СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА Российский патент 2013 года по МПК F02M47/02 F02M63/04 F02M45/08 

Изобретение относится к устройствам для 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 управления подачей топлива (Электрогидравлическая форсунка с двухпозиционным клапаном. Известия вузов. Машиностроение - 2002 - №2 авторы С.А. Богачев, Ю.Е. Хрящев).

Этот способ управления подачей топлива, включающий операции перемещения двухпозиционного клапан из нижнего крайнего положения в верхнее при котором закрывается наполнительный клапан и открывается разгрузочный клапан, а игла перемещается в верхнее положение при впрыске и из верхнего крайнего положения в нижнее крайнее положение положении, при котором открывается наполнительный клапан и закрывается разгрузочный клапан, а игла перемещается в нижнее положение при отсечке.

Этот способ реализуется с помощью электропривода и пьезопривода, что требует дополнительных источников энергии на транспортном средстве и значительных затрат энергии на реализацию способа, сложные схемы ее преобразования. Пьезоприводы имеют сложную технологию и достаточны дороги. Перемещения золотников крайне малы, поэтому требуются дополнительные мультипликаторы перемещения для пьезоприводов.

Простые механические приводы, обеспечивающие малые перемещения золотников двухпозиционных клапанов, отсутствуют.

Из уровня техники известно устройство управления подачей топлива (прототип) в двигатель внутреннего сгорания (Электрогидравлическая форсунка с двухпозиционным клапаном. Известия вузов. Машиностроение - 2002 - №2 авторы С.А. Богачев, Ю.Е. Хрящев).

Это устройство для реализации для управления подачей топлива, содержащее форсунку с двухпозиционным клапаном, управляемым электромагнитом, с подпружиненным штоком с кольцевой площадкой, отдельной камерой управления, которая соединяется через разгрузочный клапан со сливом, а через наполнительный клапан и через дроссель с линией высокого давления, запирающий элемент распылителя, взаимодействующий с камерой управления сверху и соединенный с линией высокого давления снизу, распылитель с одним уровнем отверстий, содержащее двухпозиционный клапан с подпружиненным штоком, управляемый электромагнитом, отдельную камеру управления с плунжером, который соединен механически с иглой и представляет собой управляемый запорный элемент распылителя.

В этом устройстве игла не подпружинена, а отсутствие пружины повышает быстродействие иглы и, как следствие, улучшение подачи топлива за счет формирования крутых фронтов подачи с минимизацией потерь при переходных процессах.

Двухпозиционный клапан разгружен от сил давления топлива, что положительно влияет на динамику управления запорным элементом форсунки.

В устройстве запорные седла представляют собой обыкновенную окружность на поверхности клапана в его крайних положения и представляют собой весьма малую площадь контакта, а не прецизионную цилиндрическую или коническую поверхность большей протяженности, чем тонкая линия на поверхности двухпозиционного клапана с кольцевой площадкой.

Форсунка позволяет реализовать монотонный закон при в силу того, что запирающий элемент форсунки неподпружинен и имеет естественный упор, на который всегда и выходит при подаче высокого давления на запирающий элемент снизу. Поэтому впрыск топлива происходит при постоянном зазоре.

При этом электромагнитный привод, который перемещает шток двухпозиционного клапана по быстродействию значительно ниже быстродействия иглы распылителя.

Применение быстродействующего привода клапана на основе пьезоэлемента не решает проблему повышения индикаторного к.п.д. особенно в мощных дизелях. Известно, что пакет пьезоэлементов длиной 4 см, состоящий из 400 пластин, дает перемещение клапана всего на 0, 1 мм.

Известное устройство с электрическим приводом двухпозиционного клапана требует затрат электрической энергии до 3 кВт для дизеля мощностью в 100 кВт. Поэтому все значимые исследования по управлению подачей топлива направлены на снижение энергии управления топливоподачей.

При этом востребованы сложные устройства для накопления и преобразования энергии за короткие промежутки времени: время впрыска, время отсечки, которые исчисляются миллисекундами и их долями.

Кроме того, пьезопривод обладает высокой стоимостью и необходимы приводы более дешевые, обладающие теми же характеристиками, что и пьезопривод по быстродействию.

Подача топлива от гидравлического аккумулятора по длинным трубопроводами вызывает волновые процессы, которые приводят к нежелательным колебаниям давления при подаче топлива.

Целью изобретения является улучшение динамики подачи топлива и повышение индикаторного кпд, а также упрощение, повышение надежности и снижение стоимости топливоподающей аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления подачей топлива, включающем перемещение золотника двухпозиционного клапана из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее, при котором закрывается наполнительный клапан и открывается разгрузочный клапан при впрыске, подачу топлива в форсунку под иглу, перемещение иглы в верхнее положение, отвод топлива от камеры над иглой сверху и, наоборот, перемещение золотника двухпозиционного клапана из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение, при котором открывается наполнительный клапан и закрывается разгрузочный клапан при отсечке, подачу топлива в камеру над иглой сверху, перемещение иглы в крайнее нижнее положение, согласно заявленному изобретению, перемещают подпружиненный плунжер индивидуального топливного насоса вниз приводом от профилированного кулачка, вращающегося с частотой пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, подают топливо плунжером под высоким давлением от индивидуального топливного насоса в форсунку в камеру под иглой при реализации во время их протекания, как минимум, одного предварительного впрыска, как минимум, одного основного впрыска, как минимум, одного впрыска после основного, при отсечках подачи топлива после предварительного впрыска, основного впрыска, впрыска после основного, подают топливо от индивидуального топливного насоса высокого давления через клапан регулирования высокого давления в гидроаккумулятор низкого давления и в камеру форсунки над иглой, возвращают плунжер в верхнее положение с помощью сжатой пружины на штоке, подают топливо в подплунжерную полость индивидуального топливного насоса от гидроаккумулятора низкого давления и топливного бака по трубопроводам с обратными клапанами отдельными для каждого индивидуального топливного насоса, одновременно 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 перемещают золотник двухпозиционного клапана вверх механическим путем с помощью кулачков с микропрофилями с заданной высотой, вращающихся с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, взаимодействующих с пластиной, кинематически соединенной с золотником двухпозиционного клапана, открывают при каждом впрыске разгрузочный клапан, закрывают наполнительный клапан двухпозиционного клапана, подают топливо от управляющей камеры над иглой в гидроаккумулятор низкого давления через разгрузочный клапан, подают топливо под иглу при впрыске от индивидуального топливного насосав течение времени переключения заданного при впрысках, удерживают иглу в верхнем положении при подаче топлива в цилиндр за счет давления топлива под иглой и удерживают золотник двухпозиционного клапана в верхнем положении на время длительности каждого впрыска механическим путем при взаимодействии микропрофилей с заданной высотой с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце пластины, после окончания каждого предварительного впрыска, каждого основного впрыска и каждого впрыска после основного перемещают в крайнее нижнее положение золотник двухпозиционного клапана с помощью пружины, открывают наполнительный клапан двухпозиционного клапана, подают топливо при каждой отсечке от индивидуального топливного насоса через наполнительный клапан в камеру управления над иглой, удерживают иглу форсунки за счет давления в камере управления над иглой и золотник двухпозиционного клапана за счет пружины в нижнем крайнем положении в течение времени заданного при каждой отсечке, перемещают пластину, взаимодействующую с микропрофилями управляющих 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.

Реализация способа позволяет управлять двухпозиционным клапаном, а также длительностью впрыска с помощью простых механических средств.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления подачей топлива, включающее форсунку с двухпозиционным клапаном с подпружиненным штоком и кольцевой площадкой, соединенным кинематически с управляемым быстродействующим реверсивным приводом, камеру управления, которая соединяется через разгрузочный клапан с внешней емкостью, а через наполнительный клапан и через дроссель с линией высокого давления и топливным насосом высокого давления, иглу, взаимодействующую с камерой управления сверху и соединенную с линией высокого давления снизу, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления, топливную емкость, топливоподкачивающий насос, соединенные между собой гидравлически, согласно заявленному изобретению снабжено индивидуальным топливным насосом с приводом от кулачкового вала, кинематически соединенного с коленчатым валом, соединенный гидравлически с форсункой и с ее камерой под иглой и с камерой над иглой через наполнительный клапан двухпозиционного клапана, которая соединена через разгрузочный клапан двухпозиционного клапана с гидравлическим аккумулятором низкого давления, индивидуальный топливный насос соединен также через клапан регулирования высокого давления с гидравлическим аккумулятором низкого давления, золотник двухпозиционного клапана и их седла выполнены с коническими запирающими поверхностями, каждый золотник соединен кинематически с быстродействующим реверсивным механическим приводом для линейного перемещения золотника одного двухпозиционного клапана, 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 и золотника двухпозиционного клапана и иглы и соединена при этом напрямую или через мультипликатор перемещения с подпружиненным штоком и через него с золотником двухпозиционного клапана, каждая пластина выполнены 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.

Реализация устройства позволяет повысить индикаторный кпд, улучшить экологические показатели, повысить надежность и снизить е стоимость топливоподающей аппаратуры: за счет применения простых механических устройств с одним валом с программированными кулачками и программными профилями в сочетании с пластинами для перемещения золотников двухпозиционных клапанов и для регулирования длительности впрысков, которые значительно дешевле электромеханических устройств для привода клапанов или пьезопривода, снижается стоимость форсунок, повышается их надежность;

надежность повышается за счет того, что источники электрической энергии, преобразователи электрической энергии, электронные устройства для управления форсункой заменяются на механические программные управляющие устройства, надежность которых выше, а также за счет того, что в управляющей камере и в полости форсунке давление не может упасть до значения, при котором прерывается впрыск топлива; при этом быстродействие быстродействующего реверсивного механического привода (БРМП) может быть выше устройств с пьезоприводом;

за счет снижения затрат энергии на управление подачей топлива повышается индикаторный к.п.д. при применении быстродействующего реверсивного механического привода (БРМП), поскольку при перелете клапана с одного седла на другое рас ходы топлива на управление.

Устройство для реализации способа иллюстрируется чертежами:

на фиг.1 показана форсунка (продольный разрез) и двухпозиционный клапан с коническими запирающими поверхностями седел;

на фиг.2 показана кинематическая схема быстродействующего реверсивного механического клапана (БРМП) с линейным перемещением золотника для двухпозиционного клапана и программой управления длительностью впрыска подачи топлива, расположенной вне золотника на полупластине с изогнутым концом и с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце с программой переменной длительности впрыска на них и на профилированных кулачках с программными профилями, а также подпружиненный шток со шлицевым соединением с пластиной с возможностью перемещения пластины относительно штока в плоскости, перпендикулярной оси подпружиненного штока (поперечный разрез) или под углом к ней;

на фиг.3 показана кинематическая схема БРМП с линейным перемещением золотника для двухпозиционного клапана и программой управления длительностью впрыска подачи топлива, расположенной вне золотника на полупластине с изогнутым концом и с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце с программой переменной длительности впрыска;

на фиг.4 показана блок-схема системы подачи топлива с двухпозиционным клапаном, индивидуальным топливным насосом (ИТН). форсункой и гидравлическим аккумулятором низкого давления (ГАНД).

Устройство на фиг.1 состоит: из корпуса 1, распылителя 2 с отверстиями для впрыска топлива 3, кольцевой проточки 4 в корпусе, кольцевой проточки 5 и радиального отверстия 6 в игле 7, канала 8 для подвода топлива высокого давления (ВД), камеры управления 9 (КУ 9) над иглой 7, канала 10 для подвода топлива к камере 9, площадки 11 над иглой 7 с выпуклой поверхностью, двухпозиционного клапана с коническими запирающими поверхностями седел 12 (ДПК 12), мультипликатора перемещения 13 (МП 13), пружины 14, золотника 15 с коническим запирающими поверхностями для наполнительного и разгрузочного клапанов; цилиндрического штока 16, соединенного с золотником 15; кольцевой проточки 17 в корпусе ДПК 12 относительно поверхностей золотника 15 и цилиндрического штока 16, наполнительного клапана 18 (НК 18), разгрузочного клапана 19 (РК 19); канала 20 для подвода топлива высокого давления от ИТН высокого давления к НК 18 с дросселем в нем (дроссель на фиг.1 не показан); канала 21 для подвода топлива высокого давления через кольцевую проточку 17 и канал 10 в камеру управления 9 при открытом НК 18 при отсечке; канала 22 для отвода топлива от камеры управления 6 в гидроаккумулятор низкого давления (ГАНД на фиг.1 не показан), штока 23, на котором установлена пружина 14, соединенного через мультипликатор перемещения 13 (МП 13) со штоком 16; пластины 24 части быстродействующего реверсивного механического привода (БРМП на фиг.1 не обозначен отдельной позицией); трубопровода низкого давления 25 для подвода топлива к ГАНД (на фиг.1 не показан), трубопровода 26 для подвода топлива высокого давления к ДПК 12 от ИТН (фиг.1 не показан), трубопровода 27 между ДПК 12 и форсункой 1, трубопровода 28 для подвода топлива от ИТН под иглу 7 форсунки.

Устройство на фиг.2 представляет быстродействующий реверсивный механический привод (БРМП) и состоит: из ДПК 12, МП 13, пружины 14, штока 23, пластины 24 с выпуклым изогнутым концом 29 (ВП29); пластины 30 со шлицами 31 для перемещения штока 23 в плоскости, перпендикулярной плоскости иглы 7 форсунки; кулачка 32 с микропрофилями с набегающей кромкой, параллельной оси кулачка и сбегающей кромкой, параллельной скосу ВП 29: микропрофиля 33 для реализации предварительного впрыска (ПВ) микропрофиля 34 для реализации основного впрыска (ОВ) большей длительности, микропрофиля 35 для реализации впрыска после основного (ВПО); вала 36, кинематически соединенного с коленчатым валом.

Устройство на фиг 3 состоит: из ДПК 12, МП 13, пружины 14, штока 23, пластины 24 с выпуклым изогнутым концом 29 (ВП29); пластины 30 со шлицами 31 для перемещения штока 23 в плоскости перпендикулярной плоскости иглы форсунки.

Устройство на фиг.4 состоит из: вала 36, кинематически соединенного с коленчатым валом с кулачком 37, взаимодействующего через ролик (ролик на фиг.4 не показан) с коромыслом 38; пружины 39 на плунжере 40 индивидуального топливного насоса41, который соединен трубопроводом 42 с обратным клапаном (обратный клапан на фиг.4 не показан) с ДПК 12 и его трубопроводом 26 для подвода топлива к НК19; ДИК 12 соединен трубопроводом 27 с форсункой и ее надыгольной камерой; трубопровода 43 с клапаном регулирования высокого давления 44 (КРВД 44), который соединен с ГАНД 45 с клапаном регулирования давления 46 (КРД46); ДПК 12 соединен трубопроводом 25 с обратным клапаном с ГАНД 45; ИТН 41 соединен трубопроводом 28 с форсункой и ее подыгольной камерой; ГАНД 45 соединен трубопроводом 47 с обратным клапаном 48 с подплунжерной полостью ИТН 41; топливного бака 49, соединенного гидравлически с подкачивающим насосом; трубопровода 50 с обратным клапаном 52; общего для всех ИТН 41 трубопроводом 53, который соединен через отводы с обратными клапанами (на фиг.4 не обозначены) со всеми ИТН и трубопроводом 47.

Работа устройства, реализующего способ.

Нагнетание топлива происходит следующим образом. Поворачивается кулачок 37 на валу 36 привода ИТН 41 (фиг.4) с эксцентриситетом, взаимодействует с роликом (ролик на фиг.4 не показан) коромысла 38. Коромысло 38 передает усилие от кулачка 37 плунжеру 40, который перемещается вниз, сжимает пружину 39, подает топливо под давлением из ИТН 41 по трубопроводу 42 с обратным клапаном в форсунку 1.

Плунжер 40 перемещается вниз при резком увеличении высоты профиля кулачка 37 с эксцентриситетом относительно центра вращения и его взаимодействия с роликом коромысла 38. В конце цикла подачи топлива профиль кулачка 37 с эксцентриситетом начинает уменьшаться относительно центра вращения под действием пружины 39 и давления топлива, поступаемого от ГАНД 45 по трубопроводам 47, 53 с отводами с обратными клапанами перед каждым ИТН 41. Плунжер 40 начинает перемещаться вверх. От ГАНД 45 поступает топливо, которое было потрачено на управление процессом топливоподачи, поступает под определенным давлением. Происходит заполнение подплунжерной полости ИТН 41 топливом. При этом часть топлива поступает в подплунжерную полость от топливного насоса 50 и топливного бака 49, поскольку часть топлива, вытесненного плунжером 40, идет на впрыск в цилиндр.

При наличии пружины 14 (фиг3., фиг.4) БРМП работает следующим образом. Перемещение пластины 24 влево осуществляется при повороте кулачка 32 для осуществления ПВ при взаимодействии микропрофиля 33 с пластиной 24; для осуществления ОВ при взаимодействии микропрофиля 34 с пластиной 24; для осуществления ВПО при взаимодействии микропрофиля 35 с пластиной 24. Растягивается пружина 14, в которой запасается потенциальная энергия. Вместе с пластиной 24 перемещается шток 23, через МП 13 перемещается шток 16 вместе с золотником 15 в крайнее левое (верхнее) положение.

Открывается РК 19, закрывается НК 18. Топливо из камеры 9 над иглой 7 по трубопроводу 27 (фиг.1) поступает в ГАНД 45, в котором аккумулируется с определенным давлением. Давление в топливной системе не падает до нулевого. Топливо поступает в ГАНД 45 под давлением и не падает ниже давления, задаваемого КРД 46, которое является переменным и определяется режимом работы. Это улучшает экономичность форсунки. Энергия топлива при управлении не падает до энергии топлива при его сливе.

После перемещения пластины 24, а вместе с нею и золотника 15 в крайнее левое (верхнее0 положение для ПВ, для ОВ и для ВПО начинаются впрыски. Топливо поступает при каждом из трех впрысков от ИТН 41 под иглу 7 по трубопроводу 28 (фиг.1 и фиг.4), каналу 8, каналу 6 и кольцевой проточке 5 в игле 7, по кольцевой проточке 4 в корпусе форсунки 1 под иглу 7. Игла 7 поднимается за счет разности давлений под дифференциальной площадкой и над площадкой 9 над иглой 7.

Микропрофили 33, 34, 35 поочередно взаимодействуют с ВП29 постоянного радиуса. Поэтому во время впрысков золотник 15 находится в крайнем левом (верхнем) положении.

Длительность каждого впрыска определяется длиной ВП 29 и длиной поверхности каждого из микропрофилей 33, 34, 35. Эта длительность различается по назначению впрыска.

ПВ выполняется с малой длительностью, ибо его назначение подготовить оптимальное сгорание основной порции топлива без образования окислов азота.

ОВ осуществляется с максимальной длительностью, необходимой для подачи требуемого количества топлива в цилиндр для реализации требуемой мощности.

ВПО реализуется также с малой длительностью необходимой для дожигания топлива из основного впрыска.

После взаимодействия каждого микропрофиля 33, 34, 35 с заданной длиной с ВП 29, микропрофили 33, 34, 35 выходят из этого взаимодействия с ВП 29.

Впрыски заканчиваются, когда сбегающие кромки микропрофилей 33, 34, 35, параллельные скосу ВП 29 уходят из контакта с ВП 29.

Параллельность сбегающих кромок микропрофилей 33, 34, 35 линии скоса ВП 29 необходима для того, чтобы усилия сжатия и тангенциальные усилия, которые действуют на микропрофили 33, 34, 35 распределялись равномерно вдоль сбегающих кромок микропрофилей 35 и скосов ВП 29 пластины 24.

При этом для каждого из впрысков после их окончания сжимается пружина 14 возвращает шток 23 в крайнее правое положение, а через МП 13 возвращает и шток 16 с золотником 15 ДИК 12 в крайнее правое положение.

Открывается НК 18 и закрывается РК 19. ГАНД 41 отсекается от камеры 9 форсунки 1. Топливо в него не поступает

Топливо поступает по трубопроводу 26 от ИТН 41, по каналу 20

ДПК 12, кольцевой проточке 17, каналу 21, трубопроводу 27, каналу 10 форсунки 1 в камеру над иглой 7 под высоким давлением. Это давление воздействует на площадку 11 над иглой 7 и перемещает ее вниз в силу разности давлений над и под иглой 7 из-за разности дифференциальной площадки под иглой 7 и площадки 11 над иглой 7.

Кроме того, при каждой отсечке топливо через КРВД 44 поступает по трубопроводу 43 в ГАНД 45, не нарушая тем самым процесса работы ИТН 41.

Механический привод золотника 15 ДПК 12 по стоимости будет ниже и во много раз стоимости пьезопривода или соленоидного привода.

Жесткая пружина 14 может быть расположена как на штоке 23, так и со стороны пластины 24.

Три впрыска уже позволяют оптимизировать сжигание топлива в цилиндре, а, следовательно, повышают индикаторный кпд дизеля.

Преимущество БРМП в том, что не требуется источников электрической энергии в отличие от форсунок с электроклапанным управлением.

Не требуются сложные устройства преобразования и накопления энергии в короткие промежутки времени. Это упрощает устройство топливоподачи, повышает его надежность. Меньше энергии затрачивается на управление впрыском. Повышается кпд энергетической установки с ДВС.

Регулирование длительности впрыска осуществляется перемещением (фиг.4) пластины 24 с ВП 29 со скосом по шлицам 31 в пластине 30 относительно штока 23. Перемещение пластины 24 вместе с пластиной 30 по шлицам 31 в плоскости, перпендикулярной или, расположенной под углом к плоскости штока 23, мультипликатора 13, штока 16, золотника 15 будет изменять длину ВП 29 (фиг.3) пластины 24, взаимодействующей с микропрофилями 33, 34, 35, а, следовательно, время всех впрысков.

Так реализуются частичные режимы. При частичных режимах увеличивается длительность отсечек и, следовательно, снижается к.п.д. форсунок. Но общий к.п.д. форсунок будет выше из-за быстрой переустановки клапанов ДПК 12.

Время впрыска будет тем меньше, чем меньше длина изогнутого конца ВП 29 пластины 24. Перемещение пластины 24 вдоль оси вала 36 с профилированными кулачками 33, 34, 35 осуществляется как вручную, так и с помощью любого автоматического привода. Чем больше частота вращения, тем меньше время взаимодействия и, следовательно, впрыска. Характерной особенностью устройства является то, что время впрыска, регулируемое или нерегулируемое, изменяется автоматически в зависимости от частоты вращения. Поэтому предлагаемое устройство применимо на всех типах дизелей с разной мощностью и с разной частотой вращения.

Выполняются все операции способа, которые заявлены в изобретении. Достигается заявленная цель изобретения.

Изобретение относится к способу управления подачей топлива и устройству управления подачей топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте для больших дизелей. Изобретение позволяет реализовать максимальный индикаторный кпд и минимизировать расход топлива на управление, повысить надежность и снизить стоимость системы подачи топлива. Устройство управления подачей топлива включает форсунку с двухпозиционным клапаном с подпружиненным штоком и кольцевой площадкой, соединенным кинематически с управляемым быстродействующим реверсивным приводом, камеру управления, иглу, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления, топливную емкость, топливоподкачивающий насос, соединенные между собой гидравлически. Устройство снабжено индивидуальным топливным насосом с приводом от кулачкового вала, кинематически соединенного с коленчатым валом. Индивидуальный топливный насос соединен через клапан регулирования высокого давления с гидравлическим аккумулятором низкого давления, золотник двухпозиционного клапана и их седла выполнены с коническими запирающими поверхностями, каждый золотник соединен кинематически с быстродействующим реверсивным механическим приводом для линейного перемещения золотника одного двухпозиционного клапана, 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 и золотника двухпозиционного клапана и иглы и соединена при этом напрямую или через мультипликатор перемещения с подпружиненным штоком и через него с золотником двухпозиционного клапана. 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. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления подачей топлива, включающий перемещение золотника двухпозиционного клапана из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее, при котором закрывается наполнительный клапан и открывается разгрузочный клапан при впрыске, подачу топлива в форсунку под иглу, перемещение иглы в верхнее положение, отвод топлива от камеры над иглой сверху и, наоборот, перемещение золотника двухпозиционного клапана из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение, при котором открывается наполнительный клапан и закрывается разгрузочный клапан при отсечке, подачу топлива в камеру над иглой сверху, перемещение иглы в крайнее нижнее положение, отличающийся тем, что перемещают подпружиненный плунжер индивидуального топливного насоса вниз приводом от профилированного кулачка, вращающегося с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, подают топливо плунжером под высоким давлением от индивидуального топливного насоса в форсунку в камеру под иглой при реализации во время их протекания, как минимум, одного предварительного впрыска, как минимум, одного основного впрыска, как минимум, одного впрыска после основного, при отсечках подачи топлива после предварительного впрыска, основного впрыска, впрыска после основного, подают топливо от индивидуального топливного насоса высокого давления через клапан регулирования высокого давления в гидроаккумулятор низкого давления и в камеру форсунки над иглой, возвращают плунжер в верхнее положение с помощью сжатой пружины на штоке, подают топливо в подплунжерную полость индивидуального топливного насоса от гидроаккумулятора низкого давления и топливного бака по трубопроводам с обратными клапанами отдельными для каждого индивидуального топливного насоса, одновременно 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 перемещают золотник двухпозиционного клапана вверх механическим путем с помощью кулачков с микропрофилями с заданной высотой, вращающихся с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, взаимодействующих с пластиной, кинематически соединенной с золотником двухпозиционного клапана, открывают при каждом впрыске разгрузочный клапан, закрывают наполнительный клапан двухпозиционного клапана, подают топливо от управляющей камеры над иглой в гидроаккумулятор низкого давления через разгрузочный клапан, подают топливо под иглу при впрыске от индивидуального топливного насоса в течение времени переключения заданного при впрысках, удерживают иглу в верхнем положении при подаче топлива в цилиндр за счет давления топлива под иглой и удерживают золотник двухпозиционного клапана в верхнем положении на время длительности каждого впрыска механическим путем при взаимодействии микропрофилей с заданной высотой с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце пластины, после окончания каждого предварительного впрыска, каждого основного впрыска и каждого впрыска после основного перемещают в крайнее нижнее положение золотник двухпозиционного клапана с помощью пружины, открывают наполнительный клапан двухпозиционного клапана, подают топливо при каждой отсечке от индивидуального топливного насоса через наполнительный клапан в камеру управления над иглой, удерживают иглу форсунки за счет давления в камере управления над иглой и золотник двухпозиционного клапана за счет пружины в нижнем крайнем положении в течение времени, заданного при каждой отсечке, перемещают пластину, взаимодействующую с микропрофилями управляющих 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.

2. Устройство управления подачей топлива, включающее форсунку с двухпозиционным клапаном с подпружиненным штоком и кольцевой площадкой, соединенным кинематически с управляемым быстродействующим реверсивным приводом, камеру управления, которая соединяется через разгрузочный клапан с внешней емкостью, а через наполнительный клапан и через дроссель - с линией высокого давления и топливным насосом высокого давления, иглу, взаимодействующую с камерой управления сверху и соединенную с линией высокого давления снизу, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный насос высокого давления, топливную емкость, топливоподкачивающий насос, соединенные между собой гидравлически, отличающееся тем, что устройство снабжено индивидуальным топливным насосом с приводом от кулачкового вала, кинематически соединенного с коленчатым валом, соединенный гидравлически с форсункой и с ее камерой под иглой и с камерой над иглой через наполнительный клапан двухпозиционного клапана, которая соединена через разгрузочный клапан двухпозиционного клапана с гидравлическим аккумулятором низкого давления, индивидуальный топливный насос соединен также через клапан регулирования высокого давления с гидравлическим аккумулятором низкого давления, золотник двухпозиционного клапана и их седла выполнены с коническими запирающими поверхностями, каждый золотник соединен кинематически с быстродействующим реверсивным механическим приводом для линейного перемещения золотника одного двухпозиционного клапана, 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 и золотника двухпозиционного клапана и иглы и соединена при этом напрямую или через мультипликатор перемещения с подпружиненным штоком и через него с золотником двухпозиционного клапана, 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.