Аккумуляторная система топливоподачи

(51)02 47/00,23 37/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Марковский Александр Борисович Маньшин Геральд Григорьевич Дробышевский Чеслав Брониславович Тихомиров Василий Леонтьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Аккумуляторная система топливоподачи, содержащая топливный насос высокого давления с механизмом регулирования подачи топлива и датчиком давления, аккумуляторный трубопровод с подключенными к нему форсунками, а также подкачивающий насос,сливной клапан, фильтр тонкой очистки, систему гидролиний, отличающаяся тем, что аккумуляторная система топливоподачи дополнительно снабжена поршневым мультипликатором усиления давления топливного насоса, связанным, через аккумуляторный трубопровод, с форсунками, снабженными электрогидравлическими распределителями и через механизм регулирования подачи топлива - с топливным насосом высокого давления, система снабжена также электромагнитным устройством, выполненным в виде диска с выступом и датчиками, причем упомянутые датчики электрически связаны с электрогидравлическими распределителями форсунок, а диск с выступом кинематически связан с коленчатым валом двигателя.(56) 1. Топливная аппаратура дизелей нового поколения // За рулем. - 2002. -10. - С. 64-66. Предлагаемое техническое решение относится к системам подачи топлива, в частности к аккумуляторным топливным системам дизельных двигателей автомобиля. Применение автомобильных дизелей обусловлено современными требованиями экономии топлива и повышенными экологическими требованиями, предъявляемыми к транспортным средствам. Широко известны аккумуляторные топливные системы с применением электронного управления, в частности системы коммон-реил фирмы Бош, которые не только регулируют величину и подачу топлива, но и управляют характеристикой и давлением впрыска. Ближайшим к предлагаемому техническому решению (прототип) является аккумуляторная система топливоподачи коммон рейл фирмы Бош 1. Система содержит топливный насос высокого давления, связанный с аккумуляторным трубопроводом и форсунками, и механизм регулирования подачи топлива, в виде дросселя со сливным или редукционным клапаном. С помощью этого механизма регулируется производительность топливного насоса высокого давления. Система также содержит топливоподкачивающий насос со сливным клапаном и фильтром тонкой очистки, топливный бак, гидролинии, связывающие элементы топливной системы, микропроцессор и комплект датчиков, измеряющих давление, температуру и другие параметры двигателя. Недостатком описанной системы является наличие дополнительных затрат мощности двигателя на привод топливного насоса высокого давления. Это обусловлено тем, что дизельные двигатели автомобилей работают в широком диапазоне мощностей, например от 100-120 квт, необходимых для обеспечения скорости свыше 120 км/ч, развиваемой на трассе, до 6-8 квт при движении по городу со скоростью 60 км/ч и менее, что обеспечивается за счет соответствующего уменьшения в 5-8 раз подачи топлива. При работе дизельного двигателя на полной мощности и на частичных нагрузках разность между максимальной и минимальной подачами топливного насоса высокого давления соответственно может достигать 0,2 л/мин, что при давлении Р 1500 кг/см 2 составит величину дополнительной затраты мощности в размере 6-8 от полезной мощности, затрачиваемой на преодоление дорожного сопротивления. Кроме того, применение специального оборудования значительно удорожает и усложняет использование данной системы. Задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение затрат мощности, повышение надежности и упрощение системы топливоподачи за счет повышения точности дозирования топлива и снижения пульсации (перепадов) давления в аккумуляторном трубопроводе. Задача решается следующим образом. Известная аккумуляторная система топливоподачи содержит топливный насос высокого давления с датчиком, контролирующим давление,механизм регулирования подачи топлива, аккумуляторный трубопровод с подключенными к нему топливными форсунками, а также подкачивающий насос, сливной клапан, фильтр тонкой очистки, систему гидролиний. Согласно предлагаемому решению, аккумуляторная система топливоподачи дополнительно снабжена поршневым мультипликатором, увеличивающим давление топливного насоса, связанным через аккумуляторный трубопровод с форсунками, снабженными электрогидравлическими распределителями, и через механизм регулирования подачи топлива - с топливным насосом высокого давления. Система снабжена также электромагнитным устройством передачи сигнала от коленчатого вала двигателя на электрогидравлические распределители форсунок, выполненным в виде диска с выступом и датчиками. Причем датчики упомянутого устройства электрически связаны и взаимодействуют с электрогидравлическими распределителями форсунок, а диск с выступом кинематически связан с коленчатым валом двигателя. Таким образом, предлагаемая 2 1568 система обеспечивает значительное уменьшение затрат мощности двигателя на привод насоса высокого давления, значительно повышает надежность системы, так как повышается точность дозирования топлива за счет снижения пульсации (перепадов) давления в аккумуляторном трубопроводе за счет работы поршневого мультипликатора. Кроме того,предлагаемая система позволяет применять унифицированное оборудование вместо дорогостоящего специального, такого как, например, топливный насос высокого давления. На чертеже представлена схема предлагаемой аккумуляторной системы топливоподачи. Система включает топливный насос 1 высокого давления, который снабжен механизмом 2, регулирования подачи топлива. Топливный насос 1, через нагнетательную гидролинию 3 высокого давления, сообщается с поршневым мультипликатором 4, который, в свою очередь, через нагнетательную гидролинию 5 связан с аккумуляторным трубопроводом 6 и топливными форсунками 7, снабженными электрогидравлическими распределителями 8. Топливоподкачивающий насос 9 с фильтром тонкой очистки 10 и сливным клапаном 11 связан с топливным баком 12 и, через сливную гидролинию 13 низкого давления, - с мультипликатором 4. Предлагаемая аккумуляторная система топливоподачи снабжена также устройством, выполненным в виде диска 14, снабженным выступом 15,взаимодействующим с бесконтактными датчиками 16, число которых соответствует числу цилиндров двигателя и электрически связанных с соответствующими электрогидравлическими распределителями 8 форсунок 7. Датчики 16 взаимодействуют с диском 14, вращающимся от коленчатого вала 17. Давление в нагнетательной гидролинии 3 высокого давления контролируется датчиком 18, преобразующим величину давления в пропорциональный электрический сигнал. Работу предлагаемой системы можно описать на примере работы трехцилиндрового двухтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания. При вращении коленчатого вала 17 приводится во вращение топливный насос 1 высокого давления и топливоподкачивающий насос 9. Они могут быть снабжены автономным приводом, например от электродвигателя. При запуске двигателя (на схеме не показан) максимальный рабочий объем топлива топливного насоса 1 обеспечивается с помощью механизма 2. При вращении топливоподкачивающего насоса 9 он всасывает топливо из топливного бака 12 и пропускает через фильтр тонкой очистки 10, при этом в сливной гидролинии 13 низкого давления и на входе в топливный насос 1 создается избыточное давление (подпитка), Рп 0,5-1,0 Мпа. Сливной клапан 11 ограничивает давление Рп, отправляя излишнее количество топлива в бак 12. Это происходит за счет того, что производительность топливоподкачивающего насоса 9 превышает максимальный расход топлива форсунками 7. Аналогично в предпусковом режиме топливный насос 1 создает высокое давление 115-22 Мпа в нагнетательной гидролинии 3 высокого давления, которое устанавливается с помощью механизма 2, регулирующего рабочий объем топливного насоса 1. Тогда при отсутствии расхода топлива в нагнетательной гидролинии 3 высокого давления,регулирующий элемент, выполненный в виде наклонного диска в топливном насосе 1 (на чертеже обозначен стрелкой), уходит на уменьшение угла наклона, относительно оси вращения топливного насоса 1, обеспечивая, тем самым, снижение его рабочего объема до минимального значения. При этом вся производительность топливного насоса 1 расходуется на утечки. Высокое давление 122 Мпа, развиваемое топливным насосом 1, возвращаемое в механизм 2, воздействует на регулирующий элемент, выполненный в виде наклонного диска топливного насоса 1 (на чертеже обозначен стрелкой) в направлении изменения его угла наклона, а значит и изменения рабочего объема топлива в насосе 1. При снижении давления в нагнетательной гидролинии 3 высокого давления до заданной величины, например, до Р 20 Мпа, срабатывает механизм регулирования 2, положение регулирующего органа в виде наклонного диска фиксируется и соответствует, например, минимальной подаче топлива насосом 1. 3 1568 Запуск и последующая работа двигателя осуществляется после поочередного синхронного (в соответствии с порядком работы цилиндров) поступления электрических сигналов с датчиков 16 на электрогидравлические распределители 8 форсунок 7. Во время прохождения выступа 15, расположенного на вращающемся от коленчатого вала 17, диске 14,упомянутый выступ взаимодействует с датчиками 16, расположенными в приведенном примере под углом 120 в соответствии с порядком работы двухтактного трехцилиндрового дизельного двигателя. В результате поступления электрических сигналов на электрогидравлические распределители 8, в соответствии с порядком работы форсунок 7,распределители 8 занимают позицию, при которой высокое давление 1 с помощью поршневого мультипликатора 4 усиливается в нагнетательной гидролинии 5, аккумуляторном трубопроводе 6 и форсунках 7 до величины Р 21200 Мпа, где 10 - коэффициент усиления, рассчитанный для поршневого мультипликатора 4. В результате повышения расхода топлива в аккумуляторном трубопроводе 6 давление 2 в нем начинает снижаться и с помощью поршневого мультипликатора 4, топливо вытесняется из трубопровода 6 и под этим высоким давлением Р 2 поступает в нагнетательную гидролинию 5. Одновременно происходит вытеснение топлива в сливную гидролинию 13 низкого давления, а в поршневой мультипликатор 4 направляется топливо под высоким давлением 1 из нагнетательной гидролинии 3 высокого давления. Давление системы постоянно контролируется датчиком 18. Регулирование количества впрыскиваемого топлива форсунками 7 осуществляется за счет изменения высокого давления 1 и пропорционального ему давления 21 в аккумуляторном трубопроводе 6, развиваемого топливным насосом 1 и временем впрыска топлива в форсунки 7. Высокое давление 1 изменяется в результате соответствующего изменения электрического сигнала, поступающего от механизма 2, регулирующего рабочий объем топливного насоса 1 высокого давления. Изменение времени впрыска достигается регулированием продолжительности электрических сигналов, поступающих от датчиков 16 на электрогидравлические распределители 8 форсунок 7, например, с помощью дополнительной индуктивности в электрической цепи. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.