CZ291627B6 - Vstřikovací systém paliva - Google Patents

Abstract

Ka d va ka (5) m na sv bo n va kov ploÜe, ° dic velikosti zdvihu p stu (1) erpadla, vytvo°enu vzestupnou prvn d l oblast (V), pro proveden p°edvst°iku ste n²m zdvihem p stu (1) erpadla, na kterou navazuje druh d l oblast (P), pro setrv n p stu (1) erpadla po skon en p°edvst°iku bu v dosa en poloze, nebo pro zajiÜt n jeho dalÜ ho nepatrn ho zdvihu i poklesu, na kterou navazuje vzestupn t°et d l oblast (H), pro proveden hlavn ho vst°iku dalÜ m zdvihem p stu (1) erpadla, kter je sestupnou oblast propojena se vzestupnou prvn d l oblast (V). Elektricky ovl dan² ventil (24) je p°i n zk m po tu ot ek spalovac ho motoru ° zen prost°ednictv m ovl dac ho ·stroj (25) tak, aby byl p°ed a v pr b hu p°edvst°iku uzav°en, po ukon en p°edvst°iku a p°ed za tkem zah jen hlavn ho vst°iku otev°en, na za tku hlavn ho vst°iku a v p°ev n dob jeho pr b hu op t uzav°en a znovu otev°en p°ed t m, ne p st (1) erpadla dos hne sv ho maxim ln ho zdvihu. P°i vysok m po tu ot ek spalovac ho motoru je elektricky ovl dan² ventil (24) ° zen tak, aby byl uzav°en ji p°ed za tkem hlavn ho vst°iku, bez p°edch zej c ho p°edvst°iku, a znovu otev°en p°ed t m, ne p st (1) erpadla dos hne sv ho maxim ln ho zdvihu.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovacího systému paliva se vstřikovacím čerpadlem paliva s pístem čerpadla, který je poháněn vačkovým pohonem opatřeným alespoň jednou vačkou, a který ohraničuje pracovní prostor sloužící pro zásobování alespoň jednoho vstřikovacího ventilu paliva množstvím paliva pod vstřikovacím tlakem, a s elektricky ovládaným ventilem, prostřednictvím něhož je pracovní prostor čerpadla vstřikovacího čerpadla pro zařízení vstřikování spojován s odlehčovacím prostorem nebo uzavírán, a s přerušováním vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem v každém vstřikovacím procesu.

Dosavadní stav techniky

U takového systému, který je známý ze spisu DE-A-36 44 257, je jako vstřikovací čerpadlo paliva upraveno rozdělovači vstřikovací čerpadlo,, které má vratně poháněný a současně rotující čerpadlový píst, který napájí při svém otočném pohybu a při svém čerpacím zdvihu vždy jedno z více vstřikovacích potrubí, která vedou vždy vstřikovacímu ventilu paliva, přičemž toto palivo je přiváděno pod vstřikovacím tlakem. Pro rozdělování vstřiku na předběžné vstřikování a hlavní vstřikování je elektricky ovládaný ventil, tj. magnetický ventil, krátkodobě otevírán, aby se čerpadlový pracovní prostor odlehčil a tak se krátkodobě snížil dosahovaný tlak paliva. To znamená, že je zapotřebí velmi rychle spínajícího magnetického ventilu, který vyžaduje značné náklady z hlediska elektrického ovládání a z hlediska konstrukce ventilu. Zvláště nevýhodná je přitom ta skutečnost, že přerušení vstřikování se musí uskutečňovat magnetickým ventilem časovaně. Tím s narůstajícím počtem otáček vznikají stále větší nároky na používání stále se zvětšující části zdvihu vačky, který je k dispozici, a to pro přerušení vstřiku. Ve srovnání rozdělovacího vstřikovacího čerpadla s možností řadového vstřikovacího čerpadla, u kterého je vždy jeden čerpadlový píst poháněn jednou vačkou, a u kterého je pro každý vstřikovací proces k dispozici podstatně menší zdvih, je zde třeba brát v úvahu tu skutečnost, že k dispozici je omezený vačkový zdvih v důsledku omezené délky vačkové dráhy. Časované přerušování vstřikování prostřednictvím vloženého odlehčování čerpadlového pracovního prostoru magnetickým ventilem proto znamená podstatné omezení výkonu, který takové vstřikovací čerpadlo paliva poskytuje. Dále je ve spojení mezi čerpadlovým pracovním prostorem a vstřikovacím ventilem uspořádán speciální výtlačný ventil, která se při dopravě paliva s vysokým tlakem ke vstřikovací trysce paliva ve směru dopravy otevře a ukončení vstřikování uzavře, a který je vhodný ktomu, aby zmenšoval tlakové vlny mezi výtlačným ventilem a vstřikovacím ventilem paliva, a aby v této oblasti udržoval požadovaný konstantní tlak v průběhu přestávek mezi vstřikováními. Výhodné je, aby se při dále děleném vstřikování paliva s předběžným vstřikováním a s hlavním vstřikováním v každém pracovním taktu odpovídajícího napájeného válce spalovacího motoru zabezpečil stacionární tlak v přestávkách mezi vstřikováními.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vstřikovací systém paliva se vstřikovacím čerpadlem paliva s pístem čerpadla, který je poháněn vačkovým pohonem opatřeným alespoň jednou vačkou, a který ohraničuje pracovní prostor čerpadla sloužící pro zásobování alespoň jednoho vstřikovacího ventilu paliva množstvím paliva pod vstřikovacím tlakem, a s elektricky ovládaným ventilem, prostřednictvím něhož je pracovní prostor čerpadla vstřikovacího čerpadla pro zařízení vstřikování spojován s odlehčovacím prostorem nebo uzavírán, a s přerušováním vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem v každém vstřikovacím procesu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že každá vačka má na své boční vačkové ploše, řídicí velikosti

-1 CZ 291627 B6 zdvihu pístu čerpadla, vytvořenou vzestupnou první dílčí oblast, pro provedení předvstřiku částečným zdvihem pístu čerpadla, na kterou navazuje druhá dílčí oblast, pro setrvání pístu čerpadla po skončení předvstřiku buď v dosažené poloze, nebo pro zajištění jeho dalšího nepatrného zdvihu či poklesu, na kterou navazuje vzestupná třetí dílčí oblast, pro provedení 5 hlavního vstřiku dalším zdvihem pístu čerpadla, která je sestupnou oblastí propojena se vzestupnou první dílčí oblastí, přičemž elektricky ovládaný ventil je při nízkém počtu otáček spalovacího motoru řízen prostřednictvím ovládacího ústrojí tak, aby byl před a v průběhu předvstřiku uzavřen, po ukončení předvstřiku a před začátkem zahájení hlavního vstřiku otevřen, na začátku hlavního vstřiku a v převážné době jeho průběhu opět uzavřen a znovu otevřen před 10 tím, než píst čerpadla dosáhne svého maximálního zdvihu, přičemž při vysokém počtu otáček spalovacího motoru je elektricky ovládaný ventil řízen tak, aby byl uzavřen již před začátkem hlavního vstřiku, bez předcházejícího předvstřiku, a znovu otevřen před tím, než píst čerpadla dosáhne svého maximálního zdvihu.

Řešením podle vynálezu se uskutečňuje bezpečné přerušení vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem při nízkých požadavcích na rychlost časovaně řízeného ventilu. Přitom je v průběhu přerušení vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem brána v úvahu buď žádná, nebo jen nepatrná část vačkového zdvihu, který je k dispozici. Prostřednictvím konstrukčně tvarem vačky přerušovaného vstřikování se dosáhne toho, že i při vysokém počtu otáček lze 20 dodržovat bezpečné přerušení vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem, aniž by došlo k nežádoucímu vlivu na vačkový zdvih připravený pro dopravu vysokého tlaku. Na počtu otáček závislý vliv, případně nezávislý vliv spínací doby je kompenzován prostřednictvím druhé dílčí oblasti vačky, což umožňuje nemít žádné velké požadavky na rychlost činnosti elektricky ovládaného ventilu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 schematicky znázorněno zapojení vstřikovacího čerpadla paliva, které je ovládáno magnetickým ventilem.

Na obr. 2 je znázorněn průběh zdvihu pístu během otáčení vačky spolu s první ovládací křivkou 35 ventilu při nízkém počtu otáček spalovacího motoru.

Na obr. 3 je znázorněn průběh zdvihu pístu během otáčení vačky spolu s druhou ovládací křivkou ventilu při vyšším počtu otáček spalovacího motoru.

Příklady provedení vynálezu

Řešení podle vynálezu je u příkladu provedení, který je dále popsán, realizováno na podkladě rozdělovacího vstřikovacího čerpadla, které je schematicky znázorněno na obe. 1. Jedná se zde 45 o rozdělovači vstřikovací čerpadlo konstrukce s axiálním pístem 1, i když je možné předmět podle vynálezu použít také u jiných vstřikovacích čerpadel paliva, jako například u rozdělovačích vstřikovacích čerpadel s konstrukcí radiálního pístu čerpadla nebo jednotlivých čerpadel sjen jedním čerpadlovým pístem pro zásobování jediného válce spalovacího motoru nebo řadových čerpadel. Zvláště výhodně však lze vynález uskutečnit u rozdělovacího vstřikovacího čerpadla, 50 protože zde je použitelný zdvih vačky vzhledem k omezené délce vačkové dráhy menší než například u řadového vstřikovacího čerpadla. U rozdělovacího vstřikovacího čerpadla znázorněného na obr. 1 je upraven čerpadlový píst 1, který je uspořádán posuvně a otočně ve válcovém otvoru 2 a tam čelní stranou uzavírá pracovní prostor 10 čerpadla. Čerpadlový píst 1 je přitom prostřednictvím vačkového kotouče 6, který má dolů směřující vačky 5 uspořádané podle 55 vynálezu, přičemž je s ním spojen například prostřednictvím neznázoměných pružin. Vačkový

-2CZ 291627 B6 kotouč 6 je známým způsobem rotačně poháněn, zejména synchronně vzhledem k počtu otáček vstřikovacím čerpadlem napájeného spalovacího motoru dále neznázoměným poháněcím hřídelem, přičemž vačkový kotouč 6 se vlivem pružin pohybuje po známém, pevně upraveném odvalovacím kroužku a v důsledku rotujících čerpadlových a rozdělovačích pístů je uváděn do vratného dopravujícího a nasávajícího pohybu. Časově závislý, případně na úhlu otáčení závislý pohyb kladek na boku vačky stanovuje tedy zdvihu polohu čerpadlového pístu 1. Při svém otočném pohybu přiřazeném k dopravnímu zdvihu čerpadla, při kterém je stlačováno palivo z pracovního prostoru 10 čerpadla pod vysokým tlakem, dochází ke spojení čerpadlového pístu 1 s jedním zvíce vstřikovacích potrubí 2 prostřednictvím rozdělovači drážky 8 v plášťové ploše čerpadlového pístu 1. Rozdělovači drážky 8 je přitom prostřednictvím podélného kanálu 9 v trvalém spojení s pracovním prostorem 10 čerpadla. Vstřikovací potrubí 7 je přitom vedeno přes výtlačný ventil 12 ke vstřikovacímu ventilu 13 paliva, který je přiřazen k odpovídajícímu válci spalovacího motoru.

Napájení pracovního prostoru 10 čerpadla palivem se uskutečňuje prostřednictvím sacího potrubí 15, které je zásobováno ze sacího prostoru 17, který je v podstatě znázorněn jen čárkovaně a je uzavřen uvnitř skříně vstřikovacího čerpadla paliva. Sací prostor 17 získává palivo z dopravního čerpadla 18 paliva, které je poháněno synchronně se vstřikovacím čerpadlem paliva, například poháněcím hřídelem, a tak dopravuje palivo do sacího prostoru 17 v závislosti na počtu otáček, prostřednictvím přídavného tlakového řídicího ventilu 19 je tlak v sacím prostoru 17 ovládán obvyklým způsobem v závislosti na počtu otáček, když jsou prostřednictvím tohoto tlaku řízeny přídavné funkce vstřikovacího čerpadla paliva. Prostřednictvím průtokové tlumivky 22 protéká palivo trvale nazpět k zásobní nádržce 23, čímž je také zabezpečeno chlazení vstřikovacího čerpadla, případně odplynování sacího prostoru 17. Sací potrubí 15 vede přes zpětný ventil 16 do pracovního prostoru 10 čerpadla, přičemž zpětný ventil 16 otevírá ve směru k pracovnímu prostoru 10 čerpadla. Paralelně k tomuto zpětnému ventilu 16 je upraven elektricky ovládaný ventil 24, který ovládá obtokové potrubí 21 ke zpětnému ventilu 16 a prostřednictvím jehož je při otevření elektricky ovládaného ventilu 24 vytvořeno spojení mezi pracovním prostorem 10 čerpadla a mezi sacím prostorem 17 a při uzavření elektricky ovládaného ventilu 24 je pracovní prostor 10 čerpadla uzavřen. Elektricky ovládaný ventil 24 je známým způsobem řízen v souladu s provozními parametiy prostřednictvím ovládacího ústrojí 25. Při dostatečně velkém průtokovém průřezu elektricky ovládaného ventilu 24 však může také zpětný ventil 16 zcela odpadnout. V tomto případě je pracovní prostor 10 čerpadla při sacím zdvihu naplňován výlučně přes elektricky ovládaný ventil 24.

Prostřednictvím tohoto elektricky ovládaného ventilu 24 je řízen začátek vysokotlakého dopravního pístu 1 čerpadla. Elektricky ovládaným ventilem 24 lze také řídit začátek vstřikování, kromě této možnosti může být začátek vstřikování přestavován samostatným přestavným ústrojím začátku vstřiku, které má otočný vačkový pohon, známým způsobem ovládající píst 1 čerpadla. Při uzavření elektricky ovládaného ventilu 24 se vytvoří v pracovním prostoru 10 Čerpadla na podkladě dopravního pohybu pístu 1 čerpadla tlak potřebný pro vstřikovací proces, palivo takto přivedené na vstřikovací tlak je přiváděno prostřednictvím podélného kanálu 9 a rozdělovači drážky 8 do jednoho ze vstřikovacích potrubí 7. Prostřednictvím opětného otevření elektricky ovládaného ventilu 24 je vysokotlaké dopravování přerušeno. Doba uzavření elektricky ovládaného ventilu 24 určuje vstřikované množství, případně jím lze, jak již bylo uvedeno, řídit také okamžik vstřiku.

Podle vynálezu jsou boky vaček 5 vytvořeny tak, jak je to znázorněno na obr. 2 nebo obr. 3, že vytvářejí po stanovenou dobu průběh zdvihu čerpadlového pístu 1, který je rozdělen do první dílčí oblasti V, která začíná s dopravním zdvihem pístu 1 a končí po malém dopravním zdvihu, do druhé dílčí oblasti P, ve které se píst 1 v dopravním směru nepohybuje buď vůbec, nebo jen nepatrně a tak v této oblasti není účinný pro dopravu vysokého tlaku, čímž se vytvoří vstřikovací pauza, a konečně do třetí dílčí oblasti H. ve které vačkový bok opět stoupá a tak dále posouvá čerpadlový píst 1 za účelem další dopravy hlavního vstřikovaného množství. V druhé dílčí oblasti P může být vačka 5 upravena vodorovně, mírně stoupající nebo také mírně klesající. Předvstřik je

-3CZ 291627 B6 přitom dále řízen elektricky ovládaným ventilem 24, a to tak, že je uzavřen v průběhu druhé dílčí oblasti P.

Pro provoz při nízkém počtu otáček je z diagramu na obr. 2 patrno, že elektricky ovládaný ventil 5 21, například magnetický ventil nebo piezoelektrický ventil, je v oblasti UT, před nárůstem vačkové křivky ze základního kruhu, uzavřen a ve vačkové první dílčí oblasti V je před dosažením vačkové druhé dílčí oblasti P se potom uskuteční opětovné uzavření elektricky ovládaného ventilu 24 se začátkem dopravy vysokého tlaku pro hlavní vstřikování v navazující vačkové třetí dílčí oblasti H, kde se potom otevřením elektricky ovládaného ventilu 24 doprava 10 paliva s vysokým tlakem opět přeruší a ukončí se hlavní vstřikování. V místě opětovného uzavření jsou požadavky na přesnost bodu ovládání nižší než při ovládání začátku vstřiku.

Při provozu s vysokým počtem otáček není rozdělení do předvstřiku a hlavního vstřikování tak naléhavě nutné, protože se zde na podkladě v podstatě časově konstantně probíhajícího 15 spalovacího procesu vytváří posunutí spalování ve směru otáčení za horní úvrať pístu spalovacího motoru a zpoždění zážehu při vstřikovaných množstvích paliva již nepůsobí tak značně na vytváření hluku. V tomto případě, jak je to znázorněno na obr. 3, je elektricky ovládaný ventil 24 ovládán tak, zeje uzavřen teprve v oblasti vačkové druhé dílčí oblasti P, takže je bezpečně uzavřen, když se uskutečňuje doprava paliva pro nyní jen samostatné hlavní 20 vstřikování v oblasti vačkové třetí dílčí oblasti H, která navazuje na druhou dílčí oblast P. Konec vstřikování je opět ovládán otevřením elektricky ovládaného ventilu 24. což se zpravidla uskutečňuje ještě před horní úvratí vačky vstřikovacích čerpadel.

Toto ovládání má tu výhodu, že při vysokém počtu otáček může být pracovní prostor 10 čerpadla 25 paliva dostatečně naplňován palivem, protože plnicí fáze je nyní proti ovládání při nízkém počtu otáček prodloužena a pohyb pístu 1 ve směru plnění, to znamená při sacím zdvihu, se musí uskutečnit až do oblasti zdvihu, ve které je druhá dílčí oblast P. Vzhledem k dopravě paliva s vysokým tlakem, uskutečňované teprve od druhé dílčí oblasti P, je potřebné naplňované množství pracovního prostoru 10 čerpadla redukováno. Elektricky ovládaný ventil 24 tedy 30 uzavírá teprve ve druhé dílčí oblasti P, což umožňuje plně využít sací zdvihu pro nasávání paliva přes probíhající vačkovou první dílčí oblast V. Efekt plnění se uskutečňuje ještě v začáteční části před druhou dílčí oblastí P, pokud není ještě elektricky ovládaný ventil 24 uzavřen.

V jednotlivých případech je také možná modifikace tvaru vačky 5 ve smyslu požadovaného 35 rozděleného vstřikování a ve smyslu podpory ovládací činnosti elektricky ovládaného ventilu 24.

Místo vratného zdvižného pohybu pístu 1 může být tento také jen pevně držen ve své poloze nebo může být dále pohybován jen tak nepatrně, že jeho pohyb nepostačí k vytvoření významného vstřikování, a to tak, že již bez vlivu elektricky ovládaného ventilu 24 dojde k funkční vstřikovací pouze, která má konstrukčně předem stanovenou délku, čímž se sníží 40 přívod paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru, takže nárůst tlaku ve spalovacím prostoru je menší a dosáhne se spalování výhodného z hlediska hluku.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Vstřikovací systém paliva se vstřikovacím čerpadlem paliva s pístem (1) čerpadla, který je poháněn vačkovým pohonem opatřeným alespoň jednou vačkou (5), a který ohraničuje pracovní prostor (10) čerpadla sloužící pro zásobování alespoň jednoho vstřikovacího ventilu (13) paliva množstvím paliva pod vstřikovacím tlakem, a s elektricky ovládaným ventilem (24), prostřednictvím něhož je pracovní prostor (10) čerpadla vstřikovacího čerpadla pro řízení vstřikování spojován s odlehčovacím sacím prostorem (17) nebo uzavírán, a s přerušováním vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem v každém vstřikovacím procesu, vyznačující se tím,že každá vačka (5) má na své boční vačkové ploše, řídicí velikosti zdvihu pístu (1) čerpadla, vytvořenu vzestupnou první dílčí oblast (V), pro provedení předvstřiku částečným zdvihem pístu (1) čerpadla, na kterou navazuje druhá dílčí oblast (P), pro setrvání pístu (1) čerpadla po skončení předvstřiku buď v dosažené poloze, nebo pro zajištění jeho dalšího nepatrného zdvihu či poklesu, na kterou navazuje vzestupná třetí dílčí oblast (H), pro provedení hlavního vstřiku dalším zdvihem pístu (1) čerpadla, která je sestupnou oblastí propojena se vzestupnou první dílčí oblastí (V), přičemž elektricky ovládaný ventil (24) je při nízkém počtu otáček spalovacího motoru řízen prostřednictvím ovládacího ústrojí (25) tak, aby byl před a v průběhu předvstřiku uzavřen, po ukončení předvstřiku a před začátkem zahájení hlavního vstřiku otevřen, na začátku hlavního vstřiku a v převážné době jeho průběhu opět uzavřen a znovu otevřen před tím, než píst (1) čerpadla dosáhne svého maximálního zdvihu, přičemž při vysokém počtu otáček spalovacího motoru je elektricky ovládaný ventil (24) řízen tak, aby byl uzavřen již před začátkem hlavního vstřiku, bez předcházejícího předvstřiku, a znovu otevřen před tím, než píst (1) čerpadla dosáhne svého maximálního zdvihu.