Способ управления подачей топлива и устройство для его осуществления (варианты)

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способу и устройству для управления подачи топлива в дизель на стационарных установках и мобильном транспорте. Технический результат изобретения - улучшение динамики подачи топлива и повышение индикаторного к.п.д., а также упрощение, повышение надежности и снижение стоимости топливоподающей аппаратуры. Способ управления подачей топлива в двигателе внутреннего сгорания включает открывание управляющего клапана форсунки, подачу топлива через дроссель в полость над запирающими элементами распылителя. В первой изменяемой полости конечного объема создают разрежение по одной заданной программе с одним шагом изменения объема. Соединяют последовательно первую изменяемую полость конечного объема, управляющую полость над управляющим клапаном и управляющие полости над запорными элементами и открывают управляющий клапан. Создают давление в первой изменяемой полости конечного объема и управляющей полости над управляющим клапаном при отсечке топлива и закрывают управляющий клапан. Подают топливо под давлением через управляющую полость управляющего клапана из первой изменяемой полости конечного объема во вторую полость конечного объема. Устройство для управления подачей топлива включает гидроэлектроуправляемую форсунку. Устройство дополнительно снабжено блоком управления подачи топлива, состоящим из профилированного кулачка на гидроэлектроуправляемую форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, платформы с установленными на ней копиром, взаимодействующим с профилированным кулачком, и плунжером, взаимодействующим с гидроцилиндром, установленном на основании с отверстием и соединенным с форсункой и ее управляющей полостью над управляющим клапаном гидравлически, пружины, установленной между платформой и основанием, дополнительного аккумулятора низкого давления с клапаном регулирования давления, соединенного на входе с управляющей полостью над управляющим клапаном форсунки, а на выходе с топливным насосом высокого давления. Клапан регулирования давления гидроаккумулятора низкого давления соединен с блоком электронного управления электрически. Второй вариант устройства для управления подачей топлива включает форсунку, выпоенную с запирающими элементами без пружин и с управляющим клапаном без пружины. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам для управления подачей топлива двигателей внутреннего сгорания - дизелей (в дальнейшем ДВС), на стационарных установках с дизелями большой мощности и мобильном транспорте, на тракторах с любым типом трансмиссии, в частности с электротрансмиссией, для реализации широкого спектра технологий в сельском хозяйстве (пахота, обмолот валков комбайнами, укладка валков жатками), для строительно-дорожных машин и технологий, реализуемых с их помощью, в автомобильном и железнодорожном транспорте.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления подачей топлива, выбранный в качестве прототипа (Погуляев Ю.Д., Наумов В.Н., Сергеев В.М. Новый способ регулирования топливоподачи дизеля - Механизация строительства - 2005 - №1 - с.10-13), открывание управляющего клапана, подачу топлива через дроссель в полость над запирающими элементами распылителя, соединение управляющих полостей над запирающими элементами распылителя и полости управляющего открытого клапана с внешней полостью, подачу топлива на распылитель форсунки через два уровня отверстий под высоким давлением, закрывание управляющего клапана и осуществление отсечки подачи топлива.

Данный способ имеет следующие недостатки:

- способ неэкономичен в управлении из-за постоянного дренажа большого количества топлива на слив при переустановках управляющего клапана;

- способ не позволяет возвращать часть энергии, затраченной на управление, обратно в источник энергии и снижать мощность на управление подачей топлива;

способ не позволяет осуществить число последовательных впрысков больше двух;

- в способе не может быть реализован прямоугольный закон давления впрыска из-за ограниченного быстродействия электромагнитного клапана и наличия пружин.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство управления подачей топлива, выбранное в качестве прототипа (Погуляев Ю.Д., Наумов В.Н., Сергеев В.М. Новый способ регулирования топливоподачи дизеля - Механизация строительства - 2005 - №1 - с.10-13) и включающее электроуправляемую форсунку, содержащую распылитель с двумя уровнями отверстий, запирающие элементы в виде подпружиненных иглы и втулки, управляющий подпружиненный клапан между управляющей полостью над запирающими элементами и полостью управляющего клапана, гидроаккумулятор системы топливоподачи высокого давления с клапаном регулирования давления, соединенный с форсункой через канал с дросселем с управляющей полостью над запирающими элементами и через канал без дросселя, соединенный с полостью под запирающими элементами, топливный насос высокого давления, топливный бак, топливный фильтр, соединенные между собой и гидроаккумулятором высокого давления, блок электронного управления, соединенный с обмоткой управления управляющего клапана.

К недостаткам устройства относятся:

- устройство не позволяет возвращать часть энергии, затраченную на управление, обратно в источник энергии и снижать мощность на управление подачей топлива;

- устройство не позволяет реализовать одинаковое быстродействие клапанов управления и запирающих элементов;

- устройство не позволяет осуществить количество впрысков более двух в форсунке с электроуправляемым клапаном;

- устройство не позволяет реализовать так называемый «прямоугольный закон подачи топлива с очень крутыми передними и задними фронтами», при котором обеспечивается среднее давление впрыска, близкое к максимальному из-за инерционности электромагнитного клапана и пружин.

Целью изобретения является улучшение динамики подачи топлива и повышение индикаторного к.п.д., а также упрощение, повышение надежности и снижение стоимости топливоподающей аппаратуры.

Это достигается тем, что в способе управления подачей топлива в двигателе внутреннего сгорания, включающем открывание управляющего клапана, подачу топлива через дроссель в полость над запирающими элементами распылителя, соединение управляющих полостей над запирающими элементами распылителя и полости управляющего открытого клапана с внешней полостью, подачу топлива на распылитель форсунки через два уровня отверстий под высоким давлением, закрывание управляющего клапана и осуществление отсечки подачи топлива, согласно заявленному изобретению в первой изменяемой полости конечного объема создают разрежение, как минимум, по одной заданной программе, как минимум, с одним шагом изменения объема, при подаче топлива в цилиндры, соединяют при этом последовательно внешнюю изменяемую полость конечного объема, управляющую полость над управляющим клапаном и управляющие полости над запорными элементами и открывают управляющий клапан, создают давление в первой изменяемой полости конечного объема и управляющей полости над управляющим клапаном при внутрицикловой отсечке топлива и отсечки после окончания цикла подачи топлива и закрывают управляющий клапан, подают при рекуперации топливо под давлением через управляющую полость управляющего клапана из первой изменяемой полости конечного объема во вторую полость конечного объема.

При этом при разрежении объем первой изменяемой полости конечного объема изменяют непрерывно от нулевого до максимального.

При этом при разрежении объем первой изменяемой полости конечного объема изменяют дискретно: сначала от нулевого до первого промежуточного постоянного объема, а затем после, как минимум, одной задержки, от первого промежуточного постоянного объема до последующего промежуточного и так до максимального при впрыске топлива.

При этом при создании давления в управляющей полости управляющего клапана объем первой изменяемой полости конечного объема изменяют непрерывно от максимального до нулевого в промежутке между впрысками топлива.

При этом давление в управляющей полости над управляющим клапаном изменяют клапаном регулирования давления во второй полости конечного объема.

Реализация способа позволяет организовать процесс впуска с максимальным приближением к циклу с подводом теплоты при постоянном давлении и максимальном индикаторном к.п.д. и минимальных вредных выбросах:

- за счет нескольких последовательных впрысков с крутым фронтом начала и окончания впрыска за время подачи топлива, когда за короткое время при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки можно впрыснуть большое количество топлива отдельными порциями через большее количество отверстий при равномерном распыливании топлива с высоким импульсом и при большом постоянном давлении;

- за счет одинакового быстродействия управляющего клапана и запирающих элементов при повышении давления управления управляющим клапаном;

- за счет возврата части энергии, потраченной на управление подачей топлива, в топливный насос высокого давления и минимизации энергии на управление;

- подача топлива через два отверстий позволяет расширить диапазон управления мощностью путем регулирования давления впрыска при высоком качестве распыливания топлива.

Перечисленные признаки позволяют достигать в целом существенно нового технического результата по управлению подачей топлива с помощью нового способа.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для управления подачей топлива, включающем электроуправляемую форсунку, содержащую распылитель с двумя уровнями отверстий, запирающие элементы в виде подпружиненных иглы и втулки, управляющий подпружиненный клапан между управляющей полостью над запирающими элементами и полостью управляющего клапана, гидроаккумулятор системы топливоподачи высокого давления с клапаном регулирования давления, соединенный с форсункой через канал с дросселем с управляющей полостью над запирающими элементами и через канал без дросселя, соединенный с полостью под запирающими элементами, топливный насос высокого давления, топливный бак, топливный фильтр, соединенные между собой и гидроаккумулятором высокого давления, блок электронного управления, соединенный с обмоткой управления управляющего клапана, согласно заявленному изобретению форсунка выполнена гидроэлектроуправляемой, а устройство дополнительно снабжено блоком управления подачи топлива, состоящим, как минимум, из одного профилированного кулачка на гидроэлектроуправляемую форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, подвижной платформы с установленными на ней копиром, взаимодействующим с профилированным кулачком, и плунжером, взаимодействующим с неподвижным гидроцилиндром, установленном на неподвижном основании с отверстием и соединенным с гидроэлектроуправляемой форсункой и ее управляющей полостью над управляющим клапаном гидравлически, пружины, установленной между подвижной платформой и неподвижным основанием, дополнительного аккумулятора низкого давления с клапаном регулирования давления, соединенного на входе с управляющей полостью над управляющим клапаном форсунки, а на выходе с топливным насосом высокого давления, клапан регулирования давления гидроаккумулятора низкого давления соединен с блоком электронного управления электрически.

Устройство с гидроэлектороуправляемой форсункой, снабженное блоком управления подачи топлива, состоящим, как минимум, из одного профилированного кулачка на гидроэлектроуправляемую форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, подвижной платформы с установленными на ней копиром, взаимодействующим с профилированным кулачком, и плунжером, взаимодействующим с неподвижным гидроцилиндром, установленном на неподвижном основании с отверстием и соединенным с гидроэлектроуправляемой форсункой и ее управляющей полостью над управляющим клапаном гидравлически, пружины, установленной между подвижной платформой и неподвижным основанием, дополнительного аккумулятора низкого давления с клапаном регулирования давления, соединенного на входе с управляющей полостью над управляющим клапаном форсунки, а на выходе с топливным насосом высокого давления, клапан регулирования давления гидроаккумулятора низкого давления соединен с блоком электронного управления электрически, позволяет обеспечить:

- взаимодействие профилированных кулачков с программой цикла впрыска и копира в блоке управления подачей топлива с подпружиненным плунжером в цилиндре блока управления топливом, гидравлически соединенного с форсункой, и реализацию несколько последовательных впрысков топлива и отсечки подачи топлива;

- гидравлическое соединение подплунжерной полости блока управления топливом и полости управляющего клапана форсунки при отсечке и подаче топлива и за счет этого увеличение скорости изменения давления управления управляющим клапаном и реализацию прямоугольного закона начала и окончания впрыска, одинаковое быстродействие управляющего клапана и запирающих элементов форсунки за цикл подачи;

- последовательное соединение форсунки при отсечке топлива с дополнительным аккумулятором низкого давления (вторая полость конечного объема) и с насосом высокого давления и за счет этого возврат энергии, затраченной на управление, в топливный насос высокого давления;

- большее количество отверстий в форсунке на двух уровнях впрыска и за счет этого высокое качества распыливания топлива и оптимальный диапазон управления мощностью путем регулирования давления впрыска и, следовательно, количества подаваемого топлива в оптимальном диапазоне;

- надежность и снижение стоимости аппаратуры подачи топлива за счет дополнительного гидромеханического управления управляющим клапаном в виде блока управления подачи топлива и соединения форсунки с гидроаккумулятором высокого давления с клапаном регулирования давления впрыска;

- компактность форсунки за счет гидравлической приставки, выполненной отдельно от форсунки.

Выполнение профиля кулачка для реализации одной или нескольких программ впрыска в один или несколько цилиндров позволяет обеспечить:

- за счет применения профилированных кулачков с двойным циклом компактность устройства управления подачей топлива и подачу топлива от одного блока управления подачей топлива в один или несколько цилиндров.

Согласно второму варианту поставленная задача осуществляется тем, что устройство для управления подачей топлива, включающее управляемую форсунку, содержащую распылитель с двумя уровнями отверстий, запирающие элементы в виде иглы и втулки, управляющий клапан между управляющей полостью над запирающими элементами и полостью управляющего клапана, гидроаккумулятор системы топливоподачи высокого давления с клапаном регулирования давления, соединенный с форсункой через канал с дросселем с управляющей полостью над запирающими элементами и через канал без дросселя, соединенный с управляющей полостью под запирающими элементами, топливный насос высокого давления, топливный бак, топливный фильтр, соединенные между собой и гидроаккумулятором высокого давления, блок электронного управления, соединенный с клапаном регулирования давления гидроаккумулятора высокого давления, согласно заявленному изобретению форсунка выполнена гидроуправляемой с запирающими элементами без пружин и с управляющим клапаном без пружины, а устройство дополнительно снабжено блоком управления подачи топлива, состоящим, как минимум, из одного профилированного кулачка на гидроуправляемую форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, подвижной платформы с установленными на ней копиром, взаимодействующим с профилированным кулачком, и плунжером, взаимодействующим с неподвижным гидроцилиндром, установленном на неподвижном основании с отверстием и соединенным с гидроуправляемой форсункой и ее управляющей полостью над управляющим клапаном гидравлически, пружины, установленной между подвижной платформой и неподвижным основанием, дополнительного аккумулятора низкого давления с клапаном регулирования давления, соединенного на входе с управляющей полостью над управляющим клапаном форсунки, а на выходе с топливным насосом высокого давления, клапан регулирования давления гидроаккумулятора низкого давления соединен с блоком электронного управления электрически.

Устройство с гидроуправляемой форсункой с запирающими элементами без пружин и с управляющим клапаном без пружины, снабженное блоком управления подачи топлива, состоящим, как минимум, из одного профилированного кулачка на гидроуправляемую форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, подвижной платформы с установленными на ней копиром, взаимодействующим с профилированным кулачком, и плунжером, взаимодействующим с неподвижным гидроцилиндром, установленном на неподвижном основании с отверстием и соединенным с гидроуправляемой форсункой и ее управляющей полостью над управляющим клапаном гидравлически, пружины, установленной между подвижной платформой и неподвижным основанием, дополнительного аккумулятора низкого давления с клапаном регулирования давления, соединенного на входе с управляющей полостью над управляющим клапаном форсунки, а на выходе с топливным насосом высокого давления, клапан регулирования давления гидроаккумулятора низкого давления соединен с блоком электронного управления электрически, позволяет обеспечить:

- взаимодействие профилированных кулачков с программой цикла впрыска и копира в блоке управления подачей топлива с подпружиненным плунжером в цилиндре блока управления топливом, гидравлически соединенного с форсункой и реализацию несколько последовательных впрысков топлива;

- гидравлическое соединение подплунжерной полости (первой полости конечного изменяемого объема) неподвижного цилиндра блока управления топливом и управляющей полости управляющего клапана форсунки при отсечке и подаче топлива и за счет этого увеличение скорости изменения давления управления управляющим клапаном и реализацию прямоугольного закона начала и окончания впрыска, одинаковое быстродействие управляющего клапана и запирающих элементов форсунки за цикл подачи;

- последовательное соединение форсунки при отсечке топлива с дополнительным аккумулятором низкого давления (второй полостью конечного объема) и с насосом высокого давления и за счет этого возврат энергии, затраченной на управление и минимизацию потерь на управление;

- большее количество отверстий в форсунке на двух уровнях впрыска и за счет этого высокое качество и равномерность распыливания топлива и оптимальный диапазон управления мощностью путем регулирования давления впрыска клапаном регулирования давления, соединенного с гидроаккумулятором высокого давления, и, следовательно, количества подаваемого топлива в оптимальном диапазоне;

- надежность и снижение стоимости аппаратуры подачи топлива за счет гидромеханического управления управляющим клапаном в виде блока управления топливом и соединения форсунки с гидроаккумулятором высокого давления с клапаном регулирования давления впрыска;

- выполнение отверстий для впрыска на двух уровнях и требования переменной интенсивности распыливания топлива путем последовательной подачи топлива через отверстия для впрыска первого и второго уровней;

- выполнение запирающих элементов без пружин, соединение камеры управления управляющего клапана без пружин с дополнительной полостью изменяемого конечного объема в виде неподвижного цилиндра с подвижным плунжером и за счет этого постоянное давление распыливания для каждого запирающего элемента и равномерность распыливания;

- выполнение запирающих элементов без пружин и надежную постановку запирающих элементов, иглы и втулки, на седло при отсечке топлива;

- за счет применения профилированных кулачков с двойным циклом компактность устройства и подачу топлива от одного блока управления подачей топлива в один или несколько цилиндров.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, на которых представлены варианты устройства для реализации данного способа:

- фиг.1 - первый вариант исполнения гидроэлектроуправляемой форсунки для подачи топлива (продольный разрез) с двумя уровнями отверстий для впрыска;

- фиг.2 - варианты исполнения профилированных кулачков для управления подачей топлива с одним (фиг 2,а) или двумя циклами подачи топлива (фиг.2,б), а также с несколькими профилированными кулачками на одном распределительном валу (фиг 2,в);

- фиг.3 - схематичное изображение блока управления подачей топлива (фиг.3,а) в цилиндры дизеля и варианты гидравлического (фиг.3,б) и механического соединения блока управления подачей топлива (фиг.3,в) с форсункой;

- фиг.4 - варианты блок-схем устройства для реализации способа с подачей топлива, причем на фиг 4,а показана блок-схема для реализации способа подачи в один цилиндр от одного блока управления подачей топлива;

на фиг.4,б - показана блок-схема для реализации способа подачи в два цилиндра от одного блока управления подачей топлива при наличии стандартного гидрораспределителя;

- на фиг.5 - показаны диаграммы давления впрыска (фиг.5,а) при подаче топлива; на фиг.5,б диаграммы объемного расхода топлива через отверстия первого и второго уровней;

- фиг.6 - второй вариант исполнения гидроуправляемой форсунки для подачи топлива (продольный разрез) с двумя уровнями отверстий для впрыска;

- фиг.7 - варианты исполнения профилированных кулачков для управления подачей топлива с одним (фиг 7,а) или двумя циклами подачи топлива (фиг.7,б), а также с несколькими профилированными кулачками на одном распределительном валу (фиг.7,в);

- фиг.8 - схематичное изображение блока управления подачей топлива (фиг.8,а) в цилиндры дизеля и варианты гидравлического (фиг.8,б) и механического соединения блока управления подачей топлива (фиг.8,в) с форсункой;

- фиг.9 - варианты блок-схем устройства для реализации способа с подачей топлива, причем на фиг.9,а показана блок-схема для реализации способа подачи в один цилиндр от одного блока управления подачей топлива; на фиг.9,б показана блок-схема для реализации способа подачи в два цилиндра от одного блока управления подачей топлива.

На фиг.1 - показана гидроэлектроуправляемая форсунка 1 в продольном разрезе, содержащая два ряда сопловых отверстий 2, 3, выполненных в распылителе форсунки (на чертеже не показан). Один ряд сопловых отверстий 2 перекрывается иглой 4, поджатой пружиной 5. Соосно игле 4 выполнена втулка 6, поджатая пружиной 7, перекрывающая второй ряд отверстий 3.

Управляющая полость 8 над иглой 4 и управляющая полость 9 над втулкой 6 сообщаются через дроссель (на чертеже не показан) в канале 10 с источником высокого давления (на чертеже не показан) через канал 11 в форсунке, который соединяется каналом 12 в форсунке 1 с кольцевой полостью 13, через которую и осевые каналы 14 втулки 6 подводится топливо к конусу иглы 4 и к конусу втулки 6.

Форсунка содержит управляющий клапан 15, который перекрывает отверстие 16, соединяющее полости над иглой 8 и втулкой 9 с управляющей полостью 17 над управляющим клапаном 15. Управляющий клапан 15 подпружинен пружиной 18, управляющий клапан 15 управляется электрической обмоткой 19, соединенной с блоком электронного управления (на фиг.1 не показан).

В корпусе 1 форсунки выполнено отверстие 20, соединяющее форсунку с блоком управления топливоподачей, в дальнейшем БУТ (на фиг.1 не показан) и канал 21, соединяющий управляющую полость 17 форсунки с гидроаккумулятором низкого давления форсунки (в дальнейшем ГАФ или вторая полость конечного объема на фиг.1 не показан).

На фиг.2 показан профилированный кулачок 22 для реализации одного цикла впрыска на одной форсунке, содержащий уровни изменения высоты профиля профилированного кулачка 22 при его вращении на Δh₁, Δh₂, которые соединяются между собой через уровни постоянной высоты профиля с радиусами R_1,R₂. Причем при повороте профилированного кулачка 22 на угол γ₁ при первом впрыске он поднимается на высоту Δh₁; при повороте на угол γ₂ при внутрицикловой отсечке он сохраняет высоту, равную R₁; при повороте на угол γ₃ и втором впрыске кулачок 22 поднимается на высоту Δh₂; при повороте на угол γ₄ и второй отсечке в конце цикла подачи топлива кулачок 22 сохраняет высоту, равную R₂; при повороте профилированного кулачка 22 на угол α=γ₁+γ₂+γ₃+γ₄ происходит подача топлива в цилиндр; при повороте профилированного кулачка 22 на угол β=2π-α происходит рекуперация топлива и подготовка блока управления подачей топлива 23 (фиг.3,а) к следующему циклу впрыска топлива.

На фиг.3,а - показан блок управления топливоподачей 23 (БУТ 23), который содержит профилированный кулачок 22 для работы с одной форсункой (на фиг.3,а не показана), копир 24, жестко соединенный с платформой 25, которая также жестко соединена с плунжером 26, расположенном в неподвижном цилиндре 27 с первой изменяемой полостью конечного объема, установленном на неподвижном основании 28 с отверстием 29 в нем. Подвижная платформа 25 подпружинена пружиной 30, расположенной между неподвижным основанием 28 и подвижной платформой 25. Отверстие 29 трубопроводом 31 соединяет БУТ 23 с корпусом форсунки 1 и каналом 20 в нем (фиг.1 и фиг.3,а,б).

На фиг.3,б показан вариант соединения БУТ 23 с форсункой 1 через трубопровод 31, когда БУТ 23 выполнен в виде приставки к форсунке 1. На фиг.3,в показан вариант прямого соединения БУТ 23 с форсункой 1, при котором совпадают отверстия 20 (фиг.1) и 29 (фиг.3,а,в).

На фиг.4,а показана блок-схема устройства для реализации способа, включающая БУТ 23, соединенный с форсункой 1 трубопроводом 31. Форсунка 1 (фиг.1) соединена трубопроводом 32 с дросселем (позиция дросселя в канале 32 на фиг.4,а не обозначена) с гидроаккумулятором форсунки 33 (ГАФ 33) в качестве второй полости конечного объема; форсунка 1 также соединена с выходом гидроаккумулятора системы топливоподачи 34 (ГАСТ 34), с клапаном регулирования давления 35 (КРД 35) и датчиком давления 36, которые, в свою очередь, соединены электрически с блоком электронного управления 37 (БЭУ 37), гидравлически ГАСТ 34 соединен с выходом топливного насоса высокого давления 38 (ТНВД 38) и топливным баком 39, который через фильтр топлива 40 соединен также с ТНВД 38.

БЭУ 37 также соединен с обмоткой управления 19 управляющим клапаном 15, с КРД 41 гидроаккумулятора форсунок 33 (ГАФ 33) или второй полостью конечного объема, выход которого гидравлически соединен со входом ТНВД 38 с целью рекуперации энергии управления в ТНВД 38 и через него в ГАСТ 34.

На фиг.4,б показана блок-схема варианта устройства подачи топлива с профилированными кулачками 22 с двойным циклом.

Эта схема включает профилированный кулачок 22 (фиг.2,б), реализующий цикл топливоподачи для двух форсунок 1, входящих в БУТ 23, соединенный со стандартным гидрораспределителем 42 на две форсунки 1, выполненного, например, в виде пары втулка-цилиндр со втулкой, вращающейся синхронно с кулачком 22, который, в свою очередь, соединен с двумя форсунками 1.

На фиг.5,а показан прямоугольный закон изменения давления впрыска во время и после переустановки управляющего клапана 15 (фиг.1,а) и запирающих элементов, иглы 4 и втулки 6, из нижнего положения в верхнее за счет электромагнитных и гидромеханических сил, показано время управления подачей топлива в углах поворота профилированного кулачка γ₁, γ₂, γ₃, γ₄ вo время подачи топлива.

На фиг.5,б - показан объемный расход топлива через отверстия первого (меньший объемный расход) и второго (больший объемный расход) уровней при подаче топлива за время t_γ1 при повороте профилированного кулачка 22 на угол γ₁.

На фиг.6 - (вариант №2) показан вариант исполнения гидроуправляемой форсунки 1 с двумя уровнями отверстий 2 и 3, содержащей иглу 4 с конусом без пружины, перекрывающей отверстия первого уровня 2, втулку 6 с конусом без пружины, перекрывающими отверстия второго уровня 3, управляющий клапан 15 без пружины, управляющие полости 8 и 9 над иглой 4 и втулкой 6 соответственно, канал 11, соединенный с каналом 10 с дросселем в нем (на фиг.6 дроссель не показан), а также канал 12, соединенный с кольцевой полостью 13 в корпусе форсунки 1, взаимодействующей с внешней стороной втулки 6, через которую и радиальные каналы 14 во втулке 6 подается топливо под конусы иглы 4 и втулки 6 к отверстиям первого и второго уровней 2 и 3, управляющие полости 9 над иглой 4 и втулкой 6, которые через отверстие 16, перекрываемое управляющим клапаном 15, соединены с управляющей полостью 17 над управляющим клапаном 15, управляющий клапан 15 имеет направляющие 43 для ограничения хода управляющего клапана 15, управляющая полость 17 каналом 20 соединена с блоком управления топливоподачей (не показан на фиг.6), а каналом 21 соединена с гидроаккумулятором форсунки (в дальнейшем ГАФ, который не показан на фиг.6, или вторая полость конечного объема);

На фиг.7,а - показан профилированный кулачок 22, содержащий уровни изменения высоты профиля кулачка при вращении кулачка на Δh₁, Δh₂, которые соединяются между собой через уровни постоянной высоты профиля с радиусами R₁, R₂. Причем при повороте профилированного кулачка на угол γ₁ кулачок поднимается на высоту Δh₁ (при этом на эту высоту заполняется топливом неподвижный цилиндр 27, фиг.8,а); при повороте на угол γ₂ профилированный кулачок сохраняет высоту, равную R₁; при повороте на угол γ₃ профилированный кулачок поднимается на высоту Δh₂ (при этом заполняется на эту высоту неподвижный цилиндр 27, фиг.8,а), при повороте на угол γ₄ кулачок сохраняет высоту, равную R₂; при повороте профилированного кулачка на угол α=γ₁+γ₂+γ₃+γ₄ происходит подача топлива в цилиндр и реализуется полный цикл подачи топлива; при повороте профилированного кулачка на угол β=2π-a происходит подготовка блока управления топливоподачей (в дальнейшем БУТ) к следующему циклу впрыска топлива в форсунку и происходит рекуперация топлива в ТНВД (фиг.9,а).

На фиг.7,б - показан профилированный кулачок 22, который позволяет реализовать два цикла подачи топлива с двумя разными форсунками. Кулачок может быть спрофилирован на подачу топлива в одну, две и несколько форсунок. При этом уменьшается время на подготовку впрыска в форсунку.

На фиг.7,в - показаны два профилированных кулачка 22 на одном валу, который может для установки соответствующего кулачка перемещаться вдоль оси (механизм перемещения на фиг.7,в не показан).

На фиг.8,а - показаны профилированный кулачок 22, взаимодействующий с блоком управления топливоподачей 23 (БУТ 23), состоящим из подвижной платформы 25, на которой установлены копир 24, взаимодействующий с кулачком 22 при его вращении, плунжер 26, установленный в неподвижном цилиндре 27 с первой изменяемой полостью конечного объема с возможностью вертикального перемещения относительно него вместе с подвижной платформой 25, закрепленном на неподвижном основании 28 с отверстием 29. Между основанием 28 и подвижной платформой 25 установлена пружина 30 в корпусе, закрепленная с двух сторон, отверстие 29 трубопроводом 31 соединено с форсункой 1 (на фиг.8,а форсунка не показана).

На фиг.8,б - показаны варианты соединения форсунки 1 с блоком управления подачи топлива 23 через трубопровод 31.

На фиг.8,в - показан вариант прямого соединения БУТ 23 с форсункой, при котором совпадают отверстия 20 (фиг.6) и 29 (фиг.8,а).

На фиг.9,а - показана блок-схема устройства, включающая БУТ 23, соединенный с форсункой 1 трубопроводом 31, которая соединена трубопроводом 32 с дросселем (позиция дросселя на фиг.9,а не обозначена), с ГАФ 33 или второй полостью конечного объема, форсунка 1 также соединена с выходом ГАСТ 34, с клапаном регулирования давления 35 (КРД 35) и датчиком давления 36, который, в свою очередь, соединен электрически с блоком электронного управления 37 (БЭУ 37), а гидравлически соединен с выходом топливного насоса высокого давления 38 (ТНВД 38) и топливным баком 39, который через фильтр топлива 40 соединен также с ТНВД 38. БЭУ 37 соединен с КРД 41 гидроаккумулятора форсунок 33 (ГАФ 33 или вторая полость конечного объема), выход которого гидравлически соединен со входом ТНВД 38 с целью рекуперации энергии управления в ТНВД 38 и ГАСТ 34.

На фиг.9,б - показана блок-схема устройства, которая включает профилированный кулачок 22 (фиг.7,б), реализующий цикл топливоподачи для двух форсунок 1, входящих в БУТ 23, соединенный со стандартным гидрораспределителем 42 на две форсунки 1, выполненного, например, в виде пары втулка-цилиндр со втулкой, вращающейся синхронно с кулачком 22, который, в свою очередь, соединен с двумя форсунками 1.

Работа устройства (вариант №1) показана на примере одной форсунки и может быть распространена на работу с любым числом форсунок по числу цилиндров двигателя. Форсунка 1(фиг.1) выполнена гидроэлектроуправляемой и управляющий клапан 15 в ней переустанавливается из одного крайнего положения в другое за счет гидромеханических, электромагнитных сил и силы пружины.

Подача топлива в цилиндры.

Для подачи топлива в форсунку перемещают управляющий клапан 15 в крайнее верхнее положение и открывают канал 16 в форсунке, который он перекрывает при нахождении в крайнем нижнем положении.

Запирающие элементы, иглу 4 и втулку 6, также перемещают в крайнее верхнее положение, определяемое ходом пружин 5 и 7 при их сжатии за минимально возможное время с соблюдением «прямоугольного» закона переключения.

Для этого на электрическую обмотку управления 19 управляющим клапаном 15 во время подачи топлива (фиг.1) подается напряжение с БЭУ 37 (фиг.4,а) с некоторым упреждением для компенсации электромагнитной инерции обмоток электромагнита и до начала механического взаимодействия профилированного кулачка 22 (фиг.2,а, фиг.3,а) с копиром 24 на вертикально подвижной платформе 25 (фиг.3,а).

Возникает электромагнитная сила, которая перемещает управляющий клапан 15 вверх и сжимает пружину 18.

На управляющий клапан 15 действует сила давления топлива, поступаемого в управляющие полости 8 и 9 через дроссель в канале 10 форсунки 1 от ГАСТ 34 (фиг.4,а) и действующая на управляющий клапан 15 на площади, равной площади перекрываемого управляющим клапаном 15 отверстия 16.

Эта сила направлена вверх и способствует открытию управляющего клапана 15.

На управляющий клапан 15 действует сила разрежения, создаваемая подвижным плунжером 26 при перемещении его относительно неподвижного цилиндра 27 во время взаимодействия профилированного кулачка 22 (фиг.2,а) с копиром 24 (фиг.3,а). Эта сила направлена также вверх и способствует перемещению управляющего клапана вверх в верхнее крайнее положение.

При повороте профилированного кулачка 22, взаимодействии копира 24 с ним, перемещении платформы 25 с плунжером 26 сжимается пружина 30, в которой запасается потенциальная механическая энергия для последующего ее преобразования в гидравлическую с целью рекуперации в ТНВД 38 и ГАСТ 34 (фиг4,а).

Разрежение создается в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 или в первой изменяемой полости конечного объема под плунжером 26 при перемещении последнего вверх под действие платформы 25, перемещающейся вверх от взаимодействия профилированного кулачка 22 с копиром 24, соединенным с подвижной платформой 25 (фиг.3,а). При разрежении, создаваемом в неподвижном цилиндре 27 с первой изменяемой полостью конечного объема во время перемещения с большой скоростью плунжера 26 на подвижной платформе, перемещаемого вверх относительно неподвижного цилиндра 27 за счет взаимодействия профилированного кулачка 22 с вертикально подвижным копиром 24, в подплунжерную полость неподвижного цилиндра поступает топливо из управляющей полости 17 через отверстие 20 (фиг.1), трубопровод 31, отверстие 29 в неподвижном основании 28, которое тормозится в подплунжерной полости и создает давление 4-5 МПа, достаточное для того, чтобы в топливе не выделялись пузырьки воздуха.

В момент начала создания разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема находится в этом цилиндре под давлением ГАФ 33 или второй полости конечного объема (15-30 МПа), которое устанавливается после отсечки топлива.

Разрежение создается практически одновременно в управляющей полости 17 над управляющим клапаном 15 и передается в нее через отверстие 20 (фиг.1), отверстие 29 основания 28 и трубопровод 31 (фиг.3,а), соединяющим отверстие 20 и отверстие 29 из подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема. Благодаря этому гидравлическому соединению полость 17 и становится управляющей, и реально участвует в открывании и закрывании управляющего клапана 15.

Разрежение в подплунжерной полости также воздействует на пружину 18, противодействующую электромагнитной силе катушки 19, и способствует ее более быстрому сжатию и выполнению прямоугольного закона переключения управляющего клапана 15.

На управляющий клапан 15 и его верхнюю поверхность через управляющую полость 17 при разрежении действуют значительная сила из-за значительной поверхности клапана, значительно большей площади отверстия 16, которое он запирает при нахождении в крайнем нижнем положении.

Создаваемое в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема разрежение распространяется на управляющие полости 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, соответственно через отверстие 16, перекрываемое управляющим клапаном 15.

Разрежение действует и на ГАФ 33 или вторую полость конечного объема (фиг.4,а) через трубопровод 32 с дросселем в нем.

Соотношение сечений дросселей в канале 10 (фиг.1) и трубопроводе 32 (фиг.4,а) таково, что через дроссель канала 10, равно как и отверстие 16 в форсунке 1 (фиг.1) поступает при создании разрежения в подплунжерной части неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема основное количество топлива.

Объем ГАФ 33 или второй полости конечного объема значительно больше максимального объема подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема.

При создании разрежения небольшая часть топлива из ГАФ 33 через трубопровод 32 с дросселем (фиг.3,а), отверстие 21 в форсунке (фиг.1) поступает в управляющую полость 17 и через нее в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 (фиг.3,а) через отверстие 20 форсунки (фиг.1), трубопровод 31 (фиг.4,а), отверстие 29 в неподвижном основании 28. При этом объем ГАФ 33 практически не изменяется, не изменяется практически давление его пружины в КРД 41 (пружина ГАФ 33 не показана).

Поэтому объем ГАФ 33 или второй полости конечного объема не оказывает влияния на динамику открытия управляющего клапана 15 и его назначение в том, чтобы поддерживать давление в управляющей полости 17 за счет силы своей пружины на уровне, достаточном для поддержания управляющего клапана 15 в закрытом состоянии при промежуточной отсечке и полной отсечке топлива.

Три силы, действующие согласно и направленные вверх, практически мгновенно перемещают управляющий клапан 15 в крайнее верхнее положение, реализуют при этом прямоугольный закон подачи топлива и улучшают динамику управления и управляющим клапаном 15 и запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6.

Топливо под действием разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема и при открытом управляющем клапане 15 поступает из управляющей полости 17 в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27.

При открытом отверстии 16 (фиг.1) в управляющих полостях 8 и 9 над иглой 4 и втулкой 6 соответственно также создается разрежение.

Через открытое отверстие 16 топливо от ГАСТ 34 и дроссель в канале 10 (дроссель в канале 10 не показан) поступает в управляющие полости 8 и 9 и через них в управляющую полость 17 и далее в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 (фиг.3,а).

Давление в управляющих полостях 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, резко падает.

Степень разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема (фиг.3,а) зависит от скорости перемещения плунжера 26 относительно неподвижного цилиндра 27.

Следовательно, от скорости перемещения подвижной платформы 25, с которой соединен плунжер 26, и скорости перемещения копира 24, под действием которого платформа 25 перемещается вверх.

Скорость перемещения копира 24 с подвижной платформой 25 определяется крутизной профиля кулачка 22 при повороте его на угол γ₁ при первом впрыске (фиг.2,а), ибо и 24, и подвижная платформа 25 (фиг.3,а) перемещаются за счет механического взаимодействия профилированного кулачка 22 с заданной программой и копира 24.

Чем круче профиль кулачка 22 на первом заданном угле поворота γ₁ для реализации первого впрыска, тем выше степень разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27, в управляющей полости 17 и управляющих полостях 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6.

Тем быстрее управляющий клапан 15 перемещается в верхнее крайнее положение и открывает полностью отверстие 16, а запирающие элементы, игла 4 и втулка 6, перемещаются в верхнее крайнее положение и открывают отверстия нижнего уровня 2 под иглой 4 и верхнего уровня 3 под втулкой 6. В начале профиль выполняется под углом, близким к 90 градусов. На фиг.2,а это не показано.

Быстрому перемещению запирающих элементов (иглы 4 и втулки 6) в верхнее крайнее положение способствует высокое давление топлива, которое поступает по каналу 12 форсунки 1 от ГАСТ 34 (фиг.4,а) под иглу 4 и втулку 6. Эта часть топлива, подаваемая под высоким давлением, выполняет две функции и предназначено для впрыска и одновременно для подъема запирающих элементов, иглы 4 и втулки 6, в верхнее крайнее положение.

Часть топлива, которая участвует только в управлении запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, и управляющим клапаном 15 и затем рекуперируется в ТНВД 38, поступает также от ГАСТ 34 (фиг.4,а) по каналу 11, каналу 10 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан) в полости 8, 9 через отверстие 16 при открытом управляющем клапане 15 в управляющую полость 17 форсунки 1, через отверстие 20 в ней (фиг.1), трубопровод 31 в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 (фиг.3,а).

Давление управляющей части топлива, поступаемой от ГАСТ 34 (фиг.4,а), резко падает до уровня давления в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 (фиг.3,а) в управляющих полостях 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6.

Одновременно топливо подается под максимальным давлением от ГАСТ 34 через каналы 12, кольцевую полость 13 и радиальные каналы 14 под конусную площадку иглы 4, а затем и позже под конусную площадку более массивной и инерционной втулки 6.

За счет разрежения в управляющих полостях 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, сверху, высокого давления на иглу 4 и втулку 6 снизу, за счет разности площадей поверхности иглы 4 и втулки 6 сверху и дифференциальных площадок снизу образуется значительная разность давлений над иглой 4 и втулкой 6 и под иглой 4 и втулкой 6 (фиг.1).

Игла 4 и конусная втулка 6 поднимаются вверх, преодолевая сопротивление пружин 5 иглы 4 и 7 втулки 6, и занимают верхнее крайнее положение.

Происходит впрыск топлива через отверстия первого уровня 2 и отверстия второго уровня 3.

Сначала во время t_γ1 - время поворота профилированного кулачка 22, при котором высота профиля изменяется на величину Δh₁ при более слабой пружине 5, отжимается игла 4 (фиг.1) и топливо поступает в цилиндры через отверстия 2 первого уровня.

Осуществляется «пилотный» впрыск малой порции топлива. Затем, спустя некоторое время при большем давлении, преодолевается давление пружины 7 при движении втулки 6 вверх, топливо поступает в цилиндр через отверстия второго уровня 3 и происходит впрыск в уже горящий факел основной порции топлива, для которого создаются более благоприятные условия сгорания.

Отверстия обоих уровней 2 и 3 работают вместе до первой промежуточной или внутрицикловой отсечки топлива.

Внутрицикловая отсечка подачи топлива имеет место при нескольких последовательных впрысках топлива при реализации цикла подачи топлива. Внутрицикловая отсечка подачи топлива происходит в начале механического взаимодействия кулачка 22 и копира 24 (фиг.3,а) при повороте кулачка 22 с постоянным радиусом R₁ в пределах угла γ₂ (фиг.2,а и фиг.3,а). При внутрицикловой отсечке топливо не подается в цилиндры во время t_γ2 поворота профилированного кулачка 22 на угол γ₂.

Копир 24 движется по траектории постоянного радиуса R₁ кулачка 22 (фиг.3,а), платформа 25 не перемещается вверх.

Плунжер 26 мгновенно останавливается, не движется вверх и не создает в неподвижном цилиндре 27 разрежение.

Топливо, которое продолжает поступать в управляющую полость 17 и в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 (первую изменяемую полость конечного объема) из управляющих полостей 8 и 9 через управляющий клапан 15, мгновенно тормозится под неподвижным плунжером 26 при повороте кулачка 22 с постоянным радиусом R₁ в пределах угла γ₂ и в самом начале его поворота.

Под плунжером 26 (фиг.3,а) и в управляющей полости 17 (фиг.1) резко возрастает давление, которое воздействует на поверхность управляющего клапана 15. Давление в управляющую полость 17 (фиг.1) из подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 передается при этом через отверстие 29, неподвижного основания 28, трубопровод 31 блока управления топливом (фиг.3,а), отверстие 20 (фиг.1).

Одновременно или с некоторым упреждением блок ЭБУ 37 отключает от обмотки 19 управляющего клапана 15 напряжение питания.

Электромагнитная сила, создаваемая обмоткой 19 (фиг.1), становится меньше силы пружины 18.

Пружина 18 разжимается и помогает перемещению управляющего клапана 15 вниз, в крайнее нижнее положение. В итоге управляющий клапан 15 перекрывает отверстие 16.

При этом при совместном действии пружины 18 и высокого давления топлива в управляющей полости 17 на управляющий клапан 15 сверху он мгновенно переустанавливается в крайнее нижнее положение и перекрывает отверстие 16. 3акон переключения управляющего клапана 15 близок к «прямоугольному».

После закрытия отверстия 16 топливо из управляющих полостей 8 и 9 перестает поступать в управляющую полость 17 над управляющим клапаном 15. В неподвижном цилиндре 27 остается объем части топлива, которая участвовала в управлении первым впрыском.

При отсечке происходит изоляция управляющей полости 17 над управляющим клапаном 15 и управляющих полостей 8 и 9 над иглой 4 и втулкой 6 за счет перекрытия отверстия 16 управляющим клапаном 15, верхняя площадка которого во много раз больше площади отверстия 16.

Избыточное количество топлива, которое оказалось в управляющей полости 17 в момент закрытия управляющего клапана 15, поступает в ГАФ 33 или вторую полость конечного объема из управляющей полости 17 по трубопроводу 32 с дросселем (на фиг.4,а дроссель не показан), который сглаживает переходные процессы в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 (фиг.3,а) и управляющей полости 17 (фиг.1) в момент закрытия управляющего клапана 15.

В управляющей полости 17 (фиг.1) устанавливается давление управления управляющей полостью 17, равное давлению пружины КРД 41 в ГАФ 33 (фиг.3,а) или во второй полости конечного объема.

Пружина КРД 41 гидроаккумулятора низкого давления ГАФ 33 (второй полости конечного объема) рассчитана на давление удержания управляющего клапана 15 в крайнем нижнем положении при промежуточной отсечке топлива, когда отверстие 16 перекрыто.

После закрытия управляющего клапана 15 в управляющих полостях 8 и 9 над иглой 4 и втулкой 6 соответственно (фиг.1) устанавливается практически мгновенно высокое давление топлива, равное давлению от ГАСТ 34 (фиг.4,а), и поступающего в управляющие полости 8 и 9 по каналу 11 и каналу 10 форсунки 1 (фиг.1) с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан).

Поскольку давление топлива над и под запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, выравниваются, то игла 4 и втулка 6 практически мгновенно устанавливаются на седло под действием пружин 5 и 7 соответственно, а также вследствие того, что площадь поверхностей иглы 4 и втулки больше площадей дифференциальных площадок под иглой 4 и втулкой 6.

Время промежуточной или внутрицикловой отсечки t_γ2 равно времени поворота кулачка 22 на угол γ₂.

Во время второго впрыска t_γ3 происходит поворот профилированного кулачка 22, при котором высота профиля изменяется на Δ_h2, и топливо снова подается в цилиндры через два уровня отверстий 2 и 3 форсунки.

В начале поворота профилированного кулачка 22 на угол γ₃ происходит снова переключение управляющего клапана 15 в верхнее крайнее положение, перевод запирающих элементов, иглы 4 и втулки 6, в верхнее крайнее положение, определяемое ходом пружин 5 и 7 при их сжатии, впрыск топлива через отверстия сначала первого уровня 2, а затем второго уровня 3 точно также, как это происходило при повороте профилированного кулачка 22 на угол γ₁.

Движение плунжера 26 относительного неподвижного цилиндра 27 начинается не с радиуса R₀, а с радиуса R₁ профилированного кулачка 22 и заканчивается при радиусе R₂ профилированного кулачка 22 (фиг.2,а). При этом подплунжерная полость неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема уже частично заполнена топливом после первого впрыска до высоты Δh₁, которое поступило в неподвижный цилиндр 27 с первой изменяемой полостью конечного объема в результате предыдущей операции управления первым впрыском.

При второй операции по реализации второго впрыска во время цикла подачи топлива заполняется топливом вторая часть подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 высотой Δh₂. В итоге неподвижный цилиндр 27 с первой изменяемой полостью конечного объема полностью заполнен топливом (двумя его частями), которое участвовало в управлении форсункой при реализации двух впрысков полного цикла подачи топлива.

Таким образом в конце второй операции впрыска подплунжерная полость неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема (фиг.3,а) содержит полный объем топлива, участвовавшего в управлении, который подлежит рекуперации при межцикловой отсечке топлива.

При повороте на угол γ₄ происходит отсечка топлива с выполнением тех же операций, что при первой промежуточной отсечке. Операция рекуперации начинается после поворота профилированного кулачка 22 на угол γ₄, который может быть равным нулю.

Вторая отсечка топлива происходит за t_γ4 - время поворота профилированного кулачка 22, при котором высота профиля не изменяется при R₂=const, и топливо снова не подается в цилиндры.

Рекуперация необходима для возврата под давлением обоих частей топлива неподвижного цилиндра 27, которые участвовали в управлении при реализации двух впрысков. Для этого необходимо преобразовать потенциальную механическую энергию пружины 30 в гидравлическую энергию топлива, участвовавшего в управлении, и возвратить эту энергию в ТНВД 38 под давлением. Это позволяет снизить габариты ТНВД и мощность на его привод и косвенно повысить индикаторный к.п.д. Время рекуперации на порядок выше времени цикла подачи топлива.

Рекуперация топлива происходит при повороте профилированного кулачка 22 на угол β=2π-α за время t_2π-α=t_об-(t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4) (фиг.2,а) в ТНВД 38, затем ГАСТ 34 через ГАФ 33 или вторую полость конечного объема. Высота профиля кулачка 22 изменяется от R₂=const до R₀=const на величину Δh₁+Δh₂; воздействует на копир 24, взаимодействующий с платформой 25 БУТ 23 (фиг.3,а), и изменяет (уменьшает) высоту подъема платформы 25 от R₂=const до R₀=const.

Растянутая во время двух впрысков пружина 30 (фиг.3,а), в которой была запасена потенциальная механическая энергия, начинает сжиматься.

Это оказывается возможным при повороте профилированного кулачка 22 на угол β=2π-α, когда профиль кулачка 22 (фиг.2,а) начинает убывать при его повороте на упомянутый угол. Пружина 30, сжимаясь, тянет вниз подвижную платформу 25 с копиром 24.

Вместе с платформой 25 вниз перемещается подвижный плунжер 26 относительно неподвижного цилиндра 27, установленного на неподвижном основании 28 (фиг.3,а).

Через отверстие 29 неподвижного основания 28, по трубопроводу 31 (фиг.3,а), отверстие 20 форсунки 1 (фиг.1) происходит вытеснение топлива и преобразование механической энергии пружины в гидравлическую энергию топлива, участвовавшего в управлении подачей топлива, в управляющую полость 17 форсунки 1, а через канал 21 форсунки 1, трубопровод 32 с дросселем (дроссель не показан в канале 32 отдельной позицией) в ГАФ 33 или вторую полость конечного объема и затем через его КРД 41 в ТНВД 38 и ГАСТ 34. Давление, под которым вытесняется топливо, определяется величиной, устанавливаемой КРД 41. Потенциальная механическая энергия пружины 30 (фиг.3,а) преобразуется в гидравлическую энергию топлива, которое было использовано при управлении впрыском, возвращается в ТНВД 38 и в ГАСТ 34.

В итоге топливо в ТНВД 38 поступает под давлением, что позволяет возвратить часть энергии топлива, затраченной на управление. Результатом этого является уменьшение габаритов ТНВД 38 и косвенное повышение индикаторного к.п.д.

Поскольку время рекуперации на порядок больше общего времени впрыска топлива и происходит при повороте профилированного кулачка 22 на угол β=2π-α за время t_2π-a=t_об.-(t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4), то топливо из подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 успевает вытисниться через трубопровод 32 с дросселем (на фиг.4 дроссель не показан), сечение которого на порядок меньше сечения дросселя в канале 10 форсунки 1 и сечения отверстия 16 форсунки 1, в ГАФ 33, ТНВД 38, ГАСТ 34 (фиг.4,а).

В итоге взаимодействие профилированных кулачков 22 (фиг.2,а) с программой цикла впрыска и копиром 24 в БУТ 23 с подпружиненным пружиной 30 плунжером 26 в неподвижном цилиндре 27 с первой изменяемой полостью конечного объема, гидравлически соединенного с форсункой 1 (фиг.1), позволяет реализовать несколько последовательных впрысков топлива в цилиндр и частичную с учетом к.п.д. преобразования рекуперацию энергии топлива, участвовавшего в управлении обратно в ТНВД 38 и ГАСТ 34 для дальнейшего использования.

Регулирование подачи топлива возможно и за счет перемены профилированного кулачка (фиг.2,в). Для этого на распределительном валу достаточно установить для каждой форсунки не один, а несколько профилированных кулачков.

Смена профилированного кулачка осуществляется путем механического автоматического или ручного перемещения распределительного вала в осевом направлении (на фиг.2,в механизм не показан).

При использовании профилированного кулачка с двойным или большим количеством циклов (фиг.2,б) работа устройства, реализующего способ, происходит аналогично (фиг.4,б). Разница лишь в том, что в устройство добавляется стандартный гидрораспределитель 42 (фиг.4,б), который работает синхронно с профилированным кулачком, и во время первого цикла устройство подает топливо в первую форсунку и первый цилиндр, во время второго цикла - во вторую форсунку и второй цилиндр т.д.

Все форсунки (две в данном случае) соединены с блоком ГАСТ 34 и блоком ГАФ 33 (фиг.4,б) или второй полостью конечного объема

Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется через клапаны регулирования давления 35 блока ГАСТ 34 (фиг.4,а).

Таким образом, система подачи топлива не является жесткой механической нерегулируемой системой, а регулируется извне путем изменения давления подачи топлива, как и известные системы COMMON RAIL. Клапаны регулирования давления 35 и 41 регулируются одновременно. С увеличением давления от ГАСТ 34 увеличивается давление в полости 17. Поэтому КРД 41 (фиг.4,а) устанавливает соответствующее давление для ГАФ 33 или второй полости конечного объема для удержания управляющего клапана 15 в крайнем нижнем положении при отсечке топлива.

В устройстве реализация впрыска осуществляется при значительно меньших затратах электрической энергии на управление электромагнитным клапаном в силу того, что управляющий клапан 15 перемещается и за счет гидравлической энергии.

Это позволяет осуществлять несколько впрысков за цикл подачи топлива за счет снижения токов, потребляемых электрической обмоткой 19, уменьшения габаритов обмотки, уменьшения числа витков в ней, снижения за счет этого электромагнитной инерционности соленоида управления управляющим клапаном 15 с обмоткой 19.

Устройство по варианту 1 реализует все операции способа. Реализуется и заявленная цель изобретения.

Работа устройства (вариант №2) показана на примере одной форсунки. Форсунка выполнена гидроуправляемой и не содержит соленоида управления с обмоткой 19 (фиг.1, вариант №1). Для подачи топлива в форсунку перемещают управляющий клапан 15 в крайнее верхнее положение и открывают отверстие 16 в форсунке, которое он перекрывает при нахождении в крайнем нижнем положении, а запирающие элементы, иглу 4 и втулку 6, также перемещают в крайнее верхнее положение (на «упор») за минимально возможное время с соблюдением «прямоугольного закона переключения»

На управляющий клапан 15 действует сила давления топлива, поступаемого в управляющие полости 8 и 9 через дроссель в канале 10 форсунки 1 (фиг.6) от гидроаккумулятора высокого давления 34 (фиг.9,а), и действующая на управляющий клапан 15 на площади, равной площади перекрываемого управляющим клапаном 15 отверстия 16.

Эта сила направлена вверх и способствует открытию управляющего клапана 15.

При разрежении, создаваемом в неподвижном цилиндре 27 с первой изменяемой полостью конечного объема во время перемещения с большой скоростью плунжера 26 на подвижной платформе, перемещаемого вверх относительно неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема за счет взаимодействия профилированного кулачка 22 с вертикально подвижным копиром 24, в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема поступает топливо из управляющей полости 17 через отверстие 20 (фиг.1) трубопровод 31, отверстие 29 в неподвижном основании 28, которое тормозится в подплунжерной полости и создает давление 4-5 МПа, достаточное для того, чтобы в топливе не выделялись пузырьки воздуха. В момент начала создания разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 топливо находится в этом цилиндре под давлением ГАФ 33 или второй полости конечного объема (15-30 МПа), которое устанавливается после отсечки топлива.

Эта сила направлена также вверх и способствует перемещению управляющего клапана 15 вверх в верхнее крайнее положение до упора по направляющим 43.

При повороте профилированного кулачка 22, взаимодействии копира 24 с профилированным кулачком, перемещении платформы 25 с плунжером 26 сжимается пружина 30, в которой запасается потенциальная механическая энергия для последующего ее преобразования в гидравлическую с целью рекуперации в ТНВД 38 и ГАСТ 34 (фиг.9,а).

Разрежение создается в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема под плунжером 26 при 25, перемещающейся вверх от взаимодействия профилированного кулачка 22 с копиром 23, соединенным жестко с подвижной платформой 25 (фиг.8,а). Разрежение практически одновременно создается в управляющей полости 17 над управляющим клапаном 15 и передается в нее через отверстие 20 форсунки 1 (фиг.6), отверстие 29 основания 28 и трубопровод 31 (фиг.8,а), соединяющий отверстие 20 форсунки 1 (фиг.6) и отверстие 29 неподвижного основания 28 в БУТ 23 (фиг.8,а).

В то же время пружина 30 (фиг.8,а) блока БУТ 23 растягивается и запасает потенциальную энергию, необходимую в дальнейшем для преобразования в гидравлическую и рекуперации последней в ТНВД 38.

На управляющий клапан 15 и его верхнюю поверхность через управляющую полость 17 при разрежении действуют значительная сила из-за значительной поверхности клапана, значительно большей площади отверстия 16, которое он запирает при нахождении в крайнем нижнем положении.

Разрежение также практически мгновенно распространяется на управляющие полости 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, соответственно через отверстие 16, перекрываемое управляющим клапаном 15 в закрытом состоянии. Разрежение действует и на ГАФ 33 или вторую полость конечного объема (фиг.9,а) через трубопровод 32 с дросселем в нем.

Соотношение сечений дросселей в канале 10 (фиг.6) и трубопроводе 32 (фиг.9,а), таково, что через дроссель канала 10, равно как и отверстие 16 в форсунке 1 (фиг.6) поступает при создании разрежения в подплунжерной части цилиндра 27 основное количество топлива.

Объем ГАФ 33 значительно больше максимального объема подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27.

При создании разрежения небольшая часть топлива из ГАФ 33 через трубопровод 32 (фиг.8,а) с дросселем (дроссель на фиг.8,а не показан), канал 21 в форсунке (фиг.6) поступает в управляющую полость 17 и через нее в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 (фиг.8,а) через отверстие 20 форсунки (фиг.6), трубопровод 31 (фиг.9,а), отверстие 29 в неподвижном основании 28 в БУТ 23. При этом объем ГАФ 33 практически не изменяется. Давление в ГАФ 33 или второй полости конечного объема устанавливается с помощью КРД 41 и является заданным при заданном давлении ГАСТ 38.

Поэтому объем ГАФ 33 или второй полости конечного объема не оказывает влияния на динамику открытия управляющего клапана 15 и его назначение в том, чтобы поддерживать давление в управляющей полости 17 за счет силы своей пружины (КРД 41) на уровне, достаточном для поддержания управляющего клапана 15 в закрытом состоянии при промежуточной отсечке и полной отсечке топлива.

Две силы, действующие согласно и направленные вверх, практически мгновенно перемещают управляющий клапан 15 в крайнее верхнее положение по направляющим 43, и он становится на упор.

Топливо под действием разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема и при открытом управляющем клапане 15 поступает из управляющей полости 17 в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27.

Создается разрежение при открытом отверстии 16 (фиг.6) в управляющих полостях 8 и 9 над иглой 4 и втулкой 6 соответственно.

Через открытое отверстие 16 топливо от ГАСТ 34 и дроссель в канале 10 (дроссель в канале 10 не показан) вторая управляющая часть топлива (при втором впрыске) поступает в управляющие полости 8 и 9 и через них в управляющую полость 17 и далее в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 (фиг.8,а).

Давление в управляющих полостях 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, резко падает.

Степень разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 (фиг.8,а) зависит от скорости перемещения плунжера 26 относительно неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема.

Следовательно, от скорости перемещения платформы 25, с которой соединен плунжер 26, и скорости перемещения копира 24, под действием которого платформа 25 перемещается вверх.

Скорость перемещения копира 24 с платформой 25 определяется крутизной профиля кулачка 22 при повороте его на угол γ₁ при первом впрыске (фиг.7,а), ибо и копир, и платформа перемещаются за счет механического взаимодействия профилированного кулачка 22 и копира 24.

Чем круче профиль кулачка 22 на первом заданном угле поворота γ₁ для реализации первого впрыска, тем выше степень разрежения в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема, в управляющей полости 17 и управляющих полостях 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6.

Тем быстрее управляющий клапан 15 перемещается в верхнее крайнее положение и открывает полностью отверстие 16, а запирающие элементы, игла 4 и втулка 6, становятся на упор и открывают отверстия нижнего уровня 2 под иглой 4 и верхнего уровня 3 под втулкой 6. В начале профиль выполняется под углом, близким к 90 градусов. На фиг.7,а это не показано.

Быстрой постановке запирающих элементов, иглы 4 и втулки 6, на упор способствует высокое давление топлива, которое поступает по каналу 12 форсунки 1от ГАСТ 34 (фиг.9,а) под иглу 4 и втулку 6.

Топливо поступает от ГАСТ 34 (фиг.9,а) по каналу 11 и каналу 10 с дросселем в нем (дроссель не показан на фиг.6) в управляющие полости 8, 9 через открытое отверстие 16 при открытом управляющем клапане 15 в управляющую полость 17 форсунки 1 и через отверстие 20 (фиг.6), трубопровод 31 в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 (фиг.8,а) с первой изменяемой полостью конечного объема.

Давление топлива, участвующего в управлении впрыском и поступающего от ГАСТ 34 (фиг.9,а), резко падает до уровня давления в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 (фиг.8,а).

Одновременно топливо подается под максимальным давлением от ГАСТ 34 через каналы 12, кольцевую полость 13 и радиальные каналы 14 под конусную площадку иглы 4, а затем и позже под конусную площадку более массивной и инерционной втулки 6.

За счет разрежения в управляющих полостях 8 и 9 над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, сверху, высокого давления на иглу 4 и втулку 6 снизу, за счет разности площадей поверхности иглы 4 и втулки 6 сверху и дифференциальных площадок снизу образуется значительная разность давлений над иглой 4 и втулкой 6 и под иглой 4 и втулкой 6 (фиг.6).

Игла 4 и конусная втулка 6 поднимаются вверх 6 и становятся на упор.

Происходит первый впрыск топлива через отверстия первого уровня 2 и отверстия второго уровня 3.

Сначала во время t_γ1 - время поворота профилированного кулачка 22, при котором высота профиля изменяется на величину Δh₁, поднимается игла 4 (фиг 6.) и топливо поступает в цилиндры через отверстия 2 первого уровня.

Осуществляется «пилотный» впрыск малой порции топлива. Затем спустя некоторое время при большем давлении поднимается и становится на упор более массивная втулка 6. Топливо поступает в цилиндр через отверстия второго уровня 3 и происходит впрыск в уже горящий факел основной порции топлива, для которого создаются более благоприятные условия сгорания.

Отверстия обоих уровней 2 и 3 работают вместе до первой промежуточной или внутрицикловой отсечки топлива.

Внутрицикловая отсечка подачи топлива.

Внутрицикловая отсечка подачи топлива происходит при начале механического взаимодействия кулачка 22 и копира 24 (фиг.8,а) при повороте кулачка 22 с постоянным радиусом R₁ в пределах угла γ₂ (фиг.7,а и фиг.8,а).

Копир 24 движется по траектории постоянного радиуса R₁ кулачка 22 (фиг.8,а), платформа 25 не перемещается вверх.

Плунжер 26 мгновенно останавливается, не движется вверх и не создает поэтому в неподвижном цилиндре 27 с первой изменяемой полостью конечного объема разрежения.

Топливо, участвующее в управлении первым впрыском, продолжает поступать в управляющую полость 17 и в подплунжерную полость неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема из управляющих полостей 8 и 9, мгновенно тормозится под неподвижным плунжером 26 при повороте профилированного кулачка 22 с постоянным радиусом R₁ в пределах угла γ₂ и в самом начале поворота профилированного кулачка 22.

Под плунжером 26 (фиг.8,а) и в управляющей полости 17 (фиг.6) резко возрастает давление, которое воздействует на поверхность управляющего клапана 15 сверху и мгновенно переустанавливает его в крайнее нижнее положение.

Давление в управляющую полость 17 (фиг.6) из подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 передается при этом через отверстие 29, основание 28, трубопровод 31 блока управления топливом (фиг.8,а), отверстие 20 (фиг.6).

В итоге управляющий клапан 15 перекрывает отверстие 16.

Топливо из управляющих полостей 8 и 9 перестает поступать в управляющую полость 17 над управляющим клапаном 15.

При отсечке происходит изоляция управляющей полости 17 над управляющим клапаном 15 и управляющих полостей 8 и 9 над иглой 4 и втулкой 6 за счет перекрытия отверстия 16 управляющим клапаном 15, верхняя площадка которого во много раз больше площади отверстия 16.

Избыточное количество топлива, которое оказалось в управляющей полости 17 в момент закрытия управляющего клапана 15, поступает в ГАФ 33 из управляющей полости 17 по трубопроводу 32 с дросселем (на фиг.4,а дроссель не показан), который сглаживает переходные процессы в подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема (фиг.8,а) и управляющей полости 17 (фиг.6).

В управляющей полости 17 (фиг.6) устанавливается давление, равное давлению пружины КРД 41 в ГАФ 33 (фиг.8,а) или во второй полости конечного объема.

Пружина КРД 41 гидроаккумулятора низкого давления ГАФ 33 или второй полости конечного объема рассчитана на давление удержания управляющего клапана 15 в крайнем нижнем положении при промежуточной отсечке топлива.

После закрытия управляющего клапана 15 в управляющих полостях 8 и 9 над иглой 4 и втулкой 6 соответственно (фиг.6) устанавливается практически мгновенно высокое давление топлива, равное давлению от ГАСТ 34 (фиг.9,а), и поступающего в управляющие полости 8 и 9 по каналу 11 и каналу 10 форсунки 1 (фиг.6) с дросселем (дроссель на фиг.6 не показан).

Поскольку давление топлива над запирающими элементами, иглой 4 и втулкой 6, выравниваются, то игла 4 и втулка 6 практически мгновенно устанавливаются на седло под действием пружин 5 и 7 соответственно, а также вследствие того, что площадь поверхностей иглы 4 и втулки больше площадей дифференциальных площадок под иглой 4 и втулкой 6.

Запирающие элементы, игла 4 и втулка 6, перемещаются вниз как под действием разности давлений над и под запорными элементами, так и под действием пружин 7 и 9 соответственно, запирают отверстия для впрыска топлива 2 первого и 3 второго уровней при постановке их на седло распылителя форсунки 1.

Время промежуточной или внутрицикловой отсечки t_γ2 равно времени поворота кулачка 22 на угол γ₂.

Во время второго впрыска t_γ3 - происходит поворот профилированного кулачка 22, при котором высота профиля изменяется на Δh₂, и топливо снова подается в цилиндры через два уровня отверстий 2 и 3 форсунки.

В начале поворота кулачка на угол γ₃ происходит снова переключение управляющего клапана 15 в верхнее крайнее положение, перевод запирающих элементов, иглы 4 и втулки 6, в верхнее крайнее положение на упор, впрыск топлива через отверстия сначала первого уровня 2, а затем второго уровня 3 точно также, как это происходило при повороте профилированного кулачка 22 на угол γ₁.

Движение плунжера 26 относительного неподвижного цилиндра 27 начинается не с радиуса R₀, а с радиуса R₁ профилированного кулачка 22 и заканчивается при радиусе R₂ профилированного кулачка 22 (фиг.7,а). При этом подплунжерная полость неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема уже частично заполнена топливом после первого впрыска до высоты Δh₁, которое поступило в цилиндр 27 в результате предыдущей операции управления первым впрыском.

При второй операции по реализации второго впрыска во время цикла подачи топлива заполняется топливом вторая часть подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема высотой Δh₂. В итоге неподвижный цилиндр 27 полностью заполнен топливом (двумя его частями), которое участвовало в управлении форсункой при реализации двух впрысков полного цикла подачи топлива. При рекуперации обе части топлива или все топливо из подплунжерной полости поступит в ТНВД 38 (фиг.9,а).

Таким образом, в конце второй операции впрыска подплунжерная полость неподвижного цилиндра 27 (фиг.8,а) содержит полный объем топлива, участвовавшего в управлении, который подлежит рекуперации при межцикловой отсечке топлива.

При повороте на угол γ₄ происходит отсечка топлива с выполнением тех же операций, что при первой промежуточной или внутрицикловой отсечке. Операция рекуперации начинается после поворота профилированного кулачка 22 на угол γ₄, который может быть равным нулю.

Вторая отсечка топлива происходит за t_γ4 - время поворота профилированного кулачка 22, при котором высота профиля не изменяется при R₂=const, и топливо снова не подается в цилиндры дизеля.

Рекуперация необходима для возврата под давлением обоих частей топлива неподвижного цилиндра 27, которые участвовали в управлении при реализации двух впрысков. Для этого необходимо преобразовать потенциальную механическую энергию пружины 30 в гидравлическую энергию топлива, участвовавшего в управлении, и возвратить эту энергию в ТНВД 38 под давлением. Это позволяет снизить габариты ТНВД 38 и мощность на его привод и косвенно повысить индикаторный к.п.д. Время рекуперации на порядок выше времени цикла подачи топлива.

Рекуперация топлива происходит при повороте профилированного кулачка 22 на угол β=2π-α за время t_2π-α=t_oб-(t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4) (фиг.7,а) в ТНВД 38, затем ГАСТ 34 через ГАФ 33. Высота профиля кулачка 22 изменяется от R₂=const до R₀=const, на величину Δh₁+Δh₂ воздействует на копир 24, взаимодействующий с платформой 25 БУТ 23 (фиг.8,а), и изменяет (уменьшает) высоту подъема платформы 25 от R₂=const до R₀=const.

Растянутая во время двух впрысков пружина 30 (фиг.8,а), в которой была запасена потенциальная механическая энергия начинает сжиматься.

Это оказывается возможным при повороте профилированного кулачка 22 на угол β=2π-α, когда профиль кулачка 22 (фиг.7,а) начинает убывать при его повороте на упомянутый угол. Пружина 30, сжимаясь, тянет вниз подвижную платформу 25 с копиром 24.

Вместе с платформой 25 вниз перемещается подвижный плунжер 26 относительно неподвижного цилиндра 27 с первой изменяемой полостью конечного объема, установленного на неподвижном основании 28 (фиг.8,а).

Через отверстие 29 неподвижного основания 28, по трубопроводу 31 (фиг.8,а), отверстие 20 форсунки 1 (фиг.6) происходит вытеснение топлива и преобразование механической энергии пружины в гидравлическую энергию топлива, участвовавшего в управлении подачей топлива, в управляющую полость 17 форсунки 1, а через канал 21 форсунки 1, трубопровод 32 с дросселем (дроссель не показан в канале 32 отдельной позицией) в ГАФ 33 и затем через его КРД 41 в ТНВД 38 и ГАСТ 34.

Давление, под которым вытесняется топливо, определяется величиной, устанавливаемой КРД 41(15-30 МПа). Потенциальная механическая энергия пружины 30 (фиг.8,а) преобразуется в гидравлическую энергию топлива, которое было использовано при управлении впрыском, возвращается в ТНВД 38 и в ГАСТ 34.

В итоге топливо в ТНВД 38 поступает под давлением, что позволяет возвратить часть энергии топлива, затраченной на управление. Результатом этого является уменьшение габаритов ТНВД 38 и косвенное повышение индикаторного к.п.д.

Поскольку время рекуперации на порядок больше общего времени впрыска топлива и происходит при повороте профилированного кулачка 22 на угол β=2π-α за время t_2π-α=t_oб-(t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4), то топливо из подплунжерной полости неподвижного цилиндра 27 успевает вытисниться через и трубопровод 32 с дросселем (на фиг.4 дроссель не показан), сечение которого на порядок меньше сечения дросселя в канале 10 форсунки 1 и сечения отверстия 16 форсунки 1, в ГАФ 33 или вторую полость конечного объема, ТНВД 38, ГАСТ 34 (фиг.4,а).

В итоге взаимодействие профилированных кулачков 22 (фиг.7,а) с программой цикла впрыска и копиром 24 в БУТ 23 с подпружиненным пружиной 30 плунжером 26 в неподвижном цилиндре 27, гидравлически соединенного с форсункой 1 (фиг.6), позволяет реализовать несколько последовательных впрысков топлива в цилиндр и частичную с учетом к.п.д. преобразования рекуперацию энергии топлива, участвовавшего в управлении обратно в ТНВД 38 и ГАСТ 34 для дальнейшего использования.

Регулирование подачи топлива возможно и за счет перемены профилированного кулачка (фиг.7,в). Для этого на распределительном валу достаточно установить для каждой форсунки не один, а несколько профилированных кулачков.

Смена профилированного кулачка осуществляется путем механического автоматического или ручного перемещения распределительного вала в осевом направлении (на фиг.2,в механизм не показан).

При использовании профилированного кулачка с двойным или большим количеством циклов (фиг.7,б) работа устройства, реализующего способ, происходит аналогично (фиг.9,б). Разница лишь в том, что в устройство добавляется стандартный гидрораспределитель 42 (фиг.9,б), который работает синхронно с профилированным кулачком, и во время первого цикла устройство подает топливо в первую форсунку и первый цилиндр, во время второго цикла - во вторую форсунку и и второй цилиндр т.д.

Все форсунки (две в данном случае) соединены с блоком ГАСТ 34 и блоком ГАФ 33 (фиг.9,б) или второй полостью конечного объема.

Регулирование количество подаваемого топлива осуществляется через клапаны регулирования давления 35 блока ГАСТ 34 (фиг.9,а).

Таким образом, система подачи топлива не является жесткой механической нерегулируемой системой, а регулируется извне путем изменения давления подачи топлива, как и известные системы COMMON RAIL. Клапаны регулирования давления 35 и 41 регулируются одновременно. С увеличением давления от ГАСТ 34 увеличивается давление в полости 17. Поэтому клапаном 41 (фиг.9,а) устанавливается соответствующее давление для ГАФ 33 для удержания управляющего клапана 15 в крайнем нижнем положении при отсечке топлива.

Устройство по варианту №2 реализует все операции способа. Реализуется и заявленная цель изобретения.

1. Способ управления подачей топлива в двигателе внутреннего сгорания, включающий открывание управляющего клапана форсунки, подачу топлива через дроссель в полость над запирающими элементами распылителя, соединение управляющих полостей над запирающими элементами распылителя и полости управляющего открытого клапана со сливом, подачу топлива на распылитель форсунки через два уровня отверстий под высоким давлением, закрывание управляющего клапана и осуществление отсечки подачи топлива, отличающийся тем, что в первой изменяемой полости конечного объема создают разрежение, как минимум, по одной заданной программе, как минимум, с одним шагом изменения объема, при подаче топлива в цилиндры, соединяют при этом последовательно первую изменяемую полость конечного объема, управляющую полость над управляющим клапаном и управляющие полости над запорными элементами и открывают управляющий клапан, создают давление в первой изменяемой полости конечного объема и управляющей полости над управляющим клапаном при отсечке топлива и закрывают управляющий клапан, подают топливо под давлением через управляющую полость управляющего клапана из первой изменяемой полости конечного объема во вторую полость конечного объема.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разрежении объем первой изменяемой полости конечного объема изменяют непрерывно от нулевого до максимального.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разрежении объем первой изменяемой полости конечного объема изменяют дискретно сначала от нулевого до первого промежуточного постоянного объема, а затем после, как минимум, одной задержки от первого промежуточного постоянного объема до последующего промежуточного и так до максимального при впрыске топлива.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при создании давления в камере управляющего клапана объем первой изменяемой полости конечного объема изменяют непрерывно от максимального до нулевого в промежутке между впрысками топлива.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление в полости над управляющим клапаном изменяют клапаном регулирования давления во второй полости конечного объема.

6. Устройство для управления подачей топлива, включающее электроуправляемую форсунку, содержащую распылитель с двумя уровнями отверстий, запирающие элементы в виде подпружиненных иглы и втулки, управляющий подпружиненный клапан между управляющей полостью над запирающими элементами и полостью управляющего клапана, гидроаккумулятор системы топливоподачи высокого давления с клапаном регулирования давления, соединенный с форсункой через канал с дросселем с управляющей полостью над запирающими элементами и через канал без дросселя, соединенный с полостью под запирающими элементами, топливный насос высокого давления, топливный бак, топливный фильтр, соединенные между собой и гидроаккумулятором высокого давления, блок электронного управления, соединенный с обмоткой управления управляющего клапана, отличающееся тем, что форсунка выполнена гидроэлектроуправляемой, а устройство дополнительно снабжено блоком управления подачи топлива, состоящим, как минимум, из одного профилированного кулачка на гидроэлектроуправляемую форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, платформы с установленными на ней копиром, взаимодействующим с профилированным кулачком, и плунжером, взаимодействующим с гидроцилиндром, установленном на основании с отверстием и соединенным с гидроэлектроуправляемой форсункой и ее управляющей полостью над управляющим клапаном гидравлически, пружины, установленной между платформой и основанием, дополнительного аккумулятора низкого давления с клапаном регулирования давления, соединенного на входе с управляющей полостью над управляющим клапаном форсунки, а на выходе - с топливным насосом высокого давления, клапан регулирования давления гидроаккумулятора низкого давления соединен с блоком электронного управления электрически.

7. Устройство для управления подачей топлива, включающее управляемую форсунку, содержащую распылитель с двумя уровнями отверстий, запирающие элементы в виде иглы и втулки, управляющий клапан между управляющей полостью над запирающими элементами и полостью управляющего клапана, гидроаккумулятор системы топливоподачи высокого давления с клапаном регулирования давления, соединенный с форсункой через канал с дросселем с управляющей полостью над запирающими элементами и через канал без дросселя, соединенный с управляющей полостью под запирающими элементами, топливный насос высокого давления, топливный бак, топливный фильтр, соединенные между собой и гидроаккумулятором высокого давления, блок электронного управления, соединенный с клапаном регулирования давления гидроаккумулятора высокого давления, отличающееся тем, что форсунка выполнена гидроуправляемой с запирающими элементами без пружин и с управляющим клапаном без пружины, а устройство дополнительно снабжено блоком управления подачи топлива, состоящим, как минимум, из одного профилированного кулачка на гидроуправляемую форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, подвижной платформы с установленными на ней копиром, взаимодействующим с профилированным кулачком, и плунжером, взаимодействующим с гидроцилиндром, установленном на основании с отверстием и соединенным с гидроуправляемой форсункой и ее управляющей полостью над управляющим клапаном гидравлически, пружины, установленной между платформой и основанием, дополнительного аккумулятора низкого давления с клапаном регулирования давления, соединенного на входе с управляющей полостью над управляющим клапаном форсунки, а на выходе - с топливным насосом высокого давления, клапан регулирования давления гидроаккумулятора низкого давления соединен с блоком электронного управления электрически.