Система подачи топлива дизеля

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам питания поршневых дизелей. Изобретение позволяет улучшить технические характеристики дизеля и эксплуатационные свойства системы подачи топлива. Система подачи топлива дизеля содержит плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, и гидроуправляемые форсунки (по количеству цилиндров). Система также содержит электронный блок (например, микропроцессорный), управляющий электромагнитным клапаном слива. Электромагнитный клапан слива установлен в нагнетательной полости топливного насоса высокого давления и управляет процессом окончания подачи топлива, моментом открытия и продолжительностью включения. Выходы датчиков положения поршня, педали акселератора и угловой скорости коленчатого вала соединены с входами электронного блока, выход которого соединен с электромагнитным клапаном слива. 1 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к системам питания поршневых дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известна система подачи топлива дизельного двигателя (дизеля) аккумуляторного типа Common-Rail с электромагнитными форсунками и электронным блоком управления (Особенности техобслуживания системы впрыска Common-Rail //Автостроение за рубежом, 1999, №11, с.17-22), которая позволяет регулировать цикловую подачу топлива по большому числу информационных переменных: угловой скорости коленчатого вала, положению педали акселератора, давлению наддува, температуре воздуха и охлаждающей жидкости и др.

Эта система имеет следующие недостатки:

- наличие большого количества прецизионных пар;

- низкий КПД системы питания из-за значительного расхода топлива, подаваемого на слив в процессе впрыска и поддержания постоянного давления в гидроаккумуляторе;

- не обеспечивается идентичность цикловых подач топлива в каждом цилиндре ДВС.

Известны регуляторы цикловой подачи топлива: механические, гидромеханические и пневматические. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система подачи топлива разделенного типа (Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. - Л.: Машиностроение, 1990, с.162-164, ил.). Она имеет следующие основные элементы: топливный бак, подкачивающий насос, фильтр(ы), регулируемый плунжерный топливный насос высокого давления (ТНВД) распределительного типа, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, гидроуправляемые форсунки, трубопроводы высокого и низкого давления, регулятор цикловой подачи топлива, который задает определенную цикловую подачу топлива в каждый цилиндр в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля.

Недостатки данной системы:

- ограниченное число информационных переменных (чаще всего угловая скорость коленчатого вала двигателя ω_д и положение педали акселератора γ_д) при регулировании цикловой подачи топлива, связанное с отсутствием электрического исполнительного элемента регулятора и электронного блока управления;

- наличие волновых процессов в длинных трубопроводах высокого давления, приводящих к дополнительным подвпрыскам топлива после окончания основного впрыска, что ухудшает топливную экономичность и токсичность дизеля;

- трудности в интенсификации цикловой подачи топлива из-за значительных гидродинамических потерь в длинных трубопроводах высокого давления, что не позволяет повысить КПД и снизить токсичность дизеля;

- неидентичность цикловых подач по цилиндрам при использовании топливного насоса высокого давления секционного типа, приводящая к увеличению крутильных колебаний коленчатого вала и как следствие снижению надежности мотора или повышает его материалоемкость.

Предлагаемая система подачи топлива дизеля исключает перечисленные недостатки и решает задачи повышения КПД системы подачи топлива, приемистости, экономичности и надежности дизеля, снижения токсичности выхлопных газов и шума дизеля, уменьшения числа особо точных (прецизионных) пар и стоимости топливной аппаратуры,

Технический результат - улучшение технических характеристик дизеля и эксплуатационных свойств системы подачи топлива.

Существенное отличие предлагаемого технического решения заключается в том, что оно содержит электронный блок (например, микропроцессорный), управляющий электромагнитным клапаном слива, расположенным в нагнетательной полости топливного насоса, который после преобразования сигнала датчиков управляет процессом окончания подачи топлива, моментом открытия и продолжительностью включения клапана, что обеспечивает одинаковую (идентичную) цикловую подачу топлива по цилиндрам, при этом выходы датчиков положения поршня, педали акселератора и угловой скорости коленчатого вала соединены с входами электронного блока, выход которого соединен с электромагнитным клапаном слива.

На чертеже приведена функциональная схема системы подачи топлива дизеля, которая содержит топливный бак 1, подкачивающий насос 2, фильтр 3, плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа с нагнетательными клапанами (по количеству цилиндров дизеля) 4, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, электромагнитный клапан слива 5, гидроуправляемые форсунки 7 (по количеству цилиндров дизеля), датчики положения поршня и угловой скорости топливного насоса высокого давления 6 и датчик положения педали акселератора 9, электронный блок управления 8. Все гидроаппараты соединены трубопроводами, а датчики и электромагнитный клапан слива - проводами с электронным блоком управления.

Система подачи топлива дизеля работает следующим образом. Подкачивающий насос 2 забирает топливо из бака 1, прокачивает его через фильтр 3 и подает на вход топливного насоса высокого давления 4. При набегании кулачка на толкатель плунжера топливного насоса высокого давления топливо сжимается, давление повышается, открывается нагнетательный клапан и начинается подача топлива к соответствующей форсунке 7, а через нее в цилиндр двигателя. При поступлении в электронный блок управления 8 сигналов от датчиков положения поршня и угловой скорости коленчатого вала дизеля 6 и датчика положения педали акселератора 9 (возможно и от других датчиков, например, давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости и др.) электронный блок управления 8 согласно отрабатываемому алгоритму определяет и задает момент включения и длительность включения электромагнитного клапана слива топлива 5, после включения которого давление в нагнетательной полости топливного насоса высокого давления падает и процесс подачи топлива к форсунке и далее в цилиндр дизеля прекращается.

Имея топливный насос высокого давления распределительного типа, то есть когда его один плунжер последовательно подает топливо в разные цилиндры, и имея один электромагнитный клапан слива, обеспечивается одинаковая цикловая подача топлива в каждый цилиндр дизеля для данного скоростного и нагрузочного режима работы дизеля. При этом система имеет минимальное количество прецизионных пар, а именно по одной такой паре в каждой форсунке (игла - корпус распылителя) и одну в топливном насосе высокого давления (плунжер - гильза). КПД данной системы значительно выше в сравнении с системой Common-Rail, так как не требуется поддерживать высокое давление в гидроаккумуляторе. Электронный блок управления, регулирующий момент подачи напряжения на электромагнитный клапан слива топливного насоса высокого давления и длительность этого электрического импульса, обеспечивает оптимальную (одинаковую) величину цикловой подачи топлива, что обеспечивает экономичный режим работы дизеля.

Система подачи топлива дизеля, содержащая плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа, кинематически связанный и синхронизированный с коленчатым валом дизеля, и гидроуправляемые форсунки (по количеству цилиндров), отличающаяся тем, что содержит электронный блок (например, микропроцессорный), управляющий электромагнитным клапаном слива, при этом электромагнитный клапан слива установлен в нагнетательной полости топливного насоса высокого давления и управляет процессом окончания подачи топлива, моментом открытия и продолжительностью включения, при этом выходы датчиков положения поршня, педали акселератора и угловой скорости коленчатого вала соединены с входами электронного блока, выход которого соединен с электромагнитным клапаном слива.