 и с переменной высотой микропрофиля 22 по окружности кулачка 19.
Устройство фиг.4 состоит: из кулачка 19, стойки 18, на которой установлен кулачковый вал 20, ступенчатой ВП 21, микропрофилей 22 разной высоты для предварительного впрыска, основного впрыска и впрыска после основного, взаимодействующих с ВП 21; пластины 24 со шлицами 25, по которым перемещается конец штока 26 со шлицами 27, которые входят стойку 18, пружины 17 между стойкой 18 и МП 16.
Устройство фиг.5 состоит: из а) ступенчатой ВП 21, пластины 23, пластины 24, шлицов 25 в пластине 24; б) кулачка 19, кулачкового вала 20, микропрофилей 22 разной высоты для предварительного впрыска, основного впрыска и впрыска после основного, которые показаны в увеличенном виде разной протяженности, с постоянной или переменной высотой по окружности кулачка для реализации основного впрыска.
Устройство на фиг.6 состоит: из топливного бака 28, соединенного трубопроводом 29 с топливоподкачивающим насосом 30; трубопровода 31, которым топливоподкачивающий насос 30 соединен с топливным насосом высокого давления 32 (ТНВД 32), который трубопроводом 33 соединен с гидроаккумулятором высокого давления 34 (ГАВД 34) с клапаном регулирования высокого давления 35 (КРВД 35), общего для всех форсунок; ГАВД 34 соединен трубопроводами 36 с каналами форсунок 1 для подвода топлива высокого давления; индивидуального клапана регулирования высокого давления 37 (ИКРВД 37 для каждой форсунки), соединенного с кольцевой камерой 5 форсунки 1; трубопровода 38, соединяющего кольцевую камеру 5 каждой форсунки с ГАНД; трубопровода 39, соединяющего вход ИКРВД 37 с кольцевой камерой 5 форсунки; трубопровода 40, соединяющего выход ИКРВД 37 с ГАНД; трубопровода 41, соединяющего выход ГАВД 34 с ГАНД 42 с клапаном регулирования давления 43 (КРД 43; трубопровода 44, соединяющего выход ГАНД 42 со входом ТНВД 32; устройство на фиг.7 состоит: из гидроразгруженного клапана 46, подпружиненного пружиной 47 и соединенного с пьезоприводом 48 через мультипликатор перемещения 49 (МП 49); электронного блока управления 50 (ЭБУ 50), соединенного с пьезоприводом 46, корпуса 37.
Давление для каждого впрыска устанавливается индивидуально с помощью ИКРВД 37 независимо от работы БРМП.
При реализации, как минимум, одного ПВ с малым давлением во время отсечки между циклами подачи топлива в ее конце на пьезопривод 48 подается напряжение с ЭБУ 50, при котором пьезопривод 48 создает давление и перемещение через МП 49 влево. Сжимается пружина 47, увеличивается проходное сечение гидроразгруженного клапана 46. Часть топлива поступает от кольцевой камеры 5 через гидроразгруженный клапан 43 в ГАНД 39 или на слив.
Давление в кольцевой камере 5 падает и ПВ реализуется при пониженном давлении. Второй ПВ, если в нем существует необходимость, реализуется при пониженном давлении, как и первый ПВ. В то же время давление второго ПВ может быть выбрано и установлено также индивидуально во время отсечки между двумя ПВ.
Давление, реализуемое на последующем впрыске, формируется на предыдущем этапе, то есть во время отсечки - между двумя последовательными впрысками. Например, давление для ОВ формируется во время отсечки после первого или второго ПВ.
Перед ОВ во время отсечки после ПВ на пьезопривод 48 подается минимальное напряжение или нулевое напряжение от ЭБУ 50. Он не создает давления и перемещения. Пружина 47 (фиг.7) перемещает клапан 46 в крайнее правое положение и закрывает его. В кольцевой камере 5 устанавливается максимальное давление от ГАВД 34 на время ОВ.
ОВ осуществляется с постоянным максимальным давлением в течение всего впрыска при одноступенчатой по давлению форме впрыска.
ОВ можно реализовать и в виде ступенчатой или многоступенчатой фигуры давления. Длительность ОВ задается и регулируется с помощью БРМП. Многоступенчатость и длительность каждой ступеньки давления реализуется с помощью ИКРВД 37.
Если ОВ реализуется в виде многоступенчатой фигуры, то в конце ОВ давление должно быть максимальным.
Для этого в начале ОВ подают на пьезопривод 48 такое напряжение, которое соответствует определенному давлению в кольцевой камере 5, которое создаст необходимое давление впрыска для первой ступени.
При этом напряжении пьезопривод 48 создает определенное давление и дает перемещение через МП 49 клапану 46.
Клапан 46 перемещается влево, сжимает пружину 47 и открывается на определенную величину. При этом часть топлива сливается в ГАНД 39.
Давление в кольцевой камере 5 становится ниже максимального. При этом давлении начинается ОВ - его первая ступенька с меньшим давлением.
При реализации второй ступеньки ОВ по давлению напряжение, подаваемое на пьезопривод 48 с ЭБУ 50, уменьшается до минимального за счет подачи отрицательных импульсов. Пружина 47 перемещает клапан 46 вправо и закрывает клапан 46 полностью. В кольцевой камере 5 восстанавливается максимальное давление и вторая часть ОВ, и часть второй ступеньки проходят с максимальным давлением. Многоступенчатая форма впрыска реализуется аналогично.
После окончания ОВ давление в кольцевой камере 5 остается постоянным, если ВПО осуществляется при постоянном максимальном давлении во время отсечки между первым ВПО и ОВ и в течение первого ВПО. При этом на пьезоприводе 48 остается минимальное напряжение во время отсечки после ОВ и во время проведения ВПО. Клапан 46 закрыт, в кольцевой камере 5 создается максимальное давление, равное давлению ГАНД 34. Первый ВПО осуществляется при максимальном давлении.
Если ВПО осуществляется при меньшем давлении, чем ОВ, то в конце отсечки после ОВ или в начале ВПО изменяют давление ВПО. На пьезопривод 48 подается напряжение, которое больше минимального.
Пьезопривод 48 создает давление и перемещает через МП 49 клапан 48 влево. Эффективное проходное сечение клапана 48 увеличивается. Давление в кольцевой камере 5 уменьшается, поскольку часть топлива сливается из кольцевой камеры 5 в ГАНД 39. Впрыск ВПО осуществляется при пониженном давлении.
Второй ВПО реализуется, в случае необходимости, после первого ВПО с давлением меньше максимального. Работа устройства показана для БРМП, реализующего три впрыска, но число этих впрысков может быть равно пяти, если добавить число микропрофилей 22 на кулачок 19. На пьезопривод 48 подается напряжение, которое соответствует давлению для реализации второго ВПО. Длительность ВПО задается с помощью БРМП. Окончание ВПО также регулируется с помощью БПМП.
После окончания второго ВПО на пьезопривод 48 снова подается минимальное напряжение. Пружина 47 перемещает клапан 46 вправо и закрывает клапан 46 полностью. В камере 5 восстанавливается максимальное давление и большая отсечка между двумя циклами подачи топлива реализуется с максимальным давлением в камере 5. Избыточное топливо при отсечке между циклами поступает через КРВД 35 в ГАНД 42 и через него в ТНВД 32.
Начало, конец каждого впрыска, а также длительность каждого впрыска осуществляется с помощью БРМП. Поэтому эти управления рассматриваются отдельно от управления давлением впрысками, хотя оба независимых управления должны быть согласованы.
Показано управление одним ПВ, одним ОВ и одним ВПО.
Реализация двух ПВ и двух ВПО проходит без особенностей, также как реализация одного ПВ и одного ВПО.
При вращении коленчатого вала вращается кулачковый вал 20 (фиг.2, 4) и с микропрофилями 22 разной высоты на кулачках 19.
При ПВ через отверстия 2 микропрофиль 22 меньшей высоты взаимодействует сначала с пластиной 23 (фиг.2, 4) и перемещает ее в верхнее положение при впрыске через отверстия 2.
Одновременно перемещаются вверх ПМК 12 и ВМК 13 вместе с рычагом 14, жестко соединенным со штоком 8, а через него с иглой 3.
ПМК 12 перекрывает канал 7 (его верхнюю часть) для подачи топлива от ГАВД 34 в управляющую камеру 10, а через его открытую часть топливо под высоким давлением через дроссель в канале 7 (дроссель в нижней части канала 7) при впрыске поступает в кольцевую камеру 5, кольцевую проточку 4 под иглу 3 и в отверстия для впрыска 2.
ВМК 13 открывает канал 15 для отвода топлива в ГАНД 42 (фиг.6) из управляющей надыгольной камеры 10 при впрыске.
Вместе с пластиной 23 перемещается пластина 24, сжимается пружина 17 на штоке 26 со шлицами 27. Через МП 16 перемещается шток 8, соединенный жестко с иглой 3. Перемещение штока 26 (фиг.2) через МП 16 обеспечивает перемещение штока 8, иглы 3, ПМК 12 и ВМК 13. Пружина 17 может быть расположена после МП 16 со стороны иглы 3.
Игла 3 перемещается в то верхнее положение, которое она может занять при взаимодействии пластины 23 с микропрофилем 22 меньшей высоты. ПМК 12 и ВМК 13 перекрывают каналы 7 и 15 при любой высоте микропрофилей 22, ибо для этого в теле крышки 11 отверстия выбраны с запасом по ходу ПМК 12 и ВМК 13.
В начале движения иглы 3 вверх топливо поступает под высоким давлением от ГАВД 34 по трубопроводам 36 (фиг.6), канал 6 (фиг.1) корпуса форсунки 1, кольцевую камеру 5 корпуса форсунки под конусную площадку штока 8, через кольцевую проточку 4 под конусную площадку иглы 3.
Топливо вытесняется из камеры 10 форсунки 1 над иглой 3 через канал 15 с дросселем в ГАНД 42 (фиг.6), поскольку давление ГАНД 42, определяемое КРД 43, и в управляющей надыгольной камере 10 ниже давления топлива в кольцевой камере 5 под конусной площадкой штока 8 и под конусной площадкой иглы 3.
Из ГАНД 42 топливо поступает снова в ТНВД 32 под давлением, которое препятствует образованию пузырьков воздуха в системе подачи топлива.
При этом одновременно топливо под давлением поступает в отверстия 2 и начинается впрыск. Поскольку топливо воздействует на конусную площадку иглы 3 снизу и на конусную площадку штока 8 через кольцевую полость 5, то это способствует перемещению иглы 3 вверх, помогает через МП 16 сжимать пружину 17, уменьшает тем самым усилие взаимодействия микропрофилей 22 и пластины 23. Поэтому пружина 17 в этом случае будет сжиматься за счет двух сил.
Первая сила возникает за счет взаимодействия микропрофиля 22 меньшей высоты и ВП 21 и действует на иглу 3 сверху через жесткий шток 26 со шлицами 27 и через МП 16, выходной шток 8 которого связан с иглой 3. При этом реализуется закон разделения движений. Взаимодействие микропрофиля 22 с ВП 21 реализует одно движение по перемещению иглы 3, а второе движение реализуется во время длительности впрыска за счет взаимодействия микропрофиля 22 с ВП 21.
Вторая сила - сила давления топлива, которая действует на иглу 3 снизу через конусную площадку внизу иглы 3 и через конусную площадку под штоком 8 и перемещает ее вверх и также перемещает иглу 3.
Обе силы действуют согласно при впрыске и обе силы сжимают пружину 17 на штоке 26, который жестко соединен с иглой 3 через МП 16. Усилие, которое действует на иглу 3 сверху, зависит от давления топлива на площадь штока 8 через цилиндрическую площадку 9 сверху, а также от передаточного отношения МП 16 и может быть определено и оптимизировано для конкретной форсунки.
Когда игла 3 перемещается в верхнее положение, топливо от ТНВД 32 и ГАВД 34 (фиг.6) поступает под давлением в отверстия 23 распылителя. Подаваемое давление под иглу 3 может изменяться с помощью регулятора давления 35, общего для всех форсунок, что расширяет возможности управления количеством впрыскиваемого топлива давлением впрыска.
ПВ через отверстия 2 длится во время взаимодействия микропрофиля меньшей высоты 22 с ВП 21.
При этом набегающий край микропрофиля 22 меньшей высоты перемещает иглу 3 на некоторую величину.
Когда микропрофиль 22 при повороте кулачка 19 выйдет из контакта с ВП 21, то пружина 17, сжатая при впрыске, разжимается, передает усилие через МП 16 игле 3, перемещает иглу 3 на седло.
Одновременно перемещаются вниз ПМК 12 и ВМК 13 с рычагом 14, жестко соединенным со штоком 8, а через него с иглой 3.
ПМК 12 открывает канал 6 для подачи топлива высокого давления от ГАВД 34 (фиг.1 и 6) в управляющую надыгольную камеру 10. Топливо воздействует на площадку 9 и способствует быстрому перемещению иглы 3 на седло. Это предотвращает прорыв газов из цилиндров под иглу. ВМК 13 перекрывает канал 15. Топливо из управляющей надыгольной камеры 10 прекращает поступать в ГАНД 42 при отсечке. Затраты топлива на управление при переустановке ПМК 12 и ВМК 13, которые работают в противофазе, минимальны.
ПВ прекращается.
Топливо прекращает поступать в отверстия 2, происходит отсечка и заканчивается ПВ перед ОВ.
ПВ отличается малой длительностью и малым объемом подаваемого топлива, в частности, за счет малого подъема иглы 3 при ПВ.
Второй ПВ осуществляется также как и первый при наличии дополнительного микропрофиля 22 на кулачке 19 для его реализации. На фиг.2-5 этот микропрофиль не показан.
При дальнейшем повороте кулачка 19 микропрофиль 22 большей высоты взаимодействует сначала с пластиной 23 (фиг.2, 4) и перемещает ее в крайнее положение при впрыске. При этом реализуется ОВ топлива.
При ОВ через отверстия 2 микропрофиль 22 большей высоты взаимодействует сначала с пластиной 23 (фиг.2, 4) и перемещает ее в верхнее положение при впрыске через отверстия 2.
Одновременно перемещаются вверх ПМК 12 и вместе с рычагом 14, жестко соединенным со штоком 8, а через него с иглой 3.
ПМК 12 перекрывает канал 7 для подачи топлива от ГАВД 34 в управляющую камеру 10, а через его открытую часть топливо под высоким давлением через дроссель в канале 7 (дроссель показан в канале 7 в его нижней части на фиг.1) при впрыске поступает в кольцевую камеру 5, кольцевую проточку 4 под иглу 3 и в отверстия для впрыска 2.
ВМК 13 открывает канал 15 для отвода топлива в ГАНД 42 (фиг.6) из управляющей надыгольной камеры 10 при впрыске.
Вместе с пластиной 23 перемещается пластина 24, сжимается пружина 17 на штоке 26 со шлицами 27. Через МП 16 перемещается шток 8, соединенный жестко с иглой 3. Перемещение штока 26 (фиг.2) через МП 16 обеспечивает перемещение штока 8, иглы 3, а также ПМК 12 и ВМК 13.
Игла 3 перемещается в то верхнее положение, которое она может занять при взаимодействии пластины 23 с микропрофилем 22 большей высоты. ПМК 12 и ВМК 13 перекрывают каналы 7 и 15 при любой высоте микропрофилей 22, ибо для этого в теле крышки 11 отверстия выбраны с запасом по ходу ПМК 12 и ВМК 13.
В начале движения иглы 3 вверх топливо поступает под высоким давлением от ГАВД 34 по трубопроводам 36 (фиг.6), канал 6 (фиг.1) корпуса форсунки 1, кольцевую камеру 5 корпуса форсунки под конусную площадку штока 8, через кольцевую проточку 4 под конусную площадку иглы 3.
Топливо вытесняется из камеры 10 форсунки 1 над иглой 3 через канал 15 с дросселем в ГАНД 42 (фиг.6), поскольку давление ГАНД 42, определяемое КРД 43, и в управляющей надыгольной камере 10 ниже давления топлива в кольцевой камере 5 под конусной площадкой штока 8 и под конусной площадкой иглы 3.
Из ГАНД 42 топливо поступает снова в ТНВД 32 под давлением, которое препятствует образованию пузырьков воздуха в системе подачи топлива.
При этом одновременно топливо под давлением поступает в отверстия 2 и начинается впрыск. Поскольку топливо воздействует на конусную площадку иглы 3 снизу и на конусную площадку штока 8 через кольцевую полость 5, то это способствует перемещению иглы 3 вверх, помогает через МП 16 сжимать пружину 17, уменьшает тем самым усилие взаимодействия микропрофилей 22 и пластины 23.
Когда игла 3 перемещается в верхнее положение, топливо от ТНВД 32 и ГАВД 34 (фиг.6) поступает под давлением в отверстия 2 распылителя.
ОВ через отверстия 2 длится во время взаимодействия микропрофиля большей высоты 22 с ВП 21.
При этом набегающий край микропрофиля 22 большей высоты перемещает иглу 3 на некоторую большую величину, чем при ПВ. Когда микропрофиль 22 при повороте кулачка 19 выйдет из контакта с ВП 21, то пружина 17, сжатая при впрыске, разжимается, передает усилие через МП 16 игле 3, перемещает иглу 3 на седло.
Одновременно при ОВ перемещаются вниз ПМК 12 и ВМК 13 с рычагом 14, жестко соединенным со штоком 8, а через него с иглой 3. ПМК 12 открывает канал 6 для подачи топлива высокого давления от ГАВД 34 (фиг.1 и 6) в управляющую надыгольную камеру 10. Топливо воздействует на площадку 9 и способствует быстрому перемещению иглы 3 на седло.
ВМК 13 перекрывает канал 15. Топливо из управляющей надыгольной камеры 10 прекращает поступать в ГАНД 42 при отсечке. ГАНД 42 играет роль слива. Давление в нем изменяется в небольших пределах с помощью КРД43 с целью рекуперировать часть энергии топлива в ТНВД и поддержать на уровне минимальное давление в гидросистеме для предотвращения выделения пузырьков воздуха. Топливо прекращает поступать в отверстия 2, происходит отсечка, и заканчивается ОВ.
ОВ отличается большей длительностью. При ОВ в цилиндр подается основной объем топлива.
Игла 3 перемещается в верхнее крайнее положение как при постоянной высоте микропрофиля 22 при осуществлении ОВ, так и при переменной высоте микропрофиля 22 при осуществлении ОВ.
Объем топлива, впрыскиваемый через отверстия 2 при ОВ, будет изменяться по закону, определяемому законом изменения высоты микропрофиля 22. ОВ осуществляется с регулированием длительности с постоянной или переменной высотой микропрофиля 22.
Высота микропрофиля 22 для ОВ будет больше высоты микропрофиля 22 для ПВ. Это позволяет подать в цилиндр за время ОВ больший объем топлива при постоянной и большей высоте микропрофиля 22 и подать оптимальный объем при переменной высоте микропрофиля 22, который изменяется по закону, заданному поверхностью микропрофиля 22 (фиг.3,б) и фиг.5,б)). Если микропрофиль 22, взаимодействующий с ВП 21, изменяется по возрастающему закону (фиг.5,б)), то и высота подъема иглы 3 изменяется по такому же закону. Это позволяет задать нужный закон подачи требуемого объема топлива в цилиндр так, чтобы сжечь его наиболее полно.
Параллельность сбегающей кромки микропрофиля 22 линии скоса необходима для того, чтобы усилия сжатия и тангенциальные усилия, которые действуют на микропрофиль 22, распределялись равномерно вдоль сбегающей кромки микропрофиля 22 и скоса ВП 21.
Возможны самые различные сочетания по протяженности ВП 21 и микропрофилей 22 разной высоты при регулировании длительности основного впрыска (фиг.3, 5).
Один или два ПВ через отверстия 2 можно осуществлять при минимальных длинах микропрофиля 22 и ВП 21 с регулированием и без регулирования их длительности, равно как и один или два ВПО после ОВ через отверстия 2.
Оптимальный режим работы при малых давлениях топлива от ГАВД 34 выбирается за счет выбора оптимального передаточного отношения МП 16.
Необходимо выбирать такой МП 16, при котором большие усилия сосредоточивались бы на выходной к игле стороне МП 16.
В этом случае имеется возможность увеличить высоту микропрофилей 22, уменьшить тангенциальные усилия и усилия сжатия на микропрофилях 22 до допустимых с обеспечением многократного запаса по усилиям сжатия и тангенциальным усилиям. В паузе между ОВ и ВПО профили 22 не взаимодействуют с ВП 21 и форсунка находится в режиме отсечки между впрысками.
После ОВ реализуется, как минимум, один ВПО, который необходим для дожигания продуктов сгорания от основного впрыска.
При этом игла 3 перемещается в то верхнее положение, которое она может занять при взаимодействии пластины 23 с микропрофилем 22 меньшей высоты, который следует за микропрофилем 22 большей высоты, предназначенным для реализации ОВ.
ВПО реализуется как и ПВ при малой высоте микропрофилей 22.
При ВПО через отверстия 2 микропрофиль 22 меньшей высоты взаимодействует сначала с пластиной 23 (фиг.2, 4) и перемещает ее в верхнее положение при впрыске через отверстия 2.
Одновременно перемещаются вверх ПМК 12 и ВМК 13 вместе с рычагом 14, жестко соединенным со штоком 8, а через него с иглой 3.
ПМК 12 перекрывает канал 7 (его верхнюю часть) для подачи топлива от ГАВД 34 в управляющую камеру 10, а через его открытую часть топливо под высоким давлением через дроссель в канале 7 (дроссель показан в канале 7 на фиг.1 в его нижней части) при впрыске поступает в кольцевую камеру 5, кольцевую проточку 4 под иглу 3 и в отверстия для впрыска 2.
ВМК 13 открывает канал 15 для отвода топлива в ГАНД 42 (фиг.6) из управляющей надыгольной камеры 10 при впрыске.
Вместе с пластиной 23 перемещается пластина 24, сжимается пружина 17 на штоке 26 со шлицами 27. Через МП 16 перемещается шток 8, соединенный жестко с иглой 3. Перемещение штока 26 (фиг.2) через МП 16 обеспечивает перемещение штока 8, иглы 3, ПМК 12 и ВМК 13. Пружина 17 может быть расположена после МП 16 со стороны иглы 3.
Игла 3 перемещается в то верхнее положение, которое она может занять при взаимодействии пластины 23 с микропрофилем 22 меньшей высоты. ПМК 12 и ВМК 13 перекрывают каналы 7 и 15 при любой высоте микропрофилей 22, ибо для этого в теле крышки 11 отверстия выбраны с запасом по ходу ПМК 12 и ВМК 13.
В начале движения иглы 3 вверх топливо поступает под высоким давлением от ГАВД 34 по трубопроводам 36 (фиг.6), канал 6 (фиг.1) корпуса форсунки 1, кольцевую камеру 5 корпуса форсунки под конусную площадку штока 8, через кольцевую проточку 4 под конусную площадку иглы 3.
Топливо вытесняется из камеры 10 форсунки 1 над иглой 3 через канал 15 с дросселем в ГАНД 42 (фиг.6), поскольку давление ГАНД 42, определяемое КРД 43, и в управляющей надыгольной камере 10 ниже давления топлива в кольцевой камере 5 под конусной площадкой штока 8 и под конусной площадкой иглы 3.
Из ГАНД 42 топливо поступает снова в ТНВД 32 под давлением, которое препятствует образованию пузырьков воздуха в системе подачи топлива.
При этом одновременно топливо под давлением поступает в отверстия 2 и начинается впрыск. Поскольку топливо воздействует на конусную площадку иглы 3 снизу и на конусную площадку штока 8 через кольцевую полость 5, то это способствует перемещению иглы 3 вверх, помогает через МП 16 сжимать пружину 17, уменьшает тем самым усилие взаимодействия микропрофилей 22 и пластины 23.
Когда игла 3 перемещается в верхнее положение, топливо от ТНВД 32 и ГАВД 34 (фиг.6) поступает под давлением в отверстия 23 распылителя. Подаваемое давление под иглу 3 может изменяться с помощью регулятора давления 35, общего для всех форсунок, что расширяет возможности управления количеством впрыскиваемого топлива давлением впрыска.
ВПО через отверстия 2 длится во время взаимодействия микропрофиля меньшей высоты 22 с ВП 21.
При этом набегающий край микропрофиля 22 меньшей высоты перемещает иглу 3 на некоторую величину.
Когда микропрофиль 22 при повороте кулачка 19 выйдет из контакта с ВП 21, то пружина 17, сжатая при впрыске, разжимается, передает усилие через МП 16 игле 3, перемещает иглу 3 на седло.
Одновременно перемещаются вниз ПМК 12 и ВМК 13 с рычагом 14, жестко соединенным со штоком 8, а через него с иглой 3.
ПМК 12 открывает канал 6 для подачи топлива высокого давления от ГАВД 34 (фиг.1 и 6) в управляющую надыгольную камеру 10. Топливо воздействует на площадку 9 и способствует быстрому перемещению иглы 3 на седло. Это предотвращает прорыв газов из цилиндров под иглу. ВМК 13 перекрывает канал 15. Топливо из управляющей надыгольной камеры 10 прекращает поступать в ГАНД 42 при отсечке.
ВПО прекращается.
Топливо прекращает поступать в отверстия 2, происходит отсечка, и заканчивается ВПО. Первый ВПО реализуется при максимальном давлении. Второй ВП реализуется, если существует необходимость при пониженном давлении за счет управления ИКРВД 37 и клапаном 46 в нем. Для реализации второго ВПО необходимо иметь дополнительный микропрофиль 22 на кулачке 19. Этот дополнительный микропрофиль не показан на фиг.2-5.
ВПО отличается также малой длительностью и малым объемом подаваемого топлива, в частности, за счет малого подъема иглы 3 при ВПО. Альтернативность выбора отдельных признаков в совокупности с другими признаками обеспечивает получение одного и того же технического результата: многократного впрыска топлива с регулируемой длительностью с помощью простых технических средств при постоянной высоте микропрофилей 22 и при переменной высоте микропрофилей 22; при непрерывном изменении длительности впрыска и при дискретном изменении длительности впрыска.
Регулирование длительности в устройстве реализуется за счет перемещения пластин 23 с ВП 21 с помощью электропривода, гидропривода или вручную вдоль оси вала 20 с профилированными программными кулачками 19 на величину Δhрег (фиг2,б), фиг.4).При непрерывном уменьшении длины ВП 21 со скосом (фиг.2, фиг.3) будет непрерывно уменьшаться длительность впрыска за счет уменьшения времени взаимодействия ВП21 с микропрофилем 22.
При этом микропрофили 22 располагаются на разных соседних кулачках со сдвигом по фазе или углу поворота коленчатого вала и взаимодействуют каждый со своей частью ВП 21 со своим скосом для регулирования длительности предварительного впрыска, для регулирования основного впрыска и для регулирования основного впрыска (на фиг.2-5 показана для упрощения только одна пластина ВП 21, взаимодействующая с микропрофилями, расположенными последовательно на кулачке 19).
Параллельность сбегающей кромки микропрофиля 22 линии скоса ВП 21 необходима для того, чтобы усилия сжатия и тангенциальные усилия, которые действуют на микропрофиль 22, распределялись равномерно вдоль сбегающей кромки микропрофиля 15 и скоса выпуклой части пластины ВП 21.
При дискретном уменьшении длины выпуклой поверхности ВП 21 пластины 23 будет ступенчато уменьшаться длительность впрыска за счет ступенчатого уменьшения времени взаимодействия ВП 21 с микропрофилем 22. Дискретное управление (фиг.4, фиг.5) будет отличаться от непрерывного тем, что пластина 23 перемещается сразу на некоторую величину, после которой длина ВП 21 изменяется скачком. При этом набегающая кромка и сбегающая кромка микропрофиля 22 будут параллельны оси вала 20.
БРМП имеет преимущество перед пьезоприводом в части быстродействия для быстроходных дизелей. Применение механического привода может быть ограничено только динамическими факторами, в частности, за счет возникновения больших импульсов силы при взаимодействии микропрофиля 22 пластины 23 и ВП 21 за малое время и при больших линейных скоростях.
Поэтому с большой уверенностью можно сказать, что предлагаемая система подачи топлива может быть внедрена на дизелях с частотой вращения до 1000-1500 об/мин (судовые дизели, мощные транспортные дизели) без всяких технологических затруднений. При больших частотах вращения необходимо решать в каждом конкретном случае вопросы жесткости конструкции БРМП и вопросы минимизации его массы как многокритериальной задачи оптимизации.
В предлагаемом изобретении полностью реализуются все операции способа с помощью предлагаемого устройства.
1. Способ управления подачей топлива, включающий операции механического перемещения иглы в верхнее крайнее положение, при впрыске и подачу топлива под иглу и отверстия для впрыска, отсечки подачи топлива при превышении силы пружины и давления топлива над иглой, над давлением топлива под иглой и перемещение иглы на седло, изменения длительности впрыска, отличающийся тем, что осуществляют, как минимум, один предварительный впрыск до, как минимум, одного основного и, как минимум, один впрыск после, как минимум, одного основного, при этом на каждом предварительном впрыске, на каждом основном впрыске и на каждом впрыске после основного одновременно перемещают механическим путем два механических клапана с помощью кулачков с микропрофилями с заданной высотой, вращающихся с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, взаимодействующих с пластиной, кинематически соединенной с двумя механическими клапанами, закрывают при впрыске первый клапан и перекрывают канал подачи топлива высокого давления в управляющую надыгольную кольцевую камеру, открывают при впрыске второй механический клапан и открывают канал отвода топлива от управляющей надыгольной кольцевой камеры, подают при каждом впрыске топливо под высоким давлением от гидравлического аккумумулятора высокого давления под иглу, перемещают иглу в крайнее верхнее положение механическим путем и за счет разности давлений над и под иглой, удерживают иглу в верхнем положении при подаче топлива в цилиндр механическим путем давления топлива под иглой удерживают оба механических клапана в верхнем положении механическим путем при взаимодействии микропрофилей с заданной высотой с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце пластины на время длительности каждого впрыска, после окончания каждого предварительного впрыска, каждого основного впрыска и каждого впрыска после основного перемещают оба механических клапана в крайнее нижнее положение, удерживают их в крайнем нижнем положении во время каждой отсечки, открывают при отсечке первый механический клапан и подают топливо от гидравлического аккумулятора высокого давления в управляющую надыгольную камеру через первый механический клапан, закрывают второй механический клапан и прекращают при отсечке отвод топлива через второй механический клапан от управляющей надыгольной кольцевой камеры, перемещают иглу в крайнее нижнее положение механическим путем и удерживают ее механическим путем на время длительности каждой отсечки, перемещают пластину, взаимодействующую с микропрофилями, управляющими впрысками вдоль оси кулачкового вала с микропрофилями с набегающей кромкой каждого микропрофиля, параллельной оси кулачкового вала, и сбегающей кромкой каждого микропрофиля, параллельной скосу выпуклой поверхности на конце пластины, вручную или автоматически, изменяют длину выпуклой поверхности вдоль скоса при непрерывном управлении и изменяют длительность каждого впрыска, при этом при осуществлении, как минимум, одного предварительного впрыска, одного основного впрыск, как минимум, одного впрыска после основного при управлении перемещением механических клапанов, работающих в противофазе при впрыске и отсечке и регулировании длительности каждого впрыска быстродействующим реверсивным механическим приводом, индивидуальный уровень давления, подаваемого в каждую отдельную форсунку перед каждым последующим впрыском, устанавливают независимо от управления перемещением механическими клапанами и управления длительностью впрысков во время предыдущей отсечки с помощью индивидуального для каждой форсунки клапана регулирования высокого давления с пьезоприводом, установленного между форсункой и сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления, при реализации первого предварительного впрыска изменяют давление от максимального при большой отсечке между вторым впрыском после основного и предварительным впрыском последующего цикла в конце этой отсечки до требуемого при предварительном впрыске, второй предварительный впрыск проводят при том же давлении или изменяют его, при реализации основного впрыска увеличивают давление от предыдущего до максимального при реализации одноступенчатого основного впрыска в конце отсечки после предварительного впрыска или устанавливают в конце отсечки после предварительного впрыска начальное давление первой ступеньки основного впрыска, изменяют в течение впрыска давление основного впрыска на второй ступеньке основного впрыска до максимального, первый впрыск после основного проводят при максимальном давлении или изменяют его в конце отсечки после основного впрыска, давление второго впрыска после основного устанавливают меньше максимального в конце отсечки после первого впрыска после основного, после второго впрыска после основного, в начале большой отсечки между циклами подачи топлива устанавливают максимальное давление топлива, подаваемого на впрыск, до начала нового цикла подачи топлива.
2. Устройство для управления подачей топлива, включающее форсунку с подпружиненной иглой с механическим приводом, мультипликатор перемещения, механический регулятор длительности впрыска, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, соединенный гидравлически с надыгольной и подыгольной камерами форсунки, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя управляющими механическими клапанами, гидравлическим аккумулятором низкого давления, мультипликатором перемещения, быстродействующим реверсивным механическим приводом, индивидуальным клапаном регулирования высокого давления с пьезоприводом, надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидроаккумулятора низкого давления соединен со входом топливного насоса высокого давления, выход гидравлического аккумулятора высокого давления соединен с гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый управляющий механический клапан для каждой форсунки установлен в канале форсунки между входом гидравлического аккумулятора высокого давления и управляющей надыгольной кольцевой камерой каждой форсунки, второй управляющий механический клапан установлен в канале форсунки между управляющей надыгольной кольцевой камерой каждой форсунки и гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый и второй механические клапаны соединены рычагами со штоком, который соединен механически с иглой, шток соединен с быстродействующим реверсивным механическим приводом, который снабжен, как минимум, одной пластиной для одного цилиндра с выпуклой на одном конце поверхностью постоянного радиуса и определенной длиной выпуклой части, валом, соединенным кинематически с коленчатым валом, с, как минимум, одним профилированным кулачком на нем с, как минимум, одним микропрофилем на каждом профилированном кулачке, микропрофили выполнены с набегающей кромкой, параллельной оси иглы форсунки, и со сбегающей кромкой, параллельной скосу выпуклой поверхности конца пластины, при регулировании длительности впрыска выпуклая поверхность каждой пластины выполнена с одним или несколькими скосами по ее ширине, каждая пластина выполнена с возможностью перемещения вдоль оси штока, соединенного напрямую или через мультипликатор перемещения со штоком, с которыми соединены первый и второй механические клапаны, каждая пластина выполнена с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной или расположенной под углом к оси иглы и штока при регулировании длительности впрыска, и соединена для этого шлицевым соединением со штоком, относительно которого перемещается пластина, индивидуальный клапан регулирования высокого давления с пьезоприводом каждой форсунки соединен на входе с кольцевой камерой высокого давления под иглой форсунки, а на выходе с гидравлическим аккумулятором низкого давления.
