УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F02M43/02 F02M47/00 F02M59/00 

Изобретение относится к области двигателестроения.

Известны способы управления топливной системой дизеля с использованием дозирующего топливного насоса высокого давления (ТНВД) золотникового типа (например, В. И. Крутов. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. -М. : Высшая школа, 1988, с. 500).

Аналогичный принцип фазирования и дозирования импульса топливоподачи применяется в насос-форсунках, осуществляемый путем объединения насоса высокого давления и форсунки (Патент США N 4399793, кл. F 02 M 43/02, 1982).

Фазирование и дозирование подачи одновременно со сжатием топлива высокого давления затрудняется и усложняет процесс автоматического управления топливоподачей с помощью электронных систем за счет увеличения усилий и снижения точности.

Известно устройство подачи топлива в дизельный двигатель, содержащий плунжерный топливный насос высокого давления с регулировкой по концу подачи, линию высокого давления с установленным в ней нагнетательным клапаном, форсунку, сообщенную линией высокого давления с топливным насосом высокого давления и механизмом регулирования начала подачи топлива, имеющей камеру переменного объема с входным и выходным каналами, сообщенными с линией высокого давления, причем входной канал постоянно сообщен с линией высокого давления (Авт. св. СССР N 374457, кл. F 02 M 63/06, 1970). Недостатком данного устройства является ограниченность фазирования подачи из-за подключения неизменяемых объемов.

Таким образом, рассмотренные способы управления топливной системой дизеля обладают большими недостатками и требуют совершенствования с целью создания надежной системы электронного впрыска топлива.

Перспективным способом управления топливной системой дизеля может быть формирование импульса топливоподачи топливным насосом высокого давления (ТНВД) сверх необходимой подачи в цилиндр дизеля. В процессе передачи этого импульса от ТНВД к форсунке производится его фазирование и дозирование с помощью механизма (клапана) задержки импульса и дозатора топливоподачи дизеля.

Целью изобретения является повышение точности фазирования и управления топливоподачи.

Это достигается тем, что устройство подачи топлива в дизельный двигатель, содержащее плунжерный топливный насос высокого давления с регулировкой по концу подачи, линию высокого давления с установленным в ней нагнетательным клапаном, форсунку, сообщенную линией высокого давления с топливным насосом высокого давления, и механизм регулирования начала подачи топлива, имеющий камеру переменного объема с входным и выходным каналами, сообщенными с линией высокого давления, причем входной канал постоянно сообщен с линией высокого давления, снабжено камерой переменного объема, образованной стенками корпуса и торцом, размещенным в полости корпуса с возможностью перемещения подпружиненного дифференциального поршня, нагнетательным клапаном, размещенным в выходном канале камеры переменного объема, а в корпусе механизма регулировки начала подачи топлива выполнена управляющая камера, размещенная со стороны торца дифференциального поршня, противолежащего камере переменного объема, причем последний имеет ограничитель перемещения - упор.

На фиг. 1 и 2 изображены схемы предлагаемого клапана задержки импульса.

Входной канал 1 соединен с камерой переменного объема 2, на выходном канале 3 которого установлен нагнетательный (обратный) клапан. Камера переменного объема образована корпусом 9 и подпружиненным дифференциальным поршнем 4, расположенным между пружинами 5 и 6. Поршень 4 выполнен ступенчатым, его головка 10 большого диаметра расположена между управляющей 7 и сливной 8 камерами. Управляющая камера образована головкой 10 дифференциального поршня 4 и корпусом механизма задержки импульса и соединена со впускным 12 и выпускным 15 каналами, на которых установлены обратные клапаны 13 и 14. Сливная камера 8 соединена со сливным каналом 11.

Входной импульс Р_вх топливоподачи от ТНВД (см. фиг. 3) поступает по входному каналу 1 в камеру 2. Распространению этого импульса в выходной трубопровод мешают нагнетательный клапан 3 и движение под действием входного импульса давления дифференциального поршня 4 до момента выхода его головки 10 на упор 9, выполненный в корпусе. Время движения подпружиненного дифференциального поршня 4 определяется его начальным положением, зависящим от давления в управляющей камере 7. Давление в управляющей камере 7 подводится через впускной канал 12, снабженный обратным клапаном, для того чтобы исключить изменение управляющего давления Р_р под действием входного импульса топливоподачи Р_вх. При движении дифференциального поршня 4 происходит вытеснение рабочей жидкости из управляющей камеры 7 через клапан 14 на слив и из сливной камеры 8 через сливной канал 11. Время движения дифференциального поршня 4, принимаемое за время задержки входного импульса топливоподачи (см. фиг. 3), равно
τ = где h - ход клапана, определяемый управляющим давлением Р_р и коэффициентом жесткости пружины С, h= P_p·F₂/C;
Р_и - импульс давления входного импульса топливоподачи;
Р_р - величина управляющего давления;
F₁, F₂ - площади сечений;
m - масса клапана.

После окончания движения поршня 4 входной импульс топливоподачи через нагнетательный (обратный) клапан проходит в выходной трубопровод. Регулируя входное управляющее давление Р_р, т. е. , меняя ход дифференциального поршня 4 и время заполнения камеры переменного объема 2, можно формировать задержку переднего фронта выходного импульса Р_вх. После прекращения топливоподачи подпружиненный дифференциальный поршень 4 под действием управляющего давления Р_р возвращается с упора 9 в исходное положение с зазором, определяющим время задержки импульса.

Таким образом, с помощью механизма задержки импульса топлива высокого давления, размещенного между ТНВД и форсункой, может быть осуществлено электрогидравлическое управление впрыском в цилиндр дизеля с большей точностью, чем с помощью существующих конструкций муфт опережения впрыска топлива. Импульс высокого давления в дальнейшем поступает в дозатор. С помощью механизма задержки импульса и дозатора осуществляется новый способ управления топливной системой дизеля, заключающийся в формировании из импульса топлива высокого давления, вырабатываемого ТНВД, следующего за ним импульса с новыми передним и задним фронтами. Причем передний фронт нового импульса формируется механизмом задержки импульса, задний-дозатором топливоподачи. Поскольку управление передним и задним фронтами импульса затруднено в существующих системах прямого регулирования, целесообразно эти функции возложить на электронный блок управления.

(56) Заявка ФРГ N 2617841, кл. F 02 M 47/00, опублик. 1977.

Использование: машиностроение, в частности двигателестроение. Сущность изобретения: механизм задержки импульса (механизм регулирования начала подачи топлива) топливоподачи дизеля размещается между топливным насосом высокого давления и форсункой и производит передачу импульса давления между ТНВД и форсункой с регулируемой задержкой. Механизм регулирования начала подачи топлива представляет собой подпружиненный дифференциальный поршень 4, размещенный в корпусе и образующий с ним камеры переменного объема 2, сливную 8 и управляющую 7. При этом первая из них сообщена с топливным насосом высокого давления входным каналом 1 и с форсункой - выходным каналом 3 с нагнетательным клапаном, вторая снабжена сливным каналом 11, третья - впускным 12 и выпускным 15 каналами с обратными клапанами 13 и 14, установленными на этих каналах соответственно. Дифференциальный поршень 4 снабжен упором 9. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащее плунжерный топливный насос высокого давления с регулировкой по концу подачи, форсунку, механизм регулирования начала подачи топлива, выполненный в виде корпуса с установленным в нем с возможностью перемещения подпружиненным дифференциальным поршнем, образующим с корпусом сливную камеру со сливным каналом и камеру переменного объема с входным и выходным каналами, линию высокого давления с нагнетательным клапаном, сообщающую форсунку с топливным насосом высокого давления через входной и выходной каналы механизма регулирования начала подачи топлива, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы, в механизме регулирования начала подачи топлива выполнена управляющая камера с впускным и выпускным каналами с обратными клапанами, образованная стенками корпуса и дифференциальным поршнем, размещенная со стороны торца дифференциального поршня, противолежащего камере переменного объема, причем последний снабжен ограничителем перемещения, выполненным в виде упора , установленного в корпусе, а нагнетательный клапан размещен в выходном канале камеры переменного объема.