СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА Российский патент 2014 года по МПК F02M61/18 F02M47/02 F02M51/06 

Изобретение относится к способам подачи топлива и к устройствам управления подачей топлива для двигателей внутреннего сгорания - дизелей (в дальнейшем ДВС), используемых в автомобильном и железнодорожном и водном транспорте, бронетехнике и инженерных машинах.

Из уровня техники известен (Gavin Dober, Simon Tullis, Godfrey Greeves, Nebojsa Milonovic, Martin Hardy and Stefen Zuelch The Impact of Injection Strategies on Emissions Reduction and Power Output of Future Diesel Engine. - Diesel Fuel Injection and Sprays. - 2008. -(SP- 2183)) способ управления подачей топлива в системе типа Common Rail. Этот способ заключается в том, что подают максимальное напряжение и перемещают иглу с помощью пьезопривода с мультипликатором на седло и производят отсечку топлива, топливо подают на слив через клапан регулирования высокого давления (КРВД) гидроакумулятора высокого давления (ГАВД) во время отсечки, подают напряжение меньше максимального на пьезопривод, перемещают иглу и пьезопривод за счет давления топлива вверх, подают топливо под иглу, осуществляют впрыск топлива.

Достоинство способа управления подачей топлива в том, что он позволяет за счет малых и одновременных перемещений иглы и пьезопривода, который обладает высокой управляемостью, подачу топлива в малых дозах, что важно при реализации предварительных впрысков (ПВ) или впрысков после основного (ВПО).

Достоинством способа является то, что игла перемещается непосредственно пьезоприводом, который обладает высоким быстродействием и хорошей управляемостью.

Недостаток способа в том, что давление, создаваемое ГАВД, одинаково для всех впрысков.

Регулирование давления возможно только за счет соотношения эффективного проходного сечения отверстий для впрыска и площади под иглой в самом начале хода иглы на участке подъема иглы, который составляет максимум десятую часть общего хода иглы.

Следовательно, при реализации основного впрыска (ОВ) можно создать небольшую ступеньку малого давления. Ступеньку любого давления или несколько ступеней давления для формирования желаемой конфигурации давления для ОВ с целью реализации максимальной мощности ДВС или реализации работы ДВС с минимальным выбросом вредных веществ при непосредственном управлении иглой с помощью пьезопривода реализовать невозможно.

Невозможно создать оптимальные формы ОВ для разных режимов: режима с максимальной мощностью, режима с минимальным расходом топлива, режима с минимальной токсичностью ОГ.

Из уровня техники известно (Gavin Dober, Simon Tullis, Godfrey Greeves, Nebojsa Milonovic, Martin Hardy and Stefen Zuelch The Impact of Injection Strategies on Emissions Reduction and Power Output of Future Diesel Engine. - Diesel Fuel Injection and Sprays. - 2008. - SP- 2183)) устройство управления подачей топлива типа Common Rail, включающее источник высокого давления в виде топливного насоса высокого давления (ТНВД), гидравлический аккумулятор высокого давления (ГАВД), соединенные гидравлически, пьезопривод иглы, электронный блок управления (ЭБУ).

Достоинство устройства управления подачей топлива в том, что он позволяет за счет малых и одновременных перемещений иглы и пьезопривода, который обладает высокой управляемостью, подачу топлива в малых дозах, что важно при реализации предварительных впрысков (ПВ) или впрысков после основного (ВПО).

Недостаток устройства в том, что давление, создаваемое ГАВД, одинаково для всех впрысков.

Регулирование давления возможно только за счет соотношения эффективного проходного сечения отверстий для впрыска и площади под иглой в самом начале хода иглы на участке подъема иглы, который составляет максимум десятую часть общего хода иглы.

Следовательно, при реализации основного впрыска (ОВ) можно создать небольшую ступеньку малого давления. Ступеньку любого давления или несколько ступеней давления для формирования желаемой конфигурации давления для ОВ с целью реализации максимальной мощности ДВС или реализации работы ДВС с минимальным выбросом вредных веществ при непосредственном управлении иглой с помощью пьезопривода реализовать невозможно.

Второй недостаток устройства в том, что устройство не позволяет регулировать давление каждого отдельного впрыска в каждой отдельной форсунке. Поэтому возможности устройства по дозированию сверхмалых объемов ограничены.

Целью изобретения является индивидуальное управление давлением каждого впрыска, точное дозирование сверхмалых объемов топлива при впрысках с требуемым давлением, также задание требуемого закона давления и впрыскиваемого объема топлива для ОВ, реализация любых оптимальных форм впрыска.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления подачей топлива, заключающемся в том, что создают давление топлива отдельно независимо от впрыска с помощью отдельного топливного насоса высокого давления, подают топливо в гидравлический аккумулятор высокого давления, устанавливают в нем определенный уровень давления с помощью клапана регулирования высокого давления, общего для гидравлического аккумулятора, перемещают иглу с помощью пьезопривода с мультипликатором на седло и производят отсечку топлива, топливо подают на слив через клапан регулирования высокого давления гидроакумулятора высокого давления во время отсечки, перемещают иглу и пьезопривод за счет давления топлива вверх, подают топливо под иглу, осуществляют впрыск топлива, согласно предлагаемому изобретению осуществляют, как минимум, один предварительный впрыск, один основной впрыск, как минимум, один впрыск после основного, при этом управляют перемещением иглы при впрыске и отсечке и регулируют длительность каждого впрыска первым пьезоприводом напрямую или через мультипликатор перемещения, а индивидуальный уровень давления, подаваемого в каждую отдельную форсунку перед каждым последующим впрыском, минимальный расход топлива на управление впрыском, законы изменения давления устанавливают независимо от управления перемещением иглой во время предыдущей отсечки с помощью второго индивидуального для каждой форсунки клапана регулирования высокого давления со вторым пьезоприводом, установленным на выходе камеры высокого давления ограниченного объема под иглой для каждой форсунки и соединенным со сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления, первого индивидуального для каждой форсунки клапана регулирования высокого давления с третьим пьезоприводом, установленным на входе камеры высокого давления ограниченного объема в форсунке, и изменяют при этом при реализации каждого отдельного впрыска соотношение эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления для каждого впрыска, при этом при реализации предварительного впрыска изменяют давление от максимального при закрытых первом и втором индивидуальных клапанах регулирования высокого давления при большой отсечке между последним впрыском после основного и предварительным впрыском последующего цикла в конце этой отсечки до требуемого при предварительном впрыске и для этого одновременно увеличивают эффективное проходное сечение первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления от нулевого до требуемой величины одинаково или в некоторой пропорции друг относительно друга, независимо от изменения эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления перемещают иглу вверх с помощью первого пьезопривода, последующий предварительный впрыск проводят при тех соотношениях эффективных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления или изменяют их, при реализации одноступенчатого основного впрыска для реализации максимальной мощности изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления до нуля, а первого индивидуального клапана регулирования высокого давления - до максимума, увеличивают давление от предыдущего при последнем предварительном впрыске до максимального при реализации одноступенчатого основного впрыска в начале отсечки после предварительного впрыска, независимо от изменения эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления перемещают иглу вверх с помощью пьезопривода на максимальную величину при одноступенчатом впрыске и реализуют основной впрыск заданной длительности при реализации максимальной мощности, при реализации двухступенчатого основного впрыска для реализации впрыска с минимальной эмиссией вредных вещест, изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления до величины требуемого давления на первой ступени впрыска, а эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления - до величины, равной величине эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования высокого давления, или в минимальной пропорции от него, независимо перемещают иглу вверх с помощью первого пьезопривода на требуемую величину при первой ступеньке впрыска и задают длительность первой ступеньки впрыска топлива, после окончания заданной длительности первой ступеньки впрыска изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления до нуля от предыдущего на первой ступеньке основного впрыска, а первого индивидуального клапана регулирования высокого давления до максимума от предыдущего на первой ступеньке, увеличивают давление от предыдущего значения на первой ступеньке основного впрыска до максимального при реализации второй ступеньки двухступенчатого основного впрыска, независимо перемещают иглу вверх с помощью первого пьезопривода на максимальную величину при второй первой ступеньке впрыска и задают длительность второй ступеньки впрыска, при реализации основного впрыска с минимальной эмиссией вредных веществ с возрастающим изменением давления от любого минимального начального до максимального конечного, изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления от заданного минимального в начале основного впрыска до нулевого в конце основного впрыска с разной требуемой скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления от заданного минимального в начале до максимального в конце с разной требуемой скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, большей скорости изменения эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования высокого давления, задают требуемый возрастающий закон изменения давления при основном впрыске от начального до максимального в первой его половине, независимо перемещают иглу во время протекания основного впрыска требуемой длительности вверх с помощью первого пьезопривода сначала на минимальную величину, при которой начинается основной впрыск, а затем на максимальную величину с требуемой в зависимости от длительности основного впрыска скоростью по возрастающему закону плавно или ступенчато, небольшую часть основного впрыска осуществляют с максимальным давлением при верхнем крайнем положении иглы при полностью закрытом втором и полностью открытом первом индивидуальных клапанах регулирования высокого давления, затем изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки от нулевого до минимального в конце основного впрыска с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки от максимального заданного в начале до минимального в конце с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, меньшей, чем при изменении эффективного сечения второго индивидуального клапана регулирования, задают требуемый убывающий закон изменения давления при основном впрыске от максимального до минимального, реализуют этот закон за меньшее время, чем возрастающий закон изменения давления в начале основного впрыска, независимо перемещают иглу во время протекания второй части основного впрыска требуемой длительности вниз по определенному закону вплоть до посадки ее на седло при минимальном давлении подаваемого топлива с помощью первого пьезопривода, при реализации основного впрыска с минимальным расходом топлива с возрастающим в зависимости от длительности основного впрыска законом изменения давления от любого начального до максимального конечного, реализации части основного впрыска с постоянным максимальным давлением, а затем от максимального до любого конечного в конце основного впрыска с убывающим законом изменения давления и с одинаковым по времени возрастающим и убывающим законом изменения давления в начале и конце основного впрыска, задают начальное давление подаваемого топлива с помощью второго индивидуального клапана регулирования давления топлива на выходе форсунки, для этого во время отсечки перед основным впрыском изменяют эффективное проходное сечение этого клапана до требуемой величины, задают начальное давление подаваемого топлива с помощью первого индивидуального клапана регулирования давления топлива на входе форсунки, для этого во время отсечки перед основным впрыском изменяют эффективное проходное сечение этого клапана до требуемой величины, затем изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки от заданного в начале основного впрыска до нулевого в первой половине основного впрыска с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки от заданного в начале до максимального в первой половине основного впрыска с разной скоростью, в зависимости от длительности основного впрыска, большей скорости изменения эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования, задают требуемый в зависимости от длительности основного впрыска возрастающий закон изменения давления при основном впрыске от заданного начального до максимального, изменяют давление при впрыске от заданного начального до максимального, осуществляют подачу топлива с постоянным давлением на части длительности основного впрыска при полностью закрытом втором и полностью открытом первом индивидуальных клапанах регулирования высокого давления,

независимо перемещают иглу во время протекания основного впрыска требуемой длительности в первой половине длительности основного впрыска вверх с помощью первого пьезопривода сначала на величину, при которой начинается основной впрыск, а затем при "возрастании давления на максимальную величину с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска по возрастающему закону плавно или ступенчато, изменяют после этого во второй половине основного впрыска после впрыска топлива с постоянным максимальным давлением на части основного впрыска, эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки от нулевого до некоторого требуемого значения меньше максимального по убывающему закону с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки от максимального во второй половине основного впрыска до требуемого в конце основного впрыска с минимальным расходом топлива с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, меньшей скорости изменения эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования высокого давления, независимо перемещают иглу во время протекания основного впрыска во второй половине впрыска требуемой длительности вниз с помощью первого пьезопривода от максимальной величины при максимальном давлении в середине впрыска, а затем вниз с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска плавно или ступенчато до нулевой величины при отсечке, при которой заканчивается основной впрыск с минимальным расходом топлива, первый впрыск после основного осуществляют при максимальном давлении, как и для основного впрыска при основных впрысках с минимальной эмиссией вредных веществ, при основном впрыске для реализации максимальной мощности и для основного впрыска с минимальным расходом топлива, для этого сначала перемещают иглу первым независимым пьезоприводом на седло и осуществляют отсечку, а в конце отсечки перемещают иглу на требуемую при впрыске после основного величину и удерживают ее на время впрыска после основного, осуществляют впрыск после основного с максимальным давлением и снова перемещают иглу на седло при отсечке первого впрыска после основного, последующий впрыск после первого основного осуществляют при пониженном давлении и для этого в конце отсечки после первого впрыска после основного, изменяют эффективные сечения второго на выходе форсунки и первого на входе форсунки индивидуальных клапанов регулирования высокого давления на одинаковую величину или в минимальной пропорции друг от друга так, чтобы эффективное сечение индивидуального клапана на входе в форсунку было больше эффективного сечения индивидуального клапана регулирования давления, устанавливают требуемое давление для второго впрыска после основного, независимо перемещают иглу во время протекания впрыска после основного требуемой длительности вверх с помощью первого пьезопривода на требуемую величину, при которой реализуется второй впрыск после основного, после окончания второго впрыска после основного производят большую отсечку подачи топлива между циклами и для этого изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки до нуля, а первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки до максимума, увеличивают давление после второго впрыска после основного до максимального, независимо от изменения эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления перемещают иглу на седло с помощью первого пьезопривода.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления подачей топлива, включающее топливный насос высокого давления, гидроаккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически, клапан регулирования высокого давления для гидравлического аккумулятора высокого давления, иглу, соединенную с первым пьезоприводом напрямую, электронный блок управления согласно предлагаемому изобретению снабжено для каждой форсунки двумя индивидуальными клапанами регулирования высокого давления с пьезоприводами с плавным или ступенчатым изменением напряжения, гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый индивидуальный клапан регулирования высокого давления со вторым пьезоприводом установлен между гидравлическим аккумулятором высокого давления и на входе камеры высокого давления с ограниченным объемом под иглой форсунки, второй индивидуальный клапан регулирования высокого давления с третьим пьезоприводом установлен между выходом камеры высокого давления с ограниченным объемом под иглой форсунки и сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидравлического аккумулятора низкого давления соединен через клапан регулирования давления или обратный клапан со входом топливного насоса высокого давления.

Предлагается новый принцип управления подачей топлива. Он дополняет и развивает известный принцип подачи топлива, реализуемый системой CR.

Новый принцип управления заключается в том, что каждый впрыск в мультивпрыске для каждой отдельной форсунки реализуется при индивидуальном давлении, которое задается с помощью ИКРВД, который соединен с аналогом ГАВД меньшего объема, встроенного в форсунку. Кроме того, на входе в форсунку также изменяется давление топлива, подаваемого в форсунку для каждого отдельного впрыска.

Совместное изменение давления на входе в форсунку и на выходе из нее позволяет расширить возможности формирования любых законов подачи топлива во времени для каждого отдельного впрыска и повысить точность дозирования каждого отдельного впрыска.

При этом каждый основной впрыск может быть задан в различных модификациях: например, впрыск с постоянным максимальным давлением для реализации максимальной мощности или впрыск с возрастающим ступенчато или плавно давлением для реализации впрыска с минимальным выбросом вредных веществ, трапецеидальный впрыск с минимальным расходом топлива.

Появляется оперативная возможность переходить от одной формы впрыска к другой, оперативно перестраивать его в процессе изменения профиля дороги, частоты вращения, развиваемого ДВС момента.

Повышается возможность при этом оптимального сжигания основной порции топлива. Индивидуальное управление каждым впрыском в каждой форсунке позволяет решить проблему точного дозирования малых объемов, что также является важным для создания экологичных и малошумных дизелей.

Устройство иллюстрируется следующими фигурами:

На фиг.1 показана форсунка с непосредственным пьезоприводом иглы и мультипликатором перемещения, соединенная с гидравлическим аккумулятором высокого давления на входе через индивидуальный клапан регулирования высокого давления и через другой индивидуальный клапан регулирования высокого давления на выходе;

на фиг.2 показана блок-схема системы подачи топлива с общим гидравлическим аккумулятором для всех форсунок и индивидуальными клапанами регулирования высокого давления (ИКРВД) топлива для каждого впрыска каждой форсунки на ее входе и ее выходе;

на фиг.3 показан индивидуальный клапан регулирования высокого давления (ИКРВД) с пьезоприводом для индивидуального управления каждым отдельным впрыском в каждой отдельной форсунке на выходе форсунки,

на фиг.4 показан индивидуальный клапан регулирования высокого давления (ИКРВД) с пьезоприводом для индивидуального управления каждым отдельным впрыском в каждой отдельной форсунке на входе форсунки.

Устройство фиг.1 состоит из форсунки 1; отверстий для впрыска 2 топлива; иглы 3 форсунки; кольцевого канала 4 для подвода топлива высокого давления; кольцевой камеры 5, соединенной с одной стороны на входе с ИКРВД 6, а с другой стороны на выходе с ИКРВД 7; мультипликатора перемещения 8 (МП 8) для первого пьезопривода; первого пьезопривода 9 для иглы 3, соединенного через мультипликатор перемещения 8 с иглой 3; электронного блока управления 10 (ЭБУ 10), соединенного с пьезоприводом 9;

устройство на фиг.2 состоит из емкости для топлива 1; топливоподкачивающего насоса 12, соединенного с емкостью и с топливным насосом высокого давления 13 (ТНВД 13) трубопроводами; гидроаккумулятора высокого давления 14 (ГАВД 14) с датчиком давления и клапаном регулирования высокого давления 15 (КРВД 15) для ГАВД 14 для регулирования давления, общего для всех форсунок; трубопровода 17, соединяющего ГАВД 14 через КРВД 15 с гидроаккумулятором низкого давления 17 (ГАНД 16) с клапаном регулирования давления (КРД - на фиг.2 не обозначен) для ГАНД 16; ГАНД 17 соединен с ТНВД 13 трубопроводом 18; трубопровода 19, который соединяет каждую форсунку 1 и ее кольцевую камеру 5 (фиг.1) с выходом ГАВД 14 и входом ИКРВД 6 и через него с кольцевой камерой 5 под иглой 3 форсунки 1; трубопровода 20, который соединяет выход каждого ИКРВД 7, который соединен с кольцевой камерой 5 на выходе форсунки 1, со входом ГАНД 17;

устройство на фиг.3 состоит: из второго на выходе форсунки ИКРВД 7; гидроразгруженного клапана 21, подпружиненного пружиной 22 и соединенного со вторым пьезоприводом 23 через мультипликатор перемещения 24 (МП 24) второго пьезопривода; электронного блока управления 10 (ЭБУ10), соединенного со вторым пьезоприводом 23, корпуса 24.

устройство на фиг.4 состоит: из первого на входе форсунки ИКРВД 6; трубопровода 19, соединяющего ИКРВД 6 с ГАВД 14 на входе, на выходе ИКРВД 6 соединен с кольцевой камерой 5; гидроразгруженного клапана 26, подпружиненного пружиной 27 и соединенного с третьим пьезоприводом 28 через мультипликатор перемещения 29 (МП 29) электронного блока управления 10 (ЭБУ10), соединенного с третьим пьезоприводом 28, корпуса 30.

Работа устройства, реализующего способ. Реализация предварительного впрыска (ПВ).

На первый пьезопривод 9 подается напряжение от ЭБУ10, при котором он создает давление и перемещение игле 3 через МП 8. Давление, развиваемое первым пьезоприводом 9, уравновешивается давлением топлива. Топливо подается от ГАВД 14. Уровень давления задается КРВД, одинаковый для всех форсунок и для всех впрысков каждого отдельного цикла подачи топлива.

Уровень давления топлива для каждого отдельного впрыска устанавливается ИКРВД 7, который установлен на выходе камеры 5.

Для этого на второй пьезопривод 23 ИКРВД 7 подается одновременно с подачей напряжения на первый пьезопривод 9 при ПВ напряжение, при котором второй пьезопривод 23 создает некоторое давление и перемещение, которое через МП 24 (фиг.3) воздействует на гидроразгруженный клапан 21.

Клапан 21 перемещается влево и сжимает пружину 22. Через проходное сечение клапана 21 проходит топливо от ГАВД 14, через кольцевую камеру 5 форсунки 1 в ГАНД 17 (фиг.2). Давление в камере 5 падает до требуемого при ПВ.

Кольцевая камера 5 играет роль индивидуального гидравлического аккумулятора высокого давления и используется для задания нужного давления для каждого отдельного впрыска.

При этом ПВ осуществляется при пониженном давлении, которое оптимально для ПВ по условиям экологии и шумности двигателя.

Количество топлива, поступаемого в кольцевую камеру 5 в отверстия 2 для впрыска и на управление ПВ, регулируется с помощью ИКРВД 6, причем давление, под которым поступает топливо, также регулируется на входе камеры 5 (фиг.1).

Для этого на третий пьезопривод 28 (фиг.4) подается одновременно, или с некоторым упреждением, с подачей напряжения на первый пьезопривод 9 и на второй пьезопривод 23 при ПВ напряжение, при котором третий пьезопривод 28 создает некоторое давление и перемещение, которое через МП 29 (фиг.3) воздействует на гидроразгруженный клапан 26.

Это напряжение таково, что при ПВ эффективное проходное сечение гидроразгруженного клапана 26 соответствует расходу топлива при ПВ на впрыск и управление. Оно подается одновременно с подачей напряжения на второй пьезопривод 23, либо с минимальным упреждением и величина этого напряжения немного больше напряжения, подаваемого на второй пьезопривод 23. Соотношение эффективных сечений клапанов 21 и 26 будет при этом различаться незначительно. Эффективное сечение клапана 21 должно быть больше эффективного сечения клапана 26 для компенсации величины расхода топлива на впрыск. Эффективное сечение клапана 21 должно быть больше такового для клапана 26 для того, чтобы компенсировать падение давления при впрыске в начале подъема иглы 3. Подача большего напряжения на третий пьезопривод 28 с небольшим упреждением при подъеме иглы 3 позволяет компенсировать небольшее падение давления при ПВ и реализовать точное дозирование топлива.

При подаче напряжения от ЭБУ 10 на пьезопривод 28 создается давление и перемещение через МП 29. Клапан 26 (фиг.4) перемещается влево через МП 29 и сжимает пружину 27. Через проходное сечение клапана 26 проходит топливо от ГАВД 14 в кольцевую камеру 5 форсунки. Давление в камере 5 устанавливается с помощью ИКРВД 7. На пьезопривод 23 подается напряжение, соответствующее требуемому давлению впрыска. Пьезопривод 23 (фиг.3) через МП 24 перемещает клапан 21 влево, сжимает пружину 22. При открытом клапане 21 топливо поступает по трубопроводу 20 в ГАНД 17 или на слив. Вместо ГАНД может быть использован трубопровод с обратным клапаном, рассчитанным на фиксированное давления для предотвращения образования пузырьков воздуха в топливе. ГАНД 17 отличается только тем, что позволяет это давление регулировать и рекуперировать часть энергии топлива в ТНВД. Давление в камере 5 падает до задаваемого при ПВ.

В камеру 5 топливо поступает под таким давлением, задаваемым с помощью ИКРВД 6, которое компенсирует падение давления при подъеме иглы 3 до требуемого при ПВ. Оно меньше давления от ГАВД 14 при ПВ. Поэтому расходы топлива на управление будут меньше. Длительность ПВ устанавливается независимым первым пьезоприводом 9, который управляет иглой 3 напрямую. После окончания ПВ наступает отсечка.

При первой после ПВ отсечке на первый пьезопривод 9 подается с ЭБУ 10 максимальное положительное напряжение. При этом пьезопривод 9 перемещает иглу 3 на седло. Первый пьезопривод 9 может перемещать иглу 3 напрямую или через МП 8.

На второй пьезопривод 23 (фиг.3) подается минимальное напряжение за счет подачи отрицательных импульсов напряжения с ЭБУ 10. Пружина 22 перемещает клапан 21 вправо и закрывает его полностью. Клапан 26 остается в прежнем положении. В камере 5 на ее входе устанавливается давление предыдущего ПВ 4. Слив топлива из ГАВД 14 происходит во время отсечки через КРВД 15, которым устанавливается общее давление для всех форсунок. Принцип экономии топлива реализуется при управлении ПВ.

Второй ПВ происходит при таком же пониженном давлении, как и первый, или для него устанавливается свой уровень давления с помощью ИКРВД 7 и вторым пьезоприводом 23, а также ИКРВД 6 и третьим пьезоприводом 28. Устройство может реализовать несколько ПВ.

Основной впрыск (ОВ). В конце отсечки после второго или первого ПВ при одноступенчатом ОВ на третий пьезопривод 28 ИКРВД 6 подается максимальное напряжение.

Третий пьезопривод 28 (фиг.4) создает максимальные давления и перемещения и перемещает через МП 29 клапан 26 на максимальную величину влево, сжимает до конца пружину 27.

Клапан 26 при этом имеет максимальное эффективное проходное сечение.

Топливо под максимальным давлением поступает под иглу 3, так как второй ИКРВД 7 при этом закрывается полностью. На него и на второй пьезопривод 23 подается минимальное напряжение за счет отрицательного импульса от ЭБУ10.

Пьезопривод 23 (фиг.3) не создает давления. Пружина 22 перемещает клапан 21 вправо. Он закрывается. В начале ОВ при одноступенчатом ОВ на первый пьезопривод 9 подается минимальное напряжение за счет отрицательного импульса напряжения. Он не создает давления и перемещения.

Под максимальным давлением топлива от ГАВД 14 игла 3 перемещается вверх. Пьезоэлементы первого пьезопривода 9 через МП 8 возвращаются в исходное состояние с минимальным по времени переходным процессом.

Поскольку клапан 21, управляемый пьезоприводом 23, закрыт, а клапан 26, управляемый пьезоприводом 28 открыт полностью, то в кольцевой камере 5 устанавливается максимальное давление, равное давлению от ГАВД 14.

ОВ осуществляется при максимальном давлении топлива. Длительность ОВ, его начало и окончание устанавливаются первым пьезоприводом 9, управляемым от ЭБУ 10.

Во время ОВ в цилиндр поступает основная порция топлива. После окончания ОВ наступает отсечка. При прямоугольной форме давления в ДВС поступает достаточное количество топлива, чтобы реализовать работу ДВС с максимальной мощностью.

При первой отсечке после ОВ на первый пьезопривод 9 подается с ЭБУ 10 максимальное напряжение. При этом пьезопривод 9 перемещает иглу 3 на седло.

На второй пьезопривод 23 по-прежнему подается минимальное напряжение. Его клапан 21 закрыт.

В камере 5 устанавливается максимальное давление ГАВД 14. Слив топлива происходит во время отсечки через КРВД 15, которым устанавливается общее давление для всех форсунок. Принцип экономии топлива реализуется при управлении ОВ.

Если ОВ осуществляется при переменном давлении, то делается это следующим образом. Покажем на примере двухступенчатого впрыска.

При реализации двухступенчатого ОВ для реализации ОВ с минимальной эмиссией вредных веществ изменяют эффективное проходное сечение второго клапана 21 ИКРВД7 до величины требуемого давления на первой ступени впрыска. Для этого подают на пьезопривод 23 соответствующее напряжение от ЭБУ 10, перемещают через МП 24 клапан 21, сжимают пружину 22, изменяют эффективное проходное сечение до требуемого при первой ступеньке впрыска с целью создать в камере 5 требуемое давление на первой ступеньке ОВ.

Изменяют эффективное проходное сечение первого ИКРВД 6 до величины, равной величине эффективного проходного сечения второго ИКРВД 7 или в минимальной пропорции от него. Для этого подают одновременно или с упреждением на пьезопривод 28 напряжение от ЭБУ 10, равное напряжению, подаваемому на пьезопривод 23, или немного большее. Пьезопривод 28 через МП 29 создает давление и перемещение и открывает клапан 26.

Создается при этом эффективное проходное сечение клапана 26 в ИГАВД 6, больше такового у клапана 21 в ИГАВД 7.

Независимо перемещают иглу 3 вверх с помощью первого пьезопривода 9 на требуемую величину при первой ступеньке впрыска. Для этого подается напряжение от ЭБУ 10 на первый пьезопривод 9 в виде отрицательного импульса. Пьезопривод 9 уменьшает свое перемещение через МП 8, а под действием высокого давления топлива, которое поступает под иглу 3, игла 3 перемещается вверх. Топливо на первой ступеньке ОВ с заданным давлением впрыскивается через отверстия 2 в цилиндр ДВС. Длительность первой ступеньки впрыска топлива устанавливается для независимого пьезопривода 9 с помощью ЭБУ 10. После окончания заданной длительности первой ступеньки впрыска изменяют эффективное проходное сечение второго ИКРВД 7 до нуля от его предыдущего значения на первой ступеньке впрыска. Клапан 21 перемещается вправо (фиг.3) под действием сжатой пружины 22. Для этого на пьезопривод 23 подается отрицательный импульс напряжения. Пьезопривод 23 не создает давления и перемещения. Под действием пружины 22 пьезоэлементы перемещаются вместе с клапаном 21, МП 24 и пьезоприводом 23 в исходное состояние, в котором он находился до подачи положительного импульса напряжения. Закрывается клапан 21. Топливо через клапан 21 не поступает на слив или в ГАНД 17 по каналу 20.

Одновременно с помощью первого ИКРВД 6 (фиг.4) увеличивается до максимума давление от предыдущего значения на первой ступеньке ОВ до максимального при реализации второй ступеньки двухступенчатого ОВ. Для этого подают от ЭБУ 10 на третий пьезопривод 28 положительное напряжение, которое создает максимальное давление и перемещение через МП 29. Клапан 26 перемещается, сжимается пружина 27 до максимума. Эффективное проходное сечение клапана при этом максимальное. Топливо под максимальным давлением подается по трубопроводу 19 в кольцевую камеру 5 от ГАВД 14, поступает через кольцевую проточку 4 под иглу 3.

И под максимальным давлением впрыскивается через отверстия 2 в камеру цилиндра ДВС

Перед началом второй ступеньки ОВ независимо перемещают иглу 3 вверх с помощью первого пьезопривода 9 через МП 8 на максимальную величину при второй первой ступеньке ОВ. Для этого подают на пьезопривод 9 отрицательные импульсы напряжения для компенсации положительного напряжения. При отрицательных импульсах он не создает давления на иглу 3 через МП 8 и не создает ее перемещения.

Поэтому под давлением топлива под иглой 3 она перемещается вверх на максимальную величину. При этом пьезопластины пьезопривода 9 возвращаются в исходное состояние. Пьезоприводом 9 с помощью ЭБУ 10 устанавливают длительность второй ступени ОВ и момент окончания ОВ. В момент окончания ОВ иглу 3 ставят на седло. Для этого подается максимальное напряжение положительного знака на пьезопривод 9. Создается максимальное давление и перемещение с помощью пьезопривода 9 и МП 8 и игла 3 садится на седло и ОВ прекращается.

Так реализуется двухступенчатый впрыск, который позволяет уменьшить эмиссию вредных ОГ.

При реализации ОВ с минимальной эмиссией вредных веществ с возрастающим законом изменения давления от любого минимального начального до максимального конечного изменяют эффективное проходное сечение второго ИКРВД 7 от заданного в начале ОВ до нулевого в конце ОВ с разной требуемой скоростью.

В начале ОВ на пьезопривод 23 подается напряжение, при котором клапан 21 открыт на небольшую величину. При этом пружина 22 расжата частично и клапан 21 перемещен вправо так, что эффективное проходное сечение клапана 21 небольшое и соответствует начальному давлению при подаче топлива.

Затем в процессе управления подают отрицательные импульсы напряжения на пьезопривод 23 и закрывают клапан 21 в течение промежутка времени при реализации ОВ, при котором происходит увеличение давления впрыскиваемого топлива по возрастающему закону.

Эффективное проходное сечение клапана 26 ИГАВД 6 также небольшое и немного больше такового в клапане 21 ИГАВД 7 в начале ОВ.

Изменяется на входе в кольцевую камеру 5 эффективное проходное сечение первого ИГАВД 6 от заданного минимального в начале ОВ до максимального в конце с разной требуемой скоростью в зависимости от длительности ОВ, большей скорости изменения эффективного проходного сечения второго ИГАВД 7. Эффективное проходное сечение клапана 21 ИГАВД 7 уменьшается до нулевого. Для этого на пьезопривод 23 подаются отрицательные импульсы напряжения по определенному закону. Под действием отрицательных импульсов напряжения уменьшается перемещение, создаваемые пьезоприводом 23 через МП 24. Пружина 22 разжимается и перемещает клапан 21 вместе с МП 24 и пластинами пьезопривода 23 вправо. Клапан 21 закрывается полностью в течение некоторого промежутка времени. В результате такого управления давление в камере 5 растет за счет более медленного закрывания клапана 21.

Эффективное проходное сечение клапана 26 ИГАВД 6 увеличивается до максимального. Для этого на пьезопривод 28 подаются положительные импульсы напряжения по определенному закону. Под действием положительных импульсов напряжения увеличивается давление и перемещение, создаваемые пьезоприводом 28 через МП 29. Клапан 26 перемещается влево и эффективное проходное сечение клапана 26 -увеличивается от заданного начального в начале ОВ до максимального. Клапан 26 открывается полностью в течение некоторого промежутка времени. Следовательно, увеличивается давление непрерывно, подаваемое в кольцевую камеру 5 за счет открывания клапана 26 и более быстрого закрывания клапана 21.

В результате задается требуемый возрастающий закон изменения давления в камере 5, кольцевой проточке 4 и под иглой 3 при ОВ от начального до максимального в зависимости от задания разных скоростей перемещения клапанов 21 и 26 на выходе и входе кольцевой камеры 5.

Для реализации ОВ независимо перемещают иглу 3 во время протекания ОВ требуемой длительности вверх с помощью первого пьезопривода 9 сначала на минимальную величину, при которой начинается ОВ, а затем на максимальную величину с требуемой скоростью по возрастающему закону плавно или ступенчато. Для этого на пьезопривод 9 подаются отрицательные импульсы в течение заданного в первой части ОВ промежутка времени. Пьезопривод 9 с МП 8 по мере поступления этих импульсов создает все меньшее возможное перемещение для иглы 3. Появляется возможность давлением снизу переместить пьезоэлементы пьезопривода вверх. Увеличивающееся давление топлива, которое достигается управлением соотношением эффективных проходных сечений клапанов 21 ИКРВД 7 и 26 ИКРВД 6 во времени, перемещает иглу 3 вверх по определенному закону вплоть до максимально возможного при максимальном давлении топлива снизу.

В этом положении игла 3 находится небольшой промежуток времени. Подача топлива происходит при постоянном давлении. Затем иглу 3 перемещают вниз по определенному закону. Подают для этого положительные импульсы напряжения с ЭБУ 10 на пьезопривод 9 и через МП8 перемещают иглу 3 вниз, уменьшают эффективное проходное сечение под иглой 3. Одновременно под иглу 3 подают топливо под давлением, которое изменяется по убывающему закону от максимального до минимального на второй и меньшей по длительности части ОВ.

Закон изменения этого давления формируется за счет того, что клапан 21 второго ИГАВД 7 открывается быстрее, чем закрывается клапан 26 первого ИГАВД 6. При более быстром открывании клапана 21 второго ИГАВД 7 давление в камере 5 падает быстрее от максимального до минимального. Для этого на пьезопривод 23 ИГАВД 7 подаются импульсы положительного напряжения по возрастающему определенному закону.

Пьезопривод 23 создает при этом давление и перемещение, пропорциональное напряжению положительного знака, через МП 24 для клапана 21 и открывает его в конце ОВ до заданного уровня, соответствующего минимальному давлению подачи топлива под иглу 3.

Поэтому закон изменения давления топлива от максимального до минимального, подаваемого под иглу 3 в конце ОВ позволяет заканчивать впрыск за меньший промежуток времени, чем реализуется закон изменения давления топлива при изменении давления топлива от минимального до максимального. Давление топлива, подаваемого в камеру 5 через клапан 26, уменьшается медленнее за счет подачи на пьезопривод 28 отрицательных импульсов по определенному возрастающему закону. При подаче отрицательных импульсов на пьезопривод 28, уменьшается возможное перемещение, создаваемое пьезоприводом 28 через МП 29. Перемещение уменьшается за счет возврата пьезоэлементов пьезопривода 28 под действием давления пружины в состояние, которое они занимают при уменьшенном положительном напряжении, вызывающем расширение пьезопластин. Пружина 27 разжимается и перемещает клапан 26 вправо, закрывает его вплоть до минимального эффективного проходного сечения, при котором в конце ОВ топливо подается под иглу 3 под минимальным давлением для впрыска. Игла 3 при этом открыта перед отсечкой, находится на минимальном расстоянии от седла. В результате такого управления в конце ОВ невозможен прорыв газов в подыгольное пространство из цилиндра. Таким образом, реализуется управление подачей топлива при ОВ с непрерывным изменением давления при минимальной эмиссии ОГ.

При реализации ОВ с минимальным расходом топлива с возрастающим законом изменения давления от любого начального до максимального конечного, реализации части ОВ с постоянным давлением, а затем от максимального до любого конечного в конце основного впрыска с одинаковым по времени возрастающим и убывающим законом изменения давления в начале и конце ОВ выполняются следующие операции при реализации трапецеидального закона давления подаваемого топлива.

Задают начальное давление подаваемого топлива с помощью второго ИГАВД 7 на выходе из камеры 5 форсунки 3. Для этого во время отсечки перед ОВ изменяют эффективное проходное сечение клапана 21 до требуемой величины за счет того, что подают от ЭБУ 10 на пьезопривод 23 напряжение положительного знака. При этом пьезопривод 23 создает давление и перемещение, пропорциональное приложенному положительному напряжению, через МП 24 и перемещает клапан 21 влево, сжимает пружину 22. При заданном эффективном проходном сечении в камере 5 форсунки 3 создается требуемое давление ниже давления от ГАВД 14, так как давление в камере 5 определяется степенью открытия клапана 21, который соединен со сливом или ГАНД 17.

Задают начальное давление подаваемого топлива также с помощью первого ИГАВД 6 на входе камеры 5 форсунки 3. Для этого во время отсечки перед ОВ изменяют эффективное проходное сечение клапана 26 до требуемой величины за счет того, что подают от ЭБУ 10 на пьезопривод 28 напряжение положительного знака. При этом пьезопривод 28 создает давление и перемещение через МП 29 и перемещает клапан 26 влево, сжимает пружину 27.

При заданном эффективном проходном сечении клапана 26 в камере 5 форсунки 3 создается требуемое давление. Это давление ниже давления от ГАВД 14, так как давление в камере 5 определяется степенью открытия клапана 21, который соединяет камеру 5 со сливом или ГАНД 17 (фиг.2).

Для реализации трапецеидального закона при реализации ОВ после задания начальных давлений через ИГАВД 6 (фиг.4) и ИГАВД 7 (фиг.3) в начале ОВ изменяют эффективное проходное сечение клапана 21 второго ИГАВД 7 от заданного в начале ОВ до нулевого в первой половине ОВ с разной скоростью в зависимости от требуемого трапецеидального закона. Для этого от ЭБУ 10 подают на пьезопривод 23 отрицательные импульсы напряжения и изменяют величину положительного напряжения на пьезоприводе 23 до нуля. Пьезопривод 23 с уменьшением уровня положительного напряжения уменьшает перемещение через МП 24 клапана 21 влево, которое пропорционально приложенному положительному напряжению.

Пружина 22 разжимается и перемещает клапан 21 вправо пропорционально изменению напряжения положительного знака, которое уменьшается при подаче отрицательных импульсов напряжения. Клапан 21 перемещается вправо (фиг.3) во времени по определенному закону и по этому закону уменьшается эффективное проходное сечение клапана 21 от заданного в начале ОВ до нулевого в конце реализации первого участка трапецеидального закона изменения ОВ.

Одновременно изменяют эффективное проходное сечение клапана 26 первого ИГАВД 6 заданного в начале ОВ до максимального в первой половине ОВ с разной скоростью для различных режимов при разных по длительности ОВ, но с большей скоростью изменения эффективного проходного сечения клапана 21 второго ИГАВД 7. Это необходимо для создания возрастающего закона по давлению на первой части трапецеидального закона давления.

Для этого от ЭБУ 10 подают на пьезопривод 28 большее положительное напряжение, чем в начале ОВ по определенному закону. Пьезопривод 28 с МП 29 создает большее давление и перемещение, перемещает клапан 26 влево во времени по определенному закону. Эффективное проходное сечение клапана 26 изменяется также по определенному закону от начального, заданного в начале ОВ до максимального в первой части трапецеидального ОВ.

Совместной работой управляемых клапанов 21 и 26 задается требуемый возрастающий закон изменения давления при ОВ от начального до максимального. По этому закону топливо подается под иглу 3 и в отверстия 2 в первой части ОВ.

Для реализации ОВ независимо перемещают иглу 3 во время протекания ОВ требуемой длительности вверх с помощью первого пьезопривода 9 сначала на минимальную величину, определяемую трапецеидальным законом подачи топлива, при которой начинается ОВ, а затем на максимальную величину с требуемой скоростью по возрастающему закону плавно или ступенчато. Для этого на пьезопривод 9 подаются отрицательные импульсы в течение заданного в первой части ОВ промежутка времени. Пьезопривод 9 с МП 8 по мере поступления этих импульсов создает все меньшее возможное перемещение для иглы 3. Увеличивающееся давление топлива, которое достигается управлением соотношением эффективных проходных сечений клапанов 21 ИКРВД 7 и 26 ИКРВД 6 во времени, перемещает иглу 3 вверх по определенному закону вплоть до максимально возможного при максимальном давлении за счет того, что пьезоэлементы первого пьезопривода 9 при меньшем положительном напряжении, которое на них подается, перемещаются пропорционально приложенному положительному напряжению. Давление топлива снизу иглы возвращает их в то положение, в котором они должны находиться при заданном приложенном положительном напряжении.

В этом положении игла 3 находится промежуток времени, определяемый трапецеидальным законом подачи топлива. Подача топлива в этот промежуток времени происходит при постоянном давлении. Затем иглу 3 перемещают вниз по определенному закону. Подают для этого положительные импульсы напряжения с ЭБУ 10 на пьезопривод 9 и через МП 8 перемещают иглу 3 вниз, уменьшают эффективное проходное сечение под иглой 3. Одновременно под иглу 3 подают топливо под давлением, которое изменяется по убывающему закону от максимального до любого заданного при трапецеидальном законе подачи топлива вплоть до минимального на второй части ОВ, которая протекает с изменением давления.

Закон изменения этого давления формируется за счет того, что клапан 21 второго ИГАВД 7 открывается быстрее до определенной заданной величины, чем закрывается клапан 26 первого ИГАВД 6 до той же заданной величины. При более быстром открытии клапана 21 второго ИГАВД 7 давление в камере 5 на ее выходе падает быстрее от максимального до заданного. Для этого на пьезопривод 23 ИГАВД 7 подаются импульсы положительного напряжения по возрастающему определенному закону.

Пьезопривод 23 создает при этом давление и перемещение через МП 24 для клапана 21 и открывает его в конце ОВ до заданной величины

Давление топлива, подаваемого в камеру 5 через клапан 26 уменьшается медленнее за счет подачи на пьезопривод 28 отрицательных импульсов по определенному возрастающему закону. При подаче отрицательных импульсов на пьезопривод 28, уменьшается перемещение, создаваемое пьезоприводом 28 через МП 29. Пружина 27 разжимается и перемещает клапан 26 вправо, закрывает его вплоть до заданного эффективного проходного сечения, при котором в конце ОВ топливо подается под иглу 3 под минимальным давлением для впрыска. В самом конце ОВ при трапецеидальном впрыске при отсечке перемещают иглу 3 на седло при давлениях эффективных проходных сечений клапанов 21 и 26.

Впрыск после основного (ВПО). Покажем реализацию ВПО для одноступенчатого ОВ.

Первый впрыск для дожигания сажи может быть проведен при максимальном давлении. Поэтому при отсечке после ОВ на первый пьезопривод 9 подается с ЭБУ 10 максимальное напряжение. При этом пьезопривод 9 перемещает иглу 3 на седло через первый МП 8. Происходит отсечка топлива после ОВ.

На второй пьезопривод 23 ИКРВД 7 продолжает подаваться минимальное напряжение. Клапан 21 перемещен, как было при одноступенчатом ОВ, вправо и полностью закрыт.

На третий пьезопривод 28 подается максимальное напряжение от ЭБУ 10. Он открывается полностью. Клапан 26 находится в крайнем левом положении, пружина 27 полностью сжата.

В камере 5 создается максимальное давление от ГАВД 14 для реализации первого ВПО. Слив топлива происходит во время кратковременной после ОВ отсечки перед первым ВПО через КРВД 15, которым устанавливается общее давление для всех форсунок.

Затем на первый пьезопривод 9 подается напряжение, меньшее максимального, или импульс напряжения обратного знака.

При этом давление топлива перемещает иглу 3 вверх на такую высоту, при которой уравновешивается давление топлива снизу и давление, развиваемое пьезоприводом 9 сверху. Происходит первый ВПО.

После его окончания на первый пьезопривод 9 подается максимальное напряжение от ЭБУ 10. Он создает давление и перемещение через МП 8 на иглу 3. Игла 3 становится на седло. Длительность первого ВПО определяется управлением пьезоприводом 9 от ЭБУ 10.

Первый ВПО заканчивается. В кольцевой камере 5 при этом остается максимальное давление от ГАВД 14 на время отсечки между первым ВПО и вторым ВПО.

В конце отсечки между первым и вторым ВПО устанавливается давление, меньшее максимального, для проведения второго ВПО. Нужное для этого и для реализации второго ВПО давление формируется следующим образом.

На пьезопривод 23 подается определенная положительная величина напряжения, при которой пьезопривод 23 перемещает через второй МП 24 клапан 21 влево, сжимает пружину 22.

Открывается проходное сечение клапана 21. Топливо из камеры 5, которое находилось там под давлением ГАВД 14, частично поступает в ГАНД 17. Давление в кольцевой камере 5 падает до величины, требуемой при ВПО.

На пьезопривод 28 подаются отрицательные импульсы напряжения. Величина положительного напряжения на нем уменьшается. Возможные перемещения, передаваемые через МП 29 клапану 26, уменьшаются. Поэтому пружина 27 перемещает клапан 26, МП 29 и пьезоэлементы пьезопривода 28 вправо.

Давление топлива подаваемого в кольцевую камеру 5 уменьшается до задаваемого ИКРВД 6 и клапаном 21. Впрыск топлива осуществляется при пониженном давлении, нужном для второго ВПО.

Отсечка после второго ВПО. При этом подается на первый пьезопривод 9 максимальное напряжение. Пьезопривод 9 перемещает иглу 3 на седло через первый МП 8.

Одновременно на второй пьезопривод 23 подается минимальное или нулевое положительное напряжение за счет подачи отрицательных импульсов.

Клапан 21 перемещается пружиной 22 вправо и закрывает проходное сечение клапана 21 полностью. Топливо из камеры 5 через ИКРВД 7 не сливается. В ней устанавливается максимальное давление.

При этом давлении проходит большая отсечка между циклами подачи топлива.

Устройство выполняет все операции способа.

Изобретение относится к способу и устройству для управления подачей топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте для больших дизелей, в частности на тракторах, на судовых, тепловозных, транспортных дизелях. Изобретение направлено на повышение управляемости, а также задание требуемого закона давления и впрыскиваемого объема топлива для основного впрыска. Устройство включает топливный насос высокого давления, гидроаккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически, клапан регулирования высокого давления для гидравлического аккумулятора высокого давления, иглу, соединенную с первым пьезоприводом напрямую, электронный блок управления, снабжено для каждой форсунки двумя индивидуальными клапанами регулирования высокого давления с пьезоприводами с плавным или ступенчатым изменением напряжения, гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый индивидуальный клапан регулирования высокого давления со вторым пьезоприводом установлен между гидравлическим аккумулятором высокого давления и на входе камеры высокого давления с ограниченным объемом под иглой форсунки, второй индивидуальный клапан регулирования высокого давления с третьим пьезоприводом установлен между выходом камеры высокого давления с ограниченным объемом под иглой форсунки и сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидравлического аккумулятора низкого давления соединен через клапан регулирования давления или обратный клапан со входом топливного насоса высокого давления. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления подачей топлива, заключающийся в том, что создают давление топлива отдельно независимо от впрыска с помощью отдельного топливного насоса высокого давления, подают топливо в гидравлический аккумулятор высокого давления, устанавливают в нем определенный уровень давления с помощью клапана регулирования высокого давления, общего для гидравлического аккумулятора, перемещают иглу с помощью пьезопривода с мультипликатором на седло и производят отсечку топлива, топливо подают на слив через клапан регулирования высокого давления гидроаккумулятора высокого давления во время отсечки, перемещают иглу и пьезопривод за счет давления топлива вверх, подают топливо под иглу, осуществляют впрыск топлива, отличающийся тем, что осуществляют, как минимум, один предварительный впрыск, один основной впрыск, как минимум, один впрыск после основного, при этом управляют перемещением иглы при впрыске и отсечке и регулируют длительность каждого впрыска первым пьезоприводом напрямую или через мультипликатор перемещения, а индивидуальный уровень давления, подаваемого в каждую отдельную форсунку перед каждым последующим впрыском, минимальный расход топлива на управление впрыском, законы изменения давления устанавливают независимо от управления перемещением иглой во время предыдущей отсечки с помощью второго индивидуального для каждой форсунки клапана регулирования высокого давления со вторым пьезоприводом, установленным на выходе камеры высокого давления ограниченного объема под иглой для каждой форсунки и соединенным со сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления, первого индивидуального для каждой форсунки клапана регулирования высокого давления с третьим пьезоприводом, установленным на входе камеры высокого давления ограниченного объема в форсунке, и изменяют при этом при реализации каждого отдельного впрыска соотношение эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления для каждого впрыска, при этом при реализации предварительного впрыска изменяют давление от максимального при закрытых первом и втором индивидуальных клапанах регулирования высокого давления при большой отсечке между последним впрыском после основного и предварительным впрыском последующего цикла в конце этой отсечки до требуемого при предварительном впрыске и для этого одновременно увеличивают эффективное проходное сечение первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления от нулевого до требуемой величины одинаково или в некоторой пропорции друг относительно друга, независимо от изменения эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления перемещают иглу вверх с помощью первого пьезопривода, последующий предварительный впрыск проводят при тех соотношениях эффективных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления или изменяют их, при реализации одноступенчатого основного впрыска для реализации максимальной мощности изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления до нуля, а первого индивидуального клапана регулирования высокого давления до максимума, увеличивают давление от предыдущего при последнем предварительном впрыске до максимального при реализации одноступенчатого основного впрыска в начале отсечки после предварительного впрыска, независимо от изменения эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления перемещают иглу вверх с помощью пьезопривода на максимальную величину при одноступенчатом впрыске и реализуют основной впрыск заданной длительности при реализации максимальной мощности, при реализации двухступенчатого основного впрыска для реализации впрыска с минимальной эмиссией вредных веществ изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления до величины требуемого давления на первой ступени впрыска, а эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления до величины, равной величине эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования высокого давления или в минимальной пропорции от него, независимо перемещают иглу вверх с помощью первого пьезопривода на требуемую величину при первой ступеньке впрыска и задают длительность первой ступеньки впрыска топлива, после окончания заданной длительности первой ступеньки впрыска изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления до нуля от предыдущего на первой ступеньке основного впрыска, а первого индивидуального клапана регулирования высокого давления до максимума от предыдущего на первой ступеньке, увеличивают давление от предыдущего значения на первой ступеньке основного впрыска до максимального при реализации второй ступеньки двухступенчатого основного впрыска, независимо перемещают иглу вверх с помощью первого пьезопривода на максимальную величину при второй первой ступеньке впрыска и задают длительность второй ступеньки впрыска, при реализации основного впрыска с минимальной эмиссией вредных веществ с возрастающим изменением давления от любого минимального начального до максимального конечного изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления от заданного минимального в начале основного впрыска до нулевого в конце основного впрыска с разной требуемой скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления от заданного минимального в начале до максимального в конце с разной требуемой скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, большей скорости изменения эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования высокого давления, задают требуемый возрастающий закон изменения давления при основном впрыске от начального до максимального в первой его половине, независимо перемещают иглу во время протекания основного впрыска требуемой длительности вверх с помощью первого пьезопривода сначала на минимальную величину, при которой начинается основной впрыск, а затем на максимальную величину с требуемой в зависимости от длительности основного впрыска скоростью по возрастающему закону плавно или ступенчато, небольшую часть основного впрыска осуществляют с максимальным давлением при верхнем крайнем положении иглы при полностью закрытом втором и полностью открытом первом индивидуальных клапанах регулирования высокого давления, затем изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки от нулевого до минимального в конце основного впрыска с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки от максимального заданного в начале до минимального в конце с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, меньшей, чем при изменении эффективного сечения второго индивидуального клапана регулирования, задают требуемый убывающий закон изменения давления при основном впрыске от максимального до минимального, реализуют этот закон за меньшее время, чем возрастающий закон изменения давления в начале основного впрыска, независимо перемещают иглу во время протекания второй части основного впрыска требуемой длительности вниз по определенному закону вплоть до посадки ее на седло при минимальном давлении подаваемого топлива с помощью первого пьезопривода, при реализации основного впрыска с минимальным расходом топлива с возрастающим в зависимости от длительности основного впрыска законом изменения давления от любого начального до максимального конечного, реализации части основного впрыска с постоянным максимальным давлением, а затем от максимального до любого конечного в конце основного впрыска с убывающим законом изменения давления и с одинаковым по времени возрастающим и убывающим законом изменения давления в начале и конце основного впрыска, задают начальное давление подаваемого топлива с помощью второго индивидуального клапана регулирования давления топлива на выходе форсунки, для этого во время отсечки перед основным впрыском изменяют эффективное проходное сечение этого клапана до требуемой величины, задают начальное давление подаваемого топлива с помощью первого индивидуального клапана регулирования давления топлива на входе форсунки, для этого во время отсечки перед основным впрыском изменяют эффективное проходное сечение этого клапана до требуемой величины, затем изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки от заданного в начале основного впрыска до нулевого в первой половине основного впрыска с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки от заданного в начале до максимального в первой половине основного впрыска с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, большей скорости изменения эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования, задают требуемый в зависимости от длительности основного впрыска возрастающий закон изменения давления при основном впрыске от заданного начального до максимального, изменяют давление при впрыске от заданного начального до максимального, осуществляют подачу топлива с постоянным давлением на части длительности основного впрыска при полностью закрытом втором и полностью открытом первом индивидуальных клапанах регулирования высокого давления, независимо перемещают иглу во время протекания основного впрыска требуемой длительности в первой половине длительности основного впрыска вверх с помощью первого пьезопривода сначала на величину, при которой начинается основной впрыск, а затем при возрастании давления на максимальную величину с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска по возрастающему закону плавно или ступенчато, изменяют после этого во второй половине основного впрыска после впрыска топлива с постоянным максимальным давлением на части основного впрыска эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки от нулевого до некоторого требуемого значения меньше максимального по убывающему закону с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, а также изменяют эффективное проходное сечение первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки от максимального во второй половине основного впрыска до требуемого в конце основного впрыска с минимальным расходом топлива с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска, меньшей скорости изменения эффективного проходного сечения второго индивидуального клапана регулирования высокого давления, независимо перемещают иглу во время протекания основного впрыска во второй половине впрыска требуемой длительности вниз с помощью первого пьезопривода от максимальной величины при максимальном давлении в середине впрыска, а затем вниз с разной скоростью в зависимости от длительности основного впрыска плавно или ступенчато до нулевой величины при отсечке, при которой заканчивается основной впрыск с минимальным расходом топлива, первый впрыск после основного осуществляют при максимальном давлении, как и для основного впрыска при основных впрысках с минимальной эмиссией вредных веществ, при основном впрыске для реализации максимальной мощности и для основного впрыска с минимальным расходом топлива, для этого сначала перемещают иглу первым независимым пьезоприводом на седло и осуществляют отсечку, а в конце отсечки перемещают иглу на требуемую при впрыске после основного величину и удерживают ее на время впрыска после основного, осуществляют впрыск после основного с максимальным давлением и снова перемещают иглу на седло при отсечке первого впрыска после основного, последующий впрыск после первого основного осуществляют при пониженном давлении и для этого в конце отсечки после первого впрыска после основного изменяют эффективные сечения второго на выходе форсунки и первого на входе форсунки индивидуальных клапанов регулирования высокого давления на одинаковую величину или в минимальной пропорции друг от друга так, чтобы эффективное сечение индивидуального клапана на входе в форсунку было больше эффективного сечения индивидуального клапана регулирования давления, устанавливают требуемое давление для второго впрыска после основного, независимо перемещают иглу во время протекания впрыска после основного требуемой длительности вверх с помощью первого пьезопривода на требуемую величину, при которой реализуется второй впрыск после основного, после окончания второго впрыска после основного производят большую отсечку подачи топлива между циклами и для этого изменяют эффективное проходное сечение второго индивидуального клапана регулирования высокого давления на выходе форсунки до нуля, а первого индивидуального клапана регулирования высокого давления на входе форсунки до максимума, увеличивают давление после второго впрыска после основного до максимального, независимо от изменения эффективных проходных сечений первого и второго индивидуальных клапанов регулирования высокого давления перемещают иглу на седло с помощью первого пьезопривода.

2. Устройство управления подачей топлива, включающее топливный насос высокого давления, гидроаккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически, клапан регулирования высокого давления для гидравлического аккумулятора высокого давления, иглу, соединенную с первым пьезоприводом напрямую, электронный блок управления, отличающееся тем, что устройство снабжено для каждой форсунки двумя индивидуальными клапанами регулирования высокого давления с пьезоприводами с плавным или ступенчатым изменением напряжения, гидравлическим аккумулятором низкого давления, первый индивидуальный клапан регулирования высокого давления со вторым пьезоприводом установлен между гидравлическим аккумулятором высокого давления и на входе камеры высокого давления с ограниченным объемом под иглой форсунки, второй индивидуальный клапан регулирования высокого давления с третьим пьезоприводом установлен между выходом камеры высокого давления с ограниченным объемом под иглой форсунки и сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления, выход гидравлического аккумулятора низкого давления соединен через клапан регулирования давления или обратный клапан со входом топливного насоса высокого давления.