CZ419598A3 - Vstřikovací systém paliva - Google Patents

Description

Oblast_techniky

Vynález se týká vstřikovacího systému paliva podle předvýznakové části patentového nároku 1.

Dosavadní_stav_techniky

U takového systému, který je známý z 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 k jednomu vstřikovacímu ventilu paliva, přičemž toto palivo je přiváděno se vstřikovacím tlakem. Pro rozdělování vstřiku na předběžné vstřikování a hlavní vstřikování je elektricky ovládaný ventil, to je magnetický ventil, krátkodobě otevírán, aby se čerpadlový pracovní prostor odlehčil a tak se krátkodobě snížil dosahovaný tlak paliva. To znamená, že je potřebný velmi rychle spínající magnetický ventil, 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 časově ovládané. Tím s narůstajícím počtem otáček vznikají stále větší nároky na používání té 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 je zde k dispozici omezený vačkový zdvih vzhledem k omezené délce vačkové dráhy. Časově ovládané přerušování vstřikování prostřednictvím mezilehlého odlehčování čerpadlového pracovního pros toru 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, který se otevírá při dopravě paliva s vysokým tlakem ke vstř kovací trysce paliva ve směru dopravy a při uzavření, případně ukončení vstřikování uzavře a který je vhodný k tomu, aby zmenšoval tlakové vlny mezi výtlačným ventilem a mezi vstřikovacím ventilem paliva a aby v této oblasti udržoval požadovaný konstantní tlak v průběhu vstřikovacích mezer. Výhodné je, aby se při rozdělovaném vstřikování paliva s předběžným vstřikováním a s hlavním vstřikováním v každém pracovním taktu odpovídajícího napájeného válce spalovacího motoru zabezpečil stacionární tlak ve vstřikovacích mezerách podstata

Řešením podle vynálezu se uskutečňuje bezpečné přerušení vstřikování mezi předvstřikem a mezi hlavním vstřikem při nízkých požadavcích na rychlost časově řízeného ventilu. Přitom je v průběhu přerušení vstřikování mezi předvstři kem a mezi hlavním vstřikem brána v úvahu buď žádná nebo jen nepatrná část vačkového zdvihu, který je k dispozici. Prostřednictvím konstrukčně tvarem vačky přerušovaného vstři kování se dosáhne toho, že i při vysokém počtu otáček lze dodržovat bezpečné přerušení vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem, aniž by došlo k nežádoucímu vlivu na vačkový zdvih připravený pro dopravu vysokého tlaku. Na poč3 ·* • φφφφ tu 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.

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

Na obr. 1 je schematicky znázorněno vstřikovací čerpadlo paliva, které je ovládáno magnetickým ventilem.

Na obr. 2 je znázorněn průběh křivkové dráhy podle vynálezu ve tvaru vačkové vyvýšené křivky v průběhu úhlu otáčení s první ovládací křivkou ventilu při nízkém počtu otáček spalovacího motoru.

Na obr. 3 je znázorněn průběh křivkové dráhy podle vynálezu ve tvaru vačkové vyvýšené křivky v průběhu úhlu otáčení se druhou ovládací křivkou ventilu při vyšším počtu otáček spalovacího motoru.

^L^dy _pr ove dění _ vy nálezu

Řešení podle vynálezu je u příkladu provedení, který je dále popsán, realizováno na podkladě rozdělovačiho vstřikovacího Čerpadla, které je schematicky znázorněno na obr. 1. Jedná se zde o rozdělovači vstřikovací čerpadlo konstrukce s axiálním pístem i když je možné předmět podle vynálezu použít také u jiných vstřikovacích čerpadel pali* ·· · va, jako například u rozdělovačích vstřikovacích čerpadel s konstrukcí radiálního pístu čerpadla nebo jednotlivých čerpadel s jen jedním čerpadlovým pístem pro zásobování jediného válce spalovacího motoru nebo radových čerpadel. Zvláště výhodně však lze vynález uskutečnit u rozdělovacího vstřikovacího čerpadla, protože zde je použitelný zdvih vačky vzhledem k omezené délce vačkové dráhy menší než například u řadového vstřikovacího čerpadla. U rozdělovaclho vstřikovacího Čerpadla znázorněného na obr. 1 je upraven čerpadlový píst 2» který je uspořádán posuvně a otočně ve válcovém otvoru 2 a tam čelní stranou uzavírá pracovní prostor 10 čerpadla. Čerpadlový píst 2 .1© přitom prostřednictvím vačkového kotouče 6, který má dolů směřující vačky 5 uspořádané podle vynálezu, přičemž je s ním spojen například prostřednictvím neznázorněných pružin. Vačkový kotouč 6 je známým způsobem rotačně poháněn, zejména synchronně vzhledem k počtu otáček vstřikovacím čerpadlem napájeného spalovacího motoru dále neznázorněným poháněcím hřídelem, přičemž vačkový kotouč G se vlivem pružin pohybuje po známém, pevně upraveném odvalovacím kroužku a v důsledku rotujících čerpadlových a rozdělovačích pístů je uváděn do vratného dopravujícího a nasávacího pohybu. Časově závislý, případně na úhlu otáčení závislý pohyb kladek na boku vačky stanovuje tedy zdvihovou polohu čerpadlového pístu 2· 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 2 s jedním z více vstřikovacích potrubí 2 prostřednictvím rozdělovači drSfky $ v plástové ploše Čerpadlového a rozdělovacího pístu 2· Rozdělovači drážka 8 je přitom prostřednictvím podélného kanálu 9 v trvalém spojení s pracovním prostorem 10 čerpadla. Vstřikovací potrubí 7 je přitom ve·*· · • * ·♦ 4 děno 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 poháněcim 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 pres 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. Jako magnetický ventil symbolizovaný elektricky ovládaný ventil 24 je známým způsobem řízen v souladu s provozními parametry prostřednictvím ovládacího ústrojí 25. Při dostatečně velkém průtokovém prů• 00 · ·· 00 • · · · · · • 0 · 0 « 0 t*

0 0 0 00000« 0 0 0 0 0 »00 000 0 000 4000 00 00

- 6 řezu 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 dopravování pístu i čerpadla. Elektricky ovládaným ventilem 24 lze také řídit začátek vstřikování. Kromě této možnosti může být začátek vstři kování přestavován samostatným přestavným ústrojím začátku vstřiku, které má otočný vačkový pohon, známým způsobem vzhle dem k vačce snímající píst 2 čerpadla. Při uzavření elektricky ovládaného ventilu 24 se vytvoří v pracovním prostoru 10 Čerpadla na podkladě dopravního pohybu pístu 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 2· 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 vysoký tlak dopravující strany vačkových boků vaček 5 vytvořeny tak, že tak, jak je to znázorněno na obr. 2 nebo obr. 3, vytvářejí po stanovenou dobu průběh zdvihu čerpadlového pístu JL, 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 bu<l vůbec, nebo jen nepatrně a tak v této oblasti není účinný pro dopravu vysokého tlaku, čímž se vytvoří vstřikovací pau··

za, 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 přitom dále řízen elektricky ovládaným ventilem 24, a to tak, že je uzavřen, když se kladky dostanou do druhé dílčí oblasti P.

Pro provoz při nízkém počtu otáček je z diagramu na obr. 2 patrno, že elektricky ovládaný ventil 21, například magnetický ventil nebo piezoelektrický ventil, je pro ovládání začátku dopravy množství předvstřiku v oblasti znázorněné UT, to znamená, že je před nárůstem vačkové křivky ze základního kruhu uzavřen a ve vačkové první dílčí oblasti V je před dosažením vačkové druhé dílčí oblasti P opět otevřen.

Po vstřikovací pauze ve 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 vysokého tlaku 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 spalovacího procesu vytváří posunutí spalování ve směru otáčení za horní úvrat 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 • ··· · *· ·* ·· • · · · · · · · · · · * · · · · · ·♦ • * · · ······· • φ ♦ · · · ·»· · ··· ···· ♦· *·

- 8 24 ovládán tak, že je uzavřen teprve v oblasti vačkové druhé dílčí oblasti P, takže je bezpečně uzavřen, když se uskutečňuje doprava paliva pro nyní jen samostatné hlavní 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 vstřikovacího čerpadla paliva dostatečně naplňován palivem, protože plnicí fáze je nyní proti ovládání při nízkém počtu otáček prodloužena a pohyb pístu X 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 vysokého tlaku uskutečňované teprve od druhé dílčí oblasti P je potřebné naplňované množství pracovního prostoru 10 čerpadla redukováno. Elektricky ovládaný ventil 24 tedy uzavírá teprve ve druhé dílčí oblasti P vačkového boku, což umožňuje plně využít sací zdvih pro nasávání paliva přes probíhá jící vačkovou první dílčí oblast V. Efekt plnění vstupující prouděním se uskutečňuje ještě v začáteční části vačkového boku 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 rozděleného vstřikování a ve smyslu podpory ovládací činnosti elektricky ovládaného ventilu 24. Místo vratného zdvižného pohybu pistu X může být tento také jen pevně držen ve své poloze nebo může být dále pohybován jen tak nepatrně, že jeho pohyb neposta4« 44 44 • 4 «444

4 4 «4

Β 44*4 4

4 4 4 čí k vytvoření významného vstřikování» a to tak, že již bez vlivu elektricky ovládaného ventilu 24 dojde k funkční vstřikovací pauze, která má konstrukčně předem stanovenou délku, čímž se sníží přívod paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru, takže nárůst tlaku ve spalovacím prostoru je menší a dosáhne se spalování výhodného z hlediska hluku.

• fe fe ·· • * · · · · fe * B *

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Vstřikovací systém paliva se vstřikovacím čerpadlem paliva s pístem čerpadla, který je poháněn vačkovým pohonem opatřeným nejméně jednou vačkou (5), a s omezeným pracovním prostorem (10) čerpadla, sloužícím pro zásobování nejméně jednoho vstřikovacího ventilu (13) paliva množstvím vstřikovaného paliva přivedeným na vstřikovací tlak, jakož i elektricky ovládaným ventilem (24), prostřednictvím kterého je pracovní prostor (10) čerpadla vstřikovacího čerpadla paliva pro ovládání vstřikování spojován nebo uzavírán s odlehčovacím sacím prostorem (17), a s přerušením vstřikování mezi předvstřikem a hlavním vstřikem v každém vstřikovacím procesu, vyznačující se tím, že nejméně jedna vačka (5) je vytvořena tak, že má na své píst (1) čerpadla k jeho dopravnímu zdvihu pohybující boční straně vačky (5) první dílčí oblast (V), ve které píst (1) čerpadla vykonává dopravní zdvih pro provedení předvstřiku, má druhou dílčí oblast (P), ve které píst (1) po dokončení předvstříku v podstatě setrvd v* své tam dosažené poloze nebo je pohnut jen nepatrně v dopravním směru nebo proti dopravnímu směru a potom má pro provedení dopravního zdvihu pro hlavní vstřik třetí dílčí oblast (H), přičemž elektricky ovládaný ventil (24) je nastavován tak, že při nízkém počtu otáček je před začátkem první dílčí oblasti (V) uzavřen a je otevřen v první dílčí oblasti (V) pro ukončení předvstříku a potom je pro provedení hlavního vstřiku na začátku třetí dílčí oblasti (H) opět uzavřen a v této třetí dílčí oblasti (H) vačky (5) před dosažením horní úvrati vačky (5) je opět otevřen a že při vysokém počtu otáček je elektricky ovládaný ventil (24) pro zavedení hlavního

   4« 4« 44 • · 4 4 4 9

   4 4 «4 « 4 49 4 4

   4 4 4

   4494 44 4«

   - 11 ♦ 44 · 4 •

   vstřiku bez předcházejícího předvstřiku uvnitř druhé dílčí oblasti (P) uzavřen a uvnitř třetí dílčí oblasti (H) je pro ukončení hlavního vstřiku před dosažením horní úvrati opět otevřen.

   p/ 779S - 97 ··· « ·· ·· ·· /2

   Fig. 1
2. 2/2 *

   • •4 γι/ cvvs - sc

   999 9 9 4* ·· **

   A 4 · * 4 4 · 4

   Fig. 2

   Fig. 3