Система подачи топлива в дизель Советский патент 1990 года по МПК F02M55/00 

Изобретение относится к дизеле- строению, а точнее к системам гопли- воподачи дизелей.

Цель изобретения - повышение интенсивности впрыскивания путе создания в линии высокого давления начальной скорости топлива,,

На фиг01 показана схема системы с блоком управления; на фиг, 2 - схема блока управления; на фиг, 3 - вариант выполнения плунжера топливного насоса высокого давления (ТНВД); на фиг, 4 - вариант выполнения блока уп-. равления; на фиг. 5 - график зависимостей хода плунжера Ј, скорости его

t, пл и законов подачи топлива

d01 и 37Г от У14113 Ч поворота вала;

d§1 dij

dQ

clQ

соответственно за(dlf И Щ коны подачи без использования начальной скорости и с использованием эффекта интенсификации впрыска благодаря начальной скорости); на фиг.6 - график изменения напряжений в системе управления, на фиг.7 - график изменения во времени управляющих сигналов и давлений топлива в линии вьт- iсокого давления (ЛВД).

со -j

3

Система содержит ТНВД I, плунжер 2 которого не имеет привода от рейки- (отсутствует рейка регулирования подачи), Плунжер 2 имеет постоянную высоту h образующей между верхней кромкой 3, определяющей начало нагнетательного хода, и отсечной кромкой 4, определяющей момент отсечки подачи. Плунжер 2 может иметь скошенную верхнюю кромку 3 () и параллельную ей (эквидистантную) отсечную кромку 4, так что величина образующей h остается постоянной, В этом случае плунжер 2 обычным порядком связан с рейкой 5 ТНВД для поворота плунжера вокруг оси, а рейка обычным порядком может быть связана с регулятором частоты вращения. ТНВД 1 содержит нагнетательный клапан 6 с разгрузочным пояском 7. ЛБД 8 связывает ТНВД 1 с форсункой 9 закрытого типа, Сливной топливопровод 10 связывает полость под дифференциальной площадкой иглы 11 форсунки 9 (подыгольная полость) с управляемым клапаном 12, нагруженным возвратной пружиной 13 и имеющим электромагнитный привод 14, выполненный в виде электромагнитной катушки, связанной с системой 15 управления. Клапан 12 может иметь магнитную пластину 16, связанную с хвостовиком 1.7 клапана и выполняющую рол элемента электромагнитного привода клапана 2, Клапан 12 размещен в седле 18. В сливном топливопроводе посл клапана 12 размещены дросселирующий элемент 19 и клапан 20 давления.Система управления 15 (фиг.2) содержит задатчик 21 фазы начала впрыска,вы- полненный в виде датчика 22 фактической частоты вращения (по) усилителя 23, формирователя 24 частоты в потенциал и,.задатчика 25 задания п, в потенциал 1Ь, дифференциального усилителя 26, преобразующего разность заданной и измеренной частот Дп в потенциал UU Система содержит также индукционный датчик 27 оборота валика ТНВД, усилитель 28 импульсного сигнала, триггер 29, удвоитель 30 частоты, интегратор 31, детектор - ограничитель 32, задатчик 33 уровня ограничения, компаратор 34, элемент ИЛИ 35 счетчик 36, усилитель 37 мощ

ности, выход которого связан с элект ромагнитным приводом 14.

Система работает следующим образом.

0

5

0

0

5

Перед очередным циклом впрыскивания от системы 15 управления на электромагнитный привод 14 подается питание и клапан 12 открывается под воздействием отсасывающего хода нагнетательного клапана 6, Плунжер 2 нагнетает топливо обычным порядком через клапан 6 в ЛВД 8, в форсунку 9 и затем по сливному топливопроводу 10 топливо поступает через открытый клапан 12 в клапан 20 давления,который отрегулирован так, что при этом сливе топлива в ЛВД 8 в полости форсунки 9 и в сливном топливопроводе 10 создается давление, равное начальному давлению Рнач , меньшему, чем давление подъема иглы форсунки 9, Таким образом, в этот период в ЛВД 8 к форсунке 9 движется топливо со скоростью UHC14.

Система управления 15 подает сигнал на электромагнитный привод 14, снимал с него питание от источника тока, и клапан 12 под действием обратной пружины 13 и под действием потока топлива по топливопроводу 10 закрывается. Плунжер 2 в это время продолжает свой нагнетательный ход, давление топлива растет и происходит подъем иглы форсунки 9 и впрыск топлива. Когда плунжер 2 своей отсечной кромкой 4 открывает отсечной канал во втулке плунжера, происходит обычным порядком отсечка подачи.Нагнетательный клапан 6 своим разгрузочным пояском 7 формирует в ЛВД 8 волну разрежения, которая распространяется к форсунке 9, содействует

-0 45

50

55

более интенсивной посадке иглы 11,а также подходит к управляемому клапану 120 Если в этот момент от системы 15 подать питание на привод 14 клапана 12, то он откроется. Игла 11 закроется, избыточное давление топлива из ЛВД стравится через клапан 20, а клапан 12 будет удерживаться в открытом положении до очередного цикла подачи топлива. Волна давления (обкатная), сформированная у клапана 12, при его закрытии движется к форсунке. Одновременно к форсунке движется волна давления,сформированная насосом высокого давления. Суммирование этих волн у форсунки и определяет повышение интенсивности впрыскивания. Выбором конкретных конструктивных параметров системы (длина трубопроводов, начальное давление, давление начала подъема иглы, масса иглы и т.д. и т.п.) можно варьировать.

Система управления 15 (фиг.2) работает следующим образом.

На выходе элемента ИЛИ 35 большую часть времени работы системы присутствует напряжение высокого уровня,

6

времени, соответствующий точке А, происходит изменение состояния компаратора 34 (фиг,2) и, следовательно, это изменение через элемент ИЛИ 35, усилитель 37 приводит к обесточиванию электромагнитного привода 14 и к закрытию управляемого клапана 12. Одновременно с изменением

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам топливоподачи дизелей. Система содержит сливной топливопровод, являющийся продолжением линии высокого давления (ЛВД) и связанный через управляемый клапан со сливом топлива. Управляемый клапан имеет электромагнитный привод и установлен с возможностью открытия в сторону форсунки. Перед впрыском управляемый клапан открыт. Насос подает топливо в ЛВД и форсунку, откуда оно сливается по сливному топливопроводу и через управляемый клапан, закрытие которого определяет момент начала впрыска. Следовательно, в ЛВД перед впрыском создается и начальное давление и начальная скорость топлива, за счет которой в момент закрытия клапана образуется обратная волна, момент воздействия которой на форсунку синхронизирован с движением прямой волны от плунжера насоса. Открытие управляемого клапана осуществляется за счет отсасывающего хода нагнетательного канала, выполненного с разгрузочным пояском, а удержание его открытым за счет наличия питания на обмотке электромагнита. Управление подачей осуществляется от электронного блока управления, связанного с задатчиком фазы начала впрыска. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

которое через усилитель мощности пос-JQ состояния компаратора 34 счетчик 36 тупает на электромагнитный привод 14 начинает считать импульсы f (фиг.7)

датчика фактической частоты вращения. Через определенный промежуток

времени счетчик подает сигнал на элеуправляемого клапана 12 и последний удерживается в открытом состоянии, Влрыск топлива осуществляется,когда элемент ИЛИ 35 меняет свое состояние }$ мент ИЛИ, что приводит к подаче нап- на нулевое, электропривод обесточи- ряжения на электромагнитный привод вается и клапан 12 закрывается,Новое до завершения впрыска и таким обра- изменение состояния компаратора 34 и, зом готовит систему к следующему следовательно, подача питания на при- циклу В момент времени В (фиг,7) вод 14 клапана 12 происходят вблизи 20 компаратор изменяет свое состояние геометрического конца топливоподачи, а открытие клапана 12 - после отсечки подачи и подхода к нему волны разрежения, сформированной клапаном 6. При работе двигателя датчик 22 измеряет фактическую частоту Пт вращения маховика двигателя. Сигнал с датчика 22 поступает в усилитель 23 и

, формирователь 24 сигнала, где преобразовывается и принимает вид постоян- зо ствующий точке С, благодаря чему проиого сигнала U-,, Un,, иэ и напряже- исходит ограничение цикловой подачи ние задатчика частоты вращения (от При Пт п - уровень ДU3 ,впрыск органа управления двигателем) поступают на дифференциальный усилитель 26, выходной сигнал которого Ди,пропорциональный разности заданной и фактической частот, является одним из входных сигналов компаратора 34«Динамика второго входного сигнала ком40

на первоначальное, а счетчик обнуляется. Давление в ЛВД и напряжение на электроприводе изображены соответственно на Ъ и d (фиг.7). Если фак- 25 тическая частота вращения близка к заданной, что соответствует А112,то система работает по описанному циклу, однако, закрытие клапана осуществляется в момент времени, соответ35

паратора представлена на фиг.6,где а - давление в цилиндре двигателя, Ъ - давление в ЛВД, с - импульсный сигнал датчика 27, генерируемый при каждом обороте валика ТНВД.Импульс усиливается в усилителе 28 и изменяет состояние триггера 29 на противоположное (d, фиг.б). Сигнал удвоенной частоты (l) интегрируется (f) и преобразовывается в трапециевидный сигнал j (фиг.б) в детекторе-ограничителе 32 (фиг,2) и поступает на второй вход компаратора 34, причем уровень ограничения сигнала по амплитуде задается задатчиком 33.Дальнейшую работу системы иллюстрирует фиг.б.

Если частота вращения двигателя значительно меньше заданной, что соответствует уровню UU(, то в момент

45

50

55

топлива не происходит, т.е. практически происходит отключение цилиндра на один цикл работы двигателя.

Ограничение уровня трапециевидного сигнала выбирается таким,чтобы уменьшение подачи топлива могло происходить только до 0,5 gH, а при необходимости дальнейшего уменьшения подачи происходит пропуск впрыска,

Система управления клапаном 12 может быть выполнена в любом другом виде, а в простейшем случае в виде штатного скоростного регулятора 38 (фиг„4) дизеля, связанного с рейкой

39,которая соединена не с плунжерами топливного насоса, а с датчиком

40,например индуктивным, емкостным, контактным, который взаимодействует с флажком (меткой) 41 на валу,вращающемся с частотой вращения кулачкового вала CJKHft . Датчик 40 размещен у.метки 41 и может поворачиваться рейкой 39 относительно оси вала, В исходном положении при полной подаче топлива момент появления сигнала на нем соответствует геометрическому началу подачи топлива насосом. Метка

времени счетчик подает сигнал на элемент ИЛИ, что приводит к подаче нап- ряжения на электромагнитный привод до завершения впрыска и таким обра- зом готовит систему к следующему циклу В момент времени В (фиг,7) компаратор изменяет свое состояние

мент ИЛИ, что приводит к подаче нап- ряжения на электромагнитный привод до завершения впрыска и таким обра- зом готовит систему к следующему циклу В момент времени В (фиг,7) компаратор изменяет свое состояние

ствующий точке С, благодаря чему прона первоначальное, а счетчик обнуляется. Давление в ЛВД и напряжение на электроприводе изображены соответственно на Ъ и d (фиг.7). Если фак- тическая частота вращения близка к заданной, что соответствует А112,то система работает по описанному циклу, однако, закрытие клапана осуществляется в момент времени, соответисходит ограничение цикловой подачи При Пт п - уровень ДU3 ,впрыск

0

5

5

0

5

топлива не происходит, т.е. практически происходит отключение цилиндра на один цикл работы двигателя.

Ограничение уровня трапециевидного сигнала выбирается таким,чтобы уменьшение подачи топлива могло происходить только до 0,5 gH, а при необходимости дальнейшего уменьшения подачи происходит пропуск впрыска,

Система управления клапаном 12 может быть выполнена в любом другом виде, а в простейшем случае в виде штатного скоростного регулятора 38 (фиг„4) дизеля, связанного с рейкой

39,которая соединена не с плунжерами топливного насоса, а с датчиком

40,например индуктивным, емкостным, контактным, который взаимодействует с флажком (меткой) 41 на валу,вращающемся с частотой вращения кулачкового вала CJKHft . Датчик 40 размещен у.метки 41 и может поворачиваться рейкой 39 относительно оси вала, В исходном положении при полной подаче топлива момент появления сигнала на нем соответствует геометрическому началу подачи топлива насосом. Метка

I1

42 дает сигнал о геометрическом конце подачи топлива. Перемещение рейки. 39 меняет угол 9 обесточенного состояния электропривода, так как датчик 40 связан с входами элемента ИЛИ. Чем бодыве 9 , тем больше цик- лрвая подача топлива. Поскольку с уменьшением подачи топлива в данной системе происходит уменьшение угла опережения впрыска, что не всегда же лательно, то для установки желательного угла плунжер 2 (фиг.З) может иметь скошенную кромку 3 начала подачи при сохранении постоянства величи ны образующей h до отсечной кромки 4 В этом случае рейка 39 регулятора 38 должна быть обычным порядком связана с рейкой 5 плунжера 2 насоса 1. (Однако поворот плунжера 2 в этом случае меняет не цикловую подачу, а лишь фазу геометрического начала и конца подачи).

Изменение производительности наса са меняет фазу начала подачи (if,, Cft,C|% , ) при сохранении конца подачи (фиг.5). При этом простое регулирование по началу подачи приводит не только к уменьшению производительности, но и к снижению интен

dO с сивности ,-- впрыскивания. Благоd4даря использованию эффекта создания

начальной скорости U ц«ч интенсив

ность впрыскивания -jrЈсохраняется

высокой со снижением величины цикловой подачи. При этом сокращается продолжительность подачи (не показано).

Система управления может быть также выполнена в любых других вариантах, например, датчики могут регистрировать моменты прохождения кромок 3 и 4 (фиг.З) во втулке плунжера и т.д.

Экономический эффект от реализации изобретения связан-с повышением экономичности работы дизеля благодаря интенсификации впрыска и работе двигателя при цикловых подачах OfSgHoM efl бнодА. Замена механического регулятора электронным повыша

0 c

0

0

5

5

8

ет быстродействие, а значит и эксплуатационные качества топливной системы.

Формула изобретения

1, Система подачи топлива в дизель, содержащая топливный насос высокого давления, имеющий по меньшей мере одну плунжерную пару с нагнетательным клапаном, линию высокого давления, связанную с нагнетательным клапаном насоса, форсунку закрытого типа, подтольная полость которой связана с линией высокого давления, и сшивной топливопровод, связанный с подтольной полостью форсунки через дроссель и клапан давления, причем дроссель установлен со стороны подтольной полости на входе в клапан давления, а плунжер насоса выполнен с параллельными отсечной и нагнета- тельной кромками, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса впрыска путем насыщения давления топлива в линию высокого давления, система снабжена управляемым подпружиненным клапаном с электромагнитным приводом, электронным блоком управления с задатчи- ком фазы начала впрыска, связанным с блоком управления, причем управляемый клапан расположен между дросселем и подыгольной полостью, электромагнитный привод управляемого клапана связан с блоком управления, а нагнетательный клапан выполнен с разгружающим пояском.

частоты вращения, усилителя, формирователя и дифференциального усилителя, второй вход которого связан с задатчиком частоты вращения,

20 16 13 77 1li U

Фиг.з

фиг.1

фиги

Фиг.5

t imv лги J лллрпл.