СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДИЗЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК F02M59/36 

Заявляемое изобретение относится к системам питания поршневых дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известна система подачи топлива дизельного двигателя (дизеля) аккумуляторного типа Common-Rail с электромагнитными форсунками и электронным блоком управления (Особенности техобслуживания системы впрыска Common-Rail //Автостроение за рубежом, 1999, №11, с.17-22), которая позволяет регулировать цикловую подачу топлива по большому числу информационных переменных: угловой скорости коленчатого вала, положению педали акселератора, давлению наддува, температуре воздуха и охлаждающей жидкости и др.

Эта система имеет следующие недостатки:

- наличие большого количества прецизионных пар;

- низкий КПД системы питания из-за значительного расхода топлива, подаваемого на слив в процессе впрыска и поддержания постоянного давления в гидроаккумуляторе;

- не обеспечивается идентичность цикловых подач топлива в каждом цилиндре ДВС.

Известны регуляторы цикловой подачи топлива: механические, гидромеханические и пневматические. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система подачи топлива разделенного типа (Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. - Л.: Машиностроение, 1990, с.162-164, ил.). Она имеет следующие основные элементы: топливный бак, подкачивающий насос, фильтр(ы), регулируемый плунжерный топливный насос высокого давления (ТНВД) распределительного типа, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, гидроуправляемые форсунки, трубопроводы высокого и низкого давления, регулятор цикловой подачи топлива, который задает определенную цикловую подачу топлива в каждый цилиндр в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля.

Недостатки данной системы:

- ограниченное число информационных переменных (чаще всего угловая скорость коленчатого вала двигателя ω_д и положение педали акселератора γ_д) при регулировании цикловой подачи топлива, связанное с отсутствием электрического исполнительного элемента регулятора и электронного блока управления;

- наличие волновых процессов в длинных трубопроводах высокого давления, приводящих к дополнительным подвпрыскам топлива после окончания основного впрыска, что ухудшает топливную экономичность и токсичность дизеля;

- трудности в интенсификации цикловой подачи топлива из-за значительных гидродинамических потерь в длинных трубопроводах высокого давления, что не позволяет повысить КПД и снизить токсичность дизеля;

- неидентичность цикловых подач по цилиндрам при использовании топливного насоса высокого давления секционного типа, приводящая к увеличению крутильных колебаний коленчатого вала и как следствие снижению надежности мотора или повышает его материалоемкость.

Предлагаемая система подачи топлива дизеля исключает перечисленные недостатки и решает задачи повышения КПД системы подачи топлива, приемистости, экономичности и надежности дизеля, снижения токсичности выхлопных газов и шума дизеля, уменьшения числа особо точных (прецизионных) пар и стоимости топливной аппаратуры,

Технический результат - улучшение технических характеристик дизеля и эксплуатационных свойств системы подачи топлива.

Существенное отличие предлагаемого технического решения заключается в том, что оно содержит электронный блок (например, микропроцессорный), управляющий электромагнитным клапаном слива, расположенным в нагнетательной полости топливного насоса, который после преобразования сигнала датчиков управляет процессом окончания подачи топлива, моментом открытия и продолжительностью включения клапана, что обеспечивает одинаковую (идентичную) цикловую подачу топлива по цилиндрам, при этом выходы датчиков положения поршня, педали акселератора и угловой скорости коленчатого вала соединены с входами электронного блока, выход которого соединен с электромагнитным клапаном слива.

На чертеже приведена функциональная схема системы подачи топлива дизеля, которая содержит топливный бак 1, подкачивающий насос 2, фильтр 3, плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа с нагнетательными клапанами (по количеству цилиндров дизеля) 4, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, электромагнитный клапан слива 5, гидроуправляемые форсунки 7 (по количеству цилиндров дизеля), датчики положения поршня и угловой скорости топливного насоса высокого давления 6 и датчик положения педали акселератора 9, электронный блок управления 8. Все гидроаппараты соединены трубопроводами, а датчики и электромагнитный клапан слива - проводами с электронным блоком управления.

Система подачи топлива дизеля работает следующим образом. Подкачивающий насос 2 забирает топливо из бака 1, прокачивает его через фильтр 3 и подает на вход топливного насоса высокого давления 4. При набегании кулачка на толкатель плунжера топливного насоса высокого давления топливо сжимается, давление повышается, открывается нагнетательный клапан и начинается подача топлива к соответствующей форсунке 7, а через нее в цилиндр двигателя. При поступлении в электронный блок управления 8 сигналов от датчиков положения поршня и угловой скорости коленчатого вала дизеля 6 и датчика положения педали акселератора 9 (возможно и от других датчиков, например, давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости и др.) электронный блок управления 8 согласно отрабатываемому алгоритму определяет и задает момент включения и длительность включения электромагнитного клапана слива топлива 5, после включения которого давление в нагнетательной полости топливного насоса высокого давления падает и процесс подачи топлива к форсунке и далее в цилиндр дизеля прекращается.

Имея топливный насос высокого давления распределительного типа, то есть когда его один плунжер последовательно подает топливо в разные цилиндры, и имея один электромагнитный клапан слива, обеспечивается одинаковая цикловая подача топлива в каждый цилиндр дизеля для данного скоростного и нагрузочного режима работы дизеля. При этом система имеет минимальное количество прецизионных пар, а именно по одной такой паре в каждой форсунке (игла - корпус распылителя) и одну в топливном насосе высокого давления (плунжер - гильза). КПД данной системы значительно выше в сравнении с системой Common-Rail, так как не требуется поддерживать высокое давление в гидроаккумуляторе. Электронный блок управления, регулирующий момент подачи напряжения на электромагнитный клапан слива топливного насоса высокого давления и длительность этого электрического импульса, обеспечивает оптимальную (одинаковую) величину цикловой подачи топлива, что обеспечивает экономичный режим работы дизеля.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам питания поршневых дизелей. Изобретение позволяет улучшить технические характеристики дизеля и эксплуатационные свойства системы подачи топлива. Система подачи топлива дизеля содержит плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, и гидроуправляемые форсунки (по количеству цилиндров). Система также содержит электронный блок (например, микропроцессорный), управляющий электромагнитным клапаном слива. Электромагнитный клапан слива установлен в нагнетательной полости топливного насоса высокого давления и управляет процессом окончания подачи топлива, моментом открытия и продолжительностью включения. Выходы датчиков положения поршня, педали акселератора и угловой скорости коленчатого вала соединены с входами электронного блока, выход которого соединен с электромагнитным клапаном слива. 1 ил.

Система подачи топлива дизеля, содержащая плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, и гидроуправляемые форсунки (по количеству цилиндров), отличающаяся тем, что содержит электронный блок (например, микропроцессорный), управляющий электромагнитным клапаном слива, при этом электромагнитный клапан слива установлен в нагнетательной полости топливного насоса высокого давления и управляет процессом окончания подачи топлива, моментом открытия и продолжительностью включения, при этом выходы датчиков положения поршня, педали акселератора и угловой скорости коленчатого вала соединены с входами электронного блока, выход которого соединен с электромагнитным клапаном слива.