СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА Российский патент 2013 года по МПК F02M61/18 F02M47/02 

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 ивестен 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 переключение двух управляющих клапанов из одного положения в другое, подачу топлива под высоким давлением под иглу от источника высокого давления, отвод топливо от камеры над иглой через открытый второй механический клапан и перемещение иглы в верхнее положение при впрыске, перемещение иглы в крайнее нижнее положение. Этот способ предполагает независимую и последовательную работу нагнетательного и разгрузочного клапанов.

При открытом разгрузочном клапане и положении двухпозиционного клапана в левом (верхнем) крайнем положении закрыт наполнительный клапан. Топливо отводится через разгрузочный клапан во внешнюю емкость из камеры над иглой, одновременно топливо подается напрямую под иглу минуя наполнительный клапан. Игла поднимается в верхнее крайнее положение за счет разности давлений под и над иглой, открываются отверстия под иглой и происходит впрыск.

При открытом наполнительном клапане и положении двухпозиционного клапана в правом (нижнем) крайнем положении закрыт разгрузочный клапан. Топливо подводится через наполнительный клапан от гидравлического аккумулятора высокого давления в камеру над иглой, одновременно топливо подается напрямую под иглу. минуя наполнительный клапан. Игла перемещается в нижнее крайнее положение за счет разности площадей площадки над иглой и дифференциальной площадки под иглой при одинаковом подаваемом давлении в камеру над иглой и под иглу, закрываются отверстия под иглой и происходит отсечка топлива. Известный способ имеет существенные недостатки.

Недостатки способа в том, что закрытие иглы осуществляется за счет разности площадок над и под иглой при подаче одинакового и высокого давления под иглу и в камеру над иглой.

Для этого необходимо выполнять форсунку так, чтобы площадка над иглой была больше дифференциальной площадки под иглой.

При реализации частичных режимов надежность запирания иглы снижается и возможен прорыв газов из цилиндров.

При наличии высокого давления под и над иглой даже при наличии разности площадей поверхности над иглой и под иглой уменьшается скорость постановки иглы на седло, что также может привести к прорыву газов из цилиндров на частичных режимах.

Необходим способ управления с такими операциями управления подачей топлива, который позволит при отсечке не подавать топливо высокого давления под иглу и тем самым улучшит динамику переключения иглы, исключит любую возможность прорыва газов под иглу из цилиндра при частичных режимах.

Кроме того, известный 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.

Кроме того, применение пьезоприводов создает избыточное быстродействие форсунки и не ставится с вопрос о достаточном быстродействии с точки зрения оптимального по условиям экологичности и топливной эффективности сжигания топлива.

Простые механические приводы на основе микропрофилей для привода управляющих клапанов, обеспечивающие малые перемещения золотников двухпозиционных клапанов отсутствуют.

Известный способ предполагает использование гидравлического аккумулятора высокого давления, который обладает рядом недостатков. Главным недостатком является его удаленность от цилиндров, которая порождает колебания давления при подаче топлива за счет распространения волн давления топлива по подводящим трубопроводам. Этот недостаток может быть частично исправлен только использованием индивидуальных топливных насосов для каждой форсунки.

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, включающее форсунку с иглой без пружины, с двумя клапанами с механическим переключением из одного положения в другое, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный бак, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически.

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 топлива на управление при переходных процессах во время переустановки клапанов.

В этом устройстве первый механический клапан - наполнительный и второй механический клапан - разгрузочный работают в противофазе и имеют общий привод.

Когда открыт наполнительный клапан, то закрыт разгрузочный клапан и, наоборот, когда закрыт наполнительный клапан, то открыт разгрузочный клапан

Это не позволяет разгрузить иглу при отсечке от высокого давления снизу, поскольку давление под иглу подается постоянно от гидравлического аккумулятора высокого давления и его подача под иглу не управляется клапанами даже при наличии двух клапанов.

Масса иглы увеличивается из-за необходимости увеличивать площадку над иглой для реализации отсечки.

Ухудшается динамика иглы при ее переустановке. Верхняя площадка иглы должна быть выполнена большей величины, так как установка иглы на седло при равных давлениях сверху и снизу иглы происходит за счет большей площади иглы сверху.

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.

Избыточное быстродействие пьезопривода не может быть успешно реализовано в пьезофорсунках за его ненадобностью, а оно избыточно в силу ограниченных возможностей возвратных пружин для запирающих элементов.

Оптимальный цикл впрыска может содержать пять впрысков или даже три впрыска и может быть реализован с помощью механических средств нового поколения.

Кроме того, пьезопривод обладает высокой стоимостью до 1000 евро за один комплект для одного цилиндра и необходимы приводы более дешевые, обладающие теми же характеристиками, что и пьезопривод по быстродействию.

Устройство предполагает использование гидравлического аккумулятора высокого давления, который обладает рядом недостатков. Главным недостатком является его удаленность от цилиндров, которая порождает колебания давления при подаче топлива за счет распространения волн давления топлива по подводящим трубопроводам. Этот недостаток может быть исправлен только использованием индивидуальных топливных насосов для каждой форсунки.

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 переключение двух управляющих клапанов из одного положения в другое, подачу топлива под высоким давлением под иглу от источника высокого давления, отвод топливо от камеры над иглой через открытый второй механический клапан и перемещение иглы в верхнее положение при впрыске, 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, и взаимодействующего с роликом коромысла, подают топливо плунжером с приводом от коромысла под высоким давлением от индивидуального топливного насоса при реализации во время их протекания, как минимум, одного предварительного впрыска, как минимум, одного основного впрыска, как минимум, одного впрыска после основного под иглу форсунки в отверстия распылителя и в надыгольную камеру форсунки, при отсечках подачи топлива после предварительного впрыска, основного впрыска, впрыска после основного, подают топливо от индивидуального топливного насоса в гидроаккумулятор низкого давления через клапан регулирования высокого давления и в надыгольную управляющую камеру форсунки, 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, 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 одновременно механическим путем штоки обоих механических клапанов 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, открывают первый и второй механический клапаны одновременно, подают при каждом впрыске топливо под высоким давлением от гидравлического аккумумулятора высокого давления под иглу через первый механический клапан и в камеру над иглой, отводят топливо из камеры над иглой и от гидравлическог аккумулятора высокого давления в гидроаккумулятор низкого давления во время открытия второго механического клапана, перемещают иглу в крайнее верхнее положение за счет разности давлений над и под иглой, удерживают иглу в верхнем положении при подаче топлива в цилиндр за счет давления топлива под иглой, удерживают штоки обоих механических клапанов 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 штоки обоих механических клапанов в крайнее нижнее положение с помощью пружины и удерживают их в крайнем нижнем положении во время каждой отсечки, прекращают подачу топлива от гидравлического аккумулятора высокого давления под иглу через первый механический клапан и подачу топлива в гидравлический аккумулятор низкого давления через второй механический клапан, подают топливо от гидравлического аккумулятора высокого давления в камеру над иглой, перемещают иглу в крайнее нижнее положение и удерживают ее гидравлическим путем на время длительности каждой отсечки, 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.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления подачей топлива включающее форсунку с иглой без пружины, с двумя клапанами с механическим переключением из одного положения в другое, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный бак, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, соединенные гидравлически, согласно заявленному изобретению, снабжено индивидуальным топливным насосом высокого давления для каждой форсунки, клапаном регулирования высокого давления, двумя управляющими механическими клапанами со штоками с запирающими поверхностями, гидравлическим аккумулятором низкого давления, мультипликатором перемещения, быстродействующим реверсивным механическим приводом, надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидроаккумулятора низкого давления соединен со входом индивидуального топливного насоса высокого давления с его подплунжерной полостью, выход индивидуального топливного насоса высокого давления через клапан регулирования высокого давления соединен с гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый управляющий механический клапан для каждой форсунки установлен в канале форсунки между входом индивидуального топливного насоса высокого давления и подыгольной камерой каждой форсунки, второй управляющий механический клапан установлен в канале форсунки между надыгольной камерой каждой форсунки и гидравлическим аккумулятором низкого давления, штоки первого и второго механических клапанов соединены рычагами со штоком, а через него 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.

Устройство для реализации способа иллюстрируется чертежами:

на фиг.1 показана форсунка (продольный разрез) и два механических клапана с коническими запирающими поверхностями седел, соединенные с механическим приводом, расположенные в форсунке, соединенные с мультипликатором перемещения штоком;

на фиг.2 показана кинематическая схема быстродействующего реверсивного механического клапана (БРМП) с линейным перемещением механических клапанов и программой управления длительностью впрыска подачи топлива, расположенной вне механических клапанов 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 для двух механических клапанов и программой управления длительностью впрыска подачи топлива, расположенной вне клапанов на полупластине с изогнутым концом и с выпуклой поверхностью постоянного радиуса на конце с программой переменной длительности впрыска в виде скоса пластины;

на фиг.4 показана блок-схема системы подачи топлива с двумя механическими клапанами, индивидуальным топливным насосом высокого давления (ИТН) и гидравлическим аккумулятором низкого давления (ГАНД).

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 в корпусе 5, канала 6 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) в корпусе форсунки для подвода высокого давления от ИТН (ИТН на фиг.1 не показан); штока 7 первого механического клапана для перекрытия канала 6 для подачи топлива высокого давления под иглу, рычага 8, соединенного жестко со штоком для перемещения клапанов; верхней части 9 иглы 3; крышки 10, надыгольной управляющей камеры 11 между крышкой 10 и иглой 3; канала 12 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) в крышке 10 для подвода высокого давления от ИТН в камеру 11; рычага 13, соединенного со штоком привода клапанов (шток на фиг.1 не показан); штока 14 второго механического клапана, перекрывающего канал 15 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) для отвода топлива в гидроаккумулятор низкого давления (ГАНД на фиг.1 не показан); мультипликатора перемещения 16 (МП 16), пружины 17 на выходящем штоке между МП16 и стойкой 18;

Устройство на фиг.2 представляет быстродействующий реверсивный механический привод (БРМП) и состоит: из МП 16, пружины 17; стойки 18; штока, соединенного с двумя механическими клапанами (шток, соединенный со стоками механических клапанов, на фиг 2 не показан); штока 19, соединенного с пластиной 20 со шлицами 21 для перемещения пластин 20 и 22 и в плоскости, перпендикулярной плоскости иглы 3 форсунки; пластины 22 с изогнутым выпуклым концом 23 (ВП 23), соединенной с пластиной 20; кулачка 24 на валу (вал, кинематически соединенный с коленчатым валом, на фиг.2 не обозначен) с микропрофилями с набегающей кромкой, параллельной оси кулачка 24 и сбегающей кромкой, параллельной скосу ВП 23: микропрофиля 25 малой протяженнности для реализации предварительного впрыска (ПВ) малой длительности, микропрофиля 26 большей протяженности для реализации основного впрыска (ОВ) большей длительности, микропрофиля 27 малой протяженности для реализации впрыска после основного (ВПО) малой длительности;

Устройство на фиг.3 состоит: МП 16, пружины 17, стойкой 18; пластины 22 с выпуклым изогнутым концом 23 (ВП 23); штока (на фиг 3 не показан), соединенного с двумя механическими клапанами; штока 19, соединенного с пластиной 20 со шлицами 21 для перемещения пластин 21 и 22 и в плоскости, перпендикулярной плоскости иглы 3 форсунки; пластины 22 с изогнутым выпуклым концом 23 (ВП 23), соединенной с пластиной 20;

Устройство на фиг.4 состоит: из топливного бака 28, соединенного трубопроводом 29 с топливоподкачивающим насосом 30; трубопровода 31 с обратным клапаном 32, которым топливоподкачивающий насос 30 соединен с общим трубопроводом 33; трубопроводов 34 с обратными клапанами (обратные клапана на фиг.4 не показаны) для подвода топлива к подплунжерной полости каждого индивидуального топливного насоса высокого давления (ИТН); кулачкового вала 35, соединенного кинематически с коленчатым валом дизеля; кулачка 36, взаимодействующего с роликом 37 коромысла 38; пружины 39, плунжера 40, корпуса индивидуального топливного насоса 41 (ИТН 41), соединенного на выходе трубопроводом высокого давления 42 с обратным клапаном (обратный клапан на фиг.4 не показан) с форсункой 1 через трубопроводы 43 и 44, соединяющие выход ИТН 41 с камерой 11 над иглой 3 и с камерой под иглой 3 и камерой 5 в верхней ее части 9 иглы 3; клапана регулирования высокого давления 45(КРВД 45), соединенного через трубопровод 46 с гидравлическим аккумулятором низкого давления (ГАНД); трубопровода 47, соединяющего камеру над иглой с ГАНД 48 с клапаном регулирования давления 49 (КРД 49); трубопровода 50, соединяющего ГАНД 48 через КРД 49 с общим трубопроводом 33 для подвода топлива в подплунжерную полость каждого ИТН 41 через трубопроводы 34 с обратными клапанами.

Работа устройства, реализующего способ.

Кулачковый вал 35 вращается с частотой вращения, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала. Поворачивается кулачок 36 привода ИТН 41 (фиг.4) с эксцентриситетом относительно центра вращения, взаимодействует с роликом 37 коромысла 38. Коромысло 38 передает усилие от кулачка 36 плунжеру 40, который перемещается вниз, сжимает пружину 39, подает топливо под давлением из ИТН 41 по трубопроводу 42 с обратным клапаном и далее по трубопроводу 44

в форсунку 1 под иглу 3, по трубопроводу 43 в форсунку 1 в камеру управления 11 над иглой 3 и ее верхней части 9. Плунжер 40 перемещается вниз при резком увеличении высоты профиля кулачка 36 с эксцентриситетом относительно центра вращения и его взаимодействия с роликом 37 коромысла 38 во время цикла подачи топлива. Создает необходимое для впрыска высокое давление и вытесняет объем топлива, требуемый для подачи в цилиндр за цикл топливоподачи при мультивпрыске.

В конце цикла подачи топлива профиль кулачка 36 с эксцентриситетом начинает уменьшаться относительно центра вращения. Под действием пружины 39 и давления топлива, поступаемого от ГАНД 48 по трубопроводам 50, 33 и трубопроводов 34 с обратными клапанами топливо поступает под плунжер 40. Плунжер 40 начинает перемещаться вверх. При этом часть топлива поступает в подплунжерную полость каждого ИТН 41 от топливного насоса 30 и топливного бака 28.Устройство реализует, как минимум, три впрыска: предварительный впрыск (ПВ), основной впрыск (ОВ), впрыск после основного (ВПО).

При наличии пружины 17 (фиг.2, фиг.3) БРМП работает следующим образом. Перемещение пластин 20 и 22, соединенных жестко между собой, влево (вверх) осуществляется при повороте кулачка 24 на валу, кинематически соединенным с коленчатым валом, (общий приводной вал для привода кулачков с микропрофилями и силового кулачка для привода ИТН 41 показан на фиг.4 поз.35) для осуществления ПВ при взаимодействии микропрофиля 25 на кулачкеи 24 с пластиной 22; для осуществления ОВ при взаимодействии микропрофиля 26 на кулачке 24 с пластиной 22; для осуществления ВПО при взаимодействии микропрофиля 27 на кулачке 24 с пластиной 22. Растягивается пружина 17, в которой запасается потенциальная энергия. Вместе с пластиной 22 перемещается шток 19, через МП 16 перемещается шток привода двух механических клапанов (на фиг.1 шток не обозначен) вместе с двумя механическими клапанами со штоком 7 первого механического клапана и штоком 14 второго механического клапана крайнее левое (верхнее) положение.

Открывается канал 6 с помощью штока 7 первого механического клапана. Топливо под высоким давлением подается от ИТН 41 по трубопроводу 42 с обратным клапаном в форсунку 1

От ИТН 41 топливо под высоким давлением поступает по трубопроводу 44, по каналу 6 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) под иглу 3 через кольцевую проточку 4 в корпусе форсунки и под верхнюю часть 9 иглы 3 через кольцевую камеру 5.

По трубопроводу 43 топливо от ИТН 41 поступает по каналу 12 форсунки 1 с дросселем (дроссель в канале 12 не показан на фиг.1). в управляющую камеру 11 над иглой 3 и ее верхней частью 9.

Открывается канал 15 с помощью штока 14 второго механического клапана при его подъеме вверх. Топливо из камеры 11 над иглой 3 и ее верхней части 9 поступает в ГАНД 48 по каналу 15 и трубопроводу 47. Во время переустановки второго механического клапана со штоком 14 топливо от ИТН 41, поступаемое по трубопроводу 43, каналу 12 форсунки 1 в управляющую камеру 11 над иглой 3 также поступает через камеру 11, канал 15, по трубопроводу 47 в ГАНД 48.

Давление в топливной системе не падает до нулевого. Топливо поступает в ГАНД 48 под давлением и не падает ниже давления, задаваемого КРД 49, которое является переменным и определяется режимом работы. Это улучшает экономичность форсунки. Энергия топлива при управлении не падает до энергии топлива при его сливе. Из топлива не выделяются пузырьки воздуха, растворенные в топливе.

После перемещения пластины 22, а вместе с нею и первого и второго механических клапанов со штоками 7 и 14 в крайнее левое (верхнее) положение для ПВ, для ОВ и для ВПО начинаются впрыски. Топливо поступает при каждом из трех впрысков от ИТН 41 под иглу 3 по трубопроводу 44, каналу 6, (фиг.1 и фиг.4), в кольцевую камеру 5 под верхнюю часть 9 иглы 3, кольцевую проточку 4, под иглу 3 и в отверстия 2 для впрыска. Игла 3 и ее верхняя часть 9 перемещается вверх из за разности давлений под иглой 3, ее верхней части 9 и давления в ГАНД 48, которое устанавливается с помощью КРД 49 и которое значительно ниже давления, развиваемого ИТН 41.

Микропрофили 25, 26, 27 поочередно взаимодействуют с ВП 23 постоянного радиуса. Поэтому во время впрысков первый и второй механические клапаны со штоками 7 и 14 находятся в крайнем левом (верхнем) положении.

Длительность каждого впрыска определяется длиной ВП 23 и длиной поверхности каждого из микропрофилей 25, 26, 27 Эта длительность различается по назначению впрыска.

ПВ выполняется с помощью микропрофиля 25 с с малой длительностью, ибо его назначение подготовить оптимальное сгорание основной порции топлива без образования окислов азота.

ОВ осуществляется с помощью микропрофиля 26 с максимальной длительностью, необходимой для подачи требуемого количества топлива в цилиндр для реализации требуемой мощности.

ВПО реализуется с помощью микропрофиля 27 также с малой длительностью необходимой для дожигания топлива из основного впрыска.

После взаимодействия каждого микропрофиля 25, 26, 27 с заданной длиной с ВП 23, микропрофили 25, 26, 27 выходят из этого взаимодействия с ВП 23.

Впрыски заканчиваются, когда сбегающие кромки микропрофилей 25, 26, 27, параллельные скосу ВП 23 уходят из контакта с ВП 23. Использование ИТН 41 позволяет повысить энергию впрыска.

Параллельность сбегающих кромок микропрофилей 25, 26, 27 линии скоса ВП 23 необходима для того, чтобы усилия сжатия и тангенциальные усилия, которые действуют на микропрофили 25, 26, 27 распределялись равномерно вдоль сбегающих кромок микропрофилей 25, 26, 27 и скосов ВП 24 пластины 23.

При этом для каждого из впрысков после их окончания сжимается пружина 17 возвращает шток 19 в крайнее правое (нижнее) положение, а через МП 16 возвращает и шток с первым и вторым механическими клапанами со штоками 7 и 14 в крайнее правое (нижнее) положение.

Штоком 7 первого механического клапана перекрывается канал 6 и топливо перестает поступать под иглу 3 и ее верхнюю часть 9. Игла 3 и ее верхняя часть 9 разгружается от высокого давления снизу.

Штоком 14 второго механического клапана перекрывается канал 15 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) и топливо перестает поступать от ИТН 41 и из камеры 11 в ГАНД 48.

При закрытии канала 15 вторым механическим клапаном топливо от ИТН 41 поступает в камеру 11, давит на площадку над иглой 3 и перемещает иглу 3 и ее верхнюю часть 9 в нижнее крайнее положение. Игла 3 быстро становится на упор при любых режимах работы, в том числе и

при частичных режимах. Высокое давление под иглой 3 отсутствует и поэтому уже необязательно нужно иметь площадку над иглой 3 с площадью большей дифференциальных площадок иглы 3, на которые действует давление снизу.

Динамика перемещения иглы улучшается, игла 3 быстрее становится на упор и надежно на нем удерживается.

После заполнения камеры 11 в каждой форсунке при каждой отсечке топливо через КРВД 45 и трубопроводу 46 поступает в ГАНД 48, не нарушая тем самым процесса работы ИТН 41 после заполнения камеры управления 11.

Введение операций управления подачей топлива, исключающих подачу топлива под иглу 3 при отсечке позволяет уменьшить размеры площадки под иглой 3, снизить ее массу, увеличить скорость постановки иглы 3 на упор.

Выполнение иглы с несколькими дифференциальными площадками позволяет повысить давление в ГАНД 48 и тем самым увеличить эффективность использования ИТН 41, повысить кпд при подаче топлива и снизить энергетические затраты на управление подачей топлива.

Механический привод двух механических клапанов со штоками 7 и 14, который позволяет реализовать операции, предотвращающие подачу топлива высокого давления от ИТН 41 при отсечке под иглу 3 и в камеру 5 с дифференциальной площадкой верхней части 9 иглы 3 по стоимости будет значительно ниже стоимости пьезопривода или соленоидного привода.

Три впрыска, которые могут быть, как минимум, реализованы предлагаемым устройством уже позволяют оптимизировать сжигание топлива в цилиндре, а следовательно, повышают индикаторный кпд дизеля.

Преимущество БРМП, используемого в устройстве для реализации способа, в том, что не требуются 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 2 с ВП 23 со скосом по шлицам 21, соединенной с пластино1 23, относительно штока, соединенного со штоками 7 и 14 первого и второго механических клапанов. Перемещение пластины 22 вместе с пластиной 20 по шлицам 22 в плоскости, перпендикулярной или, расположенной под углом к плоскости штока 19, мультипликатора 16, штока, соединенного со штоками 7 и 14, будет изменять длину ВП 23 (фиг.3) пластины 22, взаимодействующей с микропрофилями 25, 26, 27, а следовательно, время всех впрысков.

Так реализуются частичные режимы. При частичных режимах увеличивается длительность отсечек и, следовательно, снижается кпд форсунок. Но общий кпд форсунок будет выше из-за быстрой переустановки клапанов со штоками 7 и 14 и отсутствие высокого давления под иглой 3.

Время впрыска будет тем меньше, чем меньше длина изогнутого конца ВП 23 пластины 22. Перемещение пластины 22 вдоль оси вала с профилированными кулачками микропрофилями 25, 26, 27 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.

Микропрофили для управления впрысками могут быть выполнены на одном кулачке и расположены на нем последовательно в соответствии с назначением каждого. В этом случае пластина имеет один скос для всех профилей (фиг.2 и фиг.3). Длительность всех впрысков регулируется одинаково.

Устройство, реализующее способ может быть выполнено и без мультипликатор а перемещений МП 16 для некоторых типов дизелей.

Микропрофили для управления впрысками могут быть выполнены также на нескольких соседних кулачках в соответствии с назначением каждого профиля на своем кулачке для реализации соответствующего впрыска. В этом случае пластина с выпуклым концом может быть выполнена с несколькими скосами для индивидуального регулирования каждого отдельного впрыска (на чертежах этот вариант не представлен).

Выполняются все операции способа, которые заявлены в изобретении.

Главными операциями, которые позволяют достигнуть заявленной цели является одновременно открывание и закрывание обоих клапанов. При этом реализуются новые технические результаты. Достигается новое качество управления впрыском

Достигается заявленная цель изобретения.

Изобретение относится к способу и устройству для управления подачей топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте для больших дизелей. Предлагаемое изобретение улучшает динамику подачи топлива, повышает индикаторный КПД, реализует мультивпрыск и регулируемые по длительности впрыски посредством простых механических устройств. Устройство для управления подачей топлива включает форсунку с иглой с двумя клапанами с механическим переключением из одного положения в другое, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный бак, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления. Надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидравлическим аккумулятором низкого давления. Выход гидроаккумулятора низкого давления соединен со входом индивидуального топливного насоса высокого давления с его подплунжерной полостью. Выход индивидуального топливного насоса высокого давления через клапан регулирования высокого давления соединен с гидравлическим аккумулятором низкого давления. Первый управляющий механический клапан для каждой форсунки установлен в канале форсунки между входом индивидуального топливного насоса высокого давления и подыгольной камерой каждой форсунки. Второй управляющий механический клапан установлен в канале форсунки между надыгольной камерой каждой форсунки и гидравлическим аккумулятором низкого давления, штоки первого и второго механических клапанов соединены рычагами со штоком, а через него 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. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления подачей топлива, включающий переключение двух управляющих клапанов из одного положения в другое, подачу топлива под высоким давлением под иглу от источника высокого давления, отвод топливо от камеры над иглой через открытый второй механический клапан и перемещение иглы в верхнее положение при впрыске, 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, и взаимодействующего с роликом коромысла, подают топливо плунжером с приводом от коромысла под высоким давлением от индивидуального топливного насоса при реализации во время их протекания, как минимум, одного предварительного впрыска, как минимум, одного основного впрыска, как минимум, одного впрыска после основного под иглу форсунки в отверстия распылителя и в надыгольную камеру форсунки, при отсечках подачи топлива после предварительного впрыска, основного впрыска, впрыска после основного, подают топливо от индивидуального топливного насоса в гидроаккумулятор низкого давления через клапан регулирования высокого давления и в надыгольную управляющую камеру форсунки, 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, 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 одновременно механическим путем штоки обоих механических клапанов 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, открывают первый и второй механический клапаны одновременно, подают при каждом впрыске топливо под высоким давлением от индивидуального топливного насоса высокого давления под иглу через первый механический клапан и в камеру над иглой, отводят топливо из камеры над иглой и индивидуального топливного насоса высокого давления в гидроаккумулятор низкого давления во время открытия второго механического клапана, перемещают иглу в крайнее верхнее положение за счет разности давлений над и под иглой, удерживают иглу в верхнем положении при подаче топлива в цилиндр за счет давления топлива под иглой, удерживают штоки обоих механических клапанов 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 штоки обоих механических клапанов в крайнее нижнее положение с помощью пружины и удерживают их в крайнем нижнем положении во время каждой отсечки, прекращают подачу топлива от индивидуального топливного насоса высокого давления под иглу через первый механический клапан и подачу топлива в гидравлический аккумулятор низкого давления через второй механический клапан, подают топливо от индивидуального топливного насоса высокого давления в камеру над иглой, перемещают иглу в крайнее нижнее положение и удерживают ее гидравлическим 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.

2. Устройство для управления подачей топлива, включающее форсунку с иглой без пружины, с двумя клапанами с механическим переключением из одного положения в другое, распылитель с одним уровнем отверстий, топливный бак, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, соединенные гидравлически, отличающееся тем, что устройство снабжено индивидуальным топливным насосом высокого давления для каждой форсунки, клапаном регулирования высокого давления, двумя управляющими механическими клапанами со штоками с запирающими поверхностями, гидравлическим аккумулятором низкого давления, мультипликатором перемещения, быстродействующим реверсивным механическим приводом, надыгольная камера каждой форсунки соединена с гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидроаккумулятора низкого давления соединен со входом индивидуального топливного насоса высокого давления с его подплунжерной полостью, выход индивидуального топливного насоса высокого давления через клапан регулирования высокого давления соединен с гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый управляющий механический клапан для каждой форсунки установлен в канале форсунки между входом индивидуального топливного насоса высокого давления и подыгольной камерой каждой форсунки, второй управляющий механический клапан установлен в канале форсунки между надыгольной камерой каждой форсунки и гидравлическим аккумулятором низкого давления, штоки первого и второго механических клапанов соединены рычагами со штоком, а через него 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.