СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02M21/02 F02D19/02 

Изобретение относится к области управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в системах питания автомобильных двигателей газовым и жидким топливом, в частности природным газом (метаном).

Известна система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая дроссельную заслонку воздуха, кинематически связанную с педалью акселератора, а также соединенные трубопроводами резервуар топлива под давлением, регулятор постоянного давления, магистральный электроклапан топлива, центральный дозатор, коллектор двигателя, электронный блок управления дозатором и электроклапаном топлива, электрически соединенный с датчиком циклов вращения коленчатого вала двигателя, и дифференциальный редуктор, размещенный между электроклапаном топлива и центральным дозатором и снабженный корпусом с седлом для клапана и мембраной, причем мембрана штоком связана с клапаном, разделяющим полость корпуса дифференциального редуктора на первую и вторую камеры, первая камера трубопроводом соединена с магистральным электроклапаном топлива, а вторая камера трубопроводом соединена со входом центрального дозатора (см. опубликованные сведения по заявке N 95116555, МПК F 02 D 19/02, 20.11.97)
По своему конструктивному решению и функциональному выполнению эта система является наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и может быть принята за прототип.

Недостаток известной системы заключается в том, что расходомер воздуха, который учитывает силу динамического напора воздуха, потребляемого двигателем, обладает большой инерционностью, что вносит существенные погрешности в определении количества впрыскиваемого топлива. Впрыск топлива перед дроссельной заслонкой удлиняет путь следования топлива к двигателю, что вносит задержки по времени реакции двигателя на изменение подачи топлива и тем самым вносит дополнительные погрешности впрыска топлива в ДВС.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении точности впрыска топлива путем изменения давления на входе и выходе центрального дозатора топлива в зависимости от разряжения в коллекторе ДВС, которое с большой точностью определяет цикловой массовый расход воздуха при работе двигателя, и подачи топлива непосредственно в коллектор двигателя, что сокращает путь следования топлива и уменьшает задержки по времени, повышая точность впрыска.

Технический результат достигается за счет того, что система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержит дроссельную заслонку воздуха, кинематически связанную с педалью акселератора, а также соединенные трубопроводами резервуар топлива под давлением, регулятор постоянного давления, магистральный электроклапан топлива, центральный дозатор, коллектор двигателя, электронный блок управления дозатором и электроклапаном топлива, электрически соединенный с датчиком циклов вращения коленчатого вала двигателя, и дифференциальный редуктор, размещенный между магистральным электроклапаном топлива и центральным дозатором и снабженный корпусом с седлом для клапана и мембраной, мембрана штоком связана с клапаном, разделяющим полость корпуса дифференциального редуктора на первую и вторую камеры, первая камера трубопроводом соединенг с магистральным электроклапаном топлива, а вторая камера трубопроводом соединена со входом центрального дозатора, при это выход центрального дозатора подсоединен непосредственно к входному коллектору двигателя, дифференциальный редуктор снабжен второй мембраной, диаметр которой больше диаметра первой мембраны, причем вторая мембрана разделяет корпус дифференциального редуктора на третью и четвертую камеры и вторым штоком, соосным с первым штоком, связана с первой мембраной, третья камера отверстиями в корпусе редуктора соединена с атмосферой, четвертая камера трубопроводом соединена с входным коллектором двигателя, а вторая мембрана подпружинена пружиной, на свободный конец которой опирается регулировочный винт.

На чертеже показана система впрыска топлива в ДВС.

Система впрыска топлива в ДВС содержит последовательно соединенные трубопроводом резервуар 1 топлива под давлением, регулятор постоянного давления 2, магистральный электроклапан 3 топлива, дифференциальный редуктор 4, корпус редуктора содержит седло 5 для клапана 6 и первую и вторую мембраны 7 и 8. Первая мембрана 7 штоком связана с клапаном 6, разделяющим полость корпуса дифференциального редуктора на первую и вторую камеры, первая камера трубопроводом связана с магистральным электроклапаном 3, вторая камера трубопроводом соединена со входом центрального дозатора 9, вторая мембрана 8 разделяет корпус дифференциального редуктора на третью и четвертую камеры и вторым штоком, соосным с первым штоком, связана с первой мембраной 7.

Третья камера имеет отверстие в корпусе для связи с атмосферой, а четвертая верхняя камера трубопроводом соединена с входным коллектором 10 двигателя, вторая мембрана 8 подпружинена пружиной, на свободный конец которой опирается регулировочный винт. Выход центрального дозатора 9 трубопроводом связан с входным коллектором 10 двигателя. Воздуховод с дроссельной заслонкой 11 связан также с входным коллектором двигателя.

Датчик циклов вращения коленчатого вала ДВС 12 электрически связан с электронным блоком управления 13, который содержит блоки 14 и 15. Блок 14 формирования управляющих импульсов центрального дозатора топлива электрически связан с центральным дозатором 9. Блок 15 формирования управляющих импульсов магистрального электроклапана топлива электрически связан с магистральным электроклапаном 3.

Система впрыска топлива в ДВС работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала двигателя сигналы с датчика циклов 12 поступают на блоки формирования импульсов 14 и 15 электронного блока управления 13. Блоки 15 по сигналам датчика циклов 12 формирует импульсы, длина которых равна интервалу времени между двумя циклами при минимальных оборотах холостого хода двигателя. При такой длине во время работы двигателя электроклапан 3 постоянно открыт, в то время как при оборотах меньших холостого хода, например при запуске, он открывается периодически, а при отсутствии вращения коленчатого вала электроклапан 3 закрыт.

Топливо из резервуара 1 под избыточным давлением поступает в регулятор постоянного давления 2 и при вращении коленчатого вала и открытом электроклапане 3 топливо с постоянным давлением поступает в нижнюю (первую) дифференциального редуктора 4 и через приоткрытое седло 5 поступает во вторую полость редуктора. Повышение давления во второй полости дифференциального редуктора приводит к прогибанию первой мембраны 7 и закрыванию седла 5 с помощью клапана 6, который жестко связан с мембраной 7. Одновременно на клапан 5 воздействует усилие второй мембраны 8, которое определяется разряжением в верхней (четвертой) полости дифференциального редуктора.

При уменьшении разряжения во входном коллекторе 10 ДВС, например при нажатии педали акселератора и открытии дроссельной заслонки воздуха 11, усилия второй мембраны 8 уменьшаются, под действием пружины клапан 6 приоткрывается и давление во второй полости дифференциального редуктора увеличивается, увеличивается давление на входе центрального дозатора 9. Чем меньше разряжение во входном коллекторе, тем выше давление на входе центрального дозатора 9, и наоборот. Количество топлива Q_ц, которое пропускает центральный дозатор за один цикл при постоянном времени нахождения в открытом состоянии, определяется разностью давлений на входе (P_вх) и выходе дозатора (P_вых), т.е. Q_ц = (P_вх - P_вых) • C, где C = const.

Уменьшение разряжения во входном коллекторе приводит к увеличению как P_вх, так и P_вых, однако благодаря тому, что диаметр второй мембраны 8 больше диаметра первой мембраны 7 при открытии дроссельной заслонки 1, давление на входе дозатора (P_вх) возрастает в большей степени, чем давление на выходе (P_вых), т. е. при открытии дроссельной воздушной заслонки 11, увеличивается цикловая подача в ДВС как воздуха, так и топлива. Соотношение топлива и воздуха определяется разностью диаметров первой и второй мембраны 7 и 8, а также регулировкой редуктора и длительностью открытого состояния центрального дозатора в интервале одного цикла ДВС. Блок 14 формирует импульсы постоянной длины, не превышающие длину интервала времени между двумя циклами работы двигателя при максимальных его оборотах. Каждый импульс блока 14, открывая дозатор 9, обеспечивает дозу топлива для одного из цилиндров двигателя. Каждая доза топлива зависит от положения дроссельной заслонки 11 и от скорости вращения коленчатого вала. Чем больше открыта дроссельная заслонка 11, тем меньше разряжение во входном коллекторе 10 ДВС, тем больше разность давлений P_вх и P_вых на центральном дозаторе и тем большая доза топлива поступает для каждого цилиндра ДВС. С увеличением скорости вращения коленчатого вала двигателя цикловой расход воздуха несколько снижается, разряжение во входном коллекторе двигателя повышается и доза топлива несколько уменьшается, обеспечивая требуемое наиболее оптимальное соотношение количества топлива с воздухом.

Предлагаемая система впрыска топлива в ДВС во входной коллектор с использованием дифференциального редуктора с двумя мембранами разного диаметра обеспечивает большую точность дозирования топлива в зависимости от циклового массового расхода воздуха на всех режимах работы двигателя, малоинерционна и обеспечивает экономичность двигателя, его хорошие динамические качества, позволяет обеспечить требуемую чистоту выхлопных газов.

При установке на автомобиль трехкомпонентного нейтрализатора выхлопных газов система может включать контур коррекции с кислородным датчиком (λ- зондом).

Система не требует установки специального измерителя расхода воздуха и датчика угла поворота дроссельной заслонки, что существенно упрощает блок управления и систему в целом, делает ее более надежной.

Изобретение относится к системам питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в автомобильной и автотранспортной промышленности. Изобретение по сравнению с прототипом позволяет обеспечить более высокую точность дозирования топлива в ДВС. Выход центрального дозатора топлива подсоединен непосредственно ко входному коллектору двигателя, а между магистральным электроклапаном топлива и центральным дозатором размещен дифференциальный редуктор, содержащий корпус с седлом для клапана и две мембраны. Первая мембрана штоком связана с клапаном, разделяющим полость корпуса дифференциального редуктора на первую и вторую камеры. Первая камера трубопроводом соединена с магистральным электроклапаном топлива, а вторая камера трубопроводом соединена со входом центрального дозатора. Вторая мембрана, диаметр которой больше диаметра первой мембраны, разделяет корпус дифференциального редуктора на третью и четвертую камеры, а вторым штоком, соосным с первым штоком, связана с первой мембраной. Третья камера отверстием в корпусе редуктора соединена с атмосферой, а четвертая камера трубопроводом соединена с входным коллектором двигателя. Вторая мембрана подпружинена пружиной, на свободный конец которой опирается регулировочный винт. Технический результат заключается в обеспечении более высокой точности дозирования топлива в ДВС. 1 ил.

Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая дроссельную заслонку воздуха, кинематически связанную с педалью акселератора, а также соединенные трубопроводами резервуар топлива под давлением, регулятор постоянного давления, магистральный электроклапан топлива, центральный дозатор, коллектор двигателя, электронный блок управления дозатором и электроклапаном топлива, электрически соединенный с датчиком циклов вращения коленчатого вала двигателя, и дифференциальный редуктор, размещенный между магистральным электроклапаном топлива и центральным дозатором и снабженный корпусом с седлом для клапана и мембраной, причем мембрана штоком связана с клапаном, разделяющим полость корпуса дифференциального редуктора на первую и вторую камеры, первая камера трубопроводом соединена с магистральным электроклапаном топлива, а вторая камера трубопроводом соединена со входом центрального дозатора, отличающаяся тем, что выход центрального дозатора подсоединен непосредственно к входному коллектору двигателя, дифференциальный редуктор снабжен второй мембраной, диаметр которой больше диаметра первой мембраны, причем вторая мембрана разделяет корпус дифференциального редуктора на третью и четвертую камеры, и вторым штоком, соосным с первым штоком, связана с первой мембраной, третья камера отверстием в корпусе редуктора соединена с атмосферой, четвертая камера трубопроводом соединена с входным коллектором двигателя, а вторая мембрана подпружинена пружиной, на свободный конец которой опирается регулировочный винт.