CS203518B1 - Vstřfcrací zařízení pr.o vstřikování paliva do motorů, zejména naftových motorů - Google Patents

Description

Vynález se týká vstřikovacího zařízení paliva do motorů, zepména naftových motorů, s elektronicko hydraulickou regulací dodávky a vstřikování paliva do motoru.

Dosavadní vstřikovací zařízení sestávají ze vstřikovacího čerpadla, ve kterém se palivo stlačí a dopravuje pomocí vstřikovacího potrubí ke vstřikovačům. Ve vstřikovači je umístěna vstřikovací tryska, přes kterou je palivo vstřikováno do spalovacího prostoru motoru. Vstřikovací čerpadlo, zpravidla pístové, musj přesně dávkovat vstříknuté množství do válce motoru. Toto množství je řízeno ovládací pákou mechanickým nebo hydraulickým regulátorem. Počátek vstřiku bývá pevně stanoven a je dán polohou vačkového hřídele čerpadla vůči klikovému hřídeli motoru. Existují ruční nebo automatické presuvníky vstřiku, které mechanickým způsobem natáčejí vačkovým hřídelem čerpadla vůči klikovému hřídeli motoru a tím mění počátek vstřiku — u automatického přesuvníku v závislosti na otáčkách motoru. Mechanické nebo hydraulické regulátory upravují dodávku čerpadla v závislosti na otáčkách. Výkonnostní regulátor umožňuje nastavení a regulování otáček motoru jistou polohou ovládací páky, omezovači regulátor zajišťuje regulaci volnoběžných otáček motoru a omezuje dodávku čerpadla při překročení maximálních otáček motoru.

Vstřikovací tlak je dán hydraulickými poměry v čerpadle, potrubí, vstřikoví či, trysce, tvarem vačky a rychlosti otáčení vačkového hřídele čerpadla. Pro dané uspořádání vstřikovacího zařízení se nedá při provozu vstřikovacího čerpadla ovlivňovat.

Zákonvstřiku — to jest závislost okamžitého dodávaného množství paliva do motoru na úhlu natočení vačkového hřídele je dán zejména tvarem vačky. Tento zákon vstřiku také nelze ovlivnit při provozu vstřikovacího čerpadla.

Kromě výše uvedených regulátorů bývají na vstřikovací čerpadla montována různá přídavná zařízení a korektory dodávky paliva, které dále upravují dopravní charakteristiku vstřikovacího čerpadla tak, aby se co nejvíce přiblížila požadavkům motoru.

Regulátory a přídavná zařízení značně komplikují celý vstřikovací systém, nehledě k tomu, že pro každý typ motoru musí existovat jiné seřízení, které musí být pracnými a časově náročnými zkouškami zjišťováno. Otázka optimalizace e změny vstřikovacího tlaku a zákona vstřiku je daleko náročnější, poněvadž zpravidla vyža203518 duje změnu vačkového hřídele s jiným tvarem vačky, případně další úpravy zařízení.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vstřikovací zařízení paliva do motorů, zejména naftových motorů s elektronicko hydraulickou regulací cyklové dodávky, počátku vstřiku, vstřikovacího tlaku a zavírání trysky, v závislosti na otáčkách motoru, zatížení motoru, barometrickém tlaku, kouřivosti motoru, které sestává ze středotlakého čerpadla, čističe paliva, redukčního ventilu, vstřikovačů, snímačů sledovaných veličin, elektronického regulátoru, přívodního potrubí, sběrného potrubí, vedení elektrických signálů a hydraulického multiplikátoru, jehož podstatou je, že redukční ventil je opatřen přestavovacím mechanismem a je spojen jednak přívodním kanálem paliva s dávkovacim elektromagnetickým ventilem vstřikovače a jednak ovládací větví s diferenciálním servopístem a hydraulickým multiplikátorem vstřikovače, přičemž elektronický regulátor je elektricky spojen s dávkovacim elektromagnetickým ventilem, s ovládacím elektromagnetickým ventilem a přestavovacím mechanismem redukčního ventilu a dále se snímačem zatížení, snímačem značek, snímačem otáček, snímačem barometrického tlaku, snímačem teploty a se snímačem kouře.

Vstřikovač sestává z hydraulického multiplikátoru vytvořeného z pístu s tvarovým vybráním, válce spojeného spojovacím kanálem s diferenciálním servoválcem, vysokotlakým kanálem se vstřikovací tryskou, dávkovacim kanálem přes zpětný ventil a škrtící clonu s dávkovacim elektromagnetickým ventilem a spojeného přepouštěcím kanálem s akumulačním prostorem vytvořeným v tělese vstřikovače nad jehlou vstřikovací trysky, přičemž odlehčovací prostor diferenciálního servoválce je spojen odlehčovacím kanálem s ovládacím elektromagnetickým ventilem.

Válec hydraulického multiplikátoru má dvě části s rozdílnými průměry, kde horní část válce je opatřena horním zápichem v místě spojovacího kanálu a dolní část válce je opatřena dolním zápichem v místě přepouštěcího kanálu, kde průměr dolní části válce je menší, než průměr horní části válce v poměru 1 : 2 až 1 : 10, přičemž ve válci je suvně uložen píst s rozdílnými průměry, které odpovídají průměrům válce, kde píst je ve své horní části opatřen axiálním kanálem, který je propojen horním příčným otvorem s obvodem pístu a ve své spodní části je opatřen axiálním otvorem, který je propojen spodním příčným otvorem s radiálním vylehčením pístu, přičemž v horní části válce je vytvořen ovládací prostor nad horním čelem pístu a v dolní části válce je vytvořen dávkovači prostor pod spodním čelem pístu.

Diferenciální servopíst má dva rozdílné průměry, kterými je suvně uložen v diferenciálním servoválci, kde průměr horní části diferenciálního servopistu je menší, než průměr jeho dolní části v poměru do 1 : 1,5, přičemž pod spodní částí diferenciálního servopistu v diferenciálním servoválci je vytvořen odlehčovací prostor a v horní části diferenciálního servopistu je vytvořeno radiální vybrání, přičemž diferenciální servopíst je propojen horní větvi přímo a spodní větví přes škrticí průřez s ovládací větví a dále je propojen sběrným potrubím s palivovou nádrží.

Zařízení podle vynálezu umožňuje spolehlivý provoz a komplexní regulaci dodávky i vstřikování paliva do motoru pro dodržení všech požadovaných parametrů s danými závislostmi. Další výhodou proti stávajícím zařízením je možnost rozšíření na víceválcové provedení motorů změnou počtu řízených vstřikovačů. Na zkušebních zařízeních, zejména na zkušebních jednoválcových motorech, přináší zařízení podle vynálezu možnost získání hodnot vstřikovacích parametrů dokonale optimalizovaných podle požadavků motoru. Jelikož veškeé parametry vstřikovacího systému jsou elektronicky řízeny, nebude činit potíže skloubit činnost elektrohydraulicky řízeného vstřikovacího zařízení s výstupem samočinného počítacího stroje, který by vypočítal a optimálně nastavoval parametry vstřiku v závislosti na parametrech zkušebního motoru.

Na připojených obrázcích je znázorněn příklad konkrétního provedení zařízení podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněno celkové schématické uspořádání vstřikovacího zařízení, na obr. 2 je znázorněno uspořádání vlastního vstřikovače ve spojení s redukčním ventilem a čerpadlem.

Vstřikovací zařízení paliva do motorů, zejména naftových motorů, s elektronicko hydraulickou regulací cyklové dodávky, počátku vstřiku, vstřikovacího tlaku a zavíráni trysky, v závislosti na otáčkách motoru, zatížení motoru, barometrickém tlaku, kouřivosti motoru, sestává ze středotlakého čerpadla, čističe paliva, redukčního ventilu, vstřikovačů, snímačů sledovaných veličin, ovládače, elektronického regulátoru, přívodního potrubí, sběrného potrubí, vedeni elektrických signálů a hydraulického multiplikátoru. Redukční ventil 4 je opatřen přestavovacím mechanismem 401 a je spojen jednak přívodním kanálem 501 paliva s dávkovacim elektromagnetickým ventilem 540 vstřikovače 5 a jednak ovládací větví 502 s diferenciálním servopístem 570 a hydraulickým multiplikátorem 516 vstřikovače 5, přičemž elektronický regulátor 8 je elektricky spojen s dávkovacím elektromagnetickým ventilem 540 s ovládacím elektromagnetickým ventilem 560 s přestavovacím mechanismem 401 redukčního ventilu 4 a dále se snímačem zatížení 70, snímačem značek 702, snímačem otáček 703, snímačem barometrického tla2 03518 ku 704, snímačem teploty 705 a se snímačem kouře 708.

Vstřikovač 5 sestává z hydraulického multiplikátoru 518 vytvořeného z pístu 583 s tvarovým vybráním 584, válce 581 spojeného spojovacím kanálem 512 s diferenciálním servopístem 570, vysokotlakým kanálem 510 se vstřikovací tryskou 590, dávkovacím kanálem 507 přes zpětný ventil 550 a škrticí clonu 508 s dávkovacím elektromagnetickým ventilem 540 a spojeného přepouštěcím kanálem 511 s akumulačním prostorem 591 vytvořeným v tělese vstřikovače 5 nad jehlou 593 vstřikovací trysky 593.

Válec 581 má dvě části s rozdílnými průměry, kde horní část válce 581 je opatřena horním zápichem 805 v místě spojovacího kanálu 512 a dolní část válce 581 je opatřena dolním zápichem 583 v místě přepouštěcího kanálu 511, kde průměr dolní části válce 581 je menší než průměr horní části válce 581 v poměru 1 : 2 až 1 : 10, přičemž ve válci 581 je suvně uložen píst 580 s rozdílnými průměry, které odpovídají průměrům válce 581, kde píst 580 je ve své horní části opatřen axiálním kanálem 513, který je propojen horním příčným otvorem

514 s obvodem pístu 580 a ve své spodní části je opatřen axiálním otvorem 58S, který je propojen spodním příčným otvorem

515 s radiálním vylehčením 582 pístu 580, přičemž v horní části válce 581 je vytvořen ovládací prostor 585 nad horním čelem 808 pístu 580 a v dolní části válce 581 je vytvořen dávkovači prostor 509 pod spodním čelem 807 pístu 580.

Diferenciální servopíst 570 má dva rozdílné průměry, kterými je suvně uložen v diferenciálním servoválci 808, kde průměr horní části diferenciálního servopístu 570 je menší, než průměr jeho dolní části v poměru do 1 : 1,5, přičemž pod spodní částí diferenciálního servopístu 570 v diferenciálním servoválci 808 je vytvořen odlehčovací prostor 506 a v horní části diferenciálního servopístu 570 je vytvořeno radiální vybrání 571, přičemž diferenciální servopíst 579 je propojen horní větví 504 přímo a spodní větví 503 přes škrticí průřez 505 s ovládací větví 502 a dále je propojen sběrným potrubím 10 s palivovou nádrží 1.

Vstřikovací zařízení obsahuje dále středotlaké čerpadlo 2, čistič paliva 3, ovládač 8 a přívodní potrubí 9.

Funkce zařízení pro vstřikování paliva podle vynálezu je následující. Z palivové nádrže 1 je středotlakým čerpadlem 2 čerpáno palivo a dopravováno přes čistič paliva 3 a redukční ventil 4 přívodním potrubím 9 k jednotlivým vstřikovačům 5. Ve vstřikovači 5 se palivo větví na dvě části. Na část určenou pro ovládání hydraulického multiplikátoru 518 a část určenou pro vstřik do motoru. Středotlaké čerpadlo 2 je poháněno od klikového hřídele motoru. Od klikového hřídele motoru nebo od hřídele středotlakého čerpadla 2 jsou snímány otáčky motoru snímačem otáček 703 a značky základního nastavení počátku vstřiku snímačem značek 702. Signály ze snímače otáček 703 a snímače značek 702 jsou vedeny do elektronického regulátoru 8, s kterým jsou snímače elektricky spojeny. Do elektronického regulátoru 8 je také zaveden signál z ovládače 6, u vozidlového motoru se ovládačem rozumí pedál akcelerátoru. V elektronickém regulátoru 8 jsou naprogramovány závislosti počátku vstřiku, velikost dodávky a velikost vstřikovacího tlaku na otáčkách a zatížení motoru. Kromě toho mohou do elektronického regulátoru 8 vstupovat signály ze snímače teploty 705, snímače barometrického tlaku 704, snímače kouře 708 apod. V elektronickém regulátoru 8 je provedeno vyhodnocení a porovnání snímaných hodnot s hodnotami naprogramovanými a výsledky jsou zpracovány do signálů přivedených elektrickým vedením k elektromagnetickým ventilům vstřikovačů 5 a to k ovládacímu elektromagnetickému ventilu 580, který řídí počátek vstřiku paliva a k dávkovacímu elektromagnetickému ventilu 540, který řídí dobu plnění válce 581 hydraulického multiplikátoru 516 a tím i velikost vstřikovaného množství paliva do motoru. S elektronickým regulátorem 8 je elektricky spojen a řízen i přestavovací mechanismus 401 redukčního ventilu 4, který nastavuje velikost redukovaného tlaku paliva přiváděného ke vstřikovači 5 a tím i velikost vstřikovacího tlaku. Vstřikovací tlak je dán velikostí redukovaného tlaku a diferenciálním poměrem ploch horního čela pístu 808 k ploše spodního čela pístu 807.

Princip a funkce vlastního vstřikovače 5 elektrohydraulicky řízeného vstřikovacího zařízení pro naftové motory je následující. Palivo přiváděné přívodním potrubím 9 ke vstřikovači 5 se ve vstřikovači 5 větví na část určenou ke vstřikování do motoru přiváděnou přívodním kanálem 501 k dávkovacímu elektromagnetickému ventilu 549 a na část určenou pro ovládání hydraulického multiplikátoru 516 přiváděnou ovládací větví 502 k diferenciálnímu servoválci 808. Funkci elektrohydraulicky řízeného vstřikovače 5 lze rozdělit na dvě pracovní fáze — na plnění válce 581 hydraulického multiplikátoru 516 a na vlastní výstřik paliva do motoru. V mezidobě po výstřiků paliva a před plněním válce se zařízení nachází v následující poloze. V přívodním kanále 501 i ovládací větvi 502 je palivo pod redukovaným tlakem odpovídajícím nastavení redukčního ventilu 4, ovládací elektromagnetický ventil 580 i dávkovači elektromagnetický ventil 549 jsou uzavřeny, redukovaný tlak paliva působící na čela diferenciálního servopístu 570 má stejnou velikost, ale v důsledku rozdílných velikostí ploch čel diferenciálního servopístu 580 je tento přesunut do své horní polohy, čímž je spojovací kanál 512 přes radiální vybrání 571 propojen se sběrným potrubím 10.

První fáze, plnění válce 581, začíná okamžikem předání elektrického signálu z elektronického regulátoru 8 do dávkovacího elektromagnetického ventilu 540. Tímto se dávkovači elektromagnetický ventil 540 otevírá a vpouští palivo z přívodního kanálu 501 do dávkovacího kanálu 507 a odtud přes škrticí clonu 508 a zpětný ventil 550 do dávkovacího prostoru 509 pod pístem 580 hydraulického multiplikátoru 516. Působením tlaku dávkovaného paliva na spodní čelo pístu 807 se píst 580 zvedá a současně vytlačuje hnací palivo z ovládacího prostoru 585 přes axiální kanál 513, horní příčný otvor 514, spojovací kanál 512 a radiální vybrání 571 do sběrného potrubí 10, jímž je palivo odvedeno do palivové nádrže 1. Dávkovači prostor 509 pod pístem 580 je ve spodní poloze pístu 580 propojen přes axiální otvor 586, spodní příčný otvor 515, radiální vybrání 582 a spojovací kanál 512 s akumulačním prostorem 591 nad jehlou 593. Stále je dávkovači prostor 509 spojen vysokotlakým kanálem 510 se vstřikovací tryskou 590. Otvírací tlak vstřikovací trysky 590 je vyšší než redukovaný tlak dávkovaného paliva, proto jehla 593 zůstává v sedle a vstřikovací tryska 590 je uzavřena. Množství paliva dopraveného do dávkovacího prostoru 509 je úměrné dávce paliva, jež má být vstříknuto do motoru a toto množství je úměrné době plnění dávkovacího prostoru 509, to je době otevření dávkovacího elektromagnetického ventilu 540. Škrticí clona 508 je kalibrována a má menší průtočný průřez než je průřez v sedle dávkovacího elektromagnetického ventilu 540, což spolu s dobou otevření dávkovacího elektromagnetického ventilu 540 zaručuje přesné dávkování paliva dopraveného do dávkovacího prostoru 509.

Přerušením elektrického spojení elektronického regulátoru 8 s dávkovacím elektromagnetickým ventilem 540 se tento dávkovači elektromagnetický ventil 540 uzavírá a tím ukončí dávkování paliva do dávkovacího prostoru 509.

Druhou pracovní fází vstřikovače 5 je vlastní výstřik paliva. Časově situovaný elektrický signál přivedený z elektronického regulátoru 8 k ovládacímu elektromagnetickému ventilu 560 provede jeho otevření. Otevřením ovládacího elektromagnetického ventilu 560 je ovládací palivo z odlehčovacího prostoru 506 pod diferenciálním servopístem 570 přes odlehčovací kanál 517 přepuštěno do sběrného potrubí 10 a odtud do palivové nádrže 1. Průtočný průřez sedla ovládacího elektromagnetického ventilu 560, škrticího průřezu 505 a plošné poměry čelních ploch diferenciálního servopístu 570 jsou dimenzovány tak, aby po otevření ovládacího elektromagnetického ventilu 560 v důsledku poklesu tlaku ovládacího paliva v odlehčovacím prostoru 506 nastal pohyb diferenciálního servopístu 570 směrem dolů. Přesunutím diferenciálního servopístu 570 do jeho spodní krajní polohy uzavře válcová plocha diferenciálního servopístu 570 kanál sběrného potrubí 10 a současně propojí spojovací kanál 512 s horní větví 504. Palivo ze středotlakého čerpadla 2 o redukovaném tlaku je pak horní větví 504 a spojovacím kanálem 512 přes horní příčný otvor 514 a axiální kanál 513 v pístu 5f0 dopravováno do ovládacího prostoru 585 nad pístem 580 hydraulického multiplikátoru 516. Píst 580 je tlakem tohoto převáděného paliva přesouván směrem dolů a tím stlačuje nadávkované palivo v dávkovacím prostoru 509. Zpětný ventil 550 zabrání proudění nadávkovaného a stlačeného paliva zpět do dávkovacího kanálu 507. Palivo z prostoru 509 je vytlačováno vysokotlakým kanálem 510 ke vstřikovací trysce 590. Po překročení otvíracího tlaku trysky se jehla 593 zvedne ze svého sedla, čímž začíná vstřik paliva přes vstřikovací trysku 590 do spalovacího prostoru motoru. Jakmile při pohybu pístu 580 hydraulického multiplikátoru 516 směrem do své spodní krajní polohy dojde k propojení radiálního zápichu 582 provedeného na pístu 580 s dolním zápichem válce 583, nastane přepouštění paliva z dávkovacího prostoru 509 přes axiální otvor 586, spodní příčný otvor 515 dolní zápich válce 583 a přepouštěcí kanál 511 do akumulačního prostoru 591 na jehlou 593. V tomto okamžiku dojde k ukončení vstřiku a energickému uzavření vstřikovací trysky 590 za podstatně vyššího zavíracího tlaku vstřikovací trysky než otvíracího. Současně odezní elektrický signál z elektronického regulátoru 8 vedený k ovládacímu elektromagnetickému ventilu 560; tím se ovládací elektromagnetický ventil 560 uzavře a tak uzavře i odlehčovací kanál 517, čímž opět dojde k vyrovnání tlaku na čelech diferenciálního servopístu 570, který se přesune do své horní krajní polohy. V této poloze diferenciální servopíst 570 uzavírá spojení horní větve 504 se spojovacím kanálem 512 a propojuje cestu palivu z ovládacího prostoru 585 přes spojovací kanál 512 do sběrného potrubí 10.

PŘEDMĚT

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Vstřikovací zařízení pro vstřikování paliva do motorů, zejména naftových motorů s elektronicko hydraulickou regulací cyklové dodávky, počátku vstřiku, vstřikovacího tlaku a zavírání trysky, v závislosti na otáčkách motoru, zatížení motoru, barometrickém tlaku, kouřivosti motoru, sestávající ze středotlakého čerpadla, čističe paliva, redukčního ventilu, vstřikovačů, snímačů sledovaných veličin, ovládače, elektronického regulátoru, přívodního potrubí, sběrného potrubí, vedení elektrických signálů a hydraulického multiplikátoru, vyznačující se tím, že redukční ventil (4) je opatřen přestavovacím mechanismem (401) a je spojen jednak přívodním kanálem (501) paliva s dávkovacím elektromagnetickým ventilem (540) vstřikovače (5) a jednak ovládací větví (502) s diferenciálním servopístem (570) a hydraulickým multiplikátorem (516) vstřikovače (5), přičemž elektronický regulátor (8) je elektricky spojen s dávkovacím elektromagnetickým ventilem (540), s ovládacím elektromagnetickým ventilem (560), s přestavovacím mechanismem (401) redukčního ventilu (4) a dále se snímačem zatížení (70), snímačem značek (702), snímačem otáček (703), snímačem barometrického tlaku (704), snímačem teploty (705) a se snímačem kouře (706).

2. Vstřikovací zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že vstřikovač (5) sestává z hydraulického multiplikátoru (516) vytvořeného z pístu (580) s tvarovým vybráním (584), válce (581) spojeného spojovacím kanálem (512) s diferenciálním servoválcem (808), vysokotlakým kanálem (510) se vstřikovací tryskou (590), dávkovacím kanálem (507) přes zpětný ventil (550) a škrticí clonu (508) s dávkovacím elektromagnetickým ventilem (540) a přepouštěcím kanálem (511) s akumulačním prostorem (591) vytvořeným v tělese vstřikovače (5) nad jehlou (593) vstřikovací trysky (590), přičemž diferenciální servoválec (808) má vytvořen odlehčovací prostor (506), který je spojen odlehčovacím kanálem (517) s ovládacím elektromagnetickým ventilem (560).

3. Vstřikovací .zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že válec (581) hydraulického multiplikátoru (516) mé dvě části s rozdílnými průměry, kde horní část válce (581) je opatřena horním zápichem (805 j v místě spojovacího kanálu (512j a dolní část válce (581) je opatřena dolním zápichem (583) v místě přepouštěcího kanálu (511), kde průměr dolní části válce (581) je menší než průměr horní části válce (581) v poměru 1 : 2 až 1 : 10, přičemž ve válci (581) je suvně uložen píst (580) s rozdílnými průměry, které odpovídají průměrům válce (581), kde píst (580) je ve své horní části opatřen axiálním kanálem (513), který je propojen horním příčným otvorem (514) s obvodem pístu 580 a ve své spodní části je opatřen axiálním otvorem (586), který je propojen spodním příčným otvorem (515 j s radiálním vylehčením (582) pístu (580), přičemž v horní částí válce (581) je vytvořen ovládací prostor (585) nad horním čelem (806J pístu (580) a v dolní části válce (581) je vytvořen dávkovači prostor (509) pod spodním čelem (807) pístu (580).

4. Vstřikovací zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že diferenciální servopíst (570) má dva rozdílné průměry, kterými je suvně uložen v diferenciálním servoválci (808), kde průměr horní části diferenciálního servopístu (570) je menší než průměr jeho dolní části v poměru do 1 : 1,5, přičemž pod spodní částí diferenciálního servopístu (570) v diferenciálním servoválci (808) je vytvořen odlehčovací prostor (506) a v horní části diferenciálního servopístu (570) je vytvořeno radiální vybrání (571), přičemž diferenciální servopíst (570) je propojen horní větví (504) přímo a spodní větví (503) přes škrticí průřez (505) s ovládací větví (502) a dále je propojen sběrným 'potrubím (10) s palivovou nádrží (1).

2 listy výkresů

Severografia,- n. p., závod 7, Most