Система впрыска топлива для двигателя внутреннего сгорания

О П И С А Н И-Е. ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскииСоциал истицескихРеспублик(23) Приорите 6.7 асударстеенныи комитеСовета Иинистраа СССРаа делам изааретенийи открытий(72) Авторы изобретени еклер, Хаинрих Кнап ерма и Геанная фирмаош ГмбХ(71) Заявит 4) СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИзобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам впрыска топлива.Известны системы впрыска топлива для двигателя внутреннего сгорания, содержащие установленные на впускном трубопроводе форсунки, -соединенные с напорной магистралью, размещенные во впускном трубопроводе дроссельную заслонку и заслонку регулятора с пластиной, размещенной на рычаге, дозирующий клапан, регулирующий орган которого установлен в напорной магистрали и снабжен поршнем, противолежащим соединению регулируюшего органа с рычагом пластины и расположенным в рабочей камере корпуса, подключенной к напорной магистрали и соединенной со сливной магистралью через перепускной клапан, связанный с датчиком режима работы двигателя, например содержания кислорода в отработанных газах, и выполненные в корпусе дозирующего клапана мембранные клапаны с двумя рабочими полостями, первые из которых соединены с трубопроводами подвода топлива к форсункам, а вторые - с напорной магистралью (1. Однако такие системы не обеспечивают точного дозирования подачи топлива при различных режимах работы, в связи с чем не достигается полное сгорание топлива в цилиндрах двигателя, и отрдботаннье газы имеют токсичные компоненты.Цель изобретения является снижение токсичности отработанных газов. Это достигается тем, что в предлагаемой системе впускной трубопровод выполнен с основным и дополнительным коллекторами, основной нз которых, подключенный к рабочим камерам двигателя, снабжен форсункой, соединенной с первой рабочей полостью одного из мембранных клапанов, вто О рая рабочая полость которого связана со сливной магистралью через установленный в ней сливной клапан, имеющий регулирующий элемент, а дополнительный коллектор, подключенный к форкамерам, снабжен патрубками с установленными на них форсунками, соединенными с первыми рабочими полостями остальных мембранных клапанов, вторые рабочие полости которых связаны со сливной магистралью через дополнительный сливной клапан с регулирующим элементом.Кроме того, сливные клапаны снабжены здпорными органами с дифференциальными поверхностями, а регулирующие элементы сливных клапанов выполнены в виде пружин, снабженных подвижными опорными тарелками, связаннымп с кулачком, кинематически соединен ным с приводом дроссельной заслонки.На чертеже схематично показана описываемая система.В системе впрыска топлива для форкамерного двигателя 1 внутренного сгорания с искровым зажиганием воздух поступает от воздухоочистителя (на чертеже не показан) во впускной трубопровод, образованный патрубком 2, диффузором 3, соединительным шлангом 4, вторым патрубком 5, который соединен с основным коллектором 6, подключенным при помощи каналов 7 к рабочим камерам (на чертеже не показаны) цилиндров двигателя, и дополнительным коллектором 8, подключенным при помощи патрубков 9 к форкамерам (на чертеже не показаны) двигателя. В диффузоре 3 установлена пластина 10 заслонки регулятора. Пластина 1 О перемещается в диффузоре 3 пропорционально массе воздуха, проходящего через впускной трубопровод. Пластина 10 установлена на рычаге 11, размещенном на оси 12. Рычаг 11 своим выступом 13 воздействует на регулирующий орган 14 дозирующего клапана, выполненный в виде золотника. Регулирующий орган 14 со стороны, противолежащей упору 15 для выступа 13, снабжен поршнем 16,установленным в рабочей камере 17 корпуса 18 дозирую- щего клапана.Топливо от электроприводного насоса (на чертеже не показан) подается из бака 19 в напорную магистраль 20, которая имеет патрубок 21 с установленным в нем редукционным клапаном 22, обеспечивающим перепуск топлива обратно в бак 19 при избыточном давлении в напорной магистрали.Дозирующий клапан обеспечивает регулирование подачи топлива при постоянном перепаде давления, поддерживаемом мембранными клапанами, выполненными в корпусе 18 и крышке 23 дозирующего клапана. Мембранные клапаны образованы мембраной 24, закрепленной между корпусом 18 и крышкой 23, и патрубками 25 и 26, закрепленными в корпусе 18. Мембрана 24 с патрубком 25 образует первый мембранный клапан, а с патрубком 26 - второй мембранный клапан. Патрубок 25 соединен при помощи трубопровода 27 с форсункой 28, установленной на основном коллекторе 6, а патрубок 26 при помощи трубопровода 29 соединен с форсункой 30, установленной на одном из патрубков 9 дополнительного коллектора 8, (Количество вторых мембранных клапанов выполняется равным количеству форкамер двигателя, хотя на чертеже показан только один второй мембранный клапан).Напорная магистраль 20 соединена с каналом 31, имеющим выход в зоне кольцевой выточки 32 на регулирующем органе 14 дозирую- щего клапана, Регулирующий орган 14 своим поршнем 16 обеспечивает в той или иной степени перекрытие радиальных прорезей 33, соединенных при помощи каналов 34 с первыми рабочими полостями 35 и 36 соответственно первого и второго мембранных клапанов. Первые рабочие полости 35 и 36 мембранных клапанов выполнены на стороне патрубков 25 и 26.Напорная магистраль 20 соединена с трубопроводом 37, который через патрубок 38, имеющий гидравлический дроссель 39, подключен к второй рабочей полости 40 первого мембранного клапана, а через патрубок 41, имеющийгидравлический дроссель 42, подключен к второй рабочей полости 43 второго мембранного5клапана Одновременно трубопровод 37 соединен с выполненной в корпусе 44 сливных клапанов камерой 45.Напорная магистраль 20 через труоопровод46 соединена с рабочей камерой 17 поршня16 дозирующего клапана. Трубопровод 46 снабжен гидравлическим дросселем 47 и перепускным клапаном, ооразованным закрепленными вкорпусе 48 мембраной 49 и патрубком 50, спружиной 51 и электромагнитной системой 52.Патрубок 50 перепускного клапана при помощитрубопровода 53 подключен к сливной магист 15 рали 54,Сливная магистраль 54 при помощи трубопроводов 55 и 56 соединена с основным идополнительным сливными клапанами. Основной сливной клапан образован закрепленноймежду крышкой 57 и корпусом 44 мембраной58 и закрепленным в крышке 57 патрубком 59,который подключен к трубопроводу 55. Полость60 между мембраной 58 и крышкой 57 припомощи трубопровода 61 соединена со второйрабочей полостью 40 первого мембранного клапана. Мембрана 58 нагружена с обеих сторонусилием пружин 62 и 63, первая из которыхопирается на крышку 57, а вторая - на опорную тарелку 64. Дополнительный сливной клапан образован закрепленной между крыпкой65 и корпусом 44 мембраной 66 и закрепленнымЗО в крышке патрубком 67. Полость 68 междумемораной 66 и крышкой 65 при помощи труоопровода 69 соединена со вторыми рабочимиполостями 43 всех вторых мембранных клапанов. Мембрана 66 нагружена с обеих сторонусилием пружин 70 и 71, первая из которыхопирается на крышку 65, а вторая - на опорную тарелку 2. Камера 73, образованная мембраной 66 и корпусом 44, при помощи отверстий74 сообщена с камерой 45, подключенной ктру бопровод 37.,щ Опорные тарелки 64 и 72 выполнены подвижными, образуя регулирующие элементыосновного и дополнительного сливных клапанов, и соединены с кулачком 75 соответственночерез толкатели 76 и 77. Кулачок 75 через тяги78 кинематически связан с педалью акселерато 45ира 79, являющеися управляющим органом двигателя.Форсунка 28 размещена в зоне сужения80 основного коллектора 6. Сужение 80 выполнено в виде сопла Лаваля, а во впускномтрубопроводе установлена дроссельная заслонка (на чертеже не показана), расположеннаядо разделения на основной 6 и дополнительный8 коллекторы и кинематическн связанная спедалью акселератора 79.Система работает следующим образом.55 При работающем двигателе топливо насосом из бака 19 подается по напорной магистрали 20 к дозирующему клапану. Одновременнопо впускному трубопроводу воздух засасывается в цилиндры двигателя, отклоняя пластину6010 от исходного положения. В соответствии сперемещением пластины 10 рычагом 11 переме 598576Фор,цгг.а изобретеюп 45 50 55 Ю шается регулирующий орган 14 лозцруюшсго клапана, который поршнем 16 изменяет проходное сечение радиальных прорезей 33. Количество топлива, проходящего через прорези 33, соответствует положению пластины. Жесткая связь заслонки регулятора с регулирующим органом 14 обеспечивает возможность получения пропорционального соотношения между количеством воздуха и дозированным количеством топлива. Так как двигатель 1 является форкамерным, то требуется дозирование подачи топлива отдельно для рабочих камер ццлцнлра и для форкамер. Г 1 ри этом требования к равномерности распределения смеси по рабочим камерам цилиндров значительно ниже, чем требования к равномерности распределения смеси по форкамерам. Поэтому в основном коллекторе установлена одна форсунка 28, впрыскиваюшая топливо в зоне сужения 80, а в каждую форкамеру топливо подается отдельной форсуцкой 30, расположенной на патрубках 9 и подключенной к одному из вторых мембранных клапанов. При этом подаваемая в форкамеры топливовоздушна я смесь является ооогашенцой, в то время как в рабочие камеры цилиндров двигателя топливовоздушцая смесь подается обелненной. Состав смеси, подаваемой в форкамеры, на режимах полных нагрузок должен обедняться, так как в противном слмчае вс,тедствие обогащения смеси, подаваемой в рабочие камеры цилиндров двигателя, общий состав смеси в цилиндре окажется сильно обогащенным, что приведет цри сгорании топлива к образованию сажи. При регулировании нагрузки двигателя, задаваемой педалью акселератора 79 и положением дроссельной заслонки во впускном трубопроводе, требуется, чтобы топливовоздушцая смесь, полводимая в рабочие камеры цилиндров, имела коэффициент избытка воздуха больше 1 (а ) 1), т. е. была немного обедненной.Регулирование подачи топлива в зависимости от нагрузки обеспечивается поворотом кулачка 75 от педали акселератора 79. Кулачок 75 через толкатели 76 и 77 смешает опорные тарелки 64 и 72, в связи с чем изменяется напряжение пружин 63 ц 71. В результате этого изменяется перепад давления, гггри котором происходит открытие сливных клапанов, т. е. момент отхода мембран 58 и бб от патрубков 59 ц 67. При этом изменение перепада давления лля смещения мембраны 58 вызывает изменение перепада давления открытия в первом мембранном клапане, т. е. смешения мембраны 24 от патрубка 25, а изменение перепала лавленця для смешения мембраны бб вызывает изменение перепала давления открытия соответственно во вторых мембранных клапанах, т. е. смешения мембраны 24 относительно патрубков 26.Изменение пропорциональности между количеством полаваемых топлива и воздуха достигается также изменением силы давления на поршень 16, т. с. возвратного усилия ца пластину 1 О. При этом режим работы двигателя, например состав отработанных газов, замеряется датчиком (на чертеже не показан), который выдает электрический сигнал, усилцваемьгй электрическим блоком (ца чертеже не показан. От 5 10 г 5 2 25 ЗО 35 4 О последнего уцравлякццце импульсы подаются к электромагнитной системе 52 перепускного клапана, измецяюгцей црелварительцое натяжение пружины 51. В связи с этим изменяется давление в трубопроводе 46 вследствие перепуска части топлива по патрубку 50 в слцвную магистраль ц соответственно изменяется лавленце в рабочей камере 17 корпуса 18 дозиругошего клапана. Г 1 оэтому при одном и том же расходе воздуха через впускной трубопровод пластина 1 О вследсгвие изменения возвратной силы смешается на разную величину, в связи с чем изменяется величина открытия радиальных прорезей 33. От последних топливо в отлозированцом количестве направляется по каналам 34 в первые рабочие полости 35 и 36 мембранных клапанов, из которых прц отходе мембраны 24 от патрубков 25 ц 26 подается к форсункам 28 и 30. Формой кулачка 75 залают требуемый перепад давления ца мгехгбраццых клапанах, в связи с чем изменение количества топлива, вцрыскиваемого через форсунку 28, не влияет на изменение количества топлива. впрыскиваемого через форсуцкц 30, есл это изменение регулируется слцвнымц клацацамц. Перспускной клапан обес ечцвает изменение впрыска топлива через все форсунки, Прц этом к электромагнитной системе могут подаваться управляющие импульсы в зависимости от показаний различных датчиков режимов работы двигате,ген.Плоша.гь мембран 58 ц 66, восцринимаюгцих давление топлива. цахоляшегося в камерах 45 и 73, выполнены меньшими плоналей тех же мембран, обращенных к полостям 60 ц 68, ц такими Об)азох этц гехгбрггггы. являонився запорцымц орган:ги с;цгвчых кланаов, выпо,гц."- цы с лцфференциальцымц поверхностями.Такое выполнение предлагаемой системы позволяет обеспечить независимое регулирование подачи тоя гва в рабочцс камеры ццлицлров двигателя ц в форкамеры, в связи с чем достигастся цолача в нцх топлцвовоздушной смеси заданного состава, вслелсгвце чего снижается токсичность отработанных газов.. Систлга впрыска топлива для двигателя вцугреннсго сгорания, преимущественно форкамергюго, содержащая установленные на впускном трубопроводе форсункц, соединенные с напорной магцстралыю, расположенцыс во впуск. цом трубопроводе дроссельную заслонку ц заслонку регулятора с ггластггцой, размещенной на рычаге, лозируюшцй клапан, регугпгрующнй орган которого установлен в напорной магистрали и снабжен поршнем, проч цволежашцм соелинеццю регулирующего органа с рычагом пластины ц расположенным в рабочей камере корпуса, полключеццой к напорной магистрали ц соединенной со сливной магистралью через перепмскцой клаггац, связан цьгн с лсгтчц ком режима работы двигателя, например содержания кислорола в отработанных газах, ц выполненные в корпусе дозцрующе.о клапана мембранные клапаны с лвумя рабочими полостями,598576 78 1 ЛНИИПИ Заказ 1306/54 Тираж 698 Подписное ПП Патент илиа жгород л Проектная 4 первые из которых соединены с трубопроводами подвода топлива к форсункам, а вторые - с напорной магистралью, отличающаяся тем, что, с целью снижения токсичности отработанных газов, впускной трубопровод выполнен с основным и дополнительным коллекторами, основной из которых, подключенный к рабочим камерам двигателя, снабжен форсункой, соединенной с первой рабочей полостью одного из мембранных клапанов, вторая рабочая полость которого связана со сливной магистралью через установленный в ней сливной клапан, имеющий регулирующий элемент, а дополнительный коллектор, подключенный к форкамерам, снабжен патрубками с установленными на них форсунками, соединенными с первыми рабочими полостями остальных мембранных клапанов, вторые рабочие полости которых связаны со сливной магистралью через дополнительный сливной клапан с регулирующим элементом.2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сливные клапаны снабжены запорными органами с дифференциальными поверхностями.3. Система по пп, 1 и 2, отличающаяся тем, что регулирующие элементы сливных клапанов выполнены в виде пружин, снабженных подвижными тарелками, связанными с кулачком.4, Система по п. 3, отличающаяся тем, что кулачок кинематически связан с приводом дроссельной заслонки.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент Франции Мц 2113004, кл. Г 02 Р 3/00, 972.