Система топливоподачи для дизельного двигателя внутреннего сгорания
Изобретение может быть использовано в топливной аппаратуре дизелей с электрическим управлением топливоподачи. Технический результат заключается в улучшении топливной экономичности и снижении токсичности отработавших газов. Система топливоподачи для дизельного двигателя внутреннего сгорания содержит плунжерный насос высокого давления с объединенной полостью впуска-отсечки и нагнетательной полостью, с наполнительным клапаном, размещенным в топливопроводе связи полости впуска-отсечки с линией низкого давления. Форсунка закрытого типа с управляемым нагружением иглы, в корпусе установлен распылитель и запорная игла, размещенная с образованием надыгольной полости в корпусе и подыгольной полости в распылителе. Запорный элемент размещен в расточке верхней части корпуса, ограничивающей надыгольную полость, с возможностью вертикального перемещения. Нагнетательный топливопровод сообщает нагнетательную полость насоса и подыгольную полость форсунки. Дополнительный трубопровод подключен с одной стороны к запорному элементу. Единый блок управления и датчики параметров работы двигателя связаны между собой. Запорный элемент выполнен в виде золотника, установленного с возможностью скольжения вдоль образующей расточки, и снабжен его электромагнитным средством для перемещения и средством для регулирования хода, а также упругим средством для смещения его в верхнее положение и ограничителем его подъема вдоль образующей расточки. Дополнительный топливопровод с другой стороны сообщен с нагнетательным топливопроводом, наполнительный клапан выполнен с электромагнитным приводом. Форсунка снабжена перепускным клапаном, сообщающим над- и подыгольные полости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к топливной аппаратуре дизелей с электрическим управлением топливоподачи.
Уже известна топливовпрыскивающая система дизеля, содержащая форсунку, над иглой которой предусмотрена полость, а подыгольное пространство связано трубопроводом с плунжерным насосом при помощи нагнетательного клапана, причем полость и подыгольное пространство соединены каналом, в котором установлен перепускной клапан. Указанная система позволяет ограничивать давление над иглой величиной остаточного давления в трубопроводе, увеличить срок службы распылителей благодаря созданию под иглой заданного остаточного давления, препятствующего проникновению газов в подыгольное пространство в начальный и конечный период движения иглы на всех режимах работы дизеля, а также ликвидировать сухое трение между иглой и корпусом распылителя благодаря наличию топлива под давлением под и над иглой /А.С. СССР 464211, F 02 M 47/00, 1972 г./. Давление в гидрозапорной полости поддерживается перепускным клапаном и может быть отрегулировано затяжкой пружины этого клапана и его регулировочным винтом /А.С. СССР 244005, F 02 М 47/00, 1968 г./. Недостаток известных конструкций заключается в трудности регулирования и поддержания необходимого давления в гидрозапорной полости. Известна также топливовпрыскивающая система для двигателя внутреннего сгорания, содержащая источник постоянного давления топлива, усилитель давления, подключенный приводной полостью через управляемый клапан к источнику постоянного давления топлива, форсунку с гидроуправляемой подпружиненной иглой, надыгольной запорной и подыгольной полостями, орган управления впрыском, выполненный в виде управляемого запорного элемента, выполненного с электромагнитным приводом, связанным с блоком управления и установленного в линии связи управляющей полости клапана со сливной гидролинией, причем в исходном состоянии управляемый клапан открыт и приводная полость заполнена топливом /А.С. СССР 1671938, F 02 М 47/00, 1988 г.; А.С. СССР 2059865, F 02 M 47/00, 1993 г.; WO 95/21999, F 02 М 47/00, 1995 г./. Указанная система позволяет уменьшить расход топлива на привод, но недостаточно оптимизирует параметры впрыска. Наиболее близкой к предлагаемой системе топливоподачи по технической сущности и достигаемому результату является система, содержащая линию низкого давления, плунжерный секционный насос высокого давления с полостями впуска-отсечки и нагнетательной, с наполнительным клапаном, размещенным в топливопроводе связи объединенной полости впуска с линией низкого давления, форсунку закрытого типа с управляемым нагружением иглы, в корпусе которой установлен распылитель и запорная игла, размещенная с образованием надыгольной полости в корпусе и подыгольной полости в распылителе, нагнетательный трубопровод, сообщенный с одной стороны с полостью впуска-отсечки, а с другой стороны - с надыгольной полостью через запорный элемент, размещенный в цилиндрической расточке ее верхней части с возможностью вертикального перемещения, причем система также содержит дополнительный трубопровод, сообщающий полость впуска-отсечки с надыгольной полостью форсунки /А. С. СССР 1629587, F 02 М 59/44, 1988 г./. Указанная система топливоподачи позволяет увеличить интенсивность впрыскивания, однако наличие дополнительного трубопровода, подключенного к впускной - отсечной полости, негативно скажется на наполнении надплунжерной полости и, следовательно, приведет к межцикловой нестабильности и неравномерности подачи топлива по цилиндрам. Кроме того система-прототип не позволяет улучшить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов из-за невозможности управления углом опережения впрыскивания топлива, и давлением впрыскивания путем изменения давления гидрозапора - давления топлива в надыгольной полости. Задачей изобретения является улучшение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов дизеля путем управления процессом впрыскивания топлива. Для достижения поставленной задачи с указанным техническим результатом система топливоподачи для дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащая линию низкого давления, плунжерный секционный насос высокого давления с объединенной полостью впуска-отсечки и наполнительной полостью, с наполнительным клапаном, размещенным в топливопроводе связи полости впуска-отсечки с линией низкого давления, форсунку закрытого типа с управляемым нагружением иглы, в корпусе которой установлен распылитель и подпружиненная запорная игла, размещенная с образованием надыгольной полости в корпусе и подыгольной полости в распылителе, запорный элемент, размещенный в расточке верхней части корпуса, ограничивающей надыгольную полость, с возможностью вертикального перемещения, нагнетательный топливопровод, сообщающий нагнетательную полостъ насоса и подыгольную полость форсунки, и дополнительный топливопровод, подключенный с одной стороны к запорному элементу, согласно изобретению система дополнительно снабжена единым блоком управления и датчиками параметров работы двигателя, связанными с ним, запорный элемент выполнен в виде золотника, установленного с возможностью скольжения вдоль образующей расточки, снабженного электромагнитным средством для его перемещения и связанным с ним средством для регулирования хода, а также упругим средством для смещения его в верхнее положение и ограничителем его подъема вдоль образующей расточки, дополнительный топливопровод с другой стороны подключен к нагнетательному топливопроводу, причем наполнительный клапан выполнен с электромагнитным приводом, а форсунка снабжена перепускным клапаном, сообщающим надыгольную и подыгольную полости. В качестве датчиков параметров работы двигателя могут быть использованы датчики числа оборотов коленчатого вала двигателя, величины хода золотника, положения органа управления системы топливоподачи. Блок управления может быть связан с электромагнитными средствами перемещения золотника и регулирования его хода, с электромагнитным приводом наполнительного клапана и с датчиками. Блок управления может быть выполнен электронным. Величина максимального хода золотника до ограничителя его подъема может быть определена по следующей зависимости


где, например, если


Vи - объем надыгольной полости равен 3000 мм3,
[F] - допустимая сала, действующая на запорную иглу при ее посадке, равна 800 Н. Fnn - сила предварительной затяжки пружины запорной иглы равна 50 Н,
fз - площадь поперечного сечения золотника равна 28,3 мм2,

fи - площадь поперечного сечения запорной иглы равна 28,3 мм2,
то максимальная величина хода золотника до ограничителя его подъема будет равна

Предлагаемое техническое решение является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо. Применение предлагаемой совокупности существенных признаков в автомобильных двигателях позволит улучшить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов.
Формула изобретения

где hз.mах - максимальная величина хода золотника до ограничителя его подъема, мм;

Vи - объем надыгольной полости, мм3;
[F] - допустимая сила, действующая на запорную иглу при ее посадке, Н;
Fп.п - сила предварительной затяжки пружины запорной иглы, Н;
fз - площадь поперечного сечения золотника, мм2;
fи - площадь поперечного сечения запорной иглы, мм2.
РИСУНКИ
Рисунок 1