Способ управления подачей топлива и устройство подачи топлива Российский патент 2017 года по МПК F02M47/02 F02M45/00 F02D41/30 

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, в автомобильном и железнодорожном и водном транспорте, бронетехнике и инженерных машинах.

Из уровня техники известен способ управления подачей топлива (прототип) (Электрогидравлическая форсунка с двухпозиционным клапаном. Известия вузов. Машиностроение - с. 61-75 №2, авторы С.А. Богачев, Ю.Е. Хрящев).

Указанный способ управления подачей топлива заключается 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 электропривода и производят отсечку топлива, топливо подают на слив через клапан регулирования высокого давления гидроаккумулятора высокого давления во время отсечки, подают напряжение на электроуправляемый клапан, подают топливо под иглу, осуществляют впрыск топлива. Этот способ реализуется с помощью клапанов с электроприводом и пьезоприводом.

Перемещения золотников крайне малы, поэтому требуются дополнительные мультипликаторы перемещения для пьезоприводов.

Этот способ не позволяет изменять давление основного впрыска (ОВ) по оптимальным требуемым законам.

Из уровня техники известно устройство управления подачей топлива (прототип) в двигатель внутреннего сгорания (Электрогидравлическая форсунка с двухпозиционным клапаном. Известия вузов. Машиностроение - 2002 - №2, с. 61-75, авторы С.А. Богачев, Ю.Е. Хрящев), включающее топливный насос высокого давления, гидроаккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически, клапан регулирования высокого давления для гидравлического аккумулятора высокого давления, иглу, соединенную с приводом, электронный блок управления, электрогидравлический привод, соединенный через якорь с двухпозиционным клапаном управления иглой. Наполнительный клапан соединен с гидравлическим аккумулятором высокого давления и через канал в теле форсунки с кольцевой полостью с пружиной для управления иглой, разгрузочный клапан соединен со сливом. Каждая форсунка снабжена электрогидравлическим приводом, соединенным через якорь с двухпозиционным клапаном управления иглой.

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

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

Это устройство не позволяет изменять давление ОВ по оптимальным требуемым законам.

Технический результат направлен на улучшение динамики подачи топлива и повышение индикаторного кпд, а также реализацию оптимального основного впрыска любой формы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе управления подачей топлива 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, снимают напряжение с электромагнитного привода с пружиной для клапана управления иглой, перемещают иглу вниз и производят отсечку топлива, топливо подают на слив через клапан регулирования высокого давления гидроаккумулятора высокого давления во время отсечки, подают напряжение на электромагнитный привод с пружиной для клапана управления иглой, перемещают иглу вверх, подают топливо под иглу, осуществляют впрыск топлива, согласно заявленному 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 и каждой отсечки независимым двухпозиционным клапаном, соединенным механически с якорем электромагнитного привода. При этом реализацию каждого предварительного впрыска, каждого впрыска после основного осуществляют при максимальном давлении, двухступенчатый основной впрыск и основной впрыск любой оптимальной требуемой формы осуществляют управлением двумя дополнительными клапанами: первым клапаном со стороны высокого давления, расположенным между гидроаккумулятором высокого давления и кольцевой проточкой вокруг иглы, и вторым клапаном, расположенным со стороны низкого давления между кольцевой проточкой вокруг иглы и гидравлическим аккумулятором низкого давления или сливом за счет того, что сначала перед основным впрыском открывают второй клапан со стороны низкого давления при закрытом первом клапане со стороны высокого давления на некоторое время и на определенное проходное сечение, нужные для формирования требуемого начального давления для первой ступеньки многоступенчатого впрыска, формируют начальную величину пониженного давления первой ступеньки меньше максимального за счет слива топлива из форсунки, из ее кольцевой проточки вокруг иглы через выходной второй клапан и дроссель, соединенный с ним последовательно, и снижения при этом внутренней энергии топлива, запасенной при сжатии топлива, закрывают клапан на выходе, закрывают наполнительный клапан и открывают разгрузочный клапан независимого двухпозиционного клапана, поднимают иглу за счет управления независимым двухпозиционным клапаном, механически соединенным с якорем электропривода подачей напряжения на катушку электропривода, формируют первую ступеньку впрыска, задают длительность основного впрыска независимым двухпозиционным клапаном управления иглой путем задания длительности напряжения, подаваемого на катушку электропривода, с якорем которого механически соединен двухпозиционный клапан, открывают первый клапан на входе на величину проходного сечения, обеспечивающего равновесие втекаемого и вытекаемого из объема перед распылителем топлива при заданном давлении первой ступени, реализуют первую ступеньку при впрыске при давлении, меньшем максимального в течение заданного времени, увеличивают проходное сечение клапана со стороны высокого давления до максимального, начиная от какого-то времени после начала первой ступеньки, изменяют давление впрыска за счет быстрого переходного процесса между максимальным проходным сечением клапана и отверстиями для впрыска от начальной величины давления первой ступеньки до максимального давления, равного давлению гидравлического аккумулятора высокого давления, формируют таким образом требуемый прямоугольный передний фронт оптимального основного впрыска, задают длительность впрыска второй ступени основного впрыска при максимальном давлении, перемещают иглу на седло и реализуют отсечку основного впрыска при максимальном проходном сечении первого клапана со стороны высокого давления и максимальном давлении топлива, закрывают клапан на входе и уменьшают его проходное сечение до нуля, при трапецеидальном впрыске задают длительность основного впрыска независимым двухпозиционным клапаном управления иглой путем задания длительности напряжения, подаваемого на катушку электропривода, передний фронт для основного впрыска формируется за счет создания при основном впрыске проходного сечения первого клапана меньше максимального, но больше величины проходного сечения, обеспечивающего равновесие втекаемого и вытекаемого из объема перед распылителем топлива при заданном давлении первой ступени, за счет переходного процесса изменения давления с заданным временем между проходным сечением первого клапана меньше максимального и отверстиями для впрыска от начальной величины давления первой ступеньки до максимального давления, равного давлению гидравлического аккумулятора высокого давления, формируют таким образом требуемый передний фронт трапецеидального основного впрыска, задают длительность впрыска при максимальном давлении, производят отсечку топлива при максимальном давлении топлива под иглой при несимметричном трапецеидальном основном впрыске, либо при симметричном трапецеидальном основном впрыске уменьшают проходное сечение первого клапана от заданного при переднем фронте трапецеидального основного впрыска до величины проходного сечения, за счет переходного процесса изменения давления с заданным временем между проходным сечением клапана меньше максимального и отверстиями для впрыска от максимальной величины давления до значения давления первой ступени и формируют симметричный задний фронт трапецеидального основного впрыска, затем производят отсечку основного впрыска и одновременно открывают проходное сечение первого клапана до максимального и повышают давление под иглой до максимального перед впрыском после основного, закрывают проходное сечение первого клапана, подают топливо под высоким давлением при подъеме иглы в камеру под иглой, расположенную отдельно от кольцевой проточки вокруг иглы и выше ее.

Также указанный технический результат достигается тем, что в устройстве управления подачей топлива, содержащем топливный насос высокого давления, гидроаккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически, клапан регулирования высокого давления для гидравлического аккумулятора высокого давления, электронный блок управления, форсунку, содержащую иглу, отверстия, независимый электрогидравлический привод, соединенный механически через якорь с двухпозиционным клапаном управления иглой, включающим наполнительный клапан, соединенный на входе с гидравлическим аккумулятором высокого давления и через канал в теле форсунки с кольцевой, и разгрузочный клапан, соединенный с гидроаккумулятором или сливом, согласно изобретению, в управляющей камере форсунки установлена пружина для управления иглой, а устройство снабжено для каждой форсунки двумя индивидуальными клапанами регулирования высокого давления каждый со своим приводом и мультипликатором перемещения, при этом первый индивидуальный клапан регулирования высокого давления с первым пьезоприводом соединен с гидравлическим аккумулятором высокого давления на входе и соединен с кольцевой проточкой вокруг иглы на выходе, второй индивидуальный клапан регулирования высокого давления со вторым пьезоприводом или электромагнитным приводом соединен с кольцевой проточкой вокруг иглы форсунки на входе и гидравлическим аккумулятором низкого давления на выходе напрямую или через дроссель, выход гидравлического аккумулятора низкого давления соединен через клапан регулирования давления или обратный клапан со входом топливного насоса высокого давления или сливом, гидравлический аккумулятор высокого давления соединен с кольцевой камерой под иглой и с кольцевой проточкой, выполненной раздельно от кольцевой камеры.

Устройство иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг. 1 показана форсунка с приводом иглы с помощью двухпозиционного клапана (ДПК).

На фиг. 2 показана блок-схема система подачи топлива с общим гидравлическим аккумулятором для всех форсунок и индивидуальным клапаном регулирования высокого давления (ИКРД) топлива для каждого впрыска каждой форсунки.

На фиг. 3 показан второй индивидуальный клапан регулирования высокого давления (ИКРД) с пьезоприводом.

На фиг. 4 показан первый индивидуальный клапан регулирования высокого давления (ИКРД) с пьезоприводом.

На фиг. 1 представлена форсунка 1, содержащая отверстия 2 распылителя для впрыска топлива, иглу 3, кольцевую проточку 4 для подвода топлива высокого давления, кольцевую камеру 5, соединенную с одной стороны с гидравлическим аккумулятором высокого давления (ГАВД), изолированную от кольцевой проточки 4 для управления подъемом иглы 3 и улучшения динамики управления подъемом иглы 3 (ГАВД на фиг. 1 не показан), первый индивидуальный клапан регулирования давления 6 (ИКВРД 6) с пьезоприводом, соединенный на входе с ГАВД, а на выходе с кольцевой проточкой 4, второй индивидуальный клапан регулирования давления 7 (ИКВРД 7) с пьезоприводом (второй клапан может быть с электромагнитным приводом, так как не требует изменения скорости убывания давления), пружину 8 в управляющей камере 9 над иглой 3 для постановки иглы 3 на седло, трубопровод 10, соединяющий управляющую камеру 9 с камерами двухпозиционного клапана (ДПК), разгрузочный клапан 11 (РК 11), соединенный с гидроаккумулятором низкого давления (ГАНД) или сливом, наполнительный клапан 12 (НК 12), соединенный на входе с ГАВД, электромагнитный привод 13 (ЭМП 13), пружину 14. Якорь ЭМП 13 соединен механически с ДПК; ЭМП 13 и его обмотка соединены электрически с электронным блоком управления 15 (ЭБУ 15).

Система подачи топлива, представленная на фиг. 2, состоит из емкости 16 для топлива, топливоподкачивающего насоса 17 (ТПН17), соединенного гидравлически с емкостью 16 и с топливным насосом высокого давления 18 (ТНВД 18) трубопроводами; гидроаккумулятора высокого давления 19 (ГАВД 19) с датчиком давления (датчик давления на фиг. 2 не показан) и клапаном регулирования высокого давления 20 (КРВД 20) для ГАВД 19, общего для всех форсунок; трубопровода 21, соединяющего ГАВД 19 через КРВД 20 с гидроаккумулятором низкого давления 22 (ГАНД 22) или общим трубопроводом-коллектором (общий трубопровод-коллектор не показан на фиг. 2); трубопровода 23, соединяющего ГАНД 22 с ТНВД 18 через КРД 20 низкого давления (на фиг. 2 не обозначен); трубопровода 24, который соединяет ГАВД 19 с каждой камерой 5 (см. фиг. 1) в каждой форсунке, а также с каждым входом первого ИКРД 6 каждой форсунки и каждым НК 12 каждой форсунки; трубопровода 25 с дросселем (дроссель на фиг. 2 не показан), который соединяет выход каждого второго ИКРД 7 с ГАНД 22.

На фиг. 3 второй индивидуальный клапан регулирования давления 7 содержит гидроразгруженный клапан 26 (ГРК 26), подпружиненный пружиной 27 и соединенный со вторым пьезоприводом 28 через мультипликатор перемещения 29 (МП 29), электронный блок управления (ЭБУ 15), соединенный со вторым пьезоприводом 28. Все элементы второго индивидуального клапана регулирования давления 7 размещены в корпусе 30.

На фиг. 4 первый индивидуальный клапан регулирования давления 6 содержит гидроразгруженный клапан 31 (ГРК 31), подпружиненный пружиной 32 и соединенный с первым пьезоприводом 33 через мультипликатор перемещения 34 (МП 34), первый пьезопривод 33, электронный блок управления 15 (ЭБУ15), соединенный с первым пьезоприводом 33. Все элементы первого индивидуального клапана регулирования давления 6 размещены в корпусе 35.

Работа устройства, реализующего способ.

Реализация одного или нескольких предварительных впрысков (ПВ), а также одного или нескольких впрысков после основного (ВПО), осуществляется при максимальном давлении ГАВД с заданной длительностью. Управление иглой 3 осуществляется электромагнитным приводом 13 с катушкой. Якорь электромагнитного привода 13 соединен механически с двухпозиционным клапаном (ДПК не обозначен на фиг. 1 отдельной позицией) и перемещается с ним одновременно.

При реализации каждого из ПВ и ВПО длительность впрыска устанавливается с помощью ЭБУ 15, соединенного электрически с электромагнитным приводом 13 и его катушкой, который управляет иглой.

При каждом ПВ или ВПО подается напряжение заданной длительности с ЭБУ 15 на катушку с электромагнитным приводом 13. Якорь электромагнитного привода 13, механически соединенный с ДПК, вместе с ДПК поднимается вверх. Закрывается НК 12, открывается РК 11.

Давление в управляющей камере 9 над иглой 3 при открытом РК 11 падает до атмосферного или давления, задаваемого ГАНД 22 (фиг. 2).

Одновременно на первый ИКРД 6 на входе форсунки от ЭБУ 15 поступает максимальное напряжение.

Первый пьезопривод 33 (Фиг. 4) через МП 34 перемещает ГРК 31 влево, сжимает пружину 32. Через проходное сечение ГРК 31 к кольцевой камере 5 и под иглу 3 поступает максимальное или близкое к максимальному давление.

Под иглу 3 и в камеру 5 поступает топливо под максимальным давлением. В тоже время давление топлива над иглой 3 падает до минимального при открытом клапане РК 11.

Создается большая разность давлений над и под иглой 3, за счет которого игла 3 перемещается вверх и вытесняет через открытый РК 11 топливо на слив из управляющей камеры 9.

Пружина 8 при этом сжимается за счет давления топлива на дифференциальную площадку под иглой 3 и за счет давления на дополнительную дифференциальную площадку в камере 5.

От ГАВД 19 (фиг. 2) топливо поступает при открытом РК 11 в камеру 5 и ускоряет поднятие иглы 3. Это имеет место при любом ПВ, ВПО, а также при реализации ОВ во всех случаях, когда срабатывает электромагнитный привод 13, управляющий якорем и соединенным с ним механически ДПК.

Через отверстия 2 происходит впрыск топлива при ПВ и ВПО заданной длительности. Длительность ПВ и ВПО задается временем подачи напряжения от ЭБУ 15 на обмотку электромагнитного привода 13.

Отсечка происходит следующим образом. После подачи сигнала с ЭБУ15 напряжение снимается с обмотки электромагнитного привода 13.

Пружина 14 воздействует на якорь электромагнитного привода 13 и ДПК, которые соединены механически и движутся одновременно.

Открывается НК 12, закрывается РК 11. Топливо под высоким давлением поступает от ГАВД 19 по трубопроводу 10 в управляющую камеру 9 и давит на иглу 3. На иглу 3 воздействует сила пружины 8, которая разжимается и давит на иглу 3 сверху. При этом игла 3 садится быстро на седло форсунки 1. В кольцевой проточке 4 при этом устанавливается максимальное давление. Первый ИКРД 6 закрывают. Для этого снимают напряжение с первого пьезопривода 33. Под действием пружины 32 ГРК 31 перемещается вправо и перекрывает полностью проходное отверстие.

Любой из ПВ или ВПО при этом заканчиваются.

Основной впрыск (ОВ) осуществляется при малых потерях на слив, но в ограниченном диапазоне величин давления первой ступеньки во многоступенчатом впрыске или впрыске сложной формы с изменяемым давлением следующим образом.

Сначала работает второй ИКРД 7 (второй клапан может быть с электромагнитным приводом, так как не требует изменения скорости убывания давления), установленный со стороны низкого давления и соединенного со сливом или гидравлическим аккумулятором низкого давления 22 (ГАНД 22).

Он работает до поднятия иглы 3 и начала работы первого ИКРД 6, установленного со стороны высокого давления и соединенного с ГАВД 19

Открывается ГРК 26 на время, которое задается ЭБУ 15. Для этого подается на пьезопривод 28 напряжение определенной величины.

Второй пьезопривод 28 совместно с МП 29 перемещает ГРК 26. Происходит слив топлива из кольцевой проточки 4, в котором оно находится в сжатом до максимального давления состоянии. Слив из кольцевой камеры 4 происходит за счет внутренней энергии топлива, запасенной за счет его сжатия. При снижении внутренней энергии за счет слива падает уровень давления в кольцевой проточке 4. Чем больше поданное на пьезопривод 28 напряжение и чем больше длительность этого импульса напряжения, тем будет меньше первая ступенька остаточного давления в кольцевой проточке 4.

Давление в кольцевой проточке 4 будет падать пропорционально расходу внутренней энергии топлива при сливе, следовательно, пропорционально длительности слива и интенсивности слива. Можно довести давление в кольцевой проточке 4 до нуля.

Дроссель в трубопроводе 25 снижает перепад давления между давлением в кольцевой камере 4, подводимым ко второму ИКРД 7 при его открытии на определенное время и отводимым от него по трубопроводу 25 более медленно, и позволит существенно повышать уровень давления первой ступеньки, формируемой в кольцевой камере 4. Возможности по формированию давления первой ступени ОВ увеличиваются.

На втором этапе реализации поднимается игла 3 за счет управления ДПК, механически соединенного с якорем, через электромагнитный привод 13 с обмоткой напряжением, подаваемым с ЭБУ 15.

Длительность ОВ равна длительности импульса напряжения, подаваемого от ЭБУ 15 на обмотку электромагнитного привода 13.

После того как с помощью второго ИКРД 7 установится первая ступенька, требуемая для реализации ОВ определенной оптимальной формы, второй ИКРД 7 закрывается. Для этого на второй пьезопривод 28 подается определенной величины отрицательный импульс напряжения, примерно равный импульсу положительного напряжения с ЭБУ 15 на второй пьезопривод 28 при его открытии. После установки начального давления первой ступеньки можно реализовать величину заданного на первой ступеньке давления на каком-то отрезке времени, либо при трапецеидальном впрыске реализовать, начиная с заданного давления, требуемый закон изменения давления от заданного для первой ступеньки до максимального.

За счет разжатия пружины 27, которая действует через МП 29 на пластины второго пьезопривода 28, ГРК 26 закрывается полностью, и второй ИКРД 7 больше не участвует в реализации ОВ впрыска определенной формы.

Поднимается игла 3 за счет управления ДПК, соединенного механически с якорем, через электромагнитный привод 13 с обмоткой, напряжением, подаваемым с ЭБУ 15. Игла 3 находится в верхнем положении все время реализации ОВ.

Длительность первой ступеньки ОВ и длительность второй ступеньки ОВ определяются уже управлением первого ИКРД 6 при общей заданной с помощью электромагнитного привода 13 для управления ДПК длительности ОВ.

Одновременно подается давление от первого ИКРД 6 в кольцевую проточку 4 форсунки 1.

Сначала первый ИКРД 6 приоткрывается для того, чтобы создать давление уже при впрыске, равное заданному с помощью второго ИКРД 7 и с учетом того, что давление под иглой 3 будет падать при ее подъеме в случае малого объема кольцевой проточки 4. Для этого подается напряжение на первый пьезопривод 33.

Первый пьезопривод 33 перемещается влево, через МП 34 перемещает ГРК 31 на малую величину и открывают первый ИКРД 6 клапан на входе на величину проходного сечения, обеспечивающего равновесие втекаемого и вытекаемого из объема перед распылителем топлива при заданном давлении первой ступени, реализуют первую ступеньку при впрыске при давлении, меньшем максимального в течение заданного времени.

Так формируется при реализации первой ступени ОВ первая ступенька давления для ОВ, длительность которой задается с помощью ЭБУ 15 и конкретно подачей заданной и требуемой длительности сигнала на обмотку первого пьезопривода 33.

Затем формируется вторая ступенька с заданной длительностью для OB при поднятой игле 3. Для этого на первый ИКРД 6 от ЭБУ 15 подается сразу после окончания первой ступеньки впрыска заданной длительности максимальное напряжение. Момент подачи этого напряжения и является моментом начала второй ступеньки впрыска для многоступенчатого ОВ.

При подаче максимального напряжения на первый пьезопривод 33 (фиг. 4), он через МП 34 перемещает ГРК 31 максимально влево, сжимает пружину 32. Через максимально возможное проходное сечение ГРК 31 к кольцевой проточке 4 и под иглу 3 в отверстия 2 для впрыска поступает топливо под максимальным давлением через минимальное время.

Переходный процесс происходит быстро при максимальном проходном сечении ГРК31. Вторая ступенька давления нарастает быстро с прямоугольным передним фронтом до максимального от заданного давления первой ступеньки.

Длительность второй ступеньки определяется общей длительностью ОВ за вычетом длительности впрыска первой ступеньки при нахождении иглы в верхнем крайнем положении.

Начало второй ступеньки определяется моментом подачи напряжения на первый пьезопривод 33.

Давление второй ступени нарастает практически скачком при скачкообразном изменении напряжения, подаваемого на ИГАВД 6.

Изменение давления до максимального начинается после реализации первой ступеньки определенной длительности.

Это давление, которое поступает от ГАВД 19, и оно не может быть больше давления ГАВД 19. Форма изменения давления определяется переходным процессом, связанным с подъемом иглы 3 и изменением давления в подыгольной камере.

После достижения максимального давления некоторое время ОВ реализуется при максимальном давлении. Длительность этого отрезка ОВ определяется ЭБУ 15 и окончанием переходного процесса изменения давления от давления первой ступени до максимального.

Окончание ОВ реализуется установкой иглы 3 на седло с помощью независимого ДПК с электромагнитным приводом 13 с обмоткой, управляемой от ЭБУ 15.

После подачи сигнала с ЭБУ 15 напряжение снимается с электромагнитного привода 13 и его обмотки. Пружина 14 воздействует на якорь и ДПК, соединенный механически с ДПК. ДПК перемещается вниз.

Открывается НК 12, закрывается РК 11. Топливо под высоким давлением поступает от ГАВД 19 по каналу 10 в управляющую камеру 9 и действует на иглу 3 сверху. На иглу 3 воздействует и сила разжимающейся пружины 8. Игла 3 быстро садится на седло, происходит отсечка ОВ. Давление при этом в кольцевой проточке 4 остается равным максимальному.

Одновременно закрывают первый ИКРД 6. Последующий ВПО реализуется при максимальном давлении.

При реализации трапецеидального впрыска передний фронт ОВ формируется за счет формирования проходного сечения ГРК 31 первого ИКРД 6 меньше максимального, но больше величины проходного сечения ГРК 6, обеспечивающего равновесие втекаемого и вытекаемого из объема перед отверстием 2 распылителя для впрыска топлива при заданном с помощью второго ИКРД 7 давлении первой ступени. Для этого подают напряжение на первый ИКРД 6. На первый пьезопривод 33 подается от ЭБУ 15 (фиг. 4) такое напряжение, при котором ГРК 31 через МП 34 перемещается на требуемую, но не максимальную как при прямоугольном ступенчатом впрыске, величину влево. Сжимается пружина 32. Проходное сечение ГРК 31 увеличивается.

Проходное сечение ГРК 31 в свою очередь задается таким, чтобы обеспечить возрастающий закон изменения давления и требуемый наклон изменения давления при трапецеидальном впрыске. Через трубопровод 24 поступает топливо под максимальным давлением от ГАВД 19 (фиг. 2) на вход первого ИКРД 6.

От первого ИКВРД 6 топливо поступает в кольцевую проточку 4 и в отверстия 2 для впрыска. За время переходного процесса давление впрыска через отверстия 2 вырастает до максимального по линейному закону. Так формируется передний возрастающий фронт трапецеидального закона изменения давления. Крутизна его зависит от величины поданного на первый пьезопривод 33 ступеньки напряжения и, следовательно, степени открытия клапана ГРК 31.

После достижения максимального давления подачи топлива через отверстия 2, задается автоматически длительность впрыска при максимальном давлении при заданной общей длительности ОВ за счет подачи напряжения от ЭБУ 15 на электромагнитный привод 13 для управления иглой 3 при ОВ.

Затем производят отсечку топлива при максимальном давлении топлива под иглой 3, если реализуется несимметричный трапецеидальный закон подачи топлива при ОВ. Одновременно закрывают первый ИКРД 6 для того, чтобы реализовать последующий цикл с многоступенчатым впрыском.

При реализации симметричного трапецеидального закона подачи топлива при ОВ изменяют проходное сечение первого ИКРД 6 от заданного при переднем фронте трапецеидального впрыска до величины проходного сечения, обеспечивающего равновесие втекаемого и вытекаемого из кольцевой проточки 4 перед отверстием 2 распылителя для впрыска топлива при заданном давлении первой ступени многоступенчатого впрыска.

Это реализуется за счет переходного процесса изменения давления с заданным временем между проходным сечением клапана ГРК 31 меньше максимального и отверстиями 2 для впрыска.

Давление при этом изменяют от максимальной величины до значения давления первой ступени и формируют симметричный задний фронт трапецеидального впрыска.

Для этого от ЭБУ 15 на первый пьезопривод 33 подают меньшее напряжение, чем напряжение, которое подавалось на первый пьезопривод 33 при формировании переднего возрастающего фронта изменения давления при трапецеидальной форме впрыска. Напряжение изменяют ступенчато.

Пружина 32 разжимается и перемещает ГРК 31 вправо. Уменьшается проходное сечение ГРК 31. При уменьшенном проходном сечении ГРК 31 начинается переходной процесс уменьшения давления впрыска топлива от максимального давления до давления впрыска на первой ступени через отверстия 2.

Затем, при реализации трапецеидального основного впрыска, производят отсечку ОВ и одновременно открывают проходное сечение ГРК 31 в первый ИКРД 6 до максимального и повышают давление под иглой 3 до максимального перед ВПО и закрывают первый ИКРД 6.

Устройство реализует все операции способа.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство подачи топлива, содержащее топливный насос высокого давления 18, гидроаккумулятор высокого давления 19 с клапаном регулирования высокого давления 20, электронный блок управления, форсунки 1. Устройство снабжено для каждой форсунки двумя индивидуальными клапанами 6, 7 регулирования высокого давления с пьезоприводами и мультипликаторами перемещения. Первый индивидуальный клапан 6 регулирования высокого давления соединен с гидравлическим аккумулятором высокого давления 19 на входе и с кольцевой проточкой вокруг иглы форсунки на выходе, а второй индивидуальный клапан 7 регулирования высокого давления соединен с кольцевой проточкой вокруг иглы форсунки на входе и гидравлическим аккумулятором низкого давления 22 на выходе напрямую или через дроссель. Также предложен способ управления подачей топлива, осуществляемый с помощью предложенного устройства. 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 высокого давления, снимают напряжение с электромагнитного привода с пружиной для клапана управления иглой, перемещают иглу форсунки вниз и производят отсечку топлива, топливо подают на слив через клапан регулирования высокого давления гидроаккумулятора высокого давления во время отсечки, подают напряжение на электромагнитный привод с пружиной для клапана управления иглой, перемещают иглу вверх, подают топливо под иглу, осуществляют впрыск топлива, отличающийся тем, что при реализации каждого цикла впрыска 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 и каждой отсечки независимым двухпозиционным клапаном, соединенным механически с якорем электромагнитного привода, при этом реализацию каждого предварительного впрыска, каждого впрыска после основного осуществляют при максимальном давлении, двухступенчатый основной впрыск и основной впрыск любой оптимальной требуемой формы осуществляют управлением двумя ИКРД: первым клапаном со стороны высокого давления, расположенным между гидроаккумулятором высокого давления и кольцевой проточкой вокруг иглы, и вторым клапаном, расположенным со стороны низкого давления между кольцевой проточкой вокруг иглы и гидравлическим аккумулятором низкого давления или сливом за счет того, что сначала перед основным впрыском открывают второй клапан со стороны низкого давления при закрытом первом клапане со стороны высокого давления на некоторое время и на определенное проходное сечение, нужные для формирования требуемого начального давления для первой ступеньки многоступенчатого впрыска, формируют начальную величину пониженного давления первой ступеньки меньше максимального за счет слива топлива из форсунки из ее кольцевой проточки вокруг иглы через выходной второй клапан и дроссель, соединенный с ним последовательно, и снижения при этом внутренней энергии топлива, запасенной при сжатии топлива, закрывают клапан на выходе, закрывают наполнительный клапан и открывают разгрузочный клапан независимого двухпозиционного клапана, поднимают иглу за счет управления независимым двухпозиционным клапаном, механически соединенным с якорем электропривода подачей напряжения на катушку электропривода, формируют первую ступеньку впрыска, задают длительность основного впрыска независимым двухпозиционным клапаном управления иглой путем задания длительности напряжения, подаваемого на катушку электропривода, с якорем которого механически соединен двухпозиционный клапан, открывают первый клапан на входе на величину проходного сечения, обеспечивающего равновесие втекаемого и вытекаемого из объема перед отверстием распылителем топлива при заданном давлении первой ступени, реализуют первую ступеньку при впрыске при давлении, меньшем максимального в течение заданного времени, увеличивают проходное сечение клапана со стороны высокого давления до максимального, начиная от какого-то времени после начала первой ступеньки, изменяют давление впрыска за счет быстрого переходного процесса между максимальным проходным сечением клапана и отверстиями для впрыска от начальной величины давления первой ступеньки до максимального давления, равного давлению гидравлического аккумулятора высокого давления, формируют таким образом требуемый прямоугольный передний фронт оптимального основного впрыска, задают длительность впрыска второй ступени основного впрыска при максимальном давлении, перемещают иглу на седло и реализуют отсечку основного впрыска при максимальном проходном сечении первого клапана со стороны высокого давления и максимальном давлении топлива, закрывают клапан на входе и уменьшают его проходное сечение до нуля, при трапецеидальном впрыске задают длительность основного впрыска независимым двухпозиционным клапаном управления иглой путем задания длительности напряжения, подаваемого на катушку электропривода, передний фронт для основного впрыска формируется за счет создания при основном впрыске проходного сечения первого клапана меньше максимального, но больше величины проходного сечения, обеспечивающего равновесие втекаемого и вытекаемого из объема перед отверстием распылителем топлива при заданном давлении первой ступени, за счет переходного процесса изменения давления с заданным временем между проходным сечением первого клапана меньше максимального и отверстиями для впрыска от начальной величины давления первой ступеньки до максимального давления, равного давлению гидравлического аккумулятора высокого давления, формируют таким образом требуемый передний фронт трапецеидального основного впрыска, задают длительность впрыска при максимальном давлении, производят отсечку топлива при максимальном давлении топлива под иглой при несимметричном трапецеидальном впрыске, либо при симметричном трапецеидальном основном впрыске уменьшают проходное сечение первого клапана от заданного при переднем фронте трапецеидального впрыска до величины проходного сечения, за счет переходного процесса изменения давления с заданным временем между проходным сечением клапана меньше максимального и отверстиями для впрыска от максимальной величины давления до значения давления первой ступени и формируют симметричный задний фронт трапецеидального впрыска, затем производят отсечку основного впрыска и одновременно открывают проходное сечение первого клапана до максимального и повышают давление под иглой до максимального перед впрыском после основного, закрывают проходное сечение первого клапана, подают топливо под высоким давлением при подъеме иглы в камеру под иглой, расположенную отдельно от кольцевой проточки вокруг иглы и выше ее.

2. Устройство управления подачей топлива, включающее топливный насос высокого давления, гидроаккумулятор высокого давления, соединенные гидравлически, клапан регулирования высокого давления для гидравлического аккумулятора высокого давления, электронный блок управления, форсунку, содержащую иглу, отверстия, независимый электрогидравлический привод, соединенный механически через якорь с двухпозиционным клапаном управления иглой, включающий наполнительный клапан, соединенный на входе с гидравлическим аккумулятором высокого давления и через канал в теле форсунки с кольцевой проточкой, и разгрузочный клапан, соединенный с гидроаккумулятором низкого давления или сливом, отличающееся тем, что в управляющей камере форсунки установлена пружина для управления иглой, а устройство снабжено для каждой форсунки двумя индивидуальными клапанами регулирования высокого давления каждый со своим приводом и мультипликатором перемещения, при этом первый индивидуальный клапан регулирования высокого давления с первым пьезоприводом соединен с гидравлическим аккумулятором высокого давления на входе и соединен с кольцевой проточкой вокруг иглы на выходе, второй индивидуальный клапан регулирования высокого давления со вторым пьезоприводом или электромагнитным приводом соединен с кольцевой проточкой вокруг иглы форсунки на входе и гидравлическим аккумулятором низкого давления на выходе напрямую или через дроссель, выход гидравлического аккумулятора низкого давления соединен через клапан регулирования давления или обратный клапан со входом топливного насоса высокого давления или сливом, гидравлический аккумулятор высокого давления соединен с кольцевой камерой под иглой и с кольцевой проточкой, выполненной раздельно от кольцевой камеры.