СИСТЕМА ВСПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F02M37/00 F02M55/00 F02M59/36 F02M59/44 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к системе впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС), имеющей бак, который топливоподкачивающим насосом соединен с внутренним пространством насоса высокого давления, у которого его указанное внутреннее пространство соединено с его же рабочей камерой через дозатор, а также через перепускной клапан, имеющий корпус, затвор и пружину, расположенную в полости ее установки, гидравлически соединено со сливным топливопроводом.

Подобная система впрыскивания топлива в ДВС известна из DE 102008042089 A1. В такой системе впрыскивания топлива подсоединяемое гидравлическое пространство дозатора соединено топливопроводом с тремя рабочими камерами насоса высокого давления. Перепускной клапан этой системы впрыскивания топлива имеет полый затвор со вставленным в него дросселем, который соединяет полость установки пружины этого перепускного клапана с его входом. Благодаря такому конструктивному исполнению регулирование начального давления на входе дозатора должно происходить более сбалансированно, чем ранее, а также должно надежно предотвращаться возникновение визжащих шумов даже при применении соединительных трубопроводов из стали.

Помимо этого известна возможность соединения подсоединяемого через дозатор гидравлического пространства через так называемый дроссель нулевой подачи с баком или подводящим топливопроводом, ведущим к топливоподкачивающему насосу. Через подобный дроссель нулевой подачи должно в режиме нулевой подачи отводиться топливо, возможно просачивающееся из дозатора.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать систему впрыскивания топлива, в которой давление наполнения рабочей камеры насоса высокого давления можно было бы регулировать в зависимости от его требуемой объемной подачи.

Краткое изложение сущности изобретения

Преимущества изобретения

Указанная задача решается благодаря тому, что полость установки пружины перепускного клапана через дросселирующий контур соединена с подсоединяемым через дозатор гидравлическим пространством. Посредством такого дросселирующего контура, который выполняет функцию делителя давления, давление в полости установки пружины перепускного клапана, который, если говорить точнее, представляет собой дифференциальный регулятор давления, повышается или снижается в зависимости от давления, регулируемого дозатором. Давление перед перепускным клапаном, таким образом, складывается из исключительно механической составляющей характеристики его пружины и гидравлического давления в полости ее установки. Поскольку давление в полости установки пружины перепускного клапана может варьироваться, то тем самым и давление перед перепускным клапаном может изменяться.

В одном из вариантов осуществления изобретения дросселирующий контур представляет собой соединительный топливопровод с предусмотренным в нем дросселем. Поскольку дозатор и перепускной клапан обычно интегрированы непосредственно в корпус насоса высокого давления, соединительный топливопровод может быть выполнен, например, в виде соединительного канала. Дроссель при этом реализован вставленным в такой соединительный канал дросселирующим элементом или же сужением соединительного топливопровода, для чего в процессе его изготовления уменьшают его диаметр.

В следующем варианте осуществления изобретения полость установки пружины перепускного клапана соединена со сливным топливопроводом, при этом в еще одном варианте в сливном топливопроводе предусмотрен перепускной дроссель. Сливной топливопровод при этом может быть также соединен с соединительным топливопроводом в любом месте после предусмотренного в нем дросселя, причем перепускной дроссель должен располагаться в сливном топливопроводе по ходу потока за этим местом его соединения с соединительным топливопроводом.

В еще одном варианте осуществления изобретения дроссель обладает меньшей степенью дросселирования, чем перепускной дроссель. Иными словами, проходное сечение дросселя больше проходного сечения перепускного дросселя. Благодаря такому взаимному согласованию проходных сечений обоих дросселей давление в полости установки пружины перепускного клапана при открытом дозаторе возрастает, а при закрытом дозаторе постепенно снижается приблизительно до уровня давления в сливном топливопроводе. Соответствующее взаимное согласование диаметров дросселя и перепускного дросселя позволяет практически произвольно регулировать разность давлений между открытым и закрытым состояниями дозатора.

В следующем варианте осуществления изобретения перед дросселем и/или перед перепускным дросселем предусмотрен фильтр, который, например, в еще одном варианте может быть выполнен в виде щелевого фильтра. Наличие подобного фильтра, соответственно щелевого фильтра, обеспечивает надежную защиту дросселей от попадания в них частиц грязи.

В еще одном варианте осуществления изобретения со сливным топливопроводом соединен перепускной топливопровод перепускного клапана. Аналогичным образом в еще одном варианте осуществления со сливным топливопроводом соединены отводящие топливопроводы насоса высокого давления, по которым от опор его вала отводится смазывающее их топливо. Оба эти варианта обеспечивают возможность компактной компоновки системы впрыскивания топлива в зоне насоса высокого давления, поскольку все соответствующие топливопроводы уже в самом насосе высокого давления соединяются со сливным топливопроводом, который в свою очередь соответствующим образом соединен через внешний соединительный топливопровод с топливным баком.

В целом благодаря предлагаемому в изобретении конструктивному исполнению системы впрыскивания топлива достигаются следующие преимущества:

- давление наполнения рабочей камеры насоса высокого давления регулируется в зависимости от его требуемой объемной подачи, например давление наполнения рабочей камеры насоса высокого давления при высокой потребности в топливе устанавливается на высокие значения, а при необходимости нагнетания топлива лишь в малых количествах - на низкие значения;

- существенно расширяется рабочий диапазон, т.е. давление можно стабильно настраивать на варьируемые уровни. С использованием единственного перепускного клапана (с только одной настройкой) давление можно путем варьирования диаметров дросселя и перепускного дросселя устанавливать на различные уровни;

- достигается малая нагрузка на детали, прежде всего на пружину перепускного клапана;

- достигается снижение затрат благодаря тому, что в перепускном клапане нет необходимости использовать высококачественные пружины и подбирать их параметры в зависимости от конкретных условий, при этом одновременно регулируемое давление можно устанавливать на более высокие значения, чем в известных технических решениях;

- предлагаемая в изобретении конструкция требует меньшего монтажного пространства для ее размещения, поскольку с увеличением регулируемого давления в известных конструкциях увеличивается и длина клапанной пружины, прежде всего при задании достаточного размаха ее колебаний при пульсации давления;

- в так называемых однорегуляторных системах (настройка регулируемого давления осуществляется только дозатором) дроссель дополнительно может выполнять функцию дросселя нулевой подачи;

- перепускной дроссель дополнительно может выполнять функцию демпфирующего дросселя полости установки пружины перепускного клапана.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения рассмотрены в последующем описании со ссылкой на прилагаемый к нему единственный чертеж, представленный на котором пример осуществления изобретения более подробно рассмотрен ниже.

Описание варианта осуществления изобретения

На прилагаемом к описанию единственном чертеже в схематичном виде представлено взаимодействие между основными компонентами предлагаемой в изобретении системы впрыскивания топлива. Из бака 2 топливо топливоподкачивающим насосом 1 подается через фильтр во внутреннее пространство 3 насоса 5 высокого давления.

Насос 5 высокого давления имеет корпус, в котором на опорах 4a, 4b с возможностью вращения на них смонтирован кулачковый вал насоса высокого давления. Опоры 4a, 4b смазываются топливом, при этом топливо, выходящее из внутреннего пространства 3 насоса высокого давления в местах расположения опор 4a, 4b, отводится по соответствующим отводящим топливопроводам 6a, 6b в сливной топливопровод 7, который оканчивается в баке 2. При своем вращении кулачковый вал через роликовый толкатель приводит плунжер 8 насоса высокого давления в возвратно-поступательное движение. Плунжер 8 взаимодействует с рабочей камерой (надплунжерным пространством) 9 насоса высокого давления, соединяемой через дозатор 10 с внутренним пространством 3 насоса высокого давления. Дозатор 10 позволяет произвольно регулировать количество топлива, подаваемого в рабочую камеру 9 насоса высокого давления, например, в зависимости от давления в общей топливной магистрали высокого давления, называемой также топливным аккумулятором высокого давления. При движении плунжера 8 вверх топливо, поступившее в рабочую камеру насоса высокого давления, нагнетается по топливопроводу 11 высокого давления в общую топливную магистраль высокого давления. Необходимый для совершения такого хода нагнетания (активного хода плунжера) впускной (или всасывающий) клапан для поступившего в рабочую камеру 9 топлива и обратный клапан для запирания топливопровода 11 высокого давления размещены непосредственно в головке 12 цилиндра насоса 5 высокого давления.

Подсоединяемое через дозатор гидравлическое пространство (которое на чертеже условно представлено в виде соединительного топливопровода 13, ведущего к рабочей камере 9 насоса высокого давления) непосредственно или опосредованно соединено соединительным топливопроводом 14 с полостью установки пружины перепускного клапана 16. Такой перепускной клапан 16 имеет корпус 17, в котором против усилия клапанной пружины 19 может перемещаться затвор 18. Управляющая полость 20 перепускного клапана также через фильтр соединена с внутренним пространством 3 насоса высокого давления (или с подающим топливопроводом, ведущим к дозатору 10). При повышении давления топлива во внутреннем пространстве 3 насоса высокого давления, происходящем при закрытом дозаторе 10, затвор 18 перепускного клапана перемещается в направлении полости 15 установки его пружины и открывает перепускное отверстие, которое сообщается с перепускным топливопроводом 21, который также оканчивается в сливном топливопроводе 7. По этому перепускному топливопроводу 21 отводится, например, в режиме нулевой подачи топливо, подаваемое топливоподкачивающим насосом 1 и не требующееся для смазывания опор кулачкового вала насоса высокого давления.

Как уже говорилось выше, подсоединяемое через дозатор 10 гидравлическое пространство (соединительный топливопровод 13) соединительным топливопроводом 14 соединено с полостью 15 установки пружины перепускного клапана. При этом в соединительном топливопроводе 14 предусмотрен дроссель 22. Помимо этого полость 15 установки пружины перепускного клапана соединена со сливным топливопроводом 7, в котором вблизи полости установки пружины перепускного клапана предусмотрен перепускной дроссель 23. В том случае, когда соединительный топливопровод 14 соединен, как показано на чертеже, с полостью 15 установки пружины перепускного клапана через сливной топливопровод 7, перепускной дроссель 23 в любом случае расположен по ходу потока за местом входа соединительного топливопровода в сливной топливопровод. Диаметр дросселя 22 больше диаметра перепускного дросселя 23, и поэтому при открытом дозаторе 10 давление в полости 15 установки пружины перепускного клапана возрастает, а при закрытом дозаторе 10 давление в полости 15 установки пружины перепускного клапана непрерывно снижается до давления в сливном топливопроводе 7.

Перед дросселем 22 и перепускным дросселем 23 могут быть предусмотрены фильтры, прежде всего щелевые (или пластинчатые) фильтры.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена система впрыскивания топлива в ДВС, имеющая топливный бак (2), который подкачивающим насосом (1) соединен с внутренним пространством (3) насоса (5) высокого давления. Внутреннее пространство (3) насоса соединено с его рабочей камерой (9) через дозатор (10), а также через перепускной клапан (16), гидравлически соединено со сливным топливопроводом (7). Согласно изобретению в предложенной системе впрыскивания топлива давление наполнения рабочей камеры (9) насоса высокого давления регулируется в зависимости от его требуемой объемной подачи. Достигается это благодаря тому, что полость (15) установки пружины перепускного клапана через дросселирующий контур соединена с подсоединяемым через дозатор (10) гидравлическим пространством. 9 з.п., ф-лы, 1 ил.

1. Система впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, имеющая бак (2), который топливоподкачивающим насосом (1) соединен с внутренним пространством (3) насоса (5) высокого давления, у которого его указанное внутреннее пространство (3) соединено с его же рабочей камерой (9) через дозатор (10), а также через перепускной клапан (16), имеющий корпус (17), затвор (18) и пружину (19), расположенную в полости (15) ее установки, гидравлически соединено со сливным топливопроводом (7), отличающаяся тем, что полость (15) установки пружины перепускного клапана через дросселирующий контур соединена с подсоединяемым через дозатор (10) гидравлическим пространством.

2. Система впрыскивания топлива по п.1, отличающаяся тем, что дросселирующий контур представляет собой соединительный топливопровод (14) с предусмотренным в нем дросселем (22).

3. Система впрыскивания топлива по п.1, отличающаяся тем, что полость (15) установки пружины перепускного клапана соединена со сливным топливопроводом (7).

4. Система впрыскивания топлива по п.3, отличающаяся тем, что в сливном топливопроводе (7) предусмотрен перепускной дроссель (23).

5. Система впрыскивания топлива по п.4, отличающаяся тем, что дроссель (22) обладает меньшей степенью дросселирования, чем перепускной дроссель (23).

6. Система впрыскивания топлива по п.1, отличающаяся тем, что перед дросселем (22) и/или перед перепускным дросселем (23) предусмотрен фильтр.

7. Система впрыскивания топлива по п.6, отличающаяся тем, что фильтр представляет собой щелевой фильтр.

8. Система впрыскивания топлива по п.1, отличающаяся тем, что со сливным топливопроводом (7) соединен перепускной топливопровод (21) перепускного клапана (16).

9. Система впрыскивания топлива по п.1, отличающаяся тем, что со сливным топливопроводом (7) соединены отводящие топливопроводы (6а, 6b) насоса (5) высокого давления, по которым от опор его вала отводится смазывающее их топливо.

10. Система впрыскивания топлива по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что сливной топливопровод (7) оканчивается в баке (2).